人教版新高考物理一轮总复习训练题牛顿运动定律的综合应用(一)

考点规范练9　牛顿运动定律的综合应用(一)

一、单项选择题

1.甲、乙两球质量分别为m1、m2,从同一地点(足够高)同时由静止释放。两球下落过程所受空气阻力大小Ff仅与球的速率v成正比,与球的质量无关,即Ff=kv(k为正的常量)。两球的v-t图像如图所示。落地前,经时间t0两球的速度都已达到各自的稳定值v1、v2。下列判断正确的是(　　)

A.释放瞬间甲球加速度较大

B.

C.甲球质量大于乙球质量

D.t0时间内两球下落的高度相等

2.在探究超重和失重规律时,某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作。传感器和计算机相连,经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图像,则下列图像中可能正确的是(　　)

3.物体A、B放在光滑的水平地面上,其质量之比mA∶mB=2∶1。现用3 N的水平拉力作用在物体A上,如图所示,则A对B的拉力等于(　　)

A.1 N B.1.5 N

C.2 N D.3 N

4.(2020·江苏卷)中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”,为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成,在车头牵引下,列车沿平直轨道匀加速行驶时,第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等,则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为              (　　)

A.F B.

C. D.

5.(2021·山东名校联考)随着新能源汽车技术的快速发展,为了买到性价比高的汽车,很多消费者会把百公里加速的时间作为衡量汽车性能的一个重要参数。某辆新能源汽车百公里加速测试过程中,取汽车运动中合适的位置作为测量参考点,记录汽车运动的位移x和运动的时间t,其-t图像如图所示。若测试中汽车在平直路面上做匀加速直线运动,汽车和驾驶员的总质量为2 000 kg,运动过程中受到的阻力恒为总重力的,g取10 m/s2,则汽车在加速过程中所受的牵引力大小为(　　)

A.1.4×104 N B.1.6×104 N

C.1.8×104 N D.2.0×104 N

6.如图所示,在光滑水平面上有一质量为m0的斜劈,其斜面倾角为θ,一质量为m的物体放在其光滑斜面上,现用一水平力F推斜劈,恰使物体与斜劈间无相对滑动,则斜劈对物体的弹力大小为(　　)

①mgcos θ　②　③　④

A.①④ B.②③

C.①③ D.②④

二、多项选择题

7.如图所示,质量分别为mA、mB的A、B两物块用轻线连接,放在倾角为θ的斜面上,用始终平行于斜面向上的拉力F拉A,使它们沿斜面匀加速上升,A、B与斜面间的动摩擦因数均为μ。为了增加轻线上的拉力,可行的办法是(　　)

A.减小A物块的质量

B.增大B物块的质量

C.增大倾角θ

D.增大动摩擦因数μ

8.如图甲所示,水平面上有一倾角为θ的光滑斜面,斜面上用一平行于斜面的轻质细绳系一质量为m的小球。斜面以加速度a水平向右做匀加速直线运动,当系统稳定时,细绳对小球的拉力和斜面对小球的支持力分别为FT和FN。若FT-a图像如图乙所示,AB是直线,BC为曲线,重力加速度g取10 m/s2,则(　　)

A.a= m/s2时,FN=0

B.小球质量m=0.1 kg

C.斜面倾角θ的正切值为

D.小球离开斜面之前,FN=(0.8+0.06a) N

9.如图所示,质量均为m的A、B两物块置于光滑水平地面上,A、B接触面光滑,倾角为θ。现分别以水平恒力F作用于A物块上,保持A、B相对静止共同运动,则下列说法正确的是(　　)

A.采用甲方式比采用乙方式的最大加速度大

B.两种情况下获取的最大加速度相同

C.两种情况下所加的最大推力相同

D.采用乙方式可用的最大推力大于采用甲方式的最大推力

10.如图所示,A、B两物块叠放在水平桌面上,已知物块A的质量为2 kg,物块B的质量为1 kg,而A与地面间的动摩擦因数为0.1,A与B之间的动摩擦因数为0.2。可以有选择地对B施加水平推力F1和竖直向下的压力 F2,已知重力加速度为10 m/s2,则下列说法正确的是(　　)

A.若F1=3.6 N,F2=5 N,则A、B相对静止一起做匀加速运动

B.若F1=5.4 N,F2=20 N,则A、B相对静止一起做匀加速运动

C.若F2<10 N,无论F1多大,都不能使物块A运动起来

D.若F2>10 N,无论F1多大,都不能使物块A、B发生相对运动

三、非选择题

11.如图所示,一儿童玩具静止在水平地面上,一名幼儿用沿与水平面成30°角的恒力拉着它沿水平地面运动,已知拉力F=6.5 N,玩具的质量m=1 kg,经过时间t=2.0 s,玩具移动了距离x=2 m,这时幼儿将手松开,玩具又滑行了一段距离后停下,g取10 m/s2。

(1)求玩具与地面间的动摩擦因数。

(2)松开后玩具还能滑行多远?

(3)当力F与水平方向夹角θ为多少时拉力F最小?

12.如图所示,静止在光滑水平面上的斜面体,质量为m0,倾角为α,其斜面上有一静止的滑块,质量为m,两者之间的动摩擦因数为μ,滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,重力加速度为g。现给斜面体施加水平向右的力使斜面体加速运动,求:

(1)若要使滑块与斜面体一起加速运动,图中水平向右的力F的最大值;

(2)若要使滑块做自由落体运动,图中水平向右的力F的最小值。

考点规范练9　牛顿运动定律的综合应用(一)

1.C　解析:释放瞬间,两球受到的阻力均为0,此时加速度相同,选项A错误。运动到最后达到匀速时,重力和阻力大小相等,mg=kv,则,选项B错误。由图像可知v1>v2,因此甲球质量大于乙球质量,选项C正确。下落高度等于图线与时间轴围成的面积,可知甲球下落高度大,选项D错误。

2.D　解析:对人的运动过程分析可知,人在加速下蹲的过程中,有向下的加速度,处于失重状态,此时人对传感器的压力小于人的重力的大小;在减速下蹲的过程中,加速度方向向上,处于超重状态,此时人对传感器的压力大于人的重力的大小,A、B、C错误,D正确。

3.A　解析:设B物体的质量为m,A对B的拉力为FAB,对A、B整体,根据牛顿第二定律得F=(mA+mB)a,则a=,对B有FAB=ma,所以FAB=1 N。

4.C　解析:以3到40节车厢为研究对象,根据牛顿第二定律F-38F阻=38ma;以39和40节车厢为研究对象,根据牛顿第二定律F'-2F阻=2ma,解得F'=,选项C正确。

5.B　解析:汽车做匀加速直线运动,汽车的位移x=v0t+at2,整理得=at+2v0。由图示-t图像可知,汽车的加速度a= m/s2=7 m/s2,对汽车,由牛顿第二定律得F-kmg=ma,由题意可知k=0.1,代入数据解得F=1.6×104 N,故B正确,A、C、D错误。

6.D　解析:两者一起向左匀加速运动,对物体进行受力分析,如图所示。

则根据牛顿第二定律及平衡条件可得:

FNcos θ=mg

FNsin θ=ma

解得: FN=

将两物体看作一个整体,

F=(m0+m)a

FNsin θ=ma

解得FN=,

综上所述本题正确答案为D。

7.AB　解析:对A、B组成的系统应用牛顿第二定律得F-(mA+mB)gsin θ-μ(mA+mB)gcos θ=(mA+mB)a,隔离物块B,应用牛顿第二定律得FT-mBgsin θ-μmBgcos θ=mBa。以上两式联立可解得FT=,由此可知,FT的大小与θ、μ无关,mB越大FT越大,mA越小FT越大,故选项A、B均正确。

8.ABC　解析:小球离开斜面之前,以小球为研究对象,进行受力分析,可得FTcos θ-FNsin θ=ma,FTsin θ+FNcos θ=mg,联立解得FN=mgcos θ-masin θ,FT=macos θ+mgsin θ,所以小球离开斜面之前,FT-a图像呈线性关系,由题图乙可知a= m/s2时,FN=0,故选项A正确。当a=0时,FT=0.6 N,此时小球静止在斜面上,其受力如图甲所示,所以mgsin θ=FT;当a= m/s2时,斜面对小球的支持力恰好为零,其受力如图乙所示,所以=ma,联立可得tan θ=,m=0.1 kg,故选项B、C正确。将θ和m的值代入FN=mgcos θ-masin θ,得FN=(0.8-0.06a) N,故选项D错误。

9.BC　解析:F作用于题图甲中A,当F最大时,A刚要离开地面,A受力如图甲所示,FN1cos θ=mg,对B有FN1sin θ=ma1;F作用于题图乙中A,当F最大时,B刚要离开地面,B受力如图乙所示,FN2cos θ=mg,FN2sin θ=ma2,可见FN2=FN1,a2=a1,对整体分析易知两种情况下所加的最大推力相同,选项B、C正确。

10.BC　解析:若F1=3.6 N,F2=5 N,设A、B相对静止一起做匀加速运动,则加速度为a= m/s2= m/s2,此时A、B之间的摩擦力:F1-FfAB=mBa,解得FfAB= N>μ2(F2+mBg)=3 N,则此时两物块已经相对滑动,选项A错误。若 F1=5.4 N,F2=20 N,假设A、B相对静止一起做匀加速运动,则加速度为a== m/s2 = m/s2,此时A、B之间的摩擦力:F1-FfAB=mBa,解得FfAB= N<μ2(F2+mBg)=6 N,则此时两物块相对静止一起做匀加速运动,选项B正确。若F2=10 N,则A、B之间的最大静摩擦力:FfAB=μ2(F2+mBg)=4 N,A与地面之间的最大静摩擦力FfA地=μ1(F2+mAg+mBg)=4 N,则当若F2<10 N,则FfAB<FfA地,则无论F1多大,都不能使物块A运动起来,选项C正确。若F2>10 N,则FfAB>FfA地,则F1达到一定值时,可使物块A、B发生相对运动,选项D错误。

11.答案:(1)　(2) m　(3)30°

12.解析:(1)当滑块与斜面体一起向右加速时,力F越大,加速度越大,当F最大时,斜面体对滑块的静摩擦力达到最大值Ffm,滑块受力如图所示。

设一起加速的最大加速度为a,对滑块应用牛顿第二定律得

FNcos α+Ffmsin α=mg ①

Ffmcos α-FNsin α=ma ②

由题意知Ffm=μFN③

联立解得a=g

对整体受力分析F=(m0+m)a

联立解得F=。

(2)要使滑块做自由落体运动,滑块与斜面体之间没有力的作用,滑块的加速度为g,设此时m0的加速度为am0,则对斜面体有F=m0am0

当水平向右的力F最小时,二者没有相互作用但仍接触,则有=tan α,

即=tan α,联立解得F=。

答案:(1)　(2)