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2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 分層規(guī)范快練9 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用 新人教版

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 分層規(guī)范快練9 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用 新人教版 1. (多選)有一種大型娛樂器械可以讓人體驗(yàn)超重和失重,其環(huán)形座艙套在豎直柱子上,由升降機(jī)送上幾十米的高處,然后讓座艙自由下落.落到一定位置時(shí),制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng),座艙做減速運(yùn)動(dòng),到地面時(shí)剛好停下.下列說法中正確的是(  ) A.座艙自由下落的過程中人處于失重狀態(tài) B.座艙自由下落的過程中人處于超重狀態(tài) C.座艙減速下落的過程中人處于失重狀態(tài) D.座艙減速下落的過程中人處于超重狀態(tài) 解析:自由下落時(shí)只受重力,加速度向下,失重;減速下落,加速度向上,超重. 答案:AD 2.如圖所示,臺(tái)秤上放一個(gè)

2、裝有水的容器,有一個(gè)金屬球掛在彈簧測力計(jì)下面,現(xiàn)將金屬球浸沒在水中,比較在金屬球浸入水中前、后的情況(  ) A.彈簧測力計(jì)的示數(shù)減小,臺(tái)秤的示數(shù)不變 B.彈簧測力計(jì)的示數(shù)不變,臺(tái)秤的示數(shù)增加 C.彈簧測力計(jì)的示數(shù)減小,臺(tái)秤的示數(shù)增大,且減少的示數(shù)等于增加的示數(shù) D.彈簧測力計(jì)的示數(shù)增大,臺(tái)秤的示數(shù)減小,且增加的示數(shù)等于減少的示數(shù) 解析:當(dāng)金屬球浸入水中后,受到向上的浮力作用,故彈簧測力計(jì)的示數(shù)減??;由牛頓第三定律,在水對球有向上的浮力的同時(shí),金屬球?qū)λ邢蛳碌淖饔昧?,這兩個(gè)力大小相等,方向相反,故使得臺(tái)秤的示數(shù)增大,且彈簧秤減少的示數(shù)等于臺(tái)秤增加的示數(shù),選項(xiàng)C正確. 答案:C

3、 3.[2018·重慶卷,5]若貨物隨升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖所示(豎直向上為正),則貨物受到升降機(jī)的支持力F與時(shí)間t關(guān)系的圖象可能是(  ) 解析:根據(jù)題圖可知,對于時(shí)間軸下面的圖象,電梯先向下做勻加速運(yùn)動(dòng),再勻速,后勻減速運(yùn)動(dòng),則根據(jù)牛頓第二定律可知,貨物隨電梯先失重、再處于平衡狀態(tài),后超重,則支持力先小于重力、再等于重力、后大于重力;對于時(shí)間軸上面的圖象,電梯向上先做勻加速運(yùn)動(dòng)、再勻速、后勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí),同理可知支持力先大于重力、再等于重力、后小于重力,選項(xiàng)B正確. 答案:B 4. 如圖,在光滑的水平支持面上,物塊C疊放于物體B上,B的上表面水平,用輕繩將物塊B與物塊A

4、相連,A、B、C的質(zhì)量分別為2m、m、m,B、C間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,對A施加一大小為F的水平恒力,A、B、C相對靜止一同做勻加速直線運(yùn)動(dòng),B對C的摩擦力的大小為(  ) A.μmg   B.F C.F/2 D.F/4 解析:將三者看作一個(gè)整體,根據(jù)牛頓第二定律:對整體有F=(2m+m+m)a,解得a=,對C分析,在水平方向上C受到B給的靜摩擦力,所以根據(jù)牛頓第二定律可得Ff=ma=,故D正確. 答案:D 5.[2019·哈爾濱一模]水平方向的傳送帶,順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),傳送帶速度大小v=2 m/s不變,兩端A、B間距離為3 m.一物塊從B端以v0=4 m/s滑上傳送帶,物塊與傳送帶

5、間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4,g取10 m/s2.物塊從滑上傳送帶至離開傳送帶的過程中,速度隨時(shí)間變化的圖象是(  ) 解析:物塊在傳送帶上與傳送帶相對滑動(dòng)時(shí),加速度為a=μg=4 m/s2,則當(dāng)物塊減速為0時(shí),位移x==2 m<3 m,所以物塊沒有從A端掉下,會(huì)反向運(yùn)動(dòng),加速度大小不變,當(dāng)物塊與傳送帶共速之后,隨傳送帶一起勻速,故B正確. 答案:B 6.[2019·安徽蕪湖、馬鞍山質(zhì)檢]兩物體A、B并排放在水平地面上,且兩物體接觸面為豎直面,現(xiàn)用一水平推力F作用在物體A上,使A、B由靜止開始一起向右做勻加速運(yùn)動(dòng),如圖甲所示,在A、B的速度達(dá)到6 m/s時(shí),撤去推力F.已知A、B質(zhì)量分別

6、為mA=1 kg、mB=3 kg,A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3,B與地面間沒有摩擦,B物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖乙所示.g取10 m/s2,求: (1)推力F的大?。? (2)A物體剛停止運(yùn)動(dòng)時(shí),物體A、B之間的距離. 解析:(1)在水平推力F作用下,設(shè)物體A、B一起做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為a,由B物體的v-t圖象得a=3 m/s2.對于A、B整體,由牛頓第二定律得 F-μmAg=(mA+mB)a解得F=15 N. (2)設(shè)物體A勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,撤去推力F后,A、B兩物體分離,A在摩擦力作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng),B做勻速運(yùn)動(dòng),對于A物體有μmAg=mAaA, aA=μg=3

7、m/s2,vt=v0-aAt=0, 解得t=2 s, 物體A的位移為xA=t=6 m, 物體B的位移為xB=v0t=12 m, 所以A物體剛停止運(yùn)動(dòng)時(shí),物體A、B之間的距離為Δx=xB-xA=6 m. 答案:(1)15 N (2)6 m [技能提升練] 7.[2019·黃岡質(zhì)檢] 如圖所示,bc為固定在小車上的水平橫桿,物塊串在桿上,靠摩擦力保持相對桿靜止,物塊又通過輕細(xì)線懸吊著一個(gè)小球,此時(shí)小車正以大小為a的加速度向右做勻加速運(yùn)動(dòng),而物塊、小球均相對小車靜止,細(xì)線與豎直方向的夾角為θ.若小車的加速度逐漸增加,物塊始終和小車保持相對靜止,則當(dāng)加速度增加到2a時(shí)(  

8、) A.橫桿對物塊的摩擦力增加到原來的2倍 B.橫桿對物塊的彈力增加到原來的2倍 C.細(xì)線與豎直方向的夾角增加到原來的2倍 D.細(xì)線的拉力增加到原來的2倍 解析:對小球和物塊組成的整體,分析受力如圖甲所示,根據(jù)牛頓第二定律得,水平方向有Ff=(M+m)a,豎直方向有FN=(M+m)g,則當(dāng)加速度增加到2a時(shí),橫桿對物塊的摩擦力Ff增加到原來的2倍,橫桿對物塊的彈力等于物塊、小球的總重力,保持不變,故A正確,B錯(cuò)誤.以小球?yàn)檠芯繉ο?,分析受力情況如圖乙所示,由牛頓第二定律得mgtanθ=ma,解得tanθ=,當(dāng)a增加到原來的兩倍時(shí),tanθ變?yōu)樵瓉淼膬杀?,但θ不是原來的兩倍.?xì)線的拉力

9、FT=,可見,a變?yōu)樵瓉淼膬杀叮現(xiàn)T不是原來的兩倍,故C、D錯(cuò)誤. 答案:A 8. 如圖所示,質(zhì)量M=8 kg的小車放在光滑的水平面上,在小車左端加一水平推力F=8 N,當(dāng)小車向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到1.5 m/s時(shí),在小車前端輕輕地放上一個(gè)大小不計(jì),質(zhì)量為m=2 kg的小物塊,小物塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,小車足夠長.(g=10 m/s2)求: (1)放上小物塊后,小物塊及小車的加速度各為多大. (2)經(jīng)多長時(shí)間兩者達(dá)到相同的速度. (3)從小物塊放上小車開始,經(jīng)過t=1.5 s小物塊通過的位移大小為多少. 解析:(1)小物塊的加速度am==2 m/s2 小車的加速

10、度aM==0.5 m/s2. (2)由amt=v0+aMt得t=1 s. (3)在開始1 s內(nèi)小物塊的位移x1=amt2=1 m 最大速度v=at=2 m/s 在接下來的0.5 s內(nèi)小物塊與小車相對靜止,一起做加速運(yùn)動(dòng),且加速度a==0.8 m/s2 這0.5 s內(nèi)的位移x2=vt+at2=1.1 m 通過的總位移x=x1+x2=2.1 m. 答案:(1)2 m/s2 0.5 m/s2 (2)1 s (3)2.1 m 9.如圖所示,一質(zhì)量m=0.4 kg的小物塊,以v0=2 m/s的初速度,在與斜面成某一夾角的拉力F作用下,沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)t=2 s的時(shí)間物塊由A點(diǎn)運(yùn)

11、動(dòng)到B點(diǎn),A、B之間的距離L=10 m.已知斜面傾角θ=30°,物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=.重力加速度g取10 m/s2. (1)求物塊加速度的大小及到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大?。? (2)拉力F與斜面夾角多大時(shí),拉力F最小?拉力F的最小值是多少? 解析:(1)設(shè)物塊加速度的大小為a,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小為v,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得L=v0t+at2① v=v0+at② 聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù)得a=3 m/s2③ v=8 m/s④ (2)設(shè)物塊所受支持力為FN,所受摩擦力為Ff,拉力與斜面間的夾角為α,受力分析如圖所示,由牛頓第二定律得 Fcosα-mgsinθ-Ff=ma⑤ Fsinα+FN-mgcosθ=0⑥ 又Ff=μFN⑦ 聯(lián)立⑤⑥⑦式得 F=⑧ 由數(shù)學(xué)知識(shí)得cosα+sinα=sin(60°+α)⑨ 由⑧⑨式可知對應(yīng)F最小的夾角α=30°⑩ 聯(lián)立③⑧⑩式,代入數(shù)據(jù)得F的最小值為Fmin=N. 答案:(1)3 m/s2 8 m/s (2)30°  N

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