创新教程2022届高考物理一轮课时提能冲关：3.3牛顿运动定律的综合应用一、选择题1．引体向上是同学们经常做的一项健身运动．该运动的规范动作是：两手正握单杠，由悬垂开始，上拉时，下颚须超过单杠面；下放时，两臂放直，不能曲臂，如图所示．这样上拉下放，重复动作，达到锻炼臂力和腹肌的目的．关于做引体向上动作时人的受力，以下判断正确的是( )A．上拉过程中，人受到两个力的作用B．上拉过程中，单杠对人的作用力大于人的重力C．下放过程中，某段时间内单杠对人的作用力小于人的重力D．下放过程中，人只受到一个力的作用答案：A、C2．(2022年东北三校联考)用一水平力F拉静止在水平面上的物体，在F从0开始逐渐增大的过程中，加速度a随外力F变化的图象如图所示，g＝10m/s2，水平面各处粗糙程度相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则由此不能求出的是( )A．物体与水平面间的最大静摩擦力B．物体与水平面间的动摩擦因数C．外力F为12N时物体的速度D．物体的质量解析：物体水平方向的受力如图所示，据牛顿第二定律得F－Ff＝ma，由题图中数据可得Ff＝5.5N，m＝1.3kg，μ＝Ff/(mg8\n)＝0.42，又物体与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．由上可知选项A、B、D正确；由于F作用在物体上的时间不知道，故不能求出外力F为12N时物体的速度，故选C项．答案：C3．(2022年礼泉一中)如图所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，降落伞未打开时不计空气阻力．下列说法正确的是( )A．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定为零B．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大于B的重力C．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力D．在降落伞打开后的下降过程中，安全带的作用力小于B的重力解析：在降落伞未打开的下降过程中，由于空气阻力不计，A、B二人都做自由落体运动，属于失重现象，连接二人的安全带的作用力一定为零，故A选项正确，B、C选项错误；降落伞打开后，A、B均做减速运动，安全带的作用力可能大于B的重力，故D选项错误．答案：A4．(2022年长沙模拟)如图所示，不计绳的质量以及绳与滑轮的摩擦，物体A的质量为M，水平面光滑．当在绳的B端挂一质量为m的物体时，物体A的加速度为a1、当在绳的B端施以F＝mg的竖直向下的拉力作用时，A的加速度为a2，则a1与a2的大小关系是( )A．a1＝a2 B．a1>a2C．a1<a2 D．无法确定解析：当在绳的B端挂一质量为m的物体时，将它们看成系统，由牛顿第二定律：mg＝(m＋M)a1，故a1＝.而当在绳的B端施以F＝mg的竖直向下的拉力作用时，mg＝Ma2，a2＝，a1<a2.C正确．答案：C5．质量为2kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等．从t＝0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10m/s2，则物体在t＝0至t＝12s这段时间的位移大小为( )8\nA．18m B．54mC．72m D．198m解析：Ff＝μmg＝4N，故0～3s内，a＝0.3～6s内和9～12s内，a＝m/s2＝2m/s2.第6s末的速度v6＝2×3m/s＝6m/s，故所求位移x＝at＋v6t2＋v6t3＋at＝×2×32m＋6×3m＋6×3m＋×2×32m＝54m，故B正确．答案：B6．(2022年湖北襄阳)如图，电梯与水平地面成θ角，一人静止站在电梯水平梯板上，电梯以加速度a启动过程中，水平梯板对人的支持力和摩擦力为N和f.若电梯启动加速度减小为，则下面结论正确的是( )A．水平梯板对人的支持力变为B．水平梯板对人的摩擦力变为C．电梯加速启动过程中，人处于失重状态D．水平梯板对人的摩擦力和支持力之比为解析：开始电梯以加速度a启动时，竖直方向上有N－mg＝masinθ，故N＝mg＋masinθ；水平方向上f＝macosθ，当a′＝，则N′＝mg＋masinθ≠，f′＝macosθ＝f，A错B对；＝≠，D错；人加速上升，应超重，C错．答案：B8\n7．(2022年山东日照)如图(甲)所示，静止在光滑水平面上的长木板B(长木板足够长)的左端静止放着小物块A.某时刻，A受到水平向右的外力F作用，F随时间t的变化规律如图(乙)所示，即F＝kt，其中k为已知常数．设物体A、B之间的滑动摩擦力大小等于最大静摩擦力f，且A、B的质量相等，则下列可以定性描述长木板速度时间图象的是( )解析：开始A、B一起运动，则F＝(mA＋mB)a＝2ma，a＝＝逐渐增大，当F＞2f时，则对A，F－f＝ma1，对B，f＝ma2，a1＞a2，A、B发生相对运动，此后B的加速度a2不变，故B对．答案：B8．如图所示，倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧，绸带与斜面间无摩擦．现将质量分别为M、m(M>m)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上．两物块与绸带间的动摩擦因数相等，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．在α角取不同值的情况下，下列说法正确的有( )A．两物块所受摩擦力的大小总是相等B．两物块不可能同时相对绸带静止C．M不可能相对绸带发生滑动D．m不可能相对斜面向上滑动解析：因两物块与绸带间动摩擦因数相等，两边斜面倾角相同，M>m，若两物块都相对绸带滑动，则M对绸带的摩擦力大于m对绸带的摩擦力，又因绸带质量不计，故两端所受力大小应相等，所以M不可能相对绸带滑动，故A、C两项对．对于m：若mgsinα<μmgcosα则可能相对绸带静止，相对斜面上滑，B、D两项错．答案：A、C9．(2022年福建理综)如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行．初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带．若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的vt图象(以地面为参考系)如图乙所示．已知v28\n＞v1，则( )A．t2时刻，小物块离A处的距离达到最大B．t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大C．0～t2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D．0～t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用解析：结合题图(乙)相对地面而言，在0～t1时间内，小物块往左做匀减速直线运动，t1时刻运动到最左边，A错；在，t1～t2时间内，小物块往右做匀加速直线运动，但由于速度小于传送带的速度．小物块与传送带的相对位移仍在增大，t2时刻相对位移最大，B正确；0～t2时间内，小物块相对传送带向左运动，一直受到向右的滑动摩擦力，摩擦力不变，但t2时刻以后小物块相对传送带静止，摩擦力为零，C、D错．答案：B10．(2022年山东潍坊)如图甲所示，光滑水平面上，木板m，向左匀速运动．t＝0时刻，木块从木板的左端向右以与木板相同大小的速度滑上木板，t1时刻，木块和木板相对静止，共同向左匀速运动．以v1和a1表示木板的速度和加速度，以v2和a2表示木块的速度和加速度，以向左为正方向，则图乙中正确的是( )解析：根据题意可知，木块后来速度向左，故C错D对；m2速度变化大些，故a2大些，A错B对．答案：B、D二、非选择题8\n11．(2022年北京石景山区)如图甲所示，质量M＝1kg的薄木板静止在水平面上，质量m＝1kg的铁块静止在木板的右端，可视为质点．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知木板与水平面间的动摩擦因数μ1＝0.05，铁块与木板之间的动摩擦因数μ2＝0.2，取g＝10m/s2.现给铁块施加一个水平向左的力F.(1)若力F恒为4N，经过时间1s，铁块运动到木板的左端，求木板的长度L；(2)若力F从零开始逐渐增加，且铁块始终在木板上没有掉下来．试通过分析与计算，在图乙中作出铁块受到的摩擦力f随力F大小变化的图象．解析：(1)对铁块，由牛顿第二定律：F－μ2mg＝ma1对木板，由牛顿第二定律：μ2mg－μ1(M＋m)g＝Ma2设木板的长度为L，经时间t铁块运动到木板的左端，则s木＝a2t2s铁＝a1t2又s铁－s木＝L解得：L＝0.5m.(2)①当F≤μ1(m＋M)g＝1N时，系统没有被拉动，静摩擦力与外力成正比，即：f＝F.②当F＞μ1(m＋M)g＝1N时，若M、m相对静止，铁块与木板有相同的加速度a，则F－μ1(m＋M)g＝(m＋M)aF－f＝ma解得：F＝2f－1(N)此时：f≤μ2mg＝2N，也即F≤3N所以：当1N＜F≤3N时，f＝＋0.5(N)．③当F＞3N时，M、m相对滑动，此时铁块受到的摩擦力为：8\nf＝μ2mg＝2N.fF图象如图所示．答案：(1)L＝0.5m (2)图见解析12．(2022年江西重点中学联盟)如图所示，一水平传送装置由轮半径均为R＝1/πm的主动轮Q1和从动轮Q2及传送带等构成．两轮轴心相距8.0m，轮与传送带不打滑．现用此装置运送一袋面粉，已知这袋面粉与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.4，这袋面粉中的面粉可不断地从袋中渗出．(g取10m/s2)(1)当传送带以4.0m/s的速度匀速运动时，将这袋面粉由左端O2正上方的A点轻放在传送带上后，这袋面粉由A端运送到O1正上方的B端所用的时间为多少？(2)要想尽快将这袋面粉由A端送到B端(设初速度仍为零)，主动轮O1的转速至少应为多大？解析：设面粉袋的质量为m，其在与传送带产生相对滑动的过程中所受的摩擦力f＝μmg.故其加速度为：a＝＝μg＝4.0m/s2.(1)若传送带的速度v带＝4.0m/s，则面粉袋加速运动的时间t1＝v带/a＝1.0s，在t1时间内的位移s1为：s1＝at＝2.0m其后以v＝4.0m/s的速度做匀速运动s2＝lAB－s1＝vt2解得：t2＝1.5s运动的总时间为：t＝t1＋t2＝2.5s.(2)要想时间最短，m应一直向B端做加速运动，由：lAB＝at′2可得：t′＝2.0s此时传送带的运转速度为：v＝at′＝8.0m/s由v＝ωr＝2πnR可得：n＝240r/min(或4r/s)．8\n答案：(1)2.5s (2)240r/min(或4r/s)8
