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第三章 牛顿运动定律1. “神舟十三号”在“长征二号”运载火箭的推动下顺利进入太空,如图所示为“长征二号”运载火箭,下列关于它在竖直方向加速起飞过程的说法,正确的是()A. 火箭加速上升时,航天员对座椅的压力小于自身重力B. 保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后做自由落体运动C. 火箭喷出的热气流对火箭的作用力大小等于火箭对热气流的作用力D. 燃料燃烧推动空气,空气反作用力推动火箭升空【答案】C【解析】【详解】A.火箭加速上升时,航天员处于超重状态,对座椅的压力大于自身重力,A错误;B. 保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落时,因为惯性,有向上的速度,所以做竖直上 抛运动, B 错误;C. 火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力是作用力与反作用 的关系,大小相等, C 正确;D. 火箭受到重力、空气阻力以及内部燃料喷出时的作用力,燃料燃烧向下喷气, 喷出的气体的反作用力推动火箭升空,不是外界空气的作用力,D错误。故选Co2. 如图甲所示,水平地面上静止一质量为1kg足够长的长木板A,木板中央的正 上方有一可看作质点的物块B。现在物块上施加一个从零开始均匀增加的水平向右 的外力F,物块B受到的摩擦力耳随外力F的大小变化图像如图乙所示,设木板 与地面间的动摩擦因数为“1,物块与木板间的动摩擦因数为“2,最大静摩擦力均 与相应的滑动摩擦力相等,重力加速度大小为g=10m/s2,则下列选项正确的是 ()B. “2 = 0.1C. 物块B的质量为2kgD. 若外力F作用在A上,当F=12N时A、B 一定发生相对滑动【答案】D【解析】【详解】ABC.由图知,当件二2N时,AB 一起开始滑动,则F = F =卩(m + m ) g1 f1 1 A B由图知,物块B受到的滑动摩擦力大小为F二4N,有f2拉力在2N到丁 6N之间时,AB 一起运动,加速度相同,则有F - F F - F2f 2 2flm m + mB A B联立解得m - 1kgB卩 1- 0.1卩-0.42故 ABC 错误;D.若外力F作用在A上,当F=12N时,若AB不相对滑动,则加速度均为a - 5m/s2m + mAB而 B 的最大加速度为卩 mg .a =b = 4m/s2mmB故假设不成立,A、B 一定发生相对滑动,故D正确。故选 D。3. 如图所示,足够长的倾斜传送带以恒定速率勺顺时针运行。一小木块以初速度儿从传送带的底端滑上传送带。木块在传送带上运动全过程中,关于木块的速度v【解析】【详解】A.当VVv0,且木块重力沿传送带向下的分力大于木块与传送带间的滑 动摩擦力时,木块滑上传送带后先相对传送带向下滑动,所受滑动摩擦力沿传送带 向上,而合外力沿传送带向下,木块做匀减速运动,速度减为零后,继续相对传送 带向下滑动,所以合外力不变,加速度不变,表现为v-t图像斜率不变,木块速度 开始反向增大,根据对称性可知木块返回传送带下端时速度为一V,故A可能;B. 当儿v0,且木块重力沿传送带向下的分力大于木块与传送带间的最大摩擦力 时,木块滑上传送带后先相对传送带向上滑动,所受滑动摩擦力沿传送带向下,合 外力沿传送带向下,木块做匀减速运动(设加速度大小为a1),当木块速度减小至 v0时,将开始相对传送带向下滑动,所受滑动摩擦力变为沿斜面向上,所以木块所 受合外力减小,加速度减小,表现为vt图像斜率变小,木块沿传送带向上做匀减 速运动(设加速度大小为a2),速度减为零之后开始沿传送带向下做匀加速运动(由于合外力不变,所以加速度大小仍为a2,表现为v t图像斜率不变),根据运动 学规律可知木块速度从V减至v0的过程位移大小为v 2 v 2X =-101 2 a1木块速度从V0减至0的过程位移大小为v2X 二 0-2 2 a2假设木块返回至传送带下端时的速度为一V,则木块速度从0增大至一V的过程位 移大小为v2X 二 13 2 a2由于a a,所以有12v2 v2 v2v210 +4 12a2a2a1 2 2即X + X X1 2 3而木块整个过程的位移应为零(X + X应等于X ),上式显然不满足,故C不可1 2 3能;D. 当5岭,且木块重力沿传送带向下的分力不大于木块与传送带间的最大摩擦 力时,木块滑上传送带后先相对传送带向上滑动,所受滑动摩擦力沿传送带向下, 合外力沿传送带向下,木块做匀减速运动,当木块速度减小至v0时,将随传送带 一起以v0运动,故D可能。本题选不可能的,故选 C。4. 如图所示,质量为m的两个相同物块A、B叠放在轻弹簧上,并处于静止状 态,轻弹簧下端固定在地面上,重力加速度为g。现对物块A施加竖直向上的力 F,则下列说法正确的是()A. 若F = l8mg且为恒力,则力F作用的瞬间,A、B间的弹力大小为0.2mgB. 若F = 1.8mg且为恒力,则A、B分离的瞬间,弹簧的弹力大小为1.9mgC. 若在F作用下,物体A以0.5g匀加速向上运动,则A、B分离时,弹簧处于原 长状态D. 若在F作用下,物体A以0.5g匀加速向上运动,则A、B分离前,两者组成的 系统合外力大小始终不变【答案】D【解析】【详解】AB.开始时,弹簧弹力与A、B整体的重力平衡,力F作用的瞬间,A、B整体所受合外力即为F,根据牛顿第二定律可得A、B整体加速度大小为Fa 二二 0.9 gAB 2m设此时A、B间的弹力大小为FN,对A同理可得F + F 一 mg = maNABaABT - mgm二 0.8g解得F = 0.1mgN在 A、 B 刚分离的瞬间,定律可得两者加速度相同,且之间的弹力为零,对A根据牛顿第二F - mg 0.8a = 0.8gABm设此时弹簧的弹力大小为片,对B同理可得解得T = 1.8mg1故 AB 错误;CD.若在尸作用下,物体A以0.5g匀加速向上运动,则A、B分离前,二者加速度均为0.5g,两者组成的系统所受合外力大小为F = 0.5g - 2m = mg合在A、B分离时,两者之间弹力为零,设此时弹簧的弹力大小为场,对B根据牛顿 第二定律有T - mg = 0.5 mg2解得T = 1.5mg2所以此时弹簧处于压缩状态,故C错误,D正确。 故选 D。5. 如图所示,将一盒未开封的香皂置于桌面上的一张纸板上,用水平向右的拉力 将纸板迅速抽出,香皂盒的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示 实验,若香皂盒和纸板的质量分别为m1和m2,各接触面间的动摩擦因数均为“, 重力加速度为g。若本实验中,mi = 100G,m2 = 5G, R = 0.2,香皂盒与纸板左端的距离d = 0.1m,若香皂盒移动的距离超过l = 0.002m,人眼就能感知,忽略香皂盒的体积因素影响,g取10m/s2;为确保香皂盒移动不被人感知,纸板所需的拉力至少是( )【答案】D解析】详解】香皂盒与纸板发生相对滑动时,根据牛顿第二定律可得解得a = 2m/s 21对纸板,根据牛顿第二定律可得F _pmg _p(m + m ) g = m a1 1 2 2 2为确保实验成功,即香皂盒移动的距离不超过/= 0.002m,纸板抽出时香皂盒运动 的最大距离为纸板运动距离为d + x = a 121 2 21纸板抽出后香皂盒运动的距离为l = x + x12由题意知a = a13at = at113 2代入数据联立求得F = 1.42N故选 D。6. 某工地上一塔吊通过一钢丝绳竖直向上提升一重物,若重物运动过程的v-t关系图像如图所示,则下列分析正确的是()A. 045s内重物上升的高度为45mB. 10s40s内钢丝绳最容易断裂C. 0 40s内重物一直处于超重状态D. 010s内重物的平均速度等于40s - 45s内的平均速度【答案】D【解析】【详解】A.由面积法可知其上升的高度为(30 + 45) x12m = 37.5m故 A 错误;B. 10 s40s内重物匀速上升,钢绳对重物的拉力等于重物的重力;010s内物体 加速上升,拉力大于重力,所以010s内钢丝绳更容易断裂,故B错误;C. 010s内重物向上加速,钢绳对重物的拉力大于重物的重力,重物处于超重状态;10 s40s内重物匀速上升,D. 010s内的平均速度等于钢绳对重物的拉力等于重物的重力,故C错误;v = m/s1 240 s45s内的平均速度v = m/s2 2可知010s内重物的平均速度等于40s - 45s内的平均速度,故D正确。故选 D。7. 体育课上某同学做引体向上。他两手握紧单杠,双臂竖直,身体悬垂;接着用力上拉使下颌超过单杠(身体无摆动);然后使身体下降,最终悬垂在单杠上。下C. 在上升过程中单杠对人的作用力始终大于人的重力D. 在下降过程中单杠对人的作用力始终小于人的重力【答案】B【解析】【详解】AB.人在悬垂时处于静止状态,由力的平衡条件可知,手掌受到单杠在 竖直方向的弹力不变,A错误,B正确;C. 人在上升运动中,由于身体先做加速运动,后做减速运动,人先处于超重状 态,后处于失重状态,单杠对人的作用力先大于人的重力,后小于人的重力,C错 误;D. 同理,人在下降运动中,身体先做加速运动,后做减速运动,人先处于失重状 态,后处于超重状态,单杠对人的作用力先小于人的重力,后大于人的重力,D错 误。故选B。8. 如图所示,倾角为的斜面体C置于水平面上,在它上面放有质量为m的木块 B,用一根平行于斜面的细线连接一个轻环A,并将轻环套在一根两端固定、粗糙 的水平直杆上,整个系统处于静止状态,重力加速度为8。则( )B. 若斜面体上表面粗糙,水平面对斜面体C的摩擦力方向可能向右C. 若斜面体上表面光滑,水平面对斜面体C的摩擦力大小为mg sin0 cos0D. 若斜面体上表面光滑,则细线被剪断的前后,水平面对斜面体C的摩擦力方向会反向【答案】C【解析】【详解】A.若斜面体上表面粗糙,木块B可能受到重力,斜面体C对它的弹力和 摩擦力共三个力作用下处于平衡,可能不受绳子拉力作用,故A错误;B. 若斜面体上表面粗糙,绳子对木块无拉力时,则水平面对斜面体无摩擦力;若 斜面体上表面粗糙,绳子对木块有拉力时,对B、C整体分析知,水平面对C的摩 擦力与细线拉力在水平方向上的分力平衡,所以水平面对斜面体C的摩擦力方向 向左,故 B 错误;C. 若斜面体上表面光滑,设细线的弹力为F,对斜面上的物块由共点力平衡条件 有F - mg sin 0 = 0对B、C整体受力分析可得,水平方向满足F cos 0 = f地
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