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2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 能力課2 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用訓(xùn)練(含解析)教科版

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1、2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 能力課2 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用訓(xùn)練(含解析)教科版 ——連接體和臨界極值問(wèn)題 一、選擇題(1~2題為單項(xiàng)選擇題,3~5題為多項(xiàng)選擇題) 1.如圖1所示,A、B兩個(gè)物體疊放在一起,靜止在粗糙水平地面上,物體B與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1,物體A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.2。已知物體A的質(zhì)量m=2 kg,物體B的質(zhì)量M=3 kg,重力加速度g取10 m/s2。現(xiàn)對(duì)物體B施加一個(gè)水平向右的恒力F,為使物體A與物體B相對(duì)靜止,則恒力的最大值是(物體間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)(  ) 圖1 A.20 N B.15 N C.1

2、0 N D.5 N 解析 對(duì)物體A、B整體,由牛頓第二定律,F(xiàn)max-μ1(m+M)g=(m+M)a;對(duì)物體A,由牛頓第二定律,μ2mg=ma;聯(lián)立解得Fmax=(m+M)(μ1+μ2)g,代入相關(guān)數(shù)據(jù)得Fmax=15 N,選項(xiàng)B正確。 答案 B 2.如圖2所示,有材料相同的P、Q兩物塊通過(guò)輕繩相連,并在拉力F作用下沿斜面向上運(yùn)動(dòng),輕繩與拉力F的方向均平行于斜面。當(dāng)拉力F一定時(shí),Q受到繩的拉力(  ) 圖2 A.與斜面傾角θ有關(guān) B.與動(dòng)摩擦因數(shù)有關(guān) C.與系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān) D.僅與兩物塊質(zhì)量有關(guān) 解析 設(shè)P、Q的質(zhì)量分別為m1、m2,Q受到繩的拉力大小為T(mén),物塊與斜面

3、間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)整體分析,有F-(m1+m2)gsin θ-μ(m1+m2)gcos θ=(m1+m2)a;對(duì)Q分析:有T-m2gsin θ-μm2gcos θ=m2a,解得T=F,可見(jiàn)Q受到繩的拉力T與斜面傾角θ、動(dòng)摩擦因數(shù)μ和系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均無(wú)關(guān),僅與兩物塊質(zhì)量和F有關(guān),選項(xiàng)D正確。 答案 D 3.(2016·濟(jì)南十校聯(lián)考)如圖3所示,質(zhì)量為m1和m2的兩物塊放在光滑的水平地面上。用輕質(zhì)彈簧將兩物塊連接在一起。當(dāng)用水平力F作用在m1上時(shí),兩物塊均以加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng),此時(shí),彈簧伸長(zhǎng)量為x;若用水平力F′作用在m1上時(shí),兩物塊均以加速度a′=2a做勻加速運(yùn)動(dòng),此時(shí)

4、彈簧伸長(zhǎng)量為x′。則下列關(guān)系正確的是(  ) 圖3 A.F′=2F B.x′=2x C.F′>2F D.x′<2x 解析 取m1和m2為一整體,應(yīng)用牛頓第二定律可得:F=(m1+m2)a。彈簧的彈力T==kx。當(dāng)兩物塊的加速度增為原來(lái)的2倍,拉力F增為原來(lái)的2倍,T增為原來(lái)的2倍,彈簧的伸長(zhǎng)量也增為原來(lái)的2倍,故A、B正確。 答案 AB 4.(2015·海南單科,9)如圖4,升降機(jī)內(nèi)有一固定斜面,斜面上放一物塊。開(kāi)始時(shí),升降機(jī)做勻速運(yùn)動(dòng),物塊相對(duì)于斜面勻速下滑。當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)(  ) 圖4 A.物塊與斜面間的摩擦力減小 B.物塊與斜面間的正壓力

5、增大 C.物塊相對(duì)于斜面減速下滑 D.物塊相對(duì)于斜面勻速下滑 解析 當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí),物體有豎直向上的加速度,則物塊與斜面間的正壓力增大,根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式f=μN(yùn)可知物體與斜面間的摩擦力增大,故A錯(cuò)誤,B正確;設(shè)斜面的傾角為θ,物體的質(zhì)量為m,當(dāng)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有mgsin θ=μmgcos θ,即sin θ=μcos θ。當(dāng)物體以加速度a向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí),有N=m(g+a)cos θ,f=μm(g+a)cos θ,因?yàn)閟in θ=μcos θ,所以m(g+a)sin θ=μm(g+a)cos θ,故物體仍相對(duì)斜面勻速下滑,C錯(cuò)誤,D正確。 答案 BD 5.(2016·湖北黃岡模擬)如圖

6、5甲所示,一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上,上端放置一物體(物體與彈簧不連接),初始時(shí)物體處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體上,使物體開(kāi)始向上做勻加速運(yùn)動(dòng),拉力F與物體位移x的關(guān)系如圖乙所示(g=10 m/s2),下列結(jié)論正確的是(  ) 圖5 A.物體與彈簧分離時(shí),彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài) B.彈簧的勁度系數(shù)為750 N/m C.物體的質(zhì)量為2 kg D.物體的加速度大小為5 m/s2 解析 物體與彈簧分離時(shí),彈簧的彈力為零,輕彈簧無(wú)形變,所以選項(xiàng)A正確;從圖中可知ma=10 N, ma=30 N-mg,解得物體的質(zhì)量為m=2 kg,物體的加速度大小為a=5 m/s2,所以

7、選項(xiàng)C、D正確;彈簧的勁度系數(shù)k== N/m=500 N/m,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤。 答案 ACD 二、非選擇題 6.(2016·四川廣元三診)如圖6所示,固定斜面上放一木板PQ,木板的Q端放置一可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊,現(xiàn)用輕細(xì)線的一端連接木板的Q端,保持與斜面平行,繞過(guò)定滑輪后,另一端可懸掛鉤碼,鉤碼距離地面足夠高。已知斜面傾角θ=30°,木板長(zhǎng)為L(zhǎng),Q端距斜面頂端距離也為L(zhǎng),物塊和木板的質(zhì)量均為m,兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=。若所掛鉤碼質(zhì)量為2m,物塊和木板能一起勻速上滑;若所掛鉤碼質(zhì)量為其他不同值,物塊和木板有可能發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。重力加速度為g,不計(jì)細(xì)線與滑輪之間的摩擦,設(shè)接觸面間最大靜摩擦

8、力等于滑動(dòng)摩擦力。 圖6 (1)木板與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2; (2)物塊和木板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí),所掛鉤碼質(zhì)量m′應(yīng)滿足什么條件? 解析 (1)整個(gè)系統(tǒng)勻速時(shí) 對(duì)鉤碼:2mg=T 對(duì)物塊和木板:T=2mgsin θ+2μ2mgcos θ 解得:μ2= (2)要使二者發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),則需木板的加速度a1大于物塊的加速度a2。 對(duì)物塊:μ1mgcos θ-mgsin θ=ma2 解得:a2=g 對(duì)木板:T′-mgsin θ-μ1mgcos θ-2μ2mgcos θ=ma1 對(duì)鉤碼:m′g-T′=m′a1 解得:a1=g 聯(lián)立解得:m′>m 答案 (1) (2)m′>m

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