搜索
    上传资料 赚现金
    英语朗读宝

    2021_2022学年高中物理练习21习题课:牛顿运动定律的三类典型问题含解析新人教版必修1

    2021_2022学年高中物理练习21习题课:牛顿运动定律的三类典型问题含解析新人教版必修1第1页
    2021_2022学年高中物理练习21习题课:牛顿运动定律的三类典型问题含解析新人教版必修1第2页
    2021_2022学年高中物理练习21习题课:牛顿运动定律的三类典型问题含解析新人教版必修1第3页
    还剩7页未读, 继续阅读
    下载需要5学贝 1学贝=0.1元
    使用下载券免费下载
    加入资料篮
    立即下载

    2020-2021学年第四章 牛顿运动定律综合与测试同步测试题

    展开

    这是一份2020-2021学年第四章 牛顿运动定律综合与测试同步测试题,共10页。
    一、选择题(本题共6小题,每题5分,共30分)
    1.如图所示,物块1、2间用刚性轻质杆连接,物块3、4间用轻质弹簧相连,物块1、3质量均为m,2、4质量均为m0,两个系统均置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4。重力加速度大小为g,则有( )
    A.a1=a2=a3=a4=0
    B.a1=a2=a3=a4=g
    C.a1=a2=g,a3=0,a4= eq \f(m+m0,m0) g
    D.a1=g,a2= eq \f(m+m0,m0) g ,a3=0,a4= eq \f(m+m0,m0) g
    【解析】选C。在抽出木板的瞬间,物块1、2间刚性轻质杆的弹力可以突变,物块1、2即将一起做自由落体运动,故加速度为a1=a2=g;木板抽出前,弹簧的弹力等于物块3的重力,即F=mg,在抽出木板的瞬间,轻弹簧的弹力不能突变,对物块3由牛顿第二定律可得F-mg=ma3,即a3=0;对物块4由牛顿第二定律可得a4= eq \f(F+m0g,m0) = eq \f((m+m0)g,m0) ,故选项C正确,A、B、D错误。
    2.倾角为37°的光滑固定斜面上,有两个用轻质弹簧连接的质量均为1 kg 的小球A、B,在如图所示的水平向左的推力F作用下,一起沿斜面以4 m/s2的加速度向上做匀加速运动。已知弹簧的原长为20 cm,劲度系数为200 N/m,sin37°=0.6,cs37°=0.8,g取10 m/s2。此时弹簧的长度l和推力F的大小分别为( )
    A.0.25 m,25 N B.0.15 m,25 N
    C.0.25 m,12.5 N D.0.15 m,12.5 N
    【解析】选A。以整体为研究对象,受力分析如图,根据牛顿第二定律,沿斜面方向有:Fcs37°-2mgsin37°=2ma,代入数据解得 F=25 N,以A为研究对象,根据牛顿第二定律和胡克定律沿斜面方向有:k(l-l0)-mgsin37°=ma,其中,l0=20 cm=0.2 m,k=200 N/m,m=1 kg,代入数据解得l=0.25 m,故A正确,B、C、D错误。
    3.如图所示,物体A叠放在物体B上,B置于足够大的光滑水平面上,A、B质量分别为mA=6 kg、mB=2 kg。A、B之间的动摩擦因数μ=0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2。若作用在A上的拉力F由0增大到45 N,则此过程中( )
    A.在拉力F=12 N之前,物体一直保持静止状态
    B.两物体开始没有相对运动,当拉力超过12 N时,开始发生相对运动
    C.两物体从受力开始就有相对运动
    D.两物体始终不发生相对运动
    【解析】选D。先分析两物体的运动情况,B运动是因为受到A对它的静摩擦力,但静摩擦力存在最大值,所以B的加速度存在最大值,可以求出此加速度下F的大小;如果F再增大,则两物体间会发生相对运动,所以这里存在一个临界点,就是A、B间静摩擦力达到最大值时F的大小。以A为研究对象进行受力分析,A受水平向右的拉力、水平向左的静摩擦力,则有F-Ff=mAa;再以B为研究对象,B受水平向右的静摩擦力,Ff=mBa,当Ff为最大静摩擦力时,解得a= eq \f(Ff,mB) = eq \f(μmAg,mB) = eq \f(12,2) m/s2=6 m/s2,此时F=48 N,由此可知此过程中A、B间的摩擦力达不到最大静摩擦力,A、B间不会发生相对运动,故选项D正确。
    4.如图所示,质量均为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止,用大小等于mg的恒力F向上拉B,运动距离h时,B与A分离。下列说法正确的是( )
    A.B和A刚分离时,弹簧长度等于原长
    B.B和A刚分离时,它们的加速度为g
    C.弹簧的劲度系数等于 eq \f(mg,h)
    D.在B与A分离之前,它们做匀加速直线运动
    【解析】选C。A、B分离前,A、B共同做加速运动,由于F是恒力,而弹力是变力,故A、B做变加速直线运动,当两物体要分离时,FAB=0。
    对B:F-mg=ma,
    对A:kx-mg=ma,
    即F=kx时,A、B分离,此时弹簧处于压缩状态,
    设用恒力F拉B前弹簧压缩量为x0,
    又2mg=kx0,h=x0-x,F=mg,
    解以上各式得k= eq \f(mg,h) ,综上所述,只有选项C正确。
    5.如图所示,质量为4 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上,质量为1 kg的物体B用细线悬挂在天花板上,B与A刚好接触但不挤压,现将细线剪断,则剪断后瞬间,(g取10 m/s2)下列结果正确的是( )
    A.A加速度的大小为2.5 m/s2
    B.B加速度的大小为10 m/s2
    C.弹簧的弹力大小为50 N
    D.A、B间相互作用力的大小为8 N
    【解析】选D。物体A、B接触但不挤压,剪断细线前,对A由平衡条件得,弹簧的弹力:F0=mAg=4×10 N=40 N,由于弹簧的弹力不能突变,剪断细线瞬间弹力大小仍为40 N;剪断细线后,A、B一起向下加速运动,对系统,由牛顿第二定律得:(mA+mB)g-F0=(mA+mB)a,解得:a=2 m/s2,故A、B、C错误;对物体B,由牛顿第二定律得:mBg-F=mBa,解得:F=8 N,则A、B间的作用力为8 N,故D正确。
    6.(多选)如图所示,两个质量分别为m1=1 kg、m2=4 kg的物体置于光滑的水平面上,中间用轻质弹簧秤连接。两个大小分别为F1=30 N、F2=20 N的水平拉力分别作用在m1、m2上,则达到稳定状态后,下列说法正确的是( )
    A.弹簧秤的示数是28 N
    B.弹簧秤的示数是50 N
    C.在突然撤去F2的瞬间,m2的加速度大小为7 m/s2
    D.在突然撤去F1的瞬间,m1的加速度大小为13 m/s2
    【解析】选A、C。以m1、m2以及弹簧秤为研究对象,则整体向右的加速度a= eq \f(F1-F2,m1+m2) =2 m/s2;再以m1为研究对象,设弹簧的弹力为F,则F1-F=m1a,得F=28 N,故A正确,B错误;突然撤去F2的瞬间,弹簧的弹力不变,此时m2的加速度a= eq \f(F,m2) =7 m/s2,故C正确;突然撤去F1的瞬间,弹簧的弹力也不变,此时m1的加速度a= eq \f(F,m1) =28 m/s2,故D错误。
    二、计算题(本题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
    7.(14分)如图所示,长为L=2 m、质量mA=4 kg的木板A放在光滑水平面上,质量mB=1 kg的小物块(可视为质点)位于A的中点,水平力F作用于A。A、B间的动摩擦因数μ=0.2(A、B间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10 m/s2)。求:
    (1)为使A、B保持相对静止,F不能超过多大?
    (2)若拉力F=12 N,物块B从A板左端滑落时木板A的速度为多大?
    【解析】(1)要使A、B保持相对静止,A对B的摩擦力不能超过最大静摩擦力
    对B,fm=μmBg,由fm=mBa
    得a=μg=2 m/s2
    对A、B整体,F=(mA+mB)a=10 N。
    (2)当F=12 N>10 N,A、B相对滑动
    对B,aB=μg=2 m/s2 对A,F-fm=mAaA
    得aA=2.5 m/s2
    设B从A上滑落需用时间为t,
    则 eq \f(1,2) aAt2- eq \f(1,2) aBt2= eq \f(L,2) 得t=2 s
    对A:v=aAt=5 m/s。
    答案:(1)10 N (2)5 m/s
    8.(16分)如图所示,质量为4 kg的光滑小球用细线拴着吊在行驶的汽车后壁上,线与竖直方向夹角为37°。已知g取10 m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8,求:
    (1)当汽车以加速度a=2 m/s2向右匀减速行驶时,细线对小球的拉力大小和小球对车后壁的压力大小。
    (2)当汽车以加速度a=10 m/s2向右匀减速行驶时,细线对小球的拉力大小和小球对车后壁的压力大小。
    【解析】(1)当汽车以加速度a=2 m/s2向右匀减速行驶时,对小球受力分析如图甲所示:
    由牛顿第二定律得:
    FT1cs θ=mg,
    FT1sin θ-FN=ma
    解得:FT1=50 N,FN=22 N
    由牛顿第三定律知,小球对车后壁的压力大小为22 N。
    (2)当汽车向右匀减速行驶时,设小球所受车后壁弹力为0时(临界条件)的加速度为a0,受力分析如图乙所示:
    由牛顿第二定律得:
    FT2sin θ=ma0,FT2cs θ=mg
    代入数据得:
    a0=g tan θ=10× eq \f(3,4) m/s2=7.5 m/s2
    因为a=10 m/s2>a0
    所以小球会离开车后壁,FN′=0
    F′T2= eq \r((mg)2+(ma)2) =40 eq \r(2) N。
    答案:(1)50 N 22 N (2)40 eq \r(2) N 0
    【加固训练】
    如图所示,在小车的倾角为30°的光滑斜面上,用劲度系数k=500 N/m的弹簧连接一质量为m=1 kg的物体。
    (1)当小车以 eq \r(3) m/s2的加速度运动时,m与斜面保持相对静止,求弹簧伸长的长度。
    (2)若使物体m对斜面无压力,小车加速度必须多大?
    (3)若使弹簧保持原长,小车加速度大小、方向如何?
    【解析】(1)对物体受力分析,受重力、支持力和拉力,如图:
    加速度水平向右,故合力水平向右,将各个力和加速度都沿斜面方向和垂直斜面方向正交分解,由牛顿第二定律,得到
    F-mg·sin30°=ma·cs30°
    mg·cs30°-FN=ma·sin30°
    解得F=mg·sin 30°+ma·cs 30°=6.5 N
    根据胡克定律,有F=kx
    代入数据得到x=0.013 m=1.3 cm
    即此时当小车以 eq \r(3) m/s2的加速度运动时,弹簧伸长的长度为1.3 cm。
    (2)物体对斜面体没有压力,则斜面体对物体也没有支持力,物体受到重力和拉力,物体的加速度水平向右,故合力水平向右,运用平行四边形定则,如图:
    由几何关系得到
    F合= eq \f(mg,tan 30°) = eq \f(1×10,\f(\r(3),3)) N=10 eq \r(3) N
    根据牛顿第二定律,得到a= eq \f(F合,m) =10 eq \r(3) m/s2
    即若使物体m对斜面无压力,小车加速度必须为10 eq \r(3) m/s2。
    (3)弹簧保持原长,弹力为零,物体受到重力和支持力,物体沿水平方向运动,加速度水平向左,合力水平向左,运用平行四边形定则,如图:
    根据几何关系,有F合=mg·tan 30°
    根据牛顿第二定律,有
    F合=ma
    故a=g·tan 30°= eq \f(10,3) eq \r(3) m/s2
    即小车加速度大小为 eq \f(10,3) eq \r(3) m/s2、方向水平向左。
    答案:(1)1.3 cm (2)10 eq \r(3) m/s2
    (3) eq \f(10,3) eq \r(3) m/s2,方向水平向左
    【综合突破练】 (15分钟·40分)
    9. (6分)(多选)如图所示,质量分别为mA、mB的A、B两物块用轻绳连接放在倾角为θ的固定斜面上,用平行于斜面向上的恒力F拉A,使它们沿斜面匀加速上升,A、B与斜面间的动摩擦因数均为μ,为了增大轻绳上的张力,可行的办法是( )
    A.减小A物块的质量
    B.增大B物块的质量
    C.增大倾角θ
    D.增大动摩擦因数μ
    【解析】选A、B。当用沿斜面向上的恒力拉A,两物块沿斜面向上匀加速运动时,对整体运用牛顿第二定律,
    有F-(mA+mB)g sin θ-μ(mA+mB)g cs θ=(mA+mB)a,
    得a= eq \f(F,mA+mB) -g sin θ-μg cs θ。
    隔离B研究,根据牛顿第二定律有FT-mBg sin θ-μmBg cs θ=mBa,
    则FT=mBg sin θ+μmBg cs θ+mBa= eq \f(mBF,mA+mB) ,
    要增大FT,可减小A物块的质量或增大B物块的质量,故A、B正确。
    【总结提升】连接体的动力分配原理:两个物体(系统的两部分)在外力(总动力)的作用下以共同的加速度运动时,单个物体分得的动力与自身的质量成正比,与系统的总质量成反比。相关性:两物体间的内力与接触面是否光滑无关,与物体所在接触面倾角无关。
    10.(6分)如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块,其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是μmg。现用水平拉力F拉其中一个质量为2 m的木块,使四个木块以同一加速度运动,则轻绳对m的最大拉力为( )
    A. eq \f(3μmg,5) B. eq \f(3μmg,4) C. eq \f(3μmg,2) D.3μmg
    【解析】选B。当绳中拉力最大时,木块要相对滑动,设绳中拉力为T,对右侧的m,根据牛顿第二定律有:μmg-T=ma,对左侧整体有:T=3ma,联立解得:T= eq \f(3μmg,4) ,A、C、D错误,B正确。
    11.(6分) (多选)如图所示,劲度系数为k的轻弹簧下端系一个质量为m的小球A,小球被水平挡板P托住使弹簧长度恰为自然长度(小球与挡板不粘连),然后使挡板P以恒定的加速度a(a

    相关试卷

    2020-2021学年第3节 共点力的平衡课时作业:

    这是一份2020-2021学年第3节 共点力的平衡课时作业,共6页。试卷主要包含了75mg,T=1等内容,欢迎下载使用。

    2021_2022学年新教材高中物理微专题三牛顿运动定律的三类典型问题学案新人教版必修第一册:

    这是一份2021_2022学年新教材高中物理微专题三牛顿运动定律的三类典型问题学案新人教版必修第一册,共14页。

    高中物理专题三牛顿运动定律的典型问题课堂达标含解析新人教版必修1:

    这是一份高中物理专题三牛顿运动定律的典型问题课堂达标含解析新人教版必修1,共3页。

    • 精品推荐
    • 所属专辑
    欢迎来到教习网
    • 900万优选资源,让备课更轻松
    • 600万优选试题,支持自由组卷
    • 高质量可编辑,日均更新2000+
    • 百万教师选择,专业更值得信赖
    微信扫码注册
    qrcode
    二维码已过期
    刷新

    微信扫码,快速注册

    手机号注册
    手机号码

    手机号格式错误

    手机验证码 获取验证码

    手机验证码已经成功发送,5分钟内有效

    设置密码

    6-20个字符,数字、字母或符号

    注册即视为同意教习网「注册协议」「隐私条款」
    QQ注册
    手机号注册
    微信注册

    注册成功

    返回
    顶部
    Baidu
    map