考点训练9 牛顿运动定律的应用 超重、失重

鹤岗市第一中学 考点训练9牛顿运动定律的应用超重、失重 一、本题共10小题，每小题6分，共60分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分. 1.甲、乙两队参加拔河比赛，甲队胜，若不计绳子的质量，下列说法正确的是（ ） A.甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力 B.甲队对地面的摩擦力大于乙队对地面的摩擦力 C.甲、乙两队与地面间的最大静摩擦力大小相等、方向相反 D.甲、乙两队拉绳子的力相等 答案：BD ★解析：以甲、乙整体为研究对象，水平方向受到的外力只有两个摩擦力，甲胜是因其受摩擦力大于乙对地面的摩擦力，即B对.因绳子质量不计，其两端拉力相当于相互作用力. 2.某同学坐在前进的车厢内，观察水杯中水面变化如图所示，说明车厢（ ） ★解析：物体受力如图所示，由题意可知 mgsinα-Fcosα=ma 即a=gsinα-Fcosαm 当F减小时，物体的速度a一定变大，选项B正确. 4.伞兵跳伞训练时，一个接着一个从飞机上往下跳，为防止事故发生,教练员事先要根据每个战士的体重排好队,然后让战士从头到尾依次跳下，那么你认为教练员排队的次序合理的方案应该是（ ） A.一定变小 B.一定变大 C.一定不变 D.可能变小，可能变大，也可能不变 答案：B A.向前运动，速度很大 B.向前运动，速度很小 C.加速向前运动 D.减速向前运动 答案：C ★解析：取水面处一滴水为研究对象，分析其受力如图： 答案：A ★解析：伞兵装备可视为相同规格，所受空气阻力视为相等，若体重大的战士先跳，其加速度比体重小的战士大，则在下降过程中相邻两战士间的距离可拉大，避免相撞，故A方案正确. 5.一个物体在三个力F1、F2、F3的作用下处于静止状态.从某时刻开始，其中一个力F2先逐渐减小至0，后又沿原方向逐渐恢复到原来的大小，其他力始终保持不变，则在这一过程中（ ） A.物体的加速度先减小，后增大；速度是先增大，后减小 B.物体的加速度先减小，后增大；速度一直增大

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（浮力方向垂直于自由液面且指向液面外）.可见C选项正确. 3.如图所示，位于光滑固定斜面上的小物块P受到一水平向右的推力F的作用.已知物块P沿斜面加速下滑.现保持F的方向不变，使其减小，则加速度（ ） 鹤岗市第一中学 C.物体的加速度先增大，后减小；速度也是先增大，后减小 D.物体的加速度先增大，后减小；速度一直增大 答案：D ★解析：F2变化过程中，其合力先增大后减小，故a先增大后减小，速度一直增大，D选项正确. 6.如图所示，质量分别为m和M的A、B两方形物块用线捆在一起，B与竖直轻弹簧相连并悬于O点，它们一起在竖直方向上做简谐运动，在振动中两物块的接触面总处在竖直位置.设弹簧的劲度系数为k，当两物块在振动中通过平衡位置时，A、B间的静摩擦力值为f0;若它们向下离开平衡位置的位移为x时，A、B间的静摩擦力值为fx,则…（ ） 故C对D错. 7.如图所示，四根相同的轻质弹簧连着相同的物块，在外力作用下分别做以下运动： （1）在光滑水平面上做加速度大小为g的匀加速运动； （2）在光滑斜面上做向上的匀速运动； （3）做竖直向下的匀速运动； （4）做竖直向上的、加速度大小为g的匀加速运动. 设四根弹簧的伸长量分别为Δl1、Δl2、Δl3、Δl4,不计空气阻力，g为重力加速度，则……（ ） A.Δl1<Δl2 B.Δl3<Δl4 C.Δl1=Δl4 D.Δl2=Δl3 答案：B A.f0=mg B.f0=(M-m)g ★解析：由牛顿第二定律得：F1=mg,F4-mg=mg，即F4=2mg. 由平衡条件得：F2=mgsinθ F3=mg 由F=k·Δl得知：Δl3<Δl4.B选项正确. 8如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，电磁铁A和秤盘C（包括支架）的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点。当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳中拉力F的大小为（ ） mkx MmmD.fx=kx-mg MmC.fx=mg+答案：AC ★解析：当A、B一起经平衡位置时，二者受力均平衡. 对A有：f0=mg ① 故A对，B错. 当A、B一起经平衡位置以下x处时，对整体由牛顿第二定律得：kx=(M+m)a ② (a方向：竖直向上) 此时对A有：fx-mg=ma ③ A. Fmg B. MgFMmg C. FMmg D. FMmg 2 mkx由②③得fx=mg+ Mm 鹤岗市第一中学 ★解析：以A、B、C组成的系统为研究对象，A、C静止，铁片B由静止被吸引加速上升。则系统的重心加速上升，系统处于超重状态，故轻绳的拉力FMmg，正确答案为D 9.如图所示，A、B两条直线是在A、B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别为mA和mB的两个物体得出的加速度a与力F之间的关系图线，分析图线可知（ ） 将加速度正交分解.由牛顿第二定律得： ∑Fy=FN-G=may，显然FN>G、∑Fx=Ff=max,Ff水平向右，A正确B错. 电梯匀速上行时，人受力如图： 由平衡条件得：FN=G，Ff=0. C选项正确，D选项错. 二、本题共2小题，共14分.把答案填在题中的横线上或按题目要求作答. 11.（8分）如图所示，在小车的倾角为θ的光滑斜面上，有一小球被平行斜面的细线系住.若要使小球对斜面无压力，小车至少应以大小为___________的加速度向___________做匀加速运动.若要使小球对细线无拉力，小车至少应以大小为___________的加速度向右做匀___________速运动. A.比较两地的重力加速度，有gA>gB B.比较两物体的质量，有mAmB 答案：BC ★解析：根据牛顿第二定律列方程F-mg=ma. 所以a=义可知： B、C选项正确，A、D错. 10.如右图所示，电梯与水平地面成θ角，一人站在电梯上，人和电梯从静止开始以相同的加速度匀加速上升，到达一定高度后再匀速上升.若以FN表示水平梯板对人的支持力，G为人受到的重力，Ff为梯板对人的静摩擦力，下面结论中正确的是（ ） F-g,分析图线的斜率和截距的物理意m 答案：gcotθ 右 gtanθ 减 ★解析：小球与斜面间无正压力时，小球受力如图： 则∑F=mgcotθ=ma a=gcotθ,此时球与斜面间刚好无压力，加速度最小，方向水平向右. A.在加速过程中，Ff水平向右，FN>G B.在加速过程中，Ff沿斜面向上，FN=G C.在匀速过程中，Ff=0,FN=G D.在匀速过程中，Ff=0,FN鹤岗市第一中学 时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，如图乙所示给出了重物落地后，打点计时器在纸带上打出的一些点，试根据给出的数据，求木块与板间的动摩擦因数μ.要求写出主要的运算过程，结果保留两位有效数字.（打点计时器所用交流电频率为50 Hz，不计纸带与木块间的拉力，取重力加速度g=10 m/s2） 答案： a=F(mAmB)gsin mA(mAmB)gsin Rd= 图甲 ★解析：令x1表示未加F时弹簧的压缩量，由胡克定律和牛顿定律可知 mAgsinθ=kx1 ① 令x2表示B刚要离开C时弹簧的伸长量,a表示此时A的加速度，由胡克定律和牛顿定律可知 kx2=mBgsinθ ② F-mAgsinθ-kx2=mAa ③ 由②③式可得a=由题意d=x1+x2 由①②⑤式可得d=图乙 答案：μ=0.30 ★解析：由给出的数据可知，重物落地后，木块在连续相等的时间T内的位移分别是： s1=7.72 cm,s2=7.21 cm,s3=6.71 cm,s4=6.25 cm,s5=5.76 cm,s6=5.29 cm,s7=4.81 cm,s8=4.31 cm. 以a表示加速度，根据匀变速直线运动的规律，有： Δs=F(mAmB)gsin mA1［(s5-s1)+(s6-s2)+(s7-s3)+(s8-s4)］=4aT2 42(mAmB)gsin. k又知T=0.04 s，解得：a=-3.0 m/s 重物落地后木块受摩擦力的作用，以m表示木块的质量，根据牛顿定律有： -μmg=ma,解得：μ=0.30. 三、本题共2小题，共26分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的解题步骤.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位. 13.（13分）(2005全国高考理综Ⅲ)如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B，它们的质量分别为ma、mb，弹簧的劲度系数为R，C为一固定挡板.系统处于静止状态.现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，求物块B刚要离开C时物块A的加速度a和从开始到此时物块A的位移d.重力加速度为g. 14.（13分）电磁炮是利用磁场对电流的作用力，把电能转变成机械能，使炮弹发射出去的.如图所示，把两根互相平行的长直铜制轨道放在磁场中，轨道之间搁有长为l、质量为M的金属架，金属架上安放质量为m的炮弹.当有电流I1通过轨道和金属架时，炮弹与金属架整个在磁场力的作用下，获得速度v1时刻的加速度为a；当有大的电流I2通过轨道和炮弹时，炮弹最终以最大速度v2脱离金属架并离开轨道，则垂直于轨道平面的磁感应强度B为多大？（设金属架与炮弹在运动过程中所受的总阻力与速度的平方成正比） 答案：B=v2(Mm)al(I1v2I2v1)222 ★解析：设运动中所受总阻力f=kv2，炮弹和

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金属架在安培力和阻力的合力作用下加速，由牛顿第二定律，获速v1时，加速度为a，有：BI1l-kv12=(M+m)a ①

当炮弹以最大速度脱离时，加速度为0，故有：BI2l-kv22=0 ② 综合①②式得：B=

v2(Mm)al(I1v2I2v1)222.

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