高考物理一轮3.3牛顿运动定律的综合应用课时提升作业B卷新人教版必修1

2014 届高考物理一轮课时提升作业:必修 1.3.3B 卷牛顿运动定律的 综合应用
(40 分钟 100 分)

一、 选择题(本大题共 7 小题,每小题 8 分,共 56 分。 每小题至少一个答案正确,选不全得 4 分) 1.如图是一种升降电梯的示意图,A 为载人箱,B 为平衡重物,它们的质量均为 M,上下均有跨过滑轮的钢索系住,在电动机的牵引下使电梯上下运动。如果电 梯中乘客的质量为 m,匀速上升的速度为 v,电梯即将到顶层前关闭电动机,依 靠惯性上升 h 高度后停止,在不计空气和摩擦阻力的情况下,重力加速度为 g, 下列说法正确的是( )

A.关闭电动机后,乘客处于超重状态 B.关闭电动机后,乘客处于失重状态 C.由于 A、B 质量相等,故关闭电动机后,乘客的加速度大小为 g

D.关闭电动机后,电梯上升的高度 h 一定小于

v2 2g

2.如图所示,两个质量相同的物体 A 和 B 紧靠在一起放在光滑水平桌面上,如果它们分别受到 水平推力 F1 和 F2,且 F1>F2,则 A 施于 B 的作用力的大小为( )

A.F1 C.

B.F2 D.

1 (F1+F2) 2

1 (F1-F2) 2

3.(2013·河西区模拟)如图甲所示,一个物体放在光滑的水平地面上。在 t=0 时刻,物体在水 平力 F 作用下由静止开始做直线运动。在 0 到 t0 时间内物体的加速度 a 随时间 t 的变化规律

-1-

如图乙所示。则(

)

A.在 0 到 t0 时间内,力 F 大小恒定 B.在 0 到 t0 时间内,物体的位移逐渐变大 C.在 0 到 t0 时间内,物体的速度逐渐变大 D.在 0 到 t0 时间内,物体的速度逐渐变小 4.(2013·上饶模拟)如图所示,小车的质量为 M,人的质量为 m,人用恒 力 F 拉绳,若人与车保持相对静止,且地面为光滑的,不计滑轮与绳的 质量,则车对人的摩擦力可能是( A.0 )

m?M F ,方向向右 m?M m?M F ,方向向左 C. m?M M?m F ,方向向右 D. m?M
B. 5.停在 10 层的电梯底板上放置有两块相同的条形磁铁,磁铁的极性及放置位置如图所示。开 始时两块磁铁在电梯底板上处于静止状态(磁铁与底板始终相互接触)( )

A.若电梯突然向下开动,并停在 1 层,最后两块磁铁可能已碰在一起

-2-

B.若电梯突然向下开动,并停在 1 层,最后两块磁铁一定仍在原来位置 C.若电梯突然向上开动,并停在 20 层,最后两块磁铁可能已碰在一起 D.若电梯突然向上开动,并停在 20 层,最后两块磁铁一定仍在原来位置 6.(2013· 九江模拟)如图所示,n 个质量均为 m 的相同木块并排放在水平地面上,当木块 1 受到 水平恒力 F 而向右加速运动时,木块 3 对木块 4 的作用力为( )

A.F B.若地面光滑,为 F;若地面不光滑,小于 F

3 3 )F;若地面不光滑,小于(1- )F n n 3 D.不论地面是否光滑,均为(1- )F n
C.若地面光滑,为(17.(2013·华东师大附中模拟)一质量为 m 的铝球用细线悬挂静止在足够深的油槽中(如图甲), 某时刻剪断细线,铝球开始在油槽中下沉,通过传感器得到铝球的加速度随下沉速度变化的图 像如图乙所示,已知重力加速度为 g,根据上述信息,下列说法正确的是( )

A.铝球下沉的速度越来越大 B.开始释放时,铝球加速度 a0=g C.铝球下沉过程所受到油的阻力 Ff ?

ma 0 v v0
-3-

D.铝球下沉过程机械能的减少等于克服油阻力所做功 二、计算题(本大题共 3 小题,共 44 分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注 明单位) 8.(2013· 泸州模拟)(14 分)如图所示,一质量为 m=2kg 的小物体静止放在水平面上的 A 点,t=0 时,物体在水平恒力 F 的作用下由静止开始运动。1s 末到达 B 点时速度为 8m/s,在 B 点立即撤 去恒力 F,最后在 3s 末停在 C 点,重力加速度取 g=10m/s ,求:
2

(1)从第 1s 末到第 2 s 末,物体运动的距离; (2)恒力 F 的大小。 9.(2013·德州模拟)(14 分)如图甲所示,质量 m=4kg 的物体在水平面上向右做直线运动,通过 A 点时物体突然受到一个水平向左的恒力 F 并开始计时,选水平向右为正方向,运动过程中通过 速度传感器测出物体的瞬时速度,所得 v-t 图像如图乙所示。(g=10m/s )求:
2

(1)0~4s 和 4~12 s 两段时间内的加速度大小; (2)力 F 的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ ; (3)10s 末物体离 A 点的距离。 10.(能力挑战题)(16 分)如图所示,一足够长的木板 B 静止在水平地面上,有一小滑块 A 以 v0=2m/s 的水平初速度冲上该木板。已知木板质量是小滑块质量的 2 倍,木板与小滑块间的动
-4-

摩擦因数为μ 1=0.5,木板与水平地面间的动摩擦因数为 μ 2=0.1,求小滑块相对木板滑行的位移是多少?(g 取 10m/s )
2

答案解析 1.【解析】选 B。关闭电动机后,乘客减速上升,处于失重状态,选项 A 错误,B 正确;对系统由 牛顿第二定律得 mg=(2M+m)a,选项 C 错误;由运动学公式得 h ?

v2 (2M ? m)v 2 ? ,选项 D 错 2a 2mg

误。 2.【解析】选 C。设两物体的质量均为 m,这两物体在 F1 和 F2 的作用下,具有相同的加速度为 a=

F1 ? F2 ,方向与 F1 相同。物体 A 和 B 之间存在着一对作用力和反作用力,设 A 施于 B 的作用 2m

力为 FN(方向与 F1 方向相同)。 用隔离法分析物体 B 在水平方向受力 FN 和 F2,根据牛顿第二定律 有 FN-F2=ma,解得 FN=

1 (F1+F2),故选项 C 正确。 2

3.【解析】选 B、C。由 a-t 图像可知物体的加速度逐渐减小,对物体由牛顿第二定律得 F=ma, 故物体所受水平力 F 逐渐减小,选项 A 错误;由于物体的加速度与速度方向相同,物体做加速运
-5-

动,速度、位移逐渐增大,选项 B、C 正确,D 错误。 4.【解析】选 A、C、D。取人和小车为一整体,由牛顿第二定律得:2F=(M+m)a, 设车对人的摩擦力大小为 Ff,方向水平向右,对人应用牛顿第二定律得:F-Ff=ma。 可求得:Ff=

M?m F,由此可见:当 M=m 时,Ff=0。 M?m

当 M>m 时,Ff>0,方向水平向右, 当 M<m 时,Ff<0,方向水平向左,故 A、C、D 正确。 5.【解析】选 A、C。电梯突然向下开动时处于失重状态,磁铁与电梯底板间的最大静摩擦力减 小,若最大静摩擦力小于两磁铁间的引力,则两磁铁会相互靠近并碰在一起,选项 A 正确,B 错误; 若电梯突然向上开动,则处于超重状态,但电梯在接近 20 层时,会做减速运动,此时电梯失重, 磁铁与电梯底板间的最大静摩擦力减小,两磁铁有可能会相互靠近并碰在一起,选项 C 正确,D 错误。 【变式备选】某人在地面上用弹簧测力计称得其 体重为 490N,他将弹簧测力计移至电梯内称其体 重,t0 至 t3 时间段内,弹簧测力计的示数如图所 示,电梯运行的 v-t 图可能是(取电梯向上运动 的方向为正)( )

-6-

【解析】选 A、D。由题意可知人的重力为 490N,t0~t1 时间内,视重为 440N,人失重,有向下的 加速度,应向上减速或向下加速,故 B、 C 错。 t1~t2 时间内,视重为 490N,a=0,匀速运动或静止。 t2~t3 时间内,视重为 540N,人超重,有向上的加速度,应向上加速或向下减速,故 A、 D 均有可能。 6.【解题指南】解答本题应注意以下两点: (1)分地面光滑和不光滑两种情况,以整体为研究对象,列牛顿第二定律方程,求出加速度。 (2)隔离木块 4、5…n,列牛顿第二定律方程,求出木块 3 对木块 4 的作用力。 【解析】选 D。若地面光滑,对整体由牛顿第二定律得 F=nma,对木块 4、5…n 由牛顿第二定律 得 F34=(n-3)ma,解得 F34=(1-

3 )F;若地面不光滑,设地面与木块间的动摩擦因数为μ ,对整体由 n

牛顿第二定律得 F-μ nmg=nma,对木块 4、5…n 由牛顿第二定律得 F34-μ (n-3)mg=(n-3)ma,解 得 F34=(1-

3 )F,故选项 D 正确。 n

7.【解析】选 C。铝球下沉的速度先增大后不变,选项 A 错误;开始释放时,铝球除受重力外, 还受到竖直向上的浮力作用,其加速度 a0 小于 g,选项 B 错误;根据通过传感器得到铝球的加速

度随下沉速度变化的图像可知,a=a0-

a 0v 。 设液体浮力为 F,刚剪断细线时,v=0,油的阻力 Ff=0, v0

由牛顿第二定律,mg-F=ma0。铝球下沉过程中,由牛顿第二定律,mg-F-Ff=ma。联立解得铝球下
-7-

沉过程所受到油的阻力 Ff=

ma 0 v ,选项 C 正确;铝球下沉过程机械能的减少等于克服油阻力和 v0

浮力所做功,选项 D 错误。 8.【解析】(1)撤去 F 后物体的加速度大小 a1=

vB 8 ? m/s2=4 m/s2 t 2

①(2 分)

2s 末~3 s 末,物体运动的距离 x1=

1 2 1 2 a1t1 = ×4×1 m=2 m 2 2

②(2 分)

1s 末~3 s 末,物体运动的距离 x2=

1 2 1 2 a1t2 = ×4×2 m=8 m 2 2

③(2 分)

1s 末~2 s 末,物体运动的距离 Δ x=x2-x1=6m (2)撤去 F 后,对物体由牛顿第二定律得: Ff=ma1 恒力 F 作用时物体的加速度 a2= ④(2 分) (1 分)

vB ? 0 8 ? m/s2=8 m/s2 t? 1

⑤(2 分)

恒力 F 作用时,对物体由牛顿第二定律得: F-Ff=ma2 解④⑤⑥得:F=24N 答案:(1)6m (2)24 N ⑥(2 分) (1 分)

9.【解析】(1)设物体向右做匀减速直线运动的加速度为 a1,则由 v-t 图像得

a1=

?v1 2 =2m/s ?t1

①(1 分)

设物体向左做匀加速直线运动的加速度为 a2,则由 v-t 图像得

-8-

a2=

?v 2 2 =0.5m/s ?t 2

②(1 分)

(2)根据牛顿第二定律,向右减速过程, 有 F+μ mg=ma1 向左加速过程,有 F-μ mg=ma2 由①②③④解得:F=5N μ =0.075 ③(2 分) ④(2 分) (2 分) (2 分)

(3)设 10s 末物体离 A 点的距离为 d,向左加速过程,由 v=a2t 得:10s 末的速度 v=3m/s (2 分) d 应为 v-t 图像与横轴所围的面积,则: d=

1 1 ×4×8m- ×6×3 m=7 m 2 2
2

(2 分) (2)5 N 0.075 (3)7 m

答案:(1)2 m/s

0.5 m/s

2

10.【解析】设小滑块的质量为 m,木板的质量为 2m,小滑块的加速度为 a1,木板的加速度为 a2, 以小滑块为研究对象,由牛顿第二定律得: μ 1mg=ma1 解得:a1=μ 1g=5m/s
2

(2 分) (1 分)

经 t 秒,设木板与小滑块相对静止,共同速度为 v,则: v=v0-a1t 以木板为研究对象,由牛顿第二定律得: μ 1mg-3μ 2mg=2ma2 a2= (3 分) (1 分) (2 分) (2 分)

?1mg-3? 2 mg 2 =1m/s 2m

则经 t 秒木板的速度为:v=a2t

-9-

解得: t=

v0 1 = s a1+a 2 3

(1 分)

则小滑块相对木板滑行的位移为:

1 2 1 2 1 a1t )- a2t = m 2 2 3 1 答案: m 3
x=(v0t【总结提升】解决动力学问题的关键

(4 分)

解决动力学问题时,受力分析是关键,对物体运动情况的分析同样重要,特别是对运动过程较 复杂的问题。 (1)运动分析:一定要弄清楚整个过程中物体的加速度是否相同,若不同,必须分阶段处理,加 速度改变时的速度是前后过程联系的桥梁。 (2)受力分析:分析受力时,要注意前后过程中哪些力发生了变化,哪些力没有发生变化。

- 10 -


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