（江苏专用）高考物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 能力课时3 牛顿运动定律的综合应用（一）（含解析）-人教版高三物理试题

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1、能力课时3　牛顿运动定律的综合应用(一) 一、单项选择题 1．一物块静止在粗糙的水平桌面上，从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用，假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小。能正确描述F与a之间关系的图象是(　　) 解析　设物体所受滑动摩擦力为Ff，在水平拉力F作用下，物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律，F－Ff＝ma，F＝ma＋Ff，所以能正确描述F与a之间关系的图象是C。 答案　C 2.如图1所示，光滑水平面上，质量分别为m、M的木块A、B在水平恒力F作用下一起以加速度a向右做匀加速运动，木块间的轻质弹簧劲度系数为

2、k，原长为L。则此时木块A、B间的距离为(　　) 图1 A．L＋ B．L＋ C．L＋ D．L＋ 解析　对木块A、B整体，根据牛顿第二定律可得F＝(M＋m)a，对木块A有kx＝ma，解得：x＝＝＝，木块A、B间的距离为L＋x＝L＋＝L＋，故选项B正确。 答案　B 3.质量为0.1 kg的小球，用细线吊在倾角α为37°的斜面上，如图2所示。系统静止时绳与斜面平行，不计一切摩擦。当斜面体向右匀加速运动时，小球与斜面刚好不分离，则斜面体的加速度为(　　) 图2 A．gsin α B．gcos α C．gtan α D. 解析　因小球与斜面刚好不分离，所以小球受力如图

3、所示，由图知tan α＝，则a＝，D正确。 答案　D 4．如图3所示，甲、乙两图中水平面都是光滑的，小车的质量都是M，人的质量都是m，甲图人推车、乙图人拉绳(绳与滑轮的质量和摩擦均不计)的力都是F，对于甲、乙两图中车的加速度大小说法正确的是(　　) 图3 A．甲图中车的加速度大小为 B．甲图中车的加速度大小为 C．乙图中车的加速度大小为 D．乙图中车的加速度大小为 解析　以人和车整体为研究对象，甲图合力为0，加速度为0，乙图2F＝(M＋m)a乙，所以a乙＝，故选项C正确。 答案　C 5．以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另

4、一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，下列用虚线和实线描述两物体运动的v－t图象可能正确的是(　　) 解析　不受空气阻力的物体，运动过程中加速度不变，v－t图象为图中虚线所示。受空气阻力大小与速率成正比关系的物体，上升过程中：mg＋kv＝ma，a＝g＋，开始时加速度最大，上升过程中a始终大于g，v－t图象斜率均大于虚线斜率，只有选项D符合题意。 答案　D 6.如图4所示，一根轻弹簧竖直立在水平地面上，下端固定。小球从高处自由落下，落到弹簧上端，将弹簧压缩至最低点。能正确反映上述过程中小球的加速度的大小随下降位移x变化关系的图象是下列图中的(　　) 图4 解析　小球先做自

5、由落体运动，加速度a＝g不变，接触弹簧后，a＝＝g－x，a与x是线性关系，C、D错误；根据小球运动的特点，小球刚接触弹簧时，加速度a＝g，此时速度不为零，小球将弹簧压缩至最低点时，速度为零，加速度最大，a＞g，所以B错误，A正确。 答案　A 二、多项选择题 7．(2016·东北三省四市联考)某物体质量为1 kg，在水平拉力作用下沿粗糙水平地面做直线运动，其速度－时间图象如图5所示，根据图象可知 (　　) 图5 A．物体所受的拉力总是大于它所受的摩擦力 B．物体在第3 s内所受的拉力大于1 N C．在0～3 s内，物体所受的拉力方向始终与摩擦力方向相反 D．物体在第2 s内所

6、受的拉力为零 解析　由题图可知，第2 s内物体做匀速直线运动，即拉力与摩擦力平衡，所以选项A、D错误；第3 s内物体的加速度大小为1 m/s2，根据牛顿第二定律可知物体所受合外力大小为1 N，所受拉力大于1 N，选项B正确；物体运动过程中，拉力方向始终和速度方向相同，摩擦力方向始终和运动方向相反，选项C正确。 答案　BC 8.如图6所示，固定的倾斜直杆与水平方向成60°角，杆上套有一个圆环，圆环通过一根轻绳与一个小球相连接。当环沿杆下滑时，球与环保持相对静止，轻绳与竖直方向成30°角。下列说法正确的是(　　) 图6 A．环一定匀加速下滑 B．环可能匀速下滑 C．环与杆之间一定

7、没有摩擦 D．环与杆之间一定存在摩擦 解析　如图所示，小球受到的重力mg与轻绳的拉力FT的合力沿斜面向下，θ＝α＝30°，则F＝，根据牛顿第二定律有F＝ma，得a＝g。由于球与环保持相对静止，所以环的加速度也是a＝g，环一定沿杆向下做匀加速运动，选项A正确，B错误；对球、环整体，假设环与杆之间一定存在摩擦，根据牛顿第二定律有(M＋m)gsin 60°－Ff＝(M＋m)a，得Ff＝(M＋m)g≠0，选项D正确，C错误。 答案　AD 三、非选择题 9．(2016·江苏无锡一模)粗糙的水平地面上一物体在水平拉力作用下做直线运动，水平拉力F及运动速度v随时间变化的图象如图7甲和图乙所示。

8、取重力加速度g＝10 m/s2。求： 图7 (1)前2 s内物体运动的加速度和位移； (2)物体的质量m和物体与地面间的动摩擦因数μ。 解析　(1)由v－t图象可知，物体在前2 s内做匀加速直线运动，前2 s内物体运动的加速度为 a＝＝ m/s2＝2 m/s2 前2 s内物体运动的位移为x＝at2＝4 m (2)对物体进行受力分析，如图所示。对于前2 s，由牛顿第二定律得 F－Ff＝ma，Ff＝μmg 2 s之后物体做匀速直线运动，由平衡条件得F′＝Ff 由F－t图象知F＝15 N，F′＝5 N 代入数据解得m＝5 kg，μ＝0.1。 答案　(1)2 m/s2　

9、4 m　(2)5 kg　0.1 10.如图8所示，一条轻绳上端系在车的左上角的A点，另一条轻绳一端系在车左端B点，B点在A点的正下方，A、B距离为b，两条轻绳另一端在C点相结并系一个质量为m的小球，轻绳AC长度为b，轻绳BC长度为b。两条轻绳能够承受的最大拉力均为2mg。 图8 (1)轻绳BC刚好被拉直时，车的加速度是多大？(要求画出受力图) (2)在不拉断轻绳的前提下，求车向左运动的最大加速度是多大。(要求画出受力图) 解析　(1)轻绳BC刚好被拉直时，小球受力如图甲所示。 因为AB＝BC＝b，AC＝b，故轻绳BC与轻绳AB垂直，cos θ＝，θ＝45°。 由牛顿第二

10、定律，得mgtan θ＝ma。 可得a＝g。 (2)小车向左的加速度增大，AB、BC绳方向不变，所以AC轻绳拉力不变，BC轻绳拉力变大，BC轻绳拉力最大时，小车向左的加速度最大，小球受力如图乙所示。 乙 由牛顿第二定律，得 Tm＋mgtan θ＝mam。 因这时Tm＝2mg，所以最大加速度为am＝3g。 答案　(1)g　图见解析　(2)3g　图见解析 11.如图9所示，一质量m＝0.4 kg的小物块，以v0＝2 m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t＝2 s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L＝10 m．已知斜面倾角θ＝3

11、0°，物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝。重力加速度g取10 m/s2。 图9 (1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。 (2)拉力F与斜面夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？ 解析　(1)设物块加速度的大小为a，到达B点时速度的大小为v，由运动学公式得L＝v0t＋at2① v＝v0＋at② 联立①②式，代入数据得a＝3 m/s2③ v＝8 m/s④ (2)设物块所受支持力为FN，所受摩擦力为Ff，拉力与斜面间的夹角为α，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得 Fcos α－mgsin θ－Ff＝ma⑤ Fsin α＋FN－mgcos θ＝0⑥ 又Ff＝μFN⑦ 联立⑤⑥⑦式得F＝⑧ 由数学知识得cos α＋sin α＝sin(60°＋α)⑨ 由⑧⑨式可知对应最小F的夹角α＝30°⑩ 联立③⑧⑩式，代入数据得F的最小值为 Fmin＝ N 答案　(1)3 m/s2　8 m/s　(2)30°　 N