高中物理人教版必修一测试题 牛顿运动定律的综合应用 Word版含解析

高中物理人教版必修一测试题
牛顿运动定律的综合应用
　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
1.(2018湖北武汉模拟)如图所示,两粘连在一起的物块a和b,质量分别为ma和mb,放在光滑的水平桌面上,现同时给它们施加方向如图所示的水平推力Fa和水平拉力Fb,已知Fa>Fb,则a对b的作用力(　　)
A.必为推力
B.必为拉力
C.可能为推力,也可能为拉力
D.不可能为零
答案　C　将a、b看做一个整体,加速度a=Fa+Fbma+mb,单独对a进行分析,设a、b间的作用力为Fab,则a=Fa+Fabma=Fa+Fbma+mb,即Fab=Fbma-Fambma+mb,由于不知道ma与mb的大小关系,故Fab可能为正,可能为负,也可能等于0。
2.(2018河南南阳五校联考)如图所示,滑轮A可沿倾角为θ的足够长光滑轨道下滑,滑轮下用轻绳挂着一个重为G的物体B,下滑时,物体B相对于A静止,则下滑过程中(　　)
A.B的加速度为g sin θ B.绳的拉力为Gcosθ
C.绳的方向保持竖直 D.绳的拉力为G
答案　A　A、B相对静止,即两物体的加速度相同,以A、B整体为研究对象分析受力可知,系统的加速度为g sin θ,所以选项A正确;再以B为研究对象进行受力分析,如图,根据平行四边形定则可知,绳子的方向与斜面垂直,拉力大小等于G cos θ,故选项B、C、D都错误。
3.(2019浙江温州期中)如图所示为浙江卫视“中国好歌声”娱乐节目所设计的“导师战车”,战车可以在倾斜直轨道上运动。当坐在战车中的导师按下按钮,战车就由静止开始沿长10 m的斜面冲到学员面前,最终刚好停在斜面的末端,此过程约历时4 s。在战车的运动过程中,下列说法正确的是(　　)
A.导师始终处于失重状态
B.战车所受外力始终不变
C.战车在倾斜导轨上做匀变速直线运动
D.根据题中信息可以估算导师运动的平均速度
答案　D　由题意可知,“导师战车”沿斜面的方向先加速后减速,加速过程中有沿斜面向下的加速度,战车处于失重状态,战车减速向下运动时又处于超重状态,故A错误;战车所受外力先沿斜面向下,后又沿斜面向上,B、C错误;由v=xt可得战车运动的平均速度v=2.5 m/s,所以选项D正确。
4.(多选)两个叠在一起的滑块,置于固定的、倾角为θ的斜面上,如图所示,滑块A、B的质量分别为M、m,A与斜面间的动摩擦因数为μ1,B与A之间的动摩擦因数为μ2,已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面上滑下,滑块B受到的摩擦力(　　)
A.等于零 B.方向沿斜面向上
C.大小等于μ1mg cos θ D.大小等于μ2mg cos θ
答案　BC　把A、B两滑块作为一个整体,设其下滑的加速度为a,由牛顿第二定律有
(M+m)g sin θ-μ1(M+m)g cos θ=(M+m)a
得a=g(sin θ-μ1 cos θ)
由于a5.(2017河南郑州模拟)如图所示,一条足够长的浅色水平传送带在自左向右匀速运行,现将一个木炭包无初速度地放在传送带的最左端,木炭包在传送带上会留下一段黑色的径迹。下列说法中正确的是(　　)
A.黑色的径迹将出现在木炭包的左侧
B.木炭包的质量越大,径迹的长度越短
C.传送带运动的速度越大,径迹的长度越短
D.木炭包与传送带间的动摩擦因数越大,径迹的长度越短
答案　D　木炭包的初速度为零,放在传送带上后,在摩擦力作用下做初速度为零的匀加速直线运动,开始的一段时间里,木炭包相对传送带向左运动,与传送带共速后,摩擦力消失,不再发生相对运动,故黑色径迹出现在木炭包的右侧,A项错误。在发生相对运动的过程中,对木炭包,由牛顿第二定律有μmg=ma,由匀变速直线运动规律有v=at,x1=12at2;对传送带有x2=vt,则黑色径迹长度为L=x2-x1=v22μg,由此可知,径迹长度与木炭包质量无关,传送带速度越大或木炭包与传送带间的动摩擦因数越小,径迹越长,B、C项错误,D项正确。
6.如图所示,足够长的传送带与水平面间的夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ答案　D　小木块刚放上传送带时,传送带的速度大于小木块的速度,传送带给小木块一沿传送带向下的滑动摩擦力,小木块由静止加速下滑,由牛顿第二定律得mg sin θ+μmg cos θ=ma1,则a1=g(sin θ+μ cos θ);当小木块加速至与传送带的速度相等时,由于μ7.(多选)(2018安徽合肥模拟)如图所示,绷紧的长为6 m的水平传送带,沿顺时针方向以恒定速率v1=2 m/s运行。一小物块从与传送带等高的光滑水平台面滑上传送带,其速度大小为v2=5 m/s。若小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g=10 m/s2,下列说法中正确的是(　　)
A.小物块在传送带上先向左做匀减速直线运动,然后向右做匀加速直线运动
B.若传送带的速度为5 m/s,小物块将从传送带左端滑出
C.若小物块的速度为4 m/s,小物块将以2 m/s的速度从传送带右端滑出
D.若小物块的速度为1 m/s,小物块将以2 m/s的速度从传送带右端滑出
答案　BC　小物块在传送带上先向左做匀减速直线运动,设加速度大小为a,速度减至零时通过的位移为x。根据牛顿第二定律得μmg=ma,解得a=μg=2 m/s2,则x=v222a=522×2 m=6.25 m>6 m,所以小物块将从传送带左端滑出,不会向右做匀加速直线运动,A错误;传送带的速度为5 m/s时,小物块在传送带上受力情况不变,则运动情况也不变,仍会从传送带左端滑出,B正确;若小物块的速度为4 m/s,小物块向左减速运动的位移大小为x'=v'2?22a=422×2 m=4 m<6 m,则小物块的速度减到零后再向右加速,小物块加速到与传送带共速时的位移为x″=v122a=222×2 m=1 m<6 m,以后小物块以v1=2 m/s的速度匀速运动到右端,则小物块从传送带右端滑出时的速度为2 m/s,C正确;若小物块的速度为1 m/s,小物块向左减速运动的位移大小为x?=v″2?22a=122×2 m=0.25 m<6 m,则小物块速度减到零后再向右加速,由于x?8.如图所示,质量分别为m和2m的两个小球置于光滑水平面上,且固定在一轻质弹簧的两端,现沿弹簧轴线方向在质量为2m的小球上施加一水平向右的拉力F1,使两球一起做匀加速运动,则此时两球间的距离为x1,若沿弹簧轴线方向在质量为m的小球上施加一水平向左的拉力F2,使两球一起做匀加速运动,则此时两球间的距离为x2,已知x1=2x2,则有(　　)
A.F1=F2 B.F1=4F2
C.F1>4F2 D.F1=2F2
答案　B　沿弹簧轴线方向在质量为2m的小球上施加一水平向右的拉力F1,对整体分析,整体的加速度a=F13m,隔离对质量为m的小球分析,根据牛顿第二定律得,F弹=ma=F13=kx1;同理,沿弹簧轴线方向在质量为m的小球上施加一水平向左的拉力F2,a'=F23m,隔离对质量为2m的小球分析,根据牛顿第二定律得:F弹'=2ma'=2F23=kx2,由于x1=2x2,联立可得:F1=4F2,故B正确,A、C、D错误。
9.利用阿特伍德机可以研究超重和失重现象,其研究步骤如下:如图所示,原来定滑轮左右两侧都悬挂质量为2m的物块,弹簧测力计示数为2mg。若在右侧悬挂的物块上再增加质量为m的物块,左侧物块将获得向上的加速度,可观察到弹簧测力计上的示数变大,左侧物块处于超重状态;若将右侧物块的质量减小到m,左侧物块将向下做加速运动,可观察到弹簧测力计上的示数变小,左侧物块处于失重状态。请问:左侧物块处于超重状态时,弹簧测力计的读数是多少?左侧物块处于失重状态时,弹簧测力计的读数又是多少?(不计连接物块的细线和弹簧测力计的质量)
答案　125mg　43mg
解析　左侧物块处于超重状态时,对左侧物块受力分析知F-2mg=2ma,对右侧的物块受力分析知3mg-F=3ma
联立解得F=125mg
左侧物块处于失重状态时,对左侧物块受力分析知
2mg-F'=2ma'
对右侧的物块受力分析知F'-mg=ma'
联立解得F'=43mg
10.某电视台的娱乐节目中,有一个拉板块的双人游戏,考验两人的默契度。如图所示,一长L=0.60 m、质量M=0.40 kg的木板靠在光滑竖直墙面上,木板右下方有一质量m=0.80 kg的小滑块(可视为质点),滑块与木板间的动摩擦因数为μ=0.20,滑块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10 m/s2。一人用水平恒力F1向左作用在滑块上,另一人用竖直恒力F2向上拉动滑块,使滑块从地面由静止开始向上运动。
(1)为使木板能向上运动,求F1必须满足什么条件?
(2)若F1=22 N,为使滑块与木板能发生相对滑动,求F2必须满足什么条件?
(3)游戏中,如果滑块上移h=1.5 m时,滑块与木板没有分离,才算两人配合默契,游戏成功。现F1=24 N,F2=16 N,请通过计算判断游戏能否成功?
答案　(1)F1>20 N　(2)F2>13.2 N　(3)见解析
解析　(1)滑块与木板间的滑动摩擦力f=μF1
为使木板能向上运动,对木板应有:f>Mg
代入数据得F1>20 N
(2)为使滑块与木板能发生相对滑动,对木板,由牛顿第二定律有:μF1-Mg=Ma1
对滑块,由牛顿第二定律有:F2-μF1-mg=ma2
要能发生相对滑动,应有:a2>a1
代入数据可得F2>13.2 N
(3)对滑块,由牛顿第二定律有:F2-μF1-mg=ma3
设滑块上移h的时间为t,则h=12a3t2
对木板,由牛顿第二定律有:μF1-Mg=Ma4
设木板在t时间内上升的高度为H,则H=12a4t2
代入数据可得H=0.75 m
由于H+LB组　能力提升
　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
11.(多选)(2019山东泰安期末)三角形传送带以1 m/s的速度逆时针匀速转动,两边的传送带长都是2 m,且与水平方向的夹角均为37°。现有两小物块A、B,从传送带顶端都以1 m/s的初速度沿传送带下滑,物块与传送带间的动摩擦因数均为0.5。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)下列说法中正确的是(　　)
A.物块A到达底端时的速度比B到达底端时的速度大
B.A、B同时到达传送带底端
C.物块A先到达传送带底端
D.物块A、B在传送带上的划痕长度之比为1∶3
答案　BD　由于μ=0.512.(2018山东潍坊检测)如图所示,在足够高的光滑水平台面上静置一质量为m的长木板A,A右端用轻绳绕过光滑的轻质定滑轮与质量也为m的物体C连接。当C从静止开始下落距离h时,在木板A的最右端轻放一质量为4m的小铁块B(可视为质点),最终B恰好未从木板A上滑落。A、B间的动摩擦因数μ=0.25,且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,求:
(1)C由静止下落距离h时,A的速度大小v0;
(2)木板A的长度L;
(3)若当铁块B轻放在木板A的最右端的同时,对B加一水平向右的恒力F=7mg,其他条件不变,求B滑出A时的速度大小。
答案　(1)gh　(2)2h　(3)52gh
解析　(1)对A、C分析:mg=2ma,v02=2ah
解得v0=gh
(2)B放在A上后,设A、C仍一起加速,则
由牛顿第二定律得mg-μ·4m·g=ma
解得a=0
即B放在A上后,A、C以速度v0匀速运动
B匀加速运动,加速度aB0=μg=g4
设经过时间t0,A、B、C达到共速,且B刚好运动至木板A的左端,则v0=aB0t0,木板A的长度L=v0t0-12v0t0
解得L=2h
(3)共速前:A和C匀速,B加速
aB1=F+μ·4m·g4m=2g
t1=v0aB1=12hg
Δx1=xAC-xB=v0t1-12v0t1=h4
共速后全部向右加速
aB2=F-4μmg4m=32g
aAC=mg+4μmg2m=g
Δx2=Δx1=12(aB2-aAC)t22
解得vB2=v0+aB2t2=52gh