2019-2020年高中物理第四章牛頓運動定律習題課三牛頓第二定律的綜合應(yīng)用(I)練習新人教版.doc

2019-2020年高中物理第四章牛頓運動定律習題課三牛頓第二定律的綜合應(yīng)用(I)練習新人教版1.如圖(甲)所示,在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長的木板,其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊.假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等.現(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力F=kt(k是常數(shù)),木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2.圖(乙)中反映a1和a2變化的圖線中正確的是(A)解析:對物體受力分析,木塊受水平方向的拉力和木板對它的摩擦力作用,木板水平方向上僅受木塊對它的摩擦力作用.剛開始時水平拉力較小,兩個物體一起做加速運動,加速度大小a=,圖線的斜率k0=,當兩物體間的靜摩擦力達到最大靜摩擦力Ff后,二者開始相對滑動,但二者之間的滑動摩擦力大小不變,木塊的加速度a2=,隨時間成線性增加,圖線的斜率k2=>木板的加速度a1=保持不變,選項A正確,B,C,D錯誤.2. (xx綿陽檢測)如圖所示,大型物流貨場傳送帶傾斜放置,與水平面的夾角保持不變.傳送帶可向上勻速運動,也可向上加速運動;貨箱M與傳送帶間保持相對靜止,設(shè)傳送帶受的摩擦力為Ff.則 (D)A.傳送帶加速運動時,Ff的方向可能平行傳送帶向下B.傳送帶勻速運動時,不同質(zhì)量的貨箱Ff相等C.相同的貨箱,傳送帶勻速運動的速度越大,Ff越大D.相同的貨箱,傳送帶加速運動的加速度越大,Ff越大解析:由于貨箱放在傳送帶上,相對于傳送帶有向下運動的趨勢,則摩擦力沿傳送帶向上,當傳送帶加速向上運動時,則有Ff-mgsin =ma,選項A錯誤;當傳送帶勻速運動時,重力沿傳送帶向下的分力與靜摩擦力為平衡力,摩擦力方向一定沿斜面向上,大小Ff=mgsin ,不同質(zhì)量的貨箱,Ff不相等而相同貨箱Ff相等,選項B,C錯誤.當加速度沿傳送帶向上,根據(jù)牛頓第二定律得Ff=mgsin +ma,則相同的貨箱,加速度越大,Ff越大,選項D正確.3. (xx南通檢測)如圖所示,長木板放置在粗糙水平地面上,一小物塊放置于長木板的中央,已知長木板和物塊的質(zhì)量均為m,長木板與地面間及物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)均為,設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,重力加速度為g,現(xiàn)對物塊施加一水平向右的拉力F,則(C)A.長木板可能向右做勻加速運動B.長木板的加速度可能為C.地面對長木板的摩擦力可能等于FD.長木板受到水平面的摩擦力可能等于2mg解析:物塊對長木板最大摩擦力等于mg,長木板受到的地面的最大靜摩擦力為2mg,所以無論小物塊是否運動,小物塊對長木板的摩擦力均小于2mg,長木板均不會相對于地面滑動,選項A,B錯誤.小物塊在F的作用下,如果小物塊相對于長木板靜止,則地面對長木板的摩擦力等于F.如果小物塊相對于長木板滑動,地面對長木板的摩擦力等于mg,而且長木板受到水平面的摩擦力最大等于mg,選項C正確,D錯誤.4.(xx宜春檢測)如圖所示,鋼鐵構(gòu)件A,B疊放在卡車的水平底板上,卡車底板和B間動摩擦因數(shù)為1,A,B間動摩擦因數(shù)為2,卡車剎車的最大加速度為a,1g<a<2g,可以認為最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等.卡車沿平直公路行駛途中遇到緊急情況時,要求其剎車后在s0距離內(nèi)能安全停下,則卡車行駛的速度不能超過(B)A. B.C. D.解析:由于1g<a<2g,則1<2.當卡車緊急剎車時,若構(gòu)件B恰好滑動,構(gòu)件A相對于B靜止,即卡車剎車的最大加速度am為1g.由運動學公式v2-=2ax得卡車的最大速度vm=,選項B正確.5.(xx黑龍江高一檢測)如圖所示水平傳送帶A,B兩端點相距x=4 m,以v0=2 m/s的速度(始終保持不變)順時針運轉(zhuǎn).現(xiàn)將一小煤塊(可視為質(zhì)點)無初速度地輕放至A點處,已知小煤塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.4,g取10 m/s2.由于小煤塊與傳送帶之間有相對滑動,會在傳送帶上留下劃痕.則小煤塊從A運動到B的過程中(D)A.所用的時間是 s B.所用的時間是0.5 sC.劃痕長度是4 m D.劃痕長度是0.5 m解析:煤塊在傳送帶上滑動時,根據(jù)牛頓第二定律有mg=ma得煤塊加速度a=g=4 m/s2.當煤塊速度增大到與傳送帶速度相同時,位移為x1=0.5 m<4 m之后煤塊隨傳送帶共同運動,因此煤塊先加速后勻速運動;加速時間為t1= s=0.5 s勻速時間為t2=s=1.75 s煤塊從A運動到B的總時間為t=t1+t2=0.5 s+1.75 s=2.25 s,選項A,B錯誤;在加速階段煤塊與傳送帶的相對位移即為劃痕,則x=v0t1-x1=20.5 m-0.5 m=0.5 m,選項C錯誤,D正確.6.(xx甘肅天水高一檢測)(多選)如圖所示,一水平方向足夠長的傳送帶以恒定的速率v1沿順時針方向傳動,傳送帶右端有一與傳送帶等高的光滑水平面,一物體以恒定的速率v2沿直線向左滑向傳送帶后,經(jīng)過一段時間又返回光滑水平面,速率為v2.則下列說法正確的是(BC)A.只有v1=v2時,才有v2=v1B.若v1>v2,則v2=v2C.若v1<v2,則v2=v1D.不管v2多大,總有v2=v1解析:由于傳送帶足夠長,物體減速向左滑行,直到速度減為零,然后物體會在滑動摩擦力的作用下向右加速,分三種情況討論:如果v1>v2,物體一直相對傳送帶滑動,加速度不變,速度大小增大到等于v2時,物體恰好離開傳送帶,有v2=v2;如果v1=v2,物體同樣會一直相對傳送帶滑動,加速度不變,當速度大小增大到等于v2時,物體恰好離開傳送帶,有v2=v2;如果v1<v2,物體會先在滑動摩擦力的作用下相對傳送帶滑動,加速度不變,當速度增大到等于傳送帶速度時,物體不再受摩擦力而隨傳送帶一起向右勻速運動,有v2=v1;選項B,C正確,A,D錯誤.7.(xx莆田月考)如圖所示,質(zhì)量M=8 kg的小車靜止在光滑水平面上,在小車右端施加一水平拉力F=8 N,當小車速度達到1.5 m/s時,在小車的右端輕輕放上可看做質(zhì)點的質(zhì)量m=2 kg的物體,物體與小車間的動摩擦因數(shù)=0.2,小車足夠長,物體從放上小車開始經(jīng)t=1.5 s的時間,則物體相對地面的位移為(g取10 m/s2)(B)A.1 m B.2.1 mC.2.25 m D.3.1 m解析:當在車的右端放上物體時,對物體由牛頓第二定律得mg=ma1,則a1=g=2 m/s2對小車,有F-mg=Ma2,則a2= m/s2=0.5 m/s2設(shè)經(jīng)過時間t0,物體和車的速度相等,即v1=v2物體的速度v1=a1t0車的速度 v2=v+a2t0代入數(shù)值解得t0=1 s,v1=2 m/s在t0=1 s內(nèi)物體相對地面的位移為x1=a1=1 m當物體與小車共速后,由牛頓第二定律得F=(M+m)a,a= m/s2=0.8 m/s2,后0.5 s物體的位移為x2=v1t1+a=20.5 m+0.80.52 m=1.1 m則物體從放上小車開始經(jīng)t=1.5 s的時間,相對地面的位移為x=x1+x2=1 m+1.1 m=2.1 m,選項B正確,A,C,D錯誤.【教師備用】 (多選)如圖(甲)所示,靜止在水平面C上足夠長的木板B左端放著小物塊A.某時刻,A受到水平向右的外力F作用,F隨時間t的變化規(guī)律如圖(乙)所示.已知A,B間最大靜摩擦力大于B,C之間的最大靜摩擦力,假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.則在拉力逐漸增大的過程中,下列反映A,B運動過程中的加速度及A與B間摩擦力Ff1,B與C間摩擦力Ff2隨時間變化的圖線中正確的是(AC)解析:對AB整體,當拉力F小于地面對整體的最大靜摩擦力時,整體加速度為零;當拉力F大于地面對整體的最大靜摩擦力時,整體開始加速滑動,加速度為aA=;當拉力足夠大時,A,B的加速度不同,對A有aA=由于1mg>2(M+m)g,故aA<aA,選項A正確,B錯誤;當拉力F小于地面對整體的最大靜摩擦力時,物塊A所受摩擦力與F大小相等,當整體開始加速滑動后,對物塊A有F-Ff1=ma;靜摩擦力Ff1逐漸增加,但依然小于1mg;當A,B發(fā)生相對滑動后,變?yōu)榛瑒幽Σ亮?大小為1mg,選項C正確;對AB整體,當拉力F小于地面對整體的最大靜摩擦力時,整體加速度為零,Ff2等于拉力;滑動后,Ff2=2(M+m)g,保持不變,選項D錯誤.8.如圖所示,一足夠長的木板靜止在水平面上,質(zhì)量M=0.4 kg,長木板與水平面間的動摩擦因數(shù)1=0.1,一質(zhì)量m=0.4 kg的小滑塊以v0=1.8 m/s的速度從長木板的右端滑上長木板,滑塊與長木板間動摩擦因數(shù)2=0.4,小滑塊可看成質(zhì)點,重力加速度g取10 m/s2,求:(1)小滑塊剛滑上長木板時,長木板的加速度大小a1和小滑塊加速度大小a2;(2)小滑塊與長木板速度相等時,小滑塊相對長木板滑行的距離L;(3)從小滑塊滑上長木板到最后靜止下來的過程中,小滑塊運動的總距離x.解析:(1)小滑塊對長木板的滑動摩擦力Ff2大于地面對長木板的滑動摩擦力Ff1,長木板向左加速,小滑塊向左減速,根據(jù)牛頓第二定律,對木板有2mg-1(M+m)g=Ma1對滑塊有2mg=ma2解得a1=2 m/s2,a2=4 m/s2.(2)小滑塊與長木板速度相等時,v0-a2t=a1t,得t=0.3 s小滑塊運動的距離x2=v0t-a2t2=0.36 m木板運動的距離x1=a1t2=0.09 mL=x2-x1=0.27 m.(3)此后一起做勻減速運動,v=a1t=0.6 m/s根據(jù)牛頓第二定律1(M+m)g=(M+m)a3加速度的大小a3=1 m/s2運動的距離為x3=0.18 m所以小滑塊滑行的距離x=x2+x3=0.54 m.答案:(1)2 m/s24 m/s2(2)0.27 m(3)0.54 m