2020版高考物理教科版大一轮复习训练：第三章 能力课2　牛顿运动定律的综合应用 Word版含解析.pdf

能力课能力课 2 牛顿运动定律的综合应用 牛顿运动定律的综合应用 连接体和临界极值问题连接体和临界极值问题 一、选择题(12 题为单项选择题，35 题为多项选择题) 1.如图 1 所示，A、B 两个物体叠放在一起，静止在粗糙水平地面上，物体 B 与 水平地面间的动摩擦因数10.1，物体 A 与 B 之间的动摩擦因数 20.2。已 知物体 A 的质量 m2 kg，物体 B 的质量 M3 kg，重力加速度 g 取 10 m/s2。现 对物体 B 施加一个水平向右的恒力 F，为使物体 A 与物体 B 相对静止，则恒力 的最大值是(物体间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( ) 图 1 A20 N B15 N C10 N D5 N 解析 对物体 A、B 整体，由牛顿第二定律，Fmax1(mM)g(mM)a；对物 体 A，由牛顿第二定律，2mgma；联立解得 Fmax(mM)(12)g，代入相 关数据得 Fmax15 N，选项 B 正确。 答案 B 2如图 2 所示，有材料相同的 P、Q 两物块通过轻绳相连，并在拉力 F 作用下 沿斜面向上运动，轻绳与拉力 F 的方向均平行于斜面。当拉力 F 一定时，Q 受 到绳的拉力( ) 图 2 A与斜面倾角 有关 B与动摩擦因数有关 C与系统运动状态有关 D仅与两物块质量有关 解析 设 P、Q 的质量分别为 m1、m2，Q 受到绳的拉力大小为 T，物块与斜面间 的动摩擦因数为 ， 根据牛顿第二定律， 对整体分析， 有 F(m1m2)gsin (m1 m2)gcos (m1m2)a；对 Q 分析：有 Tm2gsin m2gcos m2a，解得 T F，可见 Q 受到绳的拉力 T 与斜面倾角 、动摩擦因数 和系统运动状态 m2 m1m2 均无关，仅与两物块质量和 F 有关，选项 D 正确。 答案 D 3(2016·济南十校联考)如图 3 所示，质量为 m1和 m2的两物块放在光滑的水平 地面上。用轻质弹簧将两物块连接在一起。当用水平力 F 作用在 m1上时，两物 块均以加速度 a 做匀加速运动，此时，弹簧伸长量为 x； 若用水平力 F作用在 m1 上时，两物块均以加速度 a2a 做匀加速运动，此时弹簧伸长量为 x。则下列 关系正确的是( ) 图 3 AF2F Bx2x CF2F Dx2x 解析 取 m1和 m2为一整体，应用牛顿第二定律可得：F(m1m2)a。弹簧的弹 力Tkx。 当两物块的加速度增为原来的2倍， 拉力F增为原来的2倍， T m2F m1m2 增为原来的 2 倍，弹簧的伸长量也增为原来的 2 倍，故 A、B 正确。 答案 AB 4(2015·海南单科，9)如图 4，升降机内有一固定斜面，斜面上放一物块。开始 时，升降机做匀速运动，物块相对于斜面匀速下滑。当升降机加速上升时( ) 图 4 A物块与斜面间的摩擦力减小 B物块与斜面间的正压力增大 C物块相对于斜面减速下滑 D物块相对于斜面匀速下滑 解析 当升降机加速上升时，物体有竖直向上的加速度，则物块与斜面间的正压 力增大，根据滑动摩擦力公式 fN 可知物体与斜面间的摩擦力增大，故 A 错误，B 正确 ； 设斜面的倾角为，物体的质量为 m，当匀速运动时有 mgsin mgcos ， 即sin cos 。 当物体以加速度a向上加速运动时， 有Nm(ga)cos ， fm(g a)cos ，因为 sin cos ，所以 m(ga)sin m(ga)cos ，故物体仍相 对斜面匀速下滑，C 错误，D 正确。 答案 BD 5(2016·湖北黄冈模拟)如图 5 甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上 端放置一物体(物体与弹簧不连接)，初始时物体处于静止状态，现用竖直向上的 拉力 F 作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动，拉力 F 与物体位移 x 的 关系如图乙所示(g10 m/s2)，下列结论正确的是( ) 图 5 A物体与弹簧分离时，弹簧处于原长状态 B弹簧的劲度系数为 750 N/m C物体的质量为 2 kg D物体的加速度大小为 5 m/s2 解析 物体与弹簧分离时，弹簧的弹力为零，轻弹簧无形变，所以选项 A 正确； 从图中可知 ma10 N， ma30 Nmg，解得物体的质量为 m2 kg，物体的加速度大小为 a5 m/s2， 所以选项 C、D 正确 ； 弹簧的劲度系数 k N/m500 N/m，所以选项 B mg x0 20 0.04 错误。 答案 ACD 二、非选择题 6(2016·四川广元三诊)如图 6 所示，固定斜面上放一木板 PQ，木板的 Q 端放 置一可视为质点的小物块， 现用轻细线的一端连接木板的Q端， 保持与斜面平行， 绕过定滑轮后， 另一端可悬挂钩码， 钩码距离地面足够高。 已知斜面倾角30°， 木板长为 L，Q 端距斜面顶端距离也为 L，物块和木板的质量均为 m，两者之间 的动摩擦因数为 1。若所挂钩码质量为 2m，物块和木板能一起匀速上滑； 3 2 若所挂钩码质量为其他不同值，物块和木板有可能发生相对滑动。重力加速度为 g，不计细线与滑轮之间的摩擦，设接触面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 图 6 (1)木板与斜面间的动摩擦因数 2； (2)物块和木板发生相对滑动时，所挂钩码质量 m应满足什么条件？ 解析 (1)整个系统匀速时 对钩码：2mgT 对物块和木板：T2mgsin 22mgcos 解得：2 3 3 (2)要使二者发生相对滑动，则需木板的加速度 a1大于物块的加速度 a2。 对物块：1mgcos mgsin ma2 解得：a2 g 1 4 对木板：Tmgsin 1mgcos 22mgcos ma1 对钩码：mgTma1 解得：a1g m9 4m mm 联立解得：mm 10 3 答案 (1) (2)mm 3 3 10 3