第三章 热点强化练3 牛顿运动定律的综合应用（题库）-2023高考物理【步步高】大一轮复习讲义（新教材 教师word）津鲁琼辽鄂粤冀渝湘闽晋皖黑吉云

热点强化练3　牛顿运动定律的综合应用 (时间：25分钟) 1.(多选)建筑工人利用轻质动滑轮提升建筑材料的情景如图1甲所示。绕过轻滑轮的轻绳一端固定，通过拉动另一端使水桶由静止开始竖直上升，两侧轻绳始终保持竖直，水桶的加速度a随水桶上升的高度h的变化关系图像如图乙所示。已知水桶及桶内材料的总质量为5 kg，重力加速度g＝10 m/s2，不计一切阻力及摩擦，以下说法正确的是(　　) 图1 A.水桶上升4 m时的速度大小为 m/s B.水桶上升4 m时的速度大小为2 m/s C.水桶上升4 m时，人对绳的拉力大小为55 N D.水桶上升4 m时，人对绳的拉力大小为27.5 N 答案　AD 解析　由初速为零的匀加速直线运动规律可知v2＝2ah，结合图像面积可求得水桶上升4 m时的速度大小v＝ m/s＝ m/s，故A正确，B错误；由牛顿第二定律可知2F－mg＝ma，即F＝27.5 N，故C错误，D正确。 2.(多选)如图2所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上。一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处自由下落，接触弹簧后继续向下运动。小球从开始下落到小球第一次运动到最低点的过程中，下列关于小球的速度v、加速度a随时间t变化的图像中符合实际情况的是(　　) 图2 答案　AD 解析　在小球下落的开始阶段，小球做自由落体运动，加速度为g；接触弹簧后，开始时重力大于弹力，加速度方向向下，随着小球的不断下降，弹力逐渐变大，故小球做加速度减小的加速运动，某时刻加速度可减小到零，此时速度最大；小球继续下落时，弹力大于重力，加速度方向变为向上，且加速度逐渐变大，直到速度减小到零，到达最低点，由对称知识可知，到达最低点的加速度大于g，故A、D正确。 3.(2020·合肥一中4月月考)如图3所示，自身重力不计的定滑轮固定在天花板上，跨过定滑轮的轻绳两端分别与A、B两物体相连，物体A质量为m，物体B质量为3m。重力加速度为g，现由静止释放物体A、B，在物体A上升、B下降的运动过程中，定滑轮对天花板的拉力为(　　) 图3 A.1.5mg B.2mg C.3mg D.4mg 答案　C 解析　法一　隔离法 根据牛顿第二定律，对A有：F－mg＝ma，对B有：3mg－F＝3ma，联立解得加速度a＝0.5g，F＝1.5mg，因定滑轮自身重力不计，则根据平衡条件得，定滑轮对天花板的拉力FT＝2F＝2×1.5mg＝3mg，选项C正确，A、B、D错误(也可从超重或失重的角度分析)。 法二　整体法 沿轻绳方向，对A、B组成的系统应用牛顿第二定律，则有3mg－mg＝4ma，对A有：F－mg＝ma，联立解得F＝1.5mg，则根据平衡条件有FT＝2F，解得定滑轮对天花板的拉力FT＝3mg(也可以将A、B及定滑轮视为系统，对系统应用牛顿第二定律，则有4mg－FT＝3ma－ma，解得FT＝3mg)，选项C正确。 4.(2020·天津市滨海七所重点学校联考)一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶。在车厢底，一层油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定。上一层只有一只桶C，自由地摆放在A、B之间，和汽车一起保持静止，如图4所示，当C与车共同向左加速时(　　) 图4 A. A对C的支持力变大 B.B对C的支持力不变 C.当向左的加速度达到g时，C将脱离A D.当向左的加速度达到g时，C将脱离A 答案　D 解析　对C进行受力分析，如图所示，设B对C的支持力与竖直方向的夹角为θ，根据几何关系可得sin θ＝＝，所以θ＝30°；同理可得，A对C的支持力与竖直方向的夹角也为30°；原来C处于静止状态，根据平衡条件可得FNBsin 30°＝FNAsin 30°；令C的加速度为a，根据正交分解以及牛顿第二定律有FNB′sin 30°－FNA′sin 30°＝ma，可见A对C的支持力减小、B对C的支持力增大，故A、B错误；当A对C的支持力为零时，根据牛顿第二定律可得mgtan 30°＝ma，解得a＝g，则C错误，D正确。 5.如图5甲所示，某人通过动滑轮将质量为m的货物提升到一定高处，动滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度a与竖直向上的拉力T之间的函数关系如图乙所示。则下列判断正确的是(　　) 图5 A.图线与纵轴的交点的绝对值为g B.图线的斜率在数值上等于货物的质量m C.图线与横轴的交点N的值mg D.图线的斜率在数值上等于货物质量的倒数 答案　A 解析　对货物受力分析，受重力mg和拉力2T，根据牛顿第二定律，有2T－mg＝ma，即a＝T－g，当T＝0时，a＝－g，即图线与纵轴交点M的值aM＝－g，所以图线与纵轴的交点的绝对值为g，故A正确；图线的斜率表示，故B、D错误；当a＝0时，T＝，即图线与横轴交点N的值为mg，故C错误。 6.(多选)(2020·四川宜宾市上学期一诊)如图6(a