2022版高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第3讲牛顿运动定律的综合应用练习含解析新人教版

第3讲 牛顿运动定律的综合应用 一、选择题本题共8小题，1～5题为单选，6～8题为多选 1．2020浙江杭州月考如图所示，不计绳的质量以及绳与滑轮间的摩擦，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，物体A的加速度为a2，则a1与a2的大小关系是 C A．a1＝a2 B．a1a2 C．a1a2 D．无法确定 [解析] 本题考查牛顿第二定律的简单应用。当在绳的B端挂一质量为m的物体时，取两个物体为研究对象，物体A的加速度大小a1＝，当在绳的B端施以F＝mg的竖直向下的拉力作用时，物体A的加速度大小a2＝，所以a1a2，C正确。 2．如图所示，将两个质量分别为m1＝1 kg、m2＝4 kg的物体A、B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A、B上，则达到稳定状态后，下列说法正确的是 D 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F1的瞬间，A的加速度大小为13 m/s2 D．在突然撤去F2的瞬间，B的加速度大小为7 m/s2 [解析] 本题考查通过弹簧测力计连接的连接体问题。以两物体组成的系统为研究对象，由牛顿第二定律可知，系统的加速度大小为a＝＝ m/s2＝2 m/s2，方向水平向右；设弹簧测力计的拉力大小是F，以A为研究对象，由牛顿第二定律得F1－F＝m1a，则F＝F1－m1a＝28 N，A、B错误；弹簧的弹力不能突变，在突然撤去F2的瞬间，B不再受F2的作用，B受的合力等于弹簧的弹力，由牛顿第二定律可知，B的加速度大小为a2＝＝ m/s2＝7 m/s2，在突然撤去F1的瞬间，弹簧的弹力不变，由牛顿第二定律可知A的加速度大小为a1＝＝ m/s2＝28 m/s2，C错误，D正确。 3．2021福建泉州泉港一中月考如图所示，bc是固定在小车上的水平横杆，质量为M的物块A中心穿过横杆，A通过细线悬吊着质量为m的小物体B，当小车在水平地面上运动的过程中，A始终未相对杆bc移动，A、B与小车保持相对静止，悬线与竖直方向的夹角为α。则A受到杆bc的摩擦力为 A A．大小为M＋mgtan α，方向水平向右 B．大小为Mgtan α，方向水平向右 C．大小为M＋mgtan α，方向水平向左 D．大小为Mgtan α，方向水平向左 [解析] 本题考查牛顿第二定律的应用。先取小物体B为研究对象，受力分析如图所示，则有F合＝mgtan α，由牛顿第二定律可得a＝＝gtan α，再取A、B整体为研究对象，则有f＝M＋ma＝M＋mgtan α，方向水平向右，A正确。 4．2021河北衡水中学调研在光滑水平面上有一辆小车A，其质量mA＝2.0 kg，在小车上放一个物体B，其质量mB＝1.0 kg。如图甲所示，给B一个水平推力F，当F增大到稍大于3.0 N时，A、B开始相对滑动。如果撤去F，对A施加一水平推力F′，如图乙所示。要使A、B不相对滑动，则F′的最大值Fmax为 C A．2.0 N B．3.0 N C．6.0 N D．9.0 N [解析] 本题考查板块模型中牛顿第二定律的应用。题图甲中，设A、B间的静摩擦力达到最大值Fmax时，系统的加速度为a。根据牛顿第二定律，对A、B整体，有F＝mA＋mBa，对A，有fmax＝mAa，代入数据解得fmax＝2.0 N。题图乙中，设A、B刚要相对滑动时系统的加速度为a′，根据牛顿第二定律，以B为研究对象，有fmax＝mBa′，以A、B整体为研究对象，有Fmax＝mA＋mBa′，代入数据解得Fmax＝6.0 N，故C正确。 5．2021广东深圳中学模拟两个质量均为m的相同的物块叠放在一个轻弹簧上面，处于静止状态。弹簧的下端固定于地面上，弹簧的劲度系数为k。t＝0时刻，给A物块一个竖直向上的作用力F，使得两物块以0.5g的加速度匀加速上升，下列说法正确的是 C A．A、B分离前所受合外力大小与时间的平方t2成线性关系 B．分离时弹簧处于原长状态 C．在t＝ 时刻A、B分离 D．分离时B的速度大小为 g [解析] 本题考查弹簧作用下叠加体的受力和运动分析。A、B分离前两物块做匀加速运动，所受合外力大小不变，选项A错误；开始时弹簧的压缩量为x1，则2mg＝kx1；当两物块分离时，加速度相同且两物块之间的弹力为零，对物体B有kx2－mg＝ma，且x1－x2＝at2，解得x1＝，x2＝，t＝ ，此时弹簧仍处于压缩状态，选项B错误，C正确；分离时B的速度v＝at＝g ＝g，选项D错误。 6．在粗糙水平面上，有一质量未知的物体做直线运动，在t＝0时刻受一与运动方向相反的恒力F＝4 N的作用，经一段时间后撤去力F，物体运动的vt图像如图所示，已知g＝10 m/s2，由图可知下列说法正确的是 AD A．物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2 B．物体最后回到t＝0时刻的位置 C．F的作用时间为1 s D．物体的质量为1 kg [解析] 本题借助vt图像考查多过程问题。由于0～1 s内物体沿正方向做减速运动，1～2 s内沿负方向做加速运动，2～3 s内沿负方向做减速运动，则可知拉力是在2 s末撤去的，拉力F的作用时间为2 s，在2～3 s内物体的加速度大小a＝＝2 m/s2，摩擦力大小μmg＝ma，解得μ＝0.2，故A正确，C错误；由题图知，0～1 s内物体沿正方向运动，位移x1＝61 m＝3 m,1～3 s内沿负方向运动，位移x2＝3－12 m＝2 m，则知3 s末物体到出发点的距离x＝x1－x2＝1 m，故B错误；在0～1 s内物体沿正方向运动，根据图像可得，加速度a1＝＝m/s2＝6 m/s2，根据牛顿第二定律可得F＋μmg＝ma1，解得物体的质量m＝1 kg，故D正确。 7．2020河南郑州一中摸底如图所示，光滑水平桌面放置着物块A，它通过轻绳和轻质滑轮悬挂着物块B。已知A的质量为m，B的质量为3m，重力加速度大小为g。由静止释放物块A、B后 AC A．相同时间内A、B运动的路程之比为2︰1 B．物块A、B的加速度之比为1︰1 C．轻绳的拉力为 D．当B下落高度h时，速度为 [解析] 本题考查加速度不同的连接体问题。根据动滑轮的特点可知，相同时间内，A、B运动的路程之比为2︰1，选项A正确；根据s＝at2可知，物块A、B的加速度之比为2︰1，选项B错误；设轻绳的拉力为T，B的加速度为a，则对A有T＝m2a，对B有3mg－2T＝3ma，解得a＝g，T＝mg，选项C正确；当B下落高度h时，速度为v＝＝，选项D错误。 8．2021江苏扬州中学月考如图所示，光滑水平地面上的小车质量为M，站在小车水平底板上的人质量为m。人用一根跨过定滑轮的绳子拉小车，定滑轮上下两侧的绳子都保持水平，不计绳与滑轮之间的摩擦。在人和车一起向右加速运动的过程中，