2018屆高考物理第一輪課時強化練習題10

課時強化練(九)牛頓運動定律的綜合應用(限時：40分鐘)A級跨越本科線1．如圖3-3-12所示是我國長征火箭把載人神舟飛船送上太空的情景．宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過程中均要經(jīng)受超重或失重的考驗，下列說法正確的是()【導學號：96622271】圖3-3-12A．火箭加速上升時，宇航員處于失重狀態(tài)B．火箭加速上升時，宇航員處于超重狀態(tài)C．飛船加速下落時，宇航員處于超重狀態(tài)D．飛船落地前減速時，宇航員對座椅的壓力小于其重力B火箭加速上升過程中加速度方向向上，宇航員處于超重狀態(tài)，A錯，B正確；飛船加速下落時加速度方向向下，宇航員處于失重狀態(tài)，C錯；飛船減速下落，加速度方向向上，宇航員處于超重狀態(tài)，宇航員對座椅的壓力大于其重力，D錯．2．(多選)(2015·江蘇高考)一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a隨時間t變化的圖線如圖3-3-13所示，以豎直向上為a的正方向，則人對地板的壓力()圖3-3-13A．t＝2s時最大 B．t＝2s時最小C．t＝8.5s時最大 D．t＝8.5s時最小AD人受重力mg和支持力FN的作用，由牛頓第二定律得FN－mg＝ma.由牛頓第三定律得人對地板的壓力大小為FN′＝FN＝mg＋ma.當t＝2s時a有最大值，F(xiàn)N′最大；當t＝8.5s時，a有最小值，F(xiàn)N′最小，選項A、D正確．圖3-3-143．如圖3-3-14所示，在光滑水平地面上，水平外力F拉動小車和木塊一起做無相對滑動的加速運動．小車質量為M，木塊質量為m，加速度大小為a，木塊和小車之間的動摩擦因數(shù)為μ，則在這個過程中，木塊受到的摩擦力大小是()A．μmg B.eq\f(MF,M＋m)C．μ(M＋m)g D．maDm與M無相對滑動，故a相同．對m、M整體F＝(M＋m)·a，故a＝eq\f(F,M＋m)，m與整體加速度相同也為a，對m：f＝ma，即f＝eq\f(mF,M＋m)，故只有D正確．4．(2017·安慶模擬)如圖3-3-15所示，一輕質彈簧的一端系一質量為m的小球，另一端固定在傾角為37°的光滑斜面體頂端，彈簧與斜面平行．在斜面體以大小為g的加速度水平向左做勻加速直線運動的過程中，小球始終相對于斜面靜止．已知彈簧的勁度系數(shù)為k，則該過程中彈簧的形變量為(已知：sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)()【導學號：96622272】圖3-3-15A.eq\f(mg,5k) B.eq\f(4mg,5k)C.eq\f(5mg,5k) D.eq\f(7mg,5k)A在斜面體以大小為g的加速度水平向左做勻加速直線運動時，彈簧是處于伸長狀態(tài)還是壓縮狀態(tài)，無法直接判斷，此時可采用假設法，假設彈簧處于壓縮狀態(tài)，若求得彈力F為正值，則假設正確；水平方向上由牛頓第二定律得：FNsinθ＋Fcosθ＝mg①；豎直方向上由受力平衡得：FNcosθ＝mg＋Fsinθ②，①②聯(lián)立得：F＝eq\f(1,5)mg.由胡克定律得F＝kx，x＝eq\f(mg,5k)，故選A.5．如圖3-3-16所示，一夾子夾住木塊，在力F作用下向上提升．夾子和木塊的質量分別為m、M，夾子與木塊兩側間的最大靜摩擦力均為f.若木塊不滑動，力F的最大值是()圖3-3-16A.eq\f(2fm＋M,M)B.eq\f(2fm＋M,m)C.eq\f(2fm＋M,M)－(m＋M)gD.eq\f(2fm＋M,m)＋(m＋M)gA由題意知當M恰好不能脫離夾子時，M受到的摩擦力最大，F(xiàn)取最大值，設此時提升加速度為a，由牛頓第二定律得，對M有：2f－Mg＝Ma對m有：F－2f－mg＝ma聯(lián)立①②兩式解得F＝eq\f(2fM＋m,M)，選項A正確．6．如圖3-3-17所示，滑塊A在傾角為30°的斜面上沿斜面下滑的加速度a為2.0m/s2，若在A上放一個重為10N的物體B，A、B一起以加速度a1沿斜面下滑；若在A上加豎直向下大小為10N的恒力F，A沿斜面下滑的加速度為a2，則()圖3-3-17A．a(chǎn)1>2m/s2，a2<2m/s2B．a(chǎn)1＝2m/s2，a2＝2m/s2C．a(chǎn)1<2m/s2，a2<2m/s2D．a(chǎn)1＝2m/s2，a2>2m/s2D依題意有mAgsinθ－μmAgcosθ＝mAa，(mA＋mB)gsinθ－μ(mA＋mB)gcosθ＝(mA＋mB)a1，(mAg＋F)sinθ－μ(mAg＋F)cosθ＝mAa2，由以上各式可解得：a1＝2m/s2，a2>2m/s2，即D項正確．7．如圖3-3-18甲所示，在粗糙的水平面上，質量分別為m和M(m∶M＝1∶2)的物塊A、B用輕質彈簧相連，兩個物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)相同．當用水平力F作用于B上且兩物塊共同向右加速運動時，彈簧的伸長量為x1.當用同樣大小的力F豎直加速提升兩物塊時(如圖乙所示)，彈簧的伸長量為x2，則x1∶x2等于()【導學號：96622273】圖3-3-18A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．2∶3A水平放置時，F(xiàn)－μ(m＋M)g＝(M＋m)a1，kx1－μmg＝ma1，可得x1＝eq\f(mF,M＋mk)；豎直放置時，F(xiàn)－(m＋M)g＝(M＋m)a2，kx2－mg＝ma2，x2＝eq\f(mF,M＋mk)，故x1∶x2＝1∶1，A項正確．8．如圖3-3-19所示，木板與水平地面間的夾角θ可以隨意改變，當θ＝30°時，可視為質點的一小物塊恰好能沿著木板勻速下滑．若讓該小物塊從木板的底端以大小恒定的初速率v0＝10m/s的速度沿木板向上運動，隨著θ的改變，小物塊沿木板滑行的距離s將發(fā)生變化，重力加速度g取10m/s2.(1)求小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)；(2)當θ角滿足什么條件時，小物塊沿木板滑行的距離最小，并求出此最小值．圖3-3-19【解析】(1)當θ＝30°時，小物塊恰好能沿著木板勻速下滑．mgsinθ＝Ff，F(xiàn)f＝μmgcosθ聯(lián)立解得：μ＝eq\f(\r(3),3).(2)對于小物塊沿木板向上滑行，由動能定理得－mgsinθ·s－μmgcosθ·s＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得s＝eq\f(v\o\al(2,0),2gsinθ＋μcosθ).令a＝sinθ＋μcosθ＝eq\f(2\r(3),3)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),2)sinθ＋\f(1,2)cosθ))＝eq\f(2\r(3),3)·sin(θ＋30°)當θ＋30°＝90°時，a存在最大值am＝eq\f(2\r(3),3).即θ＝60°時，s最?。畬淖钚≈祍＝eq\f(v\o\al(2,0),2ag)＝eq\f(5\r(3),2)m.【答案】(1)eq\f(\r(3),3)(2)60°eq\f(5\r(3),2)mB級名校必刷題9.(多選)(2016·江蘇高考)如圖3-3-20所示，一只貓在桌邊猛地將桌布從魚缸下拉出，魚缸最終沒有滑出桌面．若魚缸、桌布、桌面兩兩之間的動摩擦因數(shù)均相等，則在上述過程中()【導學號：96622274】圖3320A．桌布對魚缸摩擦力的方向向左B．魚缸在桌布上的滑動時間和在桌面上的相等C．若貓增大拉力，魚缸受到的摩擦力將增大D．若貓減小拉力，魚缸有可能滑出桌面BD魚缸相對于桌布有向左運動的趨勢，故應受到向右的摩擦力，選項A錯誤；由于魚缸與桌布和桌面之間動摩擦因數(shù)相等，魚缸在桌布上運動和在桌面上運動時加速度的大小相等，根據(jù)v＝at，魚缸在桌布上和在桌面上的滑動時間相等，選項B正確；魚缸與桌布之間的摩擦力為滑動摩擦力，貓增大拉力，魚缸所受的摩擦力不變，選項C錯誤；若貓減小拉力，魚缸可能隨桌布一起運動，而滑出桌面，選項D正確．10．質量為M的光滑圓槽放在光滑水平面上，一水平恒力F作用在其上使得質量為m的小球靜止在圓槽上，如圖3-3-21所示，則()圖3-3-21A．小球對圓槽的壓力為eq\f(MF,m＋M)B．小球對圓槽的壓力為eq\f(mF,m＋M)C．水平恒力F變大后，如果小球仍靜止在圓槽上，小球對圓槽的壓力增加D．水平恒力F變大后，如果小球仍靜止在圓槽上，小球對圓槽的壓力減小C利用整體法可求得系統(tǒng)的加速度為a＝eq\f(F,M＋m)，對小球利用牛頓第二定律可得：小球受到圓槽的支持力為eq\r(mg2＋\f(m2F2,M＋m2))，由牛頓第三定律可知只有C選項正確．11．(多選)(2014·江蘇高考)如圖3-3-22所示，A、B兩物塊的質量分別為2m和m，靜止疊放在水平地面上．A、B間的動摩擦因數(shù)為μ，B與地面間的動摩擦因數(shù)為eq\f(1,2)μ.最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g.現(xiàn)對A施加一水平拉力F，則()【導學號：96622275】圖3-3-22A．當F<2μmg時，A、B都相對地面靜止B．當F＝eq\f(5,2)μmg時，A的加速度為eq\f(1,3)μgC．當F>3μmg時，A相對B滑動D．無論F為何值，B的加速度不會超過eq\f(1,2)μgBCD當0<F≤eq\f(3,2)μmg時，A、B皆靜止；當eq\f(3,2)μmg<F≤3μmg時，A、B相對靜止，但兩者相對地面一起向右做勻加速直線運動；當F>3μmg時，A相對B向右做加速運動，B相對地面也向右加速，選項A錯誤，選項C正確；當F＝eq\f(5,2)μmg時，A與B共同的加速度a＝eq\f(F－\f(3,2)μmg,3m)＝eq\f(1,3)μg，選項B正確；F較大時，取物塊B為研究對象，物塊B的加速度最大為a2＝eq\f(2μmg－\f(3,2)μmg,m)＝eq\f(1,2)μg，選項D正確．12．(2017·鎮(zhèn)江模擬)如圖3-3-23所示，一輛汽車在平直公路上勻加速行駛，前擋風玻璃上距下沿s處有一片質量為m的樹葉相對于玻璃不動，擋風玻璃可視為傾角θ＝45°的斜面．當車速達到v0時，樹葉剛要向上滑動，汽車立即改做勻速直線運動，樹葉開始下滑，經(jīng)過時間t滑到玻璃的下沿．樹葉在運動中受到空氣阻力，其大小F＝kv(v為車速，k為常數(shù))，方向與車運動方向相反．若最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力，重力加速度為g，求：(1)樹葉在玻璃表面運動的加速度大小a′；(2)樹葉與玻璃表面之間的動摩擦因數(shù)μ；(3)汽車在勻加速運動階段的加速度大小a.圖3-3-23【解析】(1)根據(jù)勻加速直線運動規(guī)律，有s＝eq\f(1,2)a′t2得a′＝eq\f(2s,t2).(2)設汽車勻速運動時，樹葉受到擋風玻璃的支持力為N，樹葉受到的空氣阻力為F，樹葉受到的滑動摩擦力為fF＝kv0f＝μNN＝mgcosθ＋Fsinθ由牛頓第二定律，有mgsinθ－f－Fcosθ＝ma′由題意，θ＝45°聯(lián)立解得μ＝eq\f(mg－kv0t2－2\r(2)ms,mg＋kv0t2).(3)設汽車勻加速運動時，樹葉受到擋風玻璃的支持力為N′，樹葉受到的空氣阻力為F′，樹葉受到的最大靜摩擦力為f′f′＝μN′F′＝kv0由牛頓第二定律有N′sinθ＋f′cosθ－F′＝maN′cosθ＝f′sinθ＋mg由題意，θ＝45°聯(lián)立并代入μ，得a＝eq\f(mgt2－\r(2)ms,kv0t2＋\r(2)ms)g－eq\f(kv0,m).【答案】(1)eq\f(2s,t2)(2)eq\f(mg－kv0t2－2\r(2)ms,mg＋kv0t2)(3)eq\f(mgt2－\r(2)ms,kv0t2＋\r(2)ms)g－eq\f(