北京专用2019版高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第3讲运动图像和连接体问题检测.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 3 讲 运动图像和连接体问题 基础巩固 1.如图所示 ,将两个质量分别为 m1=1 kg、 m2=4 kg 的物体置于光滑的水平面上 ,中间用轻质弹簧测力计连接 ,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.弹簧测力计的示数是 25 N B.弹簧测力计的示数是 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 2.如图所示 ,在光滑的水平面上有一段长为 L、质 量分布均匀的绳子。在

2、水平向左的恒力 F作用下从静止开始做匀加速运动。绳子中某点到绳子左端的距离为 x,设该处绳的张力大小为 T,则能正确描述 T与 x之间的关系的图像是 ( ) 3.(多选 )如图甲所示 ,两物体 A、 B叠放在光滑水平面上 ,对物体 A施加一水平变力 F,F-t关系图像如图乙所示。两物体在力 F作用下由静止开始运动 ,且始终相对静止 ,规定水平向右为正方向 ,则 ( ) A.两物体一直向右做直线运动 B.两物体沿直线做往复运动 C.在 23 s时间内两物体间的摩擦力逐渐减小 D.B 物体所受的摩擦力方向始终与力 F的方向相同 【 精品教育资源文库 】 4.倾角为 =45 、外表面光滑的楔形滑块

3、 M放在水平面 AB 上 ,滑块 M的顶端 O处固定一细线 ,细线的另一端拴一小球 ,已知小球的质量为 m= kg,当滑块 M以 a=2g的加速度向右运动时 ,则细线拉力的大小为(取 g=10 m/s2)( ) A.10 N B.5 N C. N D. N 5.(2016 北京朝阳期中 ,18)1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验 ,这次实验的目的是要发展一种技术 ,找出测定轨道中人造天体质量的方法。实验时 ,用双子星号宇宙飞船 (m1)去接触正在轨道上运行的火箭组 (m2)(后者的发动机已熄火 )。接触以后 ,开动双子星号飞船的推进器 ,使飞船和火箭组共同加速

4、(如图所示 )。推进器的平均推力 F等于 895 N,推进器开动时间为 7 s,测出飞船和火箭组的速度变化是 0.91 m/s。已知双子星号宇宙飞船的质量 m1=3 400 kg。求 : (1)飞船与火箭组的加速度 a的大小 ; (2)火箭组的质量 m2。 6.一根劲度系数为 k、质量不计的轻弹簧 ,上端固定 ,下端系一质量为 m的物体 ,有一水平板将物体托住 ,并使弹簧处于自然 长度 ,如图所示。现让平板由静止开始以加速度 a(ag)匀加速向下移动。求经过多长时间平板开始与物体分离。 【 精品教育资源文库 】 综合提能 1.(多选 )如图甲所示 ,物块 A 和足够长的木板 B叠放在光滑水平

5、面上 ,用水平力 F作用在物块 A上 ,A、 B一起从静止开始做直线运动 ,F随时间 t不断增加 ,变化关系如图乙所示。设物块 A所受摩擦力为 fA,加速度为 aA,木板 B的速度为 vB,加速度为 aB,下列能正确表示 fA、 aA、 vB、 aB与时间 t的关系图像的是 ( ) 2.(多选 )在一东西向的水平直铁轨上 ,停放着一列已用挂钩连接 好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为 a的加速度向东行驶时 ,连接某两相邻车厢的挂钩 P和 Q间的拉力大小为 F;当机车在西边拉着车厢以大小为 a的加速度向西行驶时 ,P和 Q间的拉力大小仍为 F。不计车厢与铁轨间的摩擦 ,每节车厢质量相同 ,

6、则这列车厢的节数可能为 ( ) A.8 B.10 C.15 D.18 3.(多选 )我国高铁技术处于世界领先水平。和谐号动车组是由动车和拖车编组而成 ,提供动力的车厢叫动车 ,不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等 ,动车的额定功率都相同 ,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列动车组由 8节车厢组成 ,其中第 1、 5节车厢为动车 ,其余为拖车 ,则该动车组 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反 B.做匀加速运动时 ,第 5、 6节与第 6、 7节车厢间的作用力之比为 32 C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离

7、与关闭发动机时的速度成正比 D.与改为 4节动车带 4节拖车的动车组最大速度之比为 12 4.(多选 )如图甲所示 ,平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为 k,一端固定在倾角为 的斜面底端 ,另一端与物块 A连接 ;两物块 A、 B质 量均为 m,初始时均静止。现用平行于斜面向上的力 F拉动物块 B,使 B做加速度为 a的匀加速运动 ,A、 B两物块在开始一段时间内的 v-t关系分别对应图乙中 A、 B图线 (t1时刻 A、B 的图线相切 ,t2时刻对应 A 的图线的最高点 ),重力加速度为 g,则 ( ) A.t2时刻 ,弹簧形变量为 0 B.t1时刻 ,弹簧形变量为 (mg sin +ma)/

8、k C.从开始到 t2时刻 ,拉力 F逐渐增大 D.从开始到 t1时刻 ,拉力 F做的功比弹簧弹力做的功少 答案精解精析 基础巩固 【 精品教育资源文库 】 1.C 以 m1、 m2以及弹簧测力计整体为研究对象 ,则整体向右的加速度 a= =2 m/s2;再以 m2为研究对象 ,设弹簧测力计的弹力大小为 F,则 F-F2=m2a,得 F=28 N,A、 B错误 ;突然撤去 F2的瞬间 ,弹簧测力计的弹力不变 ,此时 m2的加速度 a= =7 m/s2,C正确 ;突然撤去 F1的瞬间 ,弹簧测力计的弹力也不变 ,此时 m1的加速度 a= =28 m/s2,D 错误。 2.B 设绳子单位长度质量

9、为 m;对整体分析有 :F=Lma; 则对右段绳子受力分析可知 :T=(L-x)ma 联立解得 :T=(1- )F,故 B项正确。 3.AD 在 02 s内整体向右做加速运动 ,加速度先增大后减小 ,24 s内加速度反向 ,做减速运动 ,因为两段时间内受力是对称的 ,所以 4 s末速度变为零 ,在 04 s内一直向右运动 ,4 s后又重复以前的运动 ,故A 正确 ,B错误。在 23 s时间内 ,F增大 ,整体加速度增大 ,隔离 B进行分析 ,B 后受的合力逐渐增大 ,其所受摩擦力逐渐增大 ,C 错误。整体的加速度与 F的方向相同 ,B所受合力为摩擦力 ,故摩擦力的方向与加速度方向相同 ,即与

10、F方向相同 ,故 D正确。 4.A 本题是一个已知运动情况求未知力的问题。当滑块向右运动的加速度较小时 ,滑块对小球存在支持力 ;当滑块向右运 动的加速度较大时 ,小球将脱离斜面而 “ 飘 ” 起来。因此 ,本题存在一个临界条件 :当滑块向右运动的加速度为某一临界值时 ,斜面对小球的支持力恰好为零 ,此时小球受到两个力 :重力和线的拉力 (如图 1所示 ),根据牛顿第二定律 ,有 图 1 FT cos =ma 0 FT sin -mg=0 其中 =45 解得 a0=g 则知当滑块向右运动的加速度 a=2g时 ,小球已 “ 飘 ” 起来了 ,此时小球受力如图 2所示 ,则有 【 精品教育资源文

11、库 】 FT cos =m2g FT sin -mg=0 图 2 解得 FT= mg= 10 N=10 N 。 5.答案 (1)0.13 m/s2 (2)3 484.6 kg 解析 (1)根据运动学公式 a= 代入数据可得 :a=0.13 m/s2 (2)对整体 ,根据牛顿第二定律 F=(m1+m2)a 代入数据可得 :m2=3 484.6 kg 6.答案 解析 设物体与平板一起向下运动的距离为 x时 ,物体受重力 mg、弹簧的弹力 F=kx和平板的支持力 N作用。据牛顿第二定律有 :mg-kx-N=ma 得 N=mg-kx-ma 当 N=0时 ,物体与平板分离 ,此时 x= 又 x= at2

12、 解得 t= 。 综合提能 【 精品教育资源文库 】 1.BD A、 B相对静止时 ,aA=aB= = ,又 vB=aBt= ,vB非线性变化 ,故 C错。由牛顿第三定律可知木板 B所受摩擦力 fB=fA,又 fB=mBaB,则 fA=mBaBt, 当 A、 B相对运动时 ,A、 B之间为滑动摩擦力 ,fA为定值 ,故 A 项错 ;当 A、 B相对运动时 ,对 A有 :F-m Ag=mAaA,得 aA= -g,a A-t图线的斜率增大 ,故 B项正确 ;对 B 有 :m Ag=mBaB,aB为定值 ,故 D正确。 2.BC 如图所示 ,假设挂钩 P、 Q东边有 x节车厢 ,西边有 y节车厢

13、,每节车厢质量为 m。当向东行驶时 ,以 y 节车厢为研究对象 ,则有 F=mya;当向西行驶时 ,以 x 节车厢为研究对象 ,则有 F= mxa,联立两式有y= x。可见 ,列车车厢总节数 N=x+y= x,设 x=3n(n=1,2,3,?), 则 N=5n,故可知选项 B、 C正确。 3.BD 启动时 ,乘客与车一起做加速运动 ,由牛顿第二定律可知 ,乘客受到车厢作用力的方向与车运动方向相同 ,选项 A错误 ;对 6、 7、 8节车厢水平方向受力分析 ,如图甲所示 甲 由牛顿第二定律可得 :F1-3kmg=3ma;对 7、 8节车厢水平方向受力分析 ,如图乙所示 乙 由牛顿第二定律可得 F

14、2-2kmg=2ma,两方 程联立可得 = ,选项 B正确 ;动车组进站时 ,做匀减速直线运动 ,由速度位移公式可得 x= ,即 x与 v2成正比 ,选项 C错误 ;由功率定义和牛顿第二定律可得 : 第一种情况动车组的最大速度为 v1, -8kmg=0, 第二种情况动车组的最大速度为 v2, -8kmg=0, 【 精品教育资源文库 】 两方程联立可得 = ,选项 D正确。 4.BD 图中 t1时刻 A、 B的图线相切 ,之后 A物块的加速度减小 ,而 B物块的加速度不变 ,说明此时刻 A、 B分离 ,A、 B间的弹力为零 ,此时对 A物块由牛顿第二定律有 :kx-mg sin =ma, 解得

15、 x=(mg sin + ma)/k,B选项正确 ;在 t2时刻对应 A的图线的最高点 ,即 A物块的加速度瞬时为零 ,由平衡关系有 kx1-mg sin =0,解得 x1=mg sin /k, 所以 t2时刻 ,弹簧形变量不为 0,A选项错误 ;0 t1时间内弹簧发生形变 ,对 AB整体由牛顿第二定律有 :F+kx-2mg sin =2ma,F 随 x的减小而增大 ,t1时刻 A、 B分离 ,t1t2时间内 ,对 B分析 ,由牛顿第二定律有 F-mg sin =ma 得 F不变 ,故 C选项错误。从开始到 t1时刻过程中 ,弹簧弹力逐渐减小 ,F逐渐增大 ,t1时刻弹力最小 ,为 mg sin +ma,F 最大为 mg sin +ma, 即弹力一直大于 F,而位移相等 ,所以从开始到 t1时刻 ,拉力 F做的功比弹簧弹力做的功少 ,D 选项正确。