高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題12 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用測 含解析1

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1、 專題12 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用（測） 【滿分：110分 時(shí)間：90分鐘】 一、選擇題(本大題共12小題，每小題5分，共60分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中. 1~8題只有一項(xiàng)符合題目要求； 9~12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。) 1．如圖所示，物塊A放在木板B上，A、B的質(zhì)量均為m，A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。若將水平力作用在A上，使A剛好要相對(duì)B滑動(dòng)，此時(shí)A的加速度為a1；若將水平力作用在B上，使B剛好要相對(duì)A滑動(dòng)，此時(shí)B的加速度為a2，則a1與a2的比為： （ ） A．1

2、 : l B．2 : 3 C．1 : 3 D．3 : 2 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律的應(yīng)用習(xí)題，關(guān)鍵是弄清兩個(gè)物體恰好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的臨界態(tài)滿足的關(guān)系，此時(shí)只靠摩擦力運(yùn)動(dòng)的物體所受的摩擦力達(dá)到最大值，根據(jù)牛頓第二定律對(duì)此物體列出方程即可求解加速度的值. 2．如圖所示，在光滑的水平面上有一質(zhì)量為M、傾角為的光滑斜面體，斜面上有一質(zhì)量為m的物塊沿斜面下滑.關(guān)于物塊下滑過程中對(duì)斜面壓力大小的解答，有如下四個(gè)表達(dá)式.要判斷這四個(gè)表達(dá)式是否合理，你可以不必進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，而是根據(jù)所學(xué)的物理知識(shí)和物理方法進(jìn)行分析，從而判斷解的合理性．根據(jù)你的判斷，下述表達(dá)式中可能正確的是：

3、 （ ） A． B. C. D. 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】由于斜面是在光滑的水平面上，并沒有固定，物體與斜面相互作用會(huì)使斜面后退，由于斜面后退，物體沿著斜面下滑路線與地面夾角大于θ，與物體沿著固定斜面下滑截然不同． 3．利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以研究快速變化的力的大小。實(shí)驗(yàn)時(shí)，把圖甲中的小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處，然后小球由靜止釋放，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，利用傳感器和計(jì)算機(jī)獲得彈性繩的拉力隨時(shí)間的變化如圖乙所示。根據(jù)圖像提供的信息，下列說法正確的是： （ ） A．時(shí)刻小球的速度最大 B．時(shí)刻小球的動(dòng)能最小 C．時(shí)刻小球的運(yùn)

4、動(dòng)方向相同 D． 【答案】B 【解析】把小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處，讓小球自由下落，時(shí)刻繩子剛好繃緊，此時(shí)小球所受的重力大于繩子的拉力，小球向下做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繩子的拉力大于重力時(shí)，小球才開始做減速運(yùn)動(dòng)，時(shí)刻繩子的拉力最大，小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，速度為零，所以與時(shí)刻繩子剛好繃緊，小球速度不是最大，時(shí)刻小球的速度為零，故A錯(cuò)誤；時(shí)刻小球都到達(dá)最低點(diǎn)，速度為零，動(dòng)能都為零，最小，故B正確；時(shí)刻小球下落，速度方向向上，時(shí)刻小球速度向下，時(shí)刻小球的運(yùn)動(dòng)方向相反，故C錯(cuò)誤；與時(shí)間內(nèi)與與時(shí)間內(nèi)小球都做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，由于時(shí)刻的速度大于時(shí)刻的速度，由豎直上拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間知，與之差大于與之差，故D錯(cuò)誤。 【名師

5、點(diǎn)睛】把小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處，讓小球自由下落，與時(shí)刻繩子剛好繃緊，分析小球的運(yùn)動(dòng)情況，判斷什么時(shí)刻小球的速度最大，當(dāng)繩子的拉力最大時(shí)，小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，繩子也最長。 4．如圖所示，質(zhì)量為M=10kg的小車停放在光滑水平面上。在小車右端施加一個(gè)F=10N的水平恒力。當(dāng)小車向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到2.8m/s時(shí)，在其右端輕輕放上一質(zhì)量m=2.0kg的小黑煤塊（小黑煤塊視為質(zhì)點(diǎn)且初速度為零），煤塊與小車間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.20。假定小車足夠長。則下列說法正確的是： （ ） A.煤塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后做勻速直線運(yùn)動(dòng) Ｂ.小車一直做加速度不變的勻加速直線

6、運(yùn)動(dòng) Ｃ.煤塊在3s內(nèi)前進(jìn)的位移為9m Ｄ.小煤塊最終在小車上留下的痕跡長度為4m 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】該題是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的典型例題，是牛頓第二定律的應(yīng)用問題；解題時(shí)要認(rèn)真分析兩個(gè)物體的受力情況，正確判斷兩物體的運(yùn)動(dòng)情況，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式求解，難度適中. 5．如圖1所示，水平地面上有一靜止平板車，車上放一質(zhì)量為m的物塊，物塊與平板車的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，t=0時(shí)，車開始沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)，其v-t圖像如圖2所示。g取10m/s2，平板車足夠長，則物塊運(yùn)動(dòng)的v-t圖像為： （ ） 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】此題考查牛頓第二定律的應(yīng)用；關(guān)鍵是分析物體與車

7、的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況，從而根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況來確定受力情況，并掌握牛頓第二定律的應(yīng)用，注意分清研究對(duì)象，同時(shí)掌握讀取圖象信息的能力。此題是中等題. 6．如圖甲所示，A、B兩物體疊放在光滑水平面上，對(duì)物體A施加一水平力F，F(xiàn)－t圖象如圖乙所示，兩物體在力F作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，且始終相對(duì)靜止，規(guī)定水平向右為正方向，則下列說法正確的是： （ ） 甲 乙 A．兩物體在4 s時(shí)改變運(yùn)動(dòng)方向 B．在1 s～3 s時(shí)間內(nèi)兩物體間摩擦力為零 C．6 s時(shí)兩物體的速度為零 D．B物體所受的摩擦力方向始終與力F的方向相同 【答案】D 【解析】對(duì)整體分析，整體的加速度與F的方向相同，

8、4s時(shí)兩個(gè)物體受到的力最大，但力F方向依然向右，故加速度方向依然向右，速度方向與加速度方向相同，速度繼續(xù)增大，方向向右，故A錯(cuò)誤；在1 s～3 s時(shí)間內(nèi)兩物體間摩擦力的方向與加速度方向相同，根據(jù)牛頓第二定律可知：在1 s～3 s時(shí)間內(nèi)兩物體AB受到合外力，故整體向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，AB保持相對(duì)靜止，故B在方向向右的摩擦力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；由圖分析可知，物體一直向右做加速運(yùn)動(dòng)，在6s末時(shí)速度最大，故C錯(cuò)誤；在這段時(shí)間內(nèi)兩物體AB受到向右的外力，根據(jù)牛頓第二定律可知整體向右做加速運(yùn)動(dòng)，AB保持相對(duì)靜止，故B在摩擦力作用下向右做加速直線運(yùn)動(dòng)，故兩物體間摩擦力方向與外力F方向一致，故D正

9、確；故選D. 【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律的綜合應(yīng)用題；解決本題的關(guān)鍵會(huì)根據(jù)物體的受力情況判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況，由于兩個(gè)物體始終相對(duì)靜止，故可以通過對(duì)整體加速度的變化，得知B物體加速度的變化，再根據(jù)牛頓第二定律得出摩擦力的變化；注意整體法和隔離法的運(yùn)用。 7．如圖所示，質(zhì)量為M的木楔ABC靜置于粗糙水平面上，在斜面頂端將一質(zhì)量為m的物體，以一定的初速度從A點(diǎn)沿平行斜面的方向推出，物體m沿斜面向下做減速運(yùn)動(dòng)，在減速運(yùn)動(dòng)過程中，下列有關(guān)說法中正確的是： （ ） A．地面對(duì)木楔的支持力大于(M＋m)gB．地面對(duì)木楔的支持力小于(M＋m)g C．地面對(duì)木楔的支持力等于(

10、M＋m)gD．地面對(duì)木楔的摩擦力為0 【答案】A 【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律的應(yīng)用習(xí)題；關(guān)鍵是利用整體的思想，分析木塊的加速度沿水平和豎直兩個(gè)方向的分量，根據(jù)失重和超重知識(shí)解答；整體法解題很方便快捷，同學(xué)解題時(shí)可以加以嘗試. 8．如圖所示，質(zhì)量為M＝4 kg的木板A長L＝1 m，靜止放在光滑的水平地面上，其右端靜置一質(zhì)量為m＝1 kg的小滑塊B（可視為質(zhì)點(diǎn)），它與木板A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4。現(xiàn)用水平恒力F＝28 N向右拉木板，使小滑塊B能從木板A上滑下來。木板A和小滑塊B的加速度大小分別為aA、aB，速度大小分別為vA、vB，重力加速度g取10 m／s2，則從開始運(yùn)動(dòng)到小滑塊B

11、滑下木板的過程中，下列圖象正確的是： （ ） F A B 【答案】C 【解析】對(duì)m水平方向進(jìn)行受力分析有：fm=μmg=maB；代入數(shù)據(jù)解得：aB=4m/s2；對(duì)木板在水平方向受力分析有：F-f′m=MaA；代入數(shù)據(jù)解得：aA=6m/s2；當(dāng)小滑塊剛掉下時(shí)，二者之間的位移關(guān)系有：解得：t=1s，故A錯(cuò)誤B錯(cuò)誤；二者離開時(shí)，vA=6×1m/s=6m/s，vB=4×1m/s=4m/s，故C正確，D錯(cuò)誤；故選D. 【名師點(diǎn)睛】本題是牛頓第二定律的應(yīng)用以及物理圖像的問題；關(guān)鍵是選取不同的研究對(duì)象受力分析，應(yīng)用牛頓第

12、二定律求解兩物體的加速度，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式及兩者的位移關(guān)系求解離開的時(shí)間及速度即可進(jìn)行判斷. 9．如圖所示為糧袋的傳送帶裝置，已知AB間的長度為L，傳送帶與水平方向的夾角為θ，工作時(shí)運(yùn)行速度為v，糧袋與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，正常工作時(shí)工人在A點(diǎn)將糧袋由靜止放上，以下說法正確的是(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力) ： （ ） A．糧袋到達(dá)B點(diǎn)的速度與v比較，可能大，也可能相等或小 B．若L足夠大，糧袋最終將一定以速度v做勻速運(yùn)動(dòng) C．若μ<tanθ，則糧袋從A到B一定一直是做加速運(yùn)動(dòng) D．糧袋剛放上傳送帶時(shí)的加速度a＜gsinθ 【答案】AC 【解

13、析】 【名師點(diǎn)睛】本題考查分析物體運(yùn)動(dòng)情況的能力，而要分析物體的運(yùn)動(dòng)情況，首先要具有物體受力情況的能力；傳送帶問題，物體的運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜，關(guān)鍵要考慮物體的速度能否與傳送帶相同。 10．如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧，下端固定，上端與B連接，斜面光滑，質(zhì)量均為m的A、B兩物體緊靠在一起，處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)用一個(gè)平行于斜面向上的拉力F拉物體A，使A物體做加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng)．已知在A、B分離前，拉力F隨A物體發(fā)生的位移x變化的圖像如圖所示，重力加速度為g，則下列表述中正確的是： （ ） A．B． C．D． 【答案】BC 【解析】開始時(shí)，F(xiàn)彈=kx0=2mg

14、sinθ，解得；當(dāng)用力力F拉A向上勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)：F0+F彈-2mgsinθ=2ma，解得F0=2ma；選項(xiàng)BC正確，AD錯(cuò)誤；故選BC. 【名師點(diǎn)睛】此題是物體的平衡及牛頓第二定律的應(yīng)用問題；施加拉力前，物塊AB處于靜止?fàn)顟B(tài)，由平衡條件可知相互作用，從受力角度看，兩物體分離的條件是兩物體間的正壓力為0．從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度看，一起運(yùn)動(dòng)的兩物體恰好分離時(shí)，兩物體在沿斜面方向上的加速度和速度仍相等. 11．有一物體由某一固定的長斜面的底端以初速度v0沿斜面上滑，斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，其動(dòng)能Ek隨離開斜面底端的距離x變化的圖線如圖所示，g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力，則以下說法正確的是：

15、 （ ） A．斜面的傾角θ=37° B．物體的質(zhì)量為m=0.5kg C．斜面與物體間的摩擦力大小f=2N D．物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t=2s 【答案】ABC 所以：；所以：θ=37°，k．故ABC正確； 物體向上時(shí)的加速度：， 物體向下時(shí)的加速度：， 物體的初速度：；物體回到原點(diǎn)的速度： 向上運(yùn)動(dòng)時(shí)間；向下運(yùn)動(dòng)的時(shí)間： 物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間．故D錯(cuò)誤．故選ABC. 【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律及動(dòng)能定理的應(yīng)用題；用數(shù)學(xué)圖象處理物理問題的方法就是把物理表達(dá)式與圖

16、象結(jié)合起來，根據(jù)圖象中的數(shù)據(jù)求解．一般我們通過圖象的特殊值和斜率進(jìn)行求解；此題有一定的難度，考查綜合能力. 12．在傾角為θ的足夠長光滑斜面上有兩個(gè)用輕彈簧連接的物塊A和B，它們的質(zhì)量分別是m和2m，彈簧的勁度系數(shù)為k，C為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用一沿斜面方向的恒力拉物塊A使之沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)B剛離開C時(shí)，A的速度為v，加速度方向沿斜面向上、大小為a，則： （ ） A．從靜止到B剛離開C的過程中，A發(fā)生的位移為 B．B剛離開C時(shí)，恒力對(duì)A做功的功率為 C．當(dāng)A的速度達(dá)到最大時(shí)，B的加速度大小為 D．從靜止到B剛離開C的過程中，重力對(duì)A做的功為 【

17、答案】AC 從靜止到B剛離開C的過程中，重力對(duì)A做的功為，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選AC. 【名師點(diǎn)睛】此題是力學(xué)的綜合習(xí)題，主要考查胡克定律、牛頓第二定律的應(yīng)用以及功的求解；解題時(shí)要抓住關(guān)鍵的位置的受力分析：初始狀態(tài)、B將要離開擋板C時(shí)還有當(dāng)A的速度達(dá)到最大的位置，并能根據(jù)物體的受力情況列出方程求解. 二、非選擇題（本大題共4小題，第13、14題每題10分；第15、16題每題15分；共50分） 13．（10分）如圖所示，質(zhì)量M=3 kg的木板P，上表面由傾角θ=37º的斜面BC和材料相同的水平平面AB構(gòu)成，斜面和水平面平滑對(duì)接于B點(diǎn)。木板右側(cè)靠在豎直墻壁上，地面光滑。t=0時(shí)，質(zhì)量m

18、=1 kg的小滑塊Q從斜面頂點(diǎn)C由靜止釋放，2s后到達(dá)B點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)的v-t圖線如圖所示。取sin37º=0.6，cos37 º =0.8，g=10 m/s2。求： C A B Q P 37º 0 v/(m·s-1) t/s 2 4 6 9.6 (1)斜面BC的長度； (2)t=6.8s時(shí)，木板P與滑塊Q的速度大?。? (3)在Q與P相對(duì)滑動(dòng)過程中，Q與P組成系統(tǒng)的機(jī)械能的減小量。 【答案】（1）9.6m（2）vP=vQ=2.4m/s（3） （3）由能量守恒得： 解得： 【名師點(diǎn)睛】本題的關(guān)鍵要求同學(xué)們能正確

19、分析物體的運(yùn)動(dòng)情況，能根據(jù)圖象求解加速度和位移，要找出P和Q相對(duì)滑動(dòng)時(shí)速度關(guān)系． 14．（10分）質(zhì)量為m=20kg的物體在大小恒定的水平外力作用下，沖上一足夠長從右向左以恒定速度v0= -10 m/s傳送物體的水平傳送帶，從物體開始沖上傳送帶計(jì)時(shí)，物體的速度—時(shí)間圖象如圖所示，已知0～2.0s內(nèi)水平外力與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，2.0～4.0s內(nèi)水平外力與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，g取10m/s2。求： (1)物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)； （2）0～4.0s內(nèi)物體與傳送帶間的摩擦熱Q. 右 v0= -10 m/s 左 v v/m?s-1 2 4 -2 10 O t/s

20、 【答案】(1) μ=0.3 (2) 2880J 【解析】 （1）設(shè)水平外力大小為F，由圖象可知0～2.0s內(nèi)物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a1=5m/s2， 由牛頓第二定律得： 2～4s內(nèi)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a2=1m/s2，由牛頓第二定律得: f=40N 又f=μmg 由以上各式解得:μ=0.3 【名師點(diǎn)睛】此題是關(guān)于牛頓第二定律的綜合應(yīng)用問題；解題時(shí)主要是要搞清物體運(yùn)動(dòng)的物理過程，分析其受力情況；善于從給出的v-t圖線中獲取物體的運(yùn)動(dòng)信息；注意摩擦生熱等于摩擦力與相對(duì)位移的乘積. 15．（15分）一平板車，質(zhì)量M=100

21、㎏，停在水平路面上，車身的平板離地面的高度h=1.25m，一質(zhì)量m=50kg的小物塊置于車的平板上，它到車尾的距離b=1m，與車板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，如圖６所示，今對(duì)平板車施一水平方向的恒力，使車向前行駛，結(jié)果物塊從車板上滑落，物塊剛離開車板的時(shí)刻，車向前行駛距離，求物塊落地時(shí)，落地點(diǎn)到車尾的水平距離s（不計(jì)路面摩擦，g=10m/s2）． 【答案】1.625m 【名師點(diǎn)睛】這是一道力學(xué)綜合題，主要考察牛頓第二定律的應(yīng)用；解決本題的關(guān)鍵理清物塊與小車的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及物理過程，最好要畫出運(yùn)動(dòng)的草圖，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解；解題時(shí)要注意各個(gè)物理過程中物理量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系. 16．

22、（15分）如圖甲所示，質(zhì)量為M=0.5kg的木板靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m=1kg的物塊以初速度v0=4m/s滑上木板的左端，物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2，在物塊滑上木板的同時(shí)，給木板施加一個(gè)水平向右的恒力F。當(dāng)恒力F取某一值時(shí)，物塊在木板上相對(duì)于木板滑動(dòng)的路程為s，給木板施加不同大小的恒力F，得到的關(guān)系如圖乙所示，其中AB與橫軸平行，且AB段的縱坐標(biāo)為1m-1。將物塊視為質(zhì)點(diǎn)，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g=10m/s2。 （1）若恒力F=0，則物塊會(huì)從木板的右端滑下，求物塊在木板上滑行的時(shí)間是多少？ （2）圖乙中BC為直線段，求該段恒力F的取值范圍及函數(shù)關(guān)系式。

23、 【答案】（1）；（2） （2）①當(dāng)F較小時(shí)，物塊將從木板右端滑下，當(dāng)F增大到某一值時(shí)物塊恰好到達(dá)木板的右端，且兩者具有共同速度v，歷時(shí)t1，則： 1分 1分 1分 聯(lián)立解得： 2分 由圖乙知，相對(duì)路程： 代入解得： 2分 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查了牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用。屬于難度較大的題目。本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律．滑塊問題是物理模型中非常重要的模型，是學(xué)生物理建模能力培養(yǎng)的典型模型．滑塊問題的解決非常靈活，針對(duì)受力分析、運(yùn)動(dòng)分析以及牛頓第二定律的掌握，還有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的分析，特別是摩擦力的變化與轉(zhuǎn)型，都是難點(diǎn)所在．本題通過非常規(guī)的圖象來分析滑塊的運(yùn)動(dòng)，能從圖中讀懂物體的運(yùn)動(dòng)．