2021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 6页

第3讲 牛顿运动定律的综合应用 考点1　对超重和失重的理解(b)‎ ‎【典例1】(2019·温州模拟)在2018年印尼雅加达亚运会上,中国撑杆跳运动员李玲获得撑杆跳金牌,图为她在比赛中的几个画面。下列说法中正确的是 (　　)‎ A.她在助跑过程中,一定做匀加速直线运动 B.她在上升过程中,处于失重状态 C.她在下落过程中,处于失重状态 D.她过最高点时的速度为零 ‎【解题思路】解答本题应注意以下几点 ‎【解析】选C。她在助跑过程中,可能做变加速直线运动,不一定做匀加速直线运动,A错误;她在上升过程中,受到杆子的作用力,加速度先向上后向下,所以先处于超重状态后处于失重状态,B错误;她在下落过程中,向下做加速运动,加速度向下,处于失重状态,C正确;如果她过最高点时的速度为零,接下来将做自由落体运动,但运动轨迹是曲线,说明在最高点还有水平速度,D错误。综上所述,本题正确答案为C。‎ ‎1.(2019·绍兴模拟)如图所示,小芳在体重计上完成下蹲动作。下列F -t图象能反映体重计示数随时间变化的是 (　　)‎ 6‎ ‎【解析】选C。体重计的示数与人所受的支持力大小相等,在下蹲过程中,人的速度从零开始逐渐增大又逐渐减到零,因此人的加速度方向先向下后向上,由牛顿第二定律知人先处于失重状态后处于超重状态,所以支持力先小于重力,后大于重力,C正确,A、B、D均错误。故选C。‎ ‎2.引体向上是同学们经常做的一项健身运动。该运动的规范动作是两手正握单杠,由悬垂开始,上拉时,下颚须超过单杠面;下放时,两臂放直,不能曲臂(如图所示)。这样上拉下放,重复动作,达到锻炼臂力和腹肌的目的。关于做引体向上动作时人的受力,以下判断正确的是 (　　)‎ A.上拉过程中,人受到两个力的作用 B.上拉过程中,单杠对人的作用力大于人的重力 C.下放过程中,单杠对人的作用力小于人的重力 D.下放过程中,人只受到一个力的作用 ‎【解析】选A。在上拉过程中,人受到重力和单杠对人的作用力,A正确;上拉过程中,要先加速,后减速,即先超重,后失重,单杠对人的作用力先是大于人的重力后小于人的重力,B错误;同理,下放过程中,单杠对人的作用力先是小于人的重力后大于人的重力,C错误;下放的过程中,单杠对人有作用力,人不可能只受到一个力的作用,D错误。‎ ‎【加固训练】‎ 6‎ 如图所示,木箱顶端固定一竖直放置的弹簧,弹簧下方有一物块,木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力。若在某段时间内,物块对箱底刚好无压力,则在此段时间内,木箱的运动状态可能为 (　　)‎ A.减速下降　　　　　　 B.加速上升 C.物块处于失重状态 D.物块处于超重状态 ‎【解析】选C。木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力,此时物块在重力、弹簧弹力、木箱底对它向上的支持力作用下处于平衡状态。物块对箱底刚好无压力时,重力、弹簧弹力不变,其合力竖直向下,所以系统的加速度向下,物块处于失重状态,可能加速下降,故C对。‎ 考点2　整体法和隔离法解决连接体问题(d)‎ ‎【典例2】如图,水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R,质量分别为m、2m和3m,物块与地面间的动摩擦因数都为μ。用大小为F的水平外力推动物块P,记R和Q之间相互作用力与Q与P之间相互作用力大小之比为k。下列判断正确的是 (　　)‎ A.若μ≠0,则k=　　　　　 B.若μ≠0,则k=‎ C.若μ=0,则k= D.若μ=0,则k=‎ ‎【解题思路】解答本题应注意两点:‎ 关键点 ‎(1)求加速度时以整体为研究对象。‎ ‎(2)求两物体间作用力时需选单体为研究对象。‎ ‎【解析】选D。三物块靠在一起,将以相同加速度向右运动;则加速度a=;‎ 所以,R和Q之间相互作用力F1=3ma+3μmg=F,Q与P之间相互作用力F2=F-‎ 6‎ μmg-ma=F-μmg-F+μmg=F;所以,k===;‎ 由于计算过程与μ是否为零无关,故k=恒成立,故A、B、C错误,D正确。‎ ‎【总结提升】涉及整体法和隔离法的具体类型 ‎(1)通过滑轮和绳的连接体问题:若要求绳的拉力,一般都必须采用隔离法。绳跨过定滑轮,连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同,故采用隔离法。‎ ‎(2)水平面上的连接体问题:这类问题一般多是连接体(系统)中各物体保持相对静止,即具有相同的加速度。解题时,一般整体法、隔离法交替应用。‎ ‎(3)斜面体与上面物体组成的系统的问题:当物体具有沿斜面方向的加速度,而斜面体相对于地面静止时,解题时一般采用隔离法分析。‎ ‎1.(易错专练:连接体问题的分析方法)(2019·丽水模拟)如图所示,光滑水平面上,水平恒力F拉小车和木块一起做匀加速直线运动,小车质量为M,木块质量为m,它们的共同加速度为a,木块与小车间的动摩擦因数为μ。则在运动过程中 ‎(　　)‎ A.木块受到的摩擦力大小一定为μmg B.木块受到的合力大小为F C.小车受到的摩擦力大小为 D.小车受到的合力大小为(m+M)a ‎【解析】选C。把小车和木块看成一个整体,根据牛顿第二定律得a=;木块水平方向只受静摩擦力,根据牛顿第二定律得f=ma=,不一定等于μmg,A错误;‎ 6‎ 对木块运用牛顿第二定律得F合=ma=小于F,B错误;根据牛顿第三定律可得小车受到的摩擦力大小为f′=f=,C正确;对小车运用牛顿第二定律得 F车合=Ma,D错误。故选C。‎ ‎2.如图所示,质量分别为m和2m的两个小球置于光滑水平面上,且固定在一轻质弹簧的两端,已知弹簧的原长为L,劲度系数为k。现沿弹簧轴线方向在质量为2m的小球上有一水平拉力F,使两球一起做匀加速运动,则此时两球间的距离为 ‎(　　)‎ A. B. C.L+ D.L+‎ ‎【解析】选C。两个小球一起做匀加速直线运动,加速度相等,对系统进行受力分析,由牛顿第二定律可得:F=(m+2m)a,对质量为m的小球水平方向受力分析,由牛顿第二定律和胡克定律,可得:kx=ma,则此时两球间的距离为L+,C正确。‎ ‎3.如图所示,质量为M,中空为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上,光滑槽内有一质量为m的小铁球,现用一水平向右的推力F推动凹槽,小铁球与光滑凹槽相对静止时,凹槽圆心和小铁球的连线与竖直方向成α角。则下列说法正确的是 (　　)‎ A.小铁球受到的合外力方向水平向左 B.凹槽对小铁球的支持力为 C.系统的加速度为a=gtanα D.推力F=Mgtanα ‎【解析】选C。根据小铁球与光滑凹槽相对静止可知,系统有向右的加速度,‎ 6‎ 小铁球受到的合外力方向水平向右,凹槽对小铁球的支持力为,选项A、B错误。小铁球所受合外力为mgtanα,加速度为a=gtanα,推力F=(m+M)gtanα,选项C正确、D错误。‎ 6‎