2024届高考物理一轮复习专题三牛顿运动定律第3讲牛顿运动定律的应用练习含答案

这是一份2024届高考物理一轮复习专题三牛顿运动定律第3讲牛顿运动定律的应用练习含答案，共5页。试卷主要包含了如图所示，以恒定速率v1＝0等内容，欢迎下载使用。

第3讲　牛顿运动定律的应用


　　　　　　　　　　　　　　　
知识巩固练
1.很多智能手机都有加速度传感器，用手托着手机，迅速向下运动，然后停止，手机记录的加速度a随时间t变化的图像如图所示，则(　　)

A.t1时刻手机速度最大
B.t2时刻手机在最低点
C.t3时刻手受到的压力最大
D.t4时刻手受到的压力最小
【答案】C
2.a、b两物体的质量分别为m1、m2，由轻质弹簧相连.当用恒力F竖直向上拉着a，使a、b一起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x1；当用大小仍为F的恒力沿水平方向拉着a，使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x2，如图所示，则(　　)

A.x1一定等于x2
B.x1一定大于x2
C.若m1＞m2，则x1＞x2
D.若m1＜m2，则x1＜x2
【答案】A　
【解析】当用恒力F竖直向上拉着a时，先用整体法，有F－(m1+m2)g＝(m1+m2)a1，再隔离b，有kx1－m2g＝m2a1，联立得x1＝m2Fk(m1+m2).当沿水平方向拉着a时，先用整体法，有F＝(m1+m2)a2，再隔离b，有kx2＝m2a2，联立得x2＝m2Fk(m1+m2)，故x1＝x2，故A正确.
3.(2022年浙江卷)如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确的是(　　)

A.鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡
B.鱼儿摆尾出水时浮力大于重力
C.鱼儿摆尾击水时受到水的作用力
D.研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点
【答案】C
4.如图所示，一同学用双手(手未画出)水平对称地用力将两长方体课本夹紧，且同时以加速度a竖直向上匀加速捧起.已知课本A质量为m，课本B质量为2m，手的作用力大小为F，书本A、B之间动摩擦因数为μ，用整体法与隔离法可分析出此过程中，书A受到书B施加的摩擦力大小为(　　)

A.μF B.2μF
C.12m(g+a) D..m(g+a)
【答案】C
5.(多选)如图所示，在光滑平面上有一静止小车，小车质量为M＝5 kg，小车上静止地放置着质量为m＝1 kg的木块，和小车间的动摩擦因数为μ＝0.2，用水平恒力F拉动小车，(g取10 N/kg)下列关于木块的加速度am和小车的加速度aM可能正确的有(　　)

A.am＝1 m/s2，aM＝1 m/s2
B.am＝1 m/s2，aM＝2 m/s2
C.am＝2 m/s2，aM＝4 m/s2
D.am＝3 m/s2，aM＝5 m/s2
【答案】AC

6.如图所示，质量为m1＝2 kg的物体A经跨过定滑轮的轻绳与质量为M＝5 kg 的箱子B相连，箱子底板上放一质量为m2＝1 kg的物体C，不计定滑轮的质量和一切阻力，在箱子加速下落的过程中，g取10 m/s2，下列说法正确的是(　　)
A.物体A处于失重状态，加速度大小为10 m/s2
B.物体A处于超重状态，加速度大小为20 m/s2
C.物体C处于失重状态，对箱子的压力大小为5 N
D.轻绳对定滑轮的作用力大小为80 N
【答案】C
7.粗糙水平面上放有P、Q两个木块，它们的质量分别为m1、m2，与水平面的动摩擦因数分别为μ1、μ2.分别对它们施加水平拉力F，它们的加速度a随拉力F变化的规律如图所示.下列判断正确的是(　　)

A.m1＞m2，μ1＞μ2
B.m1＞m2，μ1＜μ2
C.m1＜m2，μ1＞μ2
D.m1＜m2，μ1＜μ2
【答案】B　
【解析】根据牛顿第二定律可知，加速度a与拉力F变化的规律，即为F－μmg＝ma，则a与F关系图像的斜率表示1m，图像与横轴交点的含义为摩擦力的大小，因此有m1＞m2，而μ1m1g＜μ2m2g，所以μ1＜μ2，故B正确，A、C、D错误.
综合提升练
8.(多选)如图所示，质量分别为m1、m2的A、B两个滑块放在固定斜面上，中间用一个轻杆相连，A、B与斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2，它们在斜面上加速下滑.关于杆的受力情况，下列分析正确的是(　　)

A.若μ1＞μ2，m1＝m2，则杆受到压力
B.若μ1＝μ2，m1＞m2，则杆受到拉力
C.若μ1＜μ2，m1＜m2，则杆受到压力
D.若μ1＝μ2，m1≠m2，则杆不受到作用力
【答案】AD　
【解析】假设杆无弹力，滑块受重力、支持力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律，有m1gsin θ－μ1m1gcos θ＝m1a1，解得a1＝g(sin θ－μ1cos θ)，同理a2＝g(sin θ－μ2cos θ)，若μ1＞μ2，则a1＜a2，B加速度较大，则杆受到压力，故A正确；若μ1＝μ2，则a1＝a2，两个滑块加速度相同，说明无相对滑动趋势，故杆无弹力，故B错误，D正确；若μ1＜μ2，则a1＞a2，A加速度较大，则杆受到拉力，故C错误.
9.(2022年湖南卷)(多选)球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机，总质量为M.飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率平方成正比(即F阻＝kv2，k为常量).当发动机关闭时，飞行器竖直下落，经过一段时间后，其匀速下落的速率为10 m/s；当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动，经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为5 m/s.重力加速度大小为g，不考虑空气相对于地面的流动及飞行器质量的变化，下列说法正确的是(　　)
A.发动机的最大推力为1.5Mg
B.当飞行器以5 m/s匀速水平飞行时，发动机推力的大小为174Mg
C.发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，飞行器速率为53 m/s
D.当飞行器以5 m/s的速率飞行时，其加速度大小可以达到3g
【答案】BC　
【解析】飞行器关闭发动机，以v1＝10 m/s匀速下落时，有Mg＝kv12＝k×100，飞行器以v2＝5 m/s向上匀速时，设最大推力为Fm，则Fm＝Mg+kv22＝Mg+k×25，联立可得Fm＝1.25Mg，k＝Mg100，A错误；飞行器以v3＝5 m/s匀速水平飞行时F＝(Mg)2+(kv32)2＝174Mg，B正确；发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时f＝Fm2－(Mg)2＝34Mg＝kv42，解得v4＝53 m/s，C正确；当飞行器最大推力向下，以v5＝5 m/s的速率向上减速飞行时，其加速度向下达到最大值Fm+Mg+kv52＝Mam，解得am＝2.5g，D错误.

10.(2022年上海模拟)如图所示，以恒定速率v1＝0.5 m/s运行的传送带与水平面间的夹角α＝37°，转轴间距L＝4 m.工作人员沿传送方向以速度v2＝1.5 m/s从传送带顶端推下一件m＝2 kg的小包裹(可视为质点).小包裹与传送带间的动摩擦因数μ＝0.8.取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
(1)小包裹相对传送带滑动时加速度a的大小；
(2)小包裹在传送带上减速运动的时间t和位移s的大小.
(3)小包裹与传送带之间的摩擦力对小包裹做的功.

解：(1)小包裹的速度v2大于传动带的速度v1，所以小包裹受到传送带的摩擦力沿传动带向上，受力分析如图所示.
根据牛顿第二定律可知
mgsin α－μmgcos α＝ma，
代入数据可得a＝－0.4 m/s2，所以加速度的大小为
0.4 m/s2，方向为沿斜面向上.
(2)由(1)可知小包裹先在传动带上做匀减速直线运动，至速度与v1相同，用时
t＝v1－v2a＝0.5－1.5－0.4 s＝2.5 s，
相应的匀减速直线运动的距离为s＝v2t+at22＝1.5×2.5+(－0.4)×2.522 m＝2.5 m，
(3)因为s＜L，且mgsin α＜μmgcos α，
因此小包裹与传动带共速后做匀速直线运动至传送带底端匀速直线运动阶段所受静摩擦力大小为f2＝mgsin α，位移大小为s2＝L－s，
所以小包裹与传送带之间的摩擦力对小包裹做的功为
Wf＝－f1s－f2(L－s)＝－μmgscos α－mg(L－s)sin α，
代入数据可得Wf＝－50 J.