（江蘇專用）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3章 牛頓運動定律 能力課時4 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用（二）（含解析）-人教版高三物理試題

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1、能力課時4　牛頓運動定律的綜合應(yīng)用(二) 一、單項選擇題 1.如圖1所示，傳送帶保持v＝1 m/s的速度順時針轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)將一質(zhì)量m＝0.5 kg的物體輕輕地放在傳送帶的左端a點上，則物體從a點運動到右端b點所經(jīng)歷的時間為(設(shè)物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，a、b間的距離L＝2.5 m，g取10 m/s2)(　　) 圖1 A. s B．(－1) s 　C．3 s D．2.5 s 解析　物體開始做勻加速直線運動，a＝μg＝1 m/s2，速度達到傳送帶的速度時發(fā)生的位移x＝＝ m＝0.5 m＜L，所經(jīng)歷的時間t1＝＝1 s，物體接著做勻速直線運動，所經(jīng)歷的時間t2＝＝ s＝2

2、 s，故物體從a點運動到b點所經(jīng)歷的時間t總＝t1＋t2＝3 s。 答案　C 2．如圖2甲是某景點的山坡滑道圖片，為了探究滑行者在滑道直線部分AE滑行的時間，技術(shù)人員通過測量繪制出如圖乙所示的示意圖。AC是滑道的豎直高度，D點是AC豎直線上的一點，且有AD＝DE＝10 m，滑道AE可視為光滑，滑行者從坡頂A點由靜止開始沿滑道AE向下做直線滑動，g取10 m/s2，則滑行者在滑道AE上滑行的時間為(　　) 圖2 A. s B．2 s C. s D．2 s 解析　A、E兩點在以D為圓心半徑為R＝10 m的圓上，在AE上的滑行時間與沿AD所在的直徑自由下落的時間相同，t＝＝＝2

3、s。 答案　B 3．如圖3所示，一長木板在水平地面上運動，在某時刻(t＝0)將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上，已知物塊與木板的質(zhì)量相等，物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦，物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，且物塊始終在木板上。在物塊放到木板上之后，木板運動的速度－時間圖象可能是下列選項中的(　　) 圖3 解析　設(shè)在木板與物塊未達到相同速度之前，木板的加速度為a1，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ1，木板與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2。對木板應(yīng)用牛頓第二定律得： －μ1mg－μ2·2mg＝ma1 a1＝－(μ1＋2μ2)g 設(shè)物塊與木板達到相同速度之后，木板的加速度為a

4、2，對整體有－μ2·2mg＝2ma2 a2＝－μ2g，可見|a1|＞|a2| 由v－t圖象的斜率表示加速度大小可知，圖象A正確。 答案　A 4．如圖4甲所示，繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率v1運行。初速度大小為v2的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶。若從小物塊滑上傳送帶開始計時，小物塊在傳送帶上運動的v－t圖象(以地面為參考系)如圖乙所示。已知v2>v1，則(　　) 圖4 A．t2時刻，小物塊離A處的距離達到最大 B．t2時刻，小物塊相對傳送帶滑動的距離達到最大 C．0～t2時間內(nèi)，小物塊受到的摩擦力方向先向右后向左 D．0～t3時間內(nèi)，小物塊始終受到

5、大小不變的摩擦力作用 解析　小物塊對地速度為零時，即t1時刻，向左離開A處最遠，t2時刻，小物塊相對傳送帶靜止，此時不再相對傳送帶滑動，所以從開始到此刻，它相對傳送帶滑動的距離最大，A錯誤，B正確；0～t2時間內(nèi)，小物塊受到的摩擦力為滑動摩擦力，方向始終向右，大小不變，t2時刻以后小物塊相對傳送帶靜止，與傳送帶一起以速度v1勻速運動，不再受摩擦力作用，C、D錯誤。 答案　B 二、多項選擇題 5. (2016·江蘇泰州期末)如圖5所示，在光滑平面上有一靜止小車，小車質(zhì)量為M＝5 kg，小車上靜止地放置著質(zhì)量為m＝1 kg的木塊，木塊和小車間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，用水平恒力F拉動小車，

6、下列關(guān)于木塊的加速度am和小車的加速度aM，可能正確的有(　　) 圖5 A．a(chǎn)m＝1 m/s2，aM＝1 m/s2 B．a(chǎn)m＝1 m/s2，aM＝2 m/s2 C．a(chǎn)m＝2 m/s2，aM＝4 m/s2 D．a(chǎn)m＝3 m/s2，aM＝5 m/s2 解析　隔離木塊，分析受力，木塊和小車恰不發(fā)生相對滑動時，它們有相同的加速度，由牛頓第二定律有μmg＝mam，解得am＝2 m/s2。木塊和小車不發(fā)生相對滑動時，二者加速度相等，木塊和小車發(fā)生相對滑動時，am＝2 m/s2，小車的加速度aM為大于2 m/s2的任意值。可能正確的是A和C。 答案　AC 6．(2016·河北省衡水中學(xué)調(diào)

7、研)如圖6甲所示，A、B兩物體疊放在一起放在光滑的水平面上，B物體從靜止開始受到一個水平變力的作用，該力與時間的關(guān)系如圖乙所示，運動過程中A、B始終保持相對靜止。則在0～2t0時間內(nèi)，下列說法正確的是(　　) 圖6 A．t0時刻，A、B間的靜摩擦力最大，加速度最小 B．t0時刻，A、B的速度最大 C．0時刻和2t0時刻，A、B間的靜摩擦力最大 D．2t0時刻，A、B離出發(fā)點最遠，速度為0 解析　t0時刻，A、B受力F為0，A、B加速度為0，A、B間靜摩擦力為0，加速度最小，選項A錯誤；在0至t0過程中，A、B所受合外力逐漸減小，即加速度減小，但是加速度與速度方向相同，速度一直增

8、加，t0時刻A、B速度最大，選項B正確；0時刻和2t0時刻A、B所受合外力F最大，故A、B在這兩個時刻加速度最大，為A提供加速度的A、B間靜摩擦力也最大，選項C正確；A、B先在F的作用下加速，t0后F反向，A、B繼而做減速運動，到2t0時刻，A、B速度減小到0，位移最大，選項D正確。 答案　BCD 三、非選擇題 7.如圖7所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ＝30°，皮帶在電動機的帶動下，始終保持v0＝2 m/s的速率運行。現(xiàn)把一質(zhì)量為m＝10 kg的工件(可視為質(zhì)點)輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)時間1.9 s，工件被傳送到h＝1.5 m的高處，取g＝10 m/s2。求： 圖7 (1)工

9、件與皮帶間的動摩擦因數(shù)； (2)工件相對傳送帶運動的位移。 解析　(1)由題意得，皮帶長為：L＝＝3 m。工件速度達到v0之前，從靜止開始做勻加速運動，設(shè)勻加速運動的時間為t1，位移為x1，有：x1＝vt1＝t1 設(shè)工件最終獲得了與傳送帶相同的速度，則達到v0之后工件將做勻速運動，有：L－x1＝v0(t－t1) 解得：t1＝0.8 s＜1.9 s，故假設(shè)工件最終獲得與傳送帶相同的速度是正確的。 加速運動階段的加速度為：a＝＝2.5 m/s2 在加速運動階段，根據(jù)牛頓第二定律，有： μmgcos θ－mgsin θ＝ma 解得：μ＝0.866。 (2)在時間t1內(nèi)，傳送帶運動的

10、位移為：x＝v0t1＝1.6 m 工件運動的位移為：x1＝vt1＝t1＝0.8 m 所以工件相對傳送帶運動的位移為：Δx＝x－x1＝0.8 m。 答案　(1)0.866　(2)0.8 m 8.如圖8，可看作質(zhì)點的小物塊放在長木板正中間，已知長木板質(zhì)量為M＝4 kg，長度為L＝2 m，小物塊質(zhì)量為m＝1 kg，長木板置于光滑水平地面上，兩物體皆靜止。現(xiàn)在用一大小為F的水平恒力作用于小物塊上，發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)F超過2.5 N時，兩物體間才能產(chǎn)生相對滑動。設(shè)兩物體間的最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力大小，重力加速度g＝10 m/s2。 圖8 (1)求小物塊和長木板間的動摩擦因數(shù)； (2)若

11、一開始力F就作用在長木板上，且F＝12 N，則小物塊經(jīng)過多長時間從長木板上掉下？ 解析　(1)設(shè)兩物體間的最大靜摩擦力為Ffm，當(dāng)F＝2.5 N作用于小物塊時，對整體，由牛頓第二定律有F＝(M＋m)a 對長木板，由牛頓第二定律有Ffm＝Ma 聯(lián)立可得Ffm＝2 N 小物塊在豎直方向上受力平衡，所受支持力FN＝mg，由摩擦力公式有Ffm＝μmg，解得μ＝0.2。 (2)F＝12 N作用于長木板時，兩物體發(fā)生相對滑動，設(shè)長木板、小物塊加速度分別為a1、a2 對長木板，由牛頓第二定律有F－Ffm＝Ma1， 解得a1＝2.5 m/s2 對小物塊，由牛頓第二定律有Ffm＝ma2，解得a2

12、＝2 m/s2 由勻變速直線運動規(guī)律，兩物體在t時間內(nèi)的位移分別為x1＝a1t2，x2＝a2t2 小物塊剛滑下長木板時x1－x2＝L，聯(lián)立解得t＝2 s。 答案　(1)0.2　(2)2 s 9．如圖9所示，一直立的輕桿長為L，在其上、下端各緊套一個質(zhì)量分別為m和2m的圓環(huán)狀彈性物塊A、B。A、B與輕桿間的最大靜摩擦力分別是Ff1＝mg、Ff2＝2mg，且滑動摩擦力與最大靜摩擦力大小相等。桿下方存在這樣一個區(qū)域：當(dāng)物塊A進入該區(qū)域時受到一個豎直向上的恒力F作用，而B在該區(qū)域運動時不受其作用，PQ、MN是該區(qū)域上下水平邊界，高度差為h(L＞2h)?，F(xiàn)讓桿的下端從距離上邊界PQ高h處由靜止釋

13、放，重力加速度為g。 圖9 (1)為使A、B間無相對運動，求F應(yīng)滿足的條件。 (2)若F＝3mg，求物塊A到達下邊界MN時A、B間的距離。 解析　(1)設(shè)A、B與桿不發(fā)生相對滑動時的共同加速度為a，A與桿的靜摩擦力為FfA，則對A、B和桿整體，有： 3mg－F＝3ma 對A，有：mg＋FfA－F＝ma，并且FfA≤Ff1 聯(lián)立解得F≤mg。 (2) A到達上邊界PQ時的速度 vA＝ 當(dāng)F＝3mg時，A相對于輕桿向上滑動，設(shè)A的加速度為a1，則有： mg＋Ff1－F＝ma1，解得：a1＝－g A向下減速運動位移h時，速度剛好減小到零，此過程運動的時間 t＝ 由于桿的質(zhì)量不計，在此過程中，A對桿的摩擦力與B對桿的摩擦力方向相反，大小均為mg，B受到桿的摩擦力小于2mg，則B與輕桿相對靜止，B和輕桿整體受到重力和A對桿的摩擦力作用，以vA為初速度，以a2為加速度做勻加速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律可得： a2＝＝ 物塊A到達下邊界MN時A、B之間的距離為： ΔL＝L＋h－(vAt＋a2t2)＝L－h(huán)。 答案　(1)F≤mg　(2)L－h(huán)