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1、牛顿运动定律的综合应用牛顿运动定律的综合应用 A 级基础练 1应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入例如平伸 手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出对此现象分析正确的是( ) A受托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态 B受托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 C在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 解析 ： D 物体在手掌的推力作用下，由静止竖直向上加速时，物体处于超重状态当 物体离开手的瞬间，只受重力作用，物体的加速度等于重力加速度，处于完全失重状态， 故 A、B、C 错误 ； 物
2、体离开手的前一时刻，手与物体具有相同的速度，物体离开手的下一时 刻，手的速度小于物体的速度，即在物体离开手的瞬间这段相同的时间内，手的速度变化量 大于物体的速度变化量， 故手的加速度大于物体的加速度， 也就是手的加速度大于重力加速 度，故 D 正确 2.图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的点表示人的重心图 乙是根据传感器采集到的数据画出的力时间图线两图中ag各点均对应，其中有几个 点在图甲中没有画出重力加速度g取 10 m/s2.根据图象分析可得( ) A人的重力为 1 500 N Bc点位置人处于超重状态 Ce点位置人处于失重状态 Dd点的加速度小于f点的加速度 解析 ：
3、 B 由图可知人的重力为 500 N， 故 A 错误 ；c点位置人的支持力为 750 N500 N，处于超重状态， 故 B 正确 ；e点位置人的支持力为 650 N500 N，处于超重状态，故 C 错 误；d点的加速度 20 m/s2大于f点的加速度 10 m/s2，故 D 错误 3在建筑工地，民工兄弟用两手对称水平使力将两长方体水泥制品夹紧并以加速度a 竖直向上匀加速搬起，其中A的质量为m，B的质量为 3m，水平作用力为F，A、B之间的动 摩擦因数为，在此过程中，A、B间的摩擦力为( ) AF B2F C.m(ga) Dm(ga) 3 2 解析：D 以两个物体为整体，根据牛顿第二定律，有 2
4、f(m3m)g(m3m)a 再隔离物体A，根据牛顿第二定律，有： fmgfBAma 联立解得：fBAm(ga)，故选 D. 4(2019重庆市一中高三模拟)(多选)如图所示，光滑水平面上放置M、N、P、Q四个 木块，其中M、P质量均为m，N、Q质量均为 2m，M、P之间用一轻质弹簧相连现用水平拉 力F拉N，使四个木块以同一加速度a向右运动，则在突然撤去F的瞬间，下列说法正确的 是( ) AP、Q间的摩擦力不变 BP、Q的加速度大小变为a 2 CM、N间的摩擦力不变 DN的加速度大小仍为a 解析 ： AD 撤去F的瞬间，弹簧的弹力不变，对P、Q整体分析，加速度不变，隔离对P 分析，P、Q间的摩擦
5、力不变， 故 A 正确 ； 撤去F前， 对P、Q整体分析， 知弹簧的弹力F弹3ma， 撤去F的瞬间，弹簧的弹力不变，可知P、Q的加速度不变，仍然为a，故 B 错误 ； 撤去F前， 隔离对M分析，fF弹ma，解得f4ma，对整体分析，F6ma，撤去F后，对M、N整体 分析，aa，方向向左，隔离对N分析，f2ma2ma，知M、N间的摩擦力发 F弹 3m 生变化N的加速度大小不变，方向改变，故 C 错误，D 正确 5.如图所示，一轻质弹簧的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为 37的光 滑斜面体顶端， 弹簧与斜面平行， 在斜面体以大小为g的加速度水平向左做匀加速直线运动 的过程中，小球始终相对
6、于斜面静止已知弹簧的劲度系数为k，则该过程中弹簧的形变量 为(已知：sin 370.6，cos 370.8)( ) A. B. mg 5k 4mg 5k C. D. 5mg 4k 7mg 5k 解析：A 假设小球只受到重力和斜面的支持力且和斜面一起以加速度a0向左匀加速 运动，则a0gtan 37g，当斜面体和小球以加速度ag水平向左匀加速运动时，受到 重力、 支持力和弹簧沿斜面向下的弹力作用 设弹簧的形变量为x， 则有FNsin 37 kxcos 37mg，FNcos 37kxsin 37mg，解得x，A 正确 mg 5k 6(2019十堰模拟)(多选)质量分别为M和m的物块形状大小均相同，
7、将它们通过轻 绳跨过光滑定滑轮连接， 如图甲所示， 绳子平行于倾角为的斜面，M恰好能静止在斜面上， 不考虑M、m与斜面之间的摩擦若互换两物块位置，按图乙放置，然后释放M，斜面仍保 持静止则下列说法正确的是( ) A轻绳的拉力等于Mg B轻绳的拉力等于mg CM运动的加速度大小为(1sin )g DM运动的加速度大小为g Mm M 解析：BCD 互换位置前，M静止在斜面上，则有：Mgsin mg，互换位置后，对M 有MgFTMa， 对m有 ：FTmgsin ma， 又FTFT， 解得 ：a(1sin )g g，FTmg，故 A 错，B、C、D 对 Mm M 7(2018肇庆模拟)(多选)受水平外
8、力F作用的物体，在粗糙水平面上做直线运动， 其vt图线如图所示，则( ) A在 0t1时间内，外力F大小不断增大 B在t1时刻，外力F为零 C在t1t2时间内，外力F大小可能不断减小 D在t1t2时间内，外力F大小可能先减小后增大 解析：CD vt图象的斜率表示加速度，在 0t1时间内，物体做加速度减小的加速 运动，由牛顿第二定律得，Ffma，所以外力F不断减小，选项 A 错误；在t1时刻，加 速度为零，外力F等于摩擦力f，选项 B 错误；在t1t2时间内，物体做加速度增大的减速 运动，由牛顿第二定律得，fFma，所以外力F可能不断减小，选项 C 正确 ； 若物体静 止前，外力F已减至零，则此
9、后，外力F必再反向增大，选项 D 正确 8将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正 比下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t的关系图象，可能正确的是( ) 解析 ： C 皮球在上升过程中速度越来越小，所以空气阻力越来越小，重力与空气阻力 的合力越来越小，所以加速度越来越小，一开始加速度最大，后来减小得越来越慢，最后速 度为零时，加速度变为重力加速度，所以答案选 C. 9质量为 2 kg 的物体静止在足够大的水平面上，物体与地面间的动摩擦因数为 0.3， 最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等从t0 时刻开始，物体受到方向不变、大小呈 周期性变化的水平拉力F的作用
10、，F随时间t的变化规律如图所示重力加速度g取 10 m/s2，则物体在t0 到t10 s 这段时间内的位移大小为( ) A6 m B18 m C30 m D24 m 解析 ： C 物体所受的最大静摩擦力fmg6 N在 02 s 内，拉力小于摩擦力，物 体不动 ； 在 24 s 内，物体做匀加速直线运动，a1m/s23 m/s2，则位移x1 Ff m 126 2 a1t 34 m6 m； 1 2 2 1 1 2 在 46 s内，物体做匀减速直线运动，加速度大小a2g3 m/s2，初速度v0a1t16 m/s， 则位移x2v0t2a2t12 m 34 m6 m； 物体的末速度v1v0a2t26 m
11、/s 1 2 2 2 1 2 32 m/s0 在 68 s 内，物体做匀加速直线运动，匀加速直线运动位移x36 m，末速度v26 m/s. 在 810 s 内，物体做匀速直线运动，位移x4v2t412 m. 则 010 s 内的位移x6 m6 m6 m12 m30 m，故 C 正确，A、B、D 错误 B 级能力练 10(多选)已知雨滴在空中运动时所受空气阻力fkr2v2，其中k为比例系数，r为雨 滴半径，v为其运动速率t0 时，雨滴由静止开始下落，加速度用a表示落地前雨滴已 做匀速运动，速率为v.下列对雨滴运动描述的图象中一定正确的是( ) 解析：ABC t0 时，雨滴由静止开始下落，v0，所
12、受空气阻力fkr2v20，则此 时雨滴只受重力， 加速度为g， 随着雨滴速度增大， 所受空气阻力增大， 根据牛顿第二定律mg fma，则加速度减小，即雨滴做加速度逐渐减小的加速运动，当最后fkr2v2mg时，加 速度减小到零，速度不变，雨滴做匀速直线运动，故 A、B 正确；当最后匀速运动时有kr2v mggr3，可得最大速率与成正比，vr，故 C 正确，D 错误 2 0 4 3 r 2 0 11(多选)如图甲所示，在水平地面上有一长木板B，其上叠放木块A，假定木板与地 面之间、 木块和木板之间的最大静摩擦力都和滑动摩擦力相等， 用一水平力F作用于B，A、B 的加速度与F的关系如图乙所示，重力加
13、速度g取 10 m/s2，则下列说法中正确的是( ) AA的质量为 0.5 kg BB的质量为 1.5 kg CB与地面间的动摩擦因数为 0.2 DA、B间的动摩擦因数为 0.4 解析 ： ACD 由图可知，二者开始时相对地面静止，当拉力为 3 N 时开始相对地面滑动 ； 故B与地面间的最大静摩擦力为 3 N； 当拉力为 9 N 时，A、B相对滑动， 此时A的加速度为 4 m/s2；当拉力为 13 N 时，B的加速度为 8 m/s2；对A分析可知，1g4 m/s2；解得A、B间 的动摩擦因数10.4； 对B分析可知，13 N3 N1mAgmB8 m/s2 对整体有：9 N3 N(mAmB)4
14、m/s2 联立解得：mA0.5 kg；mB1 kg； 则由2(mAmB)g3 N 解得，B与地面间的动摩擦因数20.2； 故 A、C、D 正确， B 错误 12.(2019烟台模拟)如图所示，横截面为直角三角形的三棱柱质量为M，放在粗糙的 水平地面上，两底角中其中一个角的角度为(45)三棱柱的两倾斜面光滑，上面 分别放有质量为m1和m2的两物体，两物体间通过一根跨过定滑轮的细绳相连接，定滑轮固 定在三棱柱的顶端， 若三棱柱始终处于静止状态 不计滑轮与绳以及滑轮与轮轴之间的摩擦， 重力加速度大小为g，则将m1和m2同时由静止释放后，下列说法正确的是( ) A若m1m2，则两物体可静止在斜面上 B
15、若m1m2tan ，则两物体可静止在斜面上 C若m1m2，则三棱柱对地面的压力小于(Mm1m2)g D若m1m2，则三棱柱所受地面的摩擦力大小为零 解析 ： C 若m1m2，m2的重力沿斜面向下的分力大小为m2gsin(90)，m1的重力 沿斜面向下的分力大小为m1gsin ， 由于45， 则m2gsin(90)m1gsin ， 则m1 将沿斜面向下加速运动，m2将沿斜面向上加速运动，A 错误要使两物体都静止在斜面上， 应满足：m2gsin(90)m1gsin ，即有m1m2cot ，B 错误若m1m2，设加速度 大小为a，对两个物体及斜面整体，由牛顿第二定律得，竖直方向有FN(Mm1m2)g
16、 m2asin(90)m1asin 0，即地面对三棱柱的支持力FN(Mm1m2)g，则三棱柱 对地面的压力小于 (Mm1m2)g； 水平方向有Ffm1acos m2acos(90)0，C正确，D 错误 13.如图所示，水平地面上放置一个质量为m的物体，在与水平方向成角、斜向右上 方的拉力F的作用下沿水平地面运动 物体与地面间的动摩擦因数为， 重力加速度为g.求 ： (1)若物体在拉力F的作用下能始终沿水平面向右运动且不脱离地面，拉力F的大小范 围 (2)已知m10 kg，0.5，g10 m/s2，若F的方向可以改变，求使物体以恒定加速 度a5 m/s2向右做匀加速直线运动时，拉力F的最小值 解析：(1)要使物体运动时不离开地面，应有： Fsin mg 要使物体能一直向右运动， 应有：Fcos (mgFsin ) 联立解得：F mg cos sin mg sin (2)根据牛顿第二定律得 Fcos (mgFsin )ma 解得：F mgma cos sin 上式变形得F mgma 12sin 其中arcsin 1 12 当 sin()1 时，F有最小值 解得：Fminmgma 12 代入相关数据解得：Fmin40 N5 答案：(1)F mg cos sin mg sin (2)40 N5