1、1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；物体离开手的前一时刻，手与物体具有相同的速度，物体
2、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 a g 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 NB c 点位置人处于超重状态C e 点位置人处于失重状态D d 点的加速度小于 f 点的加速度2解析：B 由图可知人的重力为 500 N，故 A 错误
3、； 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( )A F B2 FC. m(g a) D m(g a)32解析：D 以两个物体为整体，根据牛顿第二定律，有2f( m3 m)g(
4、m3 m)a再隔离物体 A，根据牛顿第二定律，有：f mg fBA ma联立解得： fBA m(g a)，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( )A P、 Q 间的摩擦力不变B P、 Q 的加速度大小变为a2C M、 N 间的摩擦力不变D N 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
5、分析，加速度不变，隔离对 P 分析， P、 Q 间的摩擦力不变，故 A 正确；撤去 F 前，对 P、 Q 整体分析，知弹簧的弹力 F 弹 3 ma，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， f F 弹 ma，解得 f4 ma，对整体分析， F6 ma，撤去F 后，对 M、 N 整体分析， a a，方向向左，隔离对 N 分析， f2 ma2 ma，知F弹3mM、 N 间的摩擦力发生变化 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
6、的光3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.mg5k 4mg5kC. D.5mg4k 7mg5k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 a0 gtan 37 g，当斜面体和小球以加速度 a g 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 37 mg， FNcos 37 kxsin
7、37 mg，解得 x ，A 正确mg5k6(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，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 MgB轻绳的拉力等于 mgC M 运动的加速度大小为(1sin )gD M 运动的加速度大小为 gM mM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 Mg FT Ma，对 m 有： FT mgsin m
8、a，又 FT FT，解得： a(1sin )gg， FT mg，故 A 错，B、C、D 对M mM7(2018肇庆模拟)(多选)受水平外力 F 作用的物体，在粗糙水平面上做直线运动，其 v t 图线如图所示，则( )4A在 0 t1时间内，外力 F 大小不断增大B在 t1时刻，外力 F 为零C在 t1 t2时间内，外力 F 大小可能不断减小D在 t1 t2时间内，外力 F 大小可能先减小后增大解析：CD v t 图象的斜率表示加速度，在 0 t1时间内，物体做加速度减小的加速运动，由牛顿第二定律得， F f ma，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
9、摩擦力 f，选项 B 错误；在 t1 t2时间内，物体做加速度增大的减速运动，由牛顿第二定律得， f F ma，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
10、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， 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 mC30 m D24 m解析：C 物体所受的最大静摩擦力 f mg 6 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， a1 m/s23 m/s 2，则位移F fm 12 62x1 a1t 34 m6 m；12 21 1
11、2在 46 s 内，物体做匀减速直线运动，加速度大小 a2 g 3 m/s2，初速度5v0 a1t16 m/s，则位移 x2 v0t2 a2t 12 m 34 m6 m；物体的末速度12 2 12v1 v0 a2t26 m/s32 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 x4 v2t412 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 f kr2v2，其中 k 为比例系数， r
12、 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，所受空气阻力 f kr2v20，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 f ma，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f kr2v2 mg 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 mg g r3，可得最大速率与 成正比， v r，故 C 正确，D2043
13、r 20错误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，重力加速度 g 取 10 m/s2，则下列说法中正确的是( )A A 的质量为 0.5 kgB B 的质量为 1.5 kgC B 与地面间的动摩擦因数为 0.2D A、 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
14、 的加6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 N 1mAg mB8 m/s2对整体有：9 N3 N( mA mB)4 m/s2联立解得： mA0.5 kg； mB1 kg；则由 2(mA mB)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
15、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 m1 m2，则两物体可静止在斜面上B若 m1 m2tan ，则两物体可静止在斜面上C若 m1 m2，则三棱柱对地面的压力小于( M m1 m2)gD若 m1 m2，则三棱柱所受地面的摩擦力大小为零解析：C 若 m1 m2， 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 m2gs
16、in(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 m1 m2cot ，B 错误若m1 m2，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( M m1 m2)g m2asin(90 ) m1asin 0，即地面对三棱柱的支持力FN( M m1 m2)g，则三棱柱对地面的压力小于( M m1 m2)g；水平方向有 Ff m1acos 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
17、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7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/s 2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 (mg Fsin )联立解得： F mgcos sin mgsin (2)根据牛顿第二定律得Fcos (mg Fsin ) ma解得： F mg macos sin 上式变形得 F mg ma1 2sin 其中 arcsin11 2当 sin( )1 时， F 有最小值解得： Fmin mg ma1 2代入相关数据解得： Fmin40 N5答案：(1) F mgcos sin mgsin (2)40 N58
