专题3 牛顿运动定律(课时作业)-【名师大课堂】2024年新高考物理艺术生总复习必备

专题三　牛顿运动定律 考点1　牛顿运动定律的理解和应用 1.(2023·湖南卷)(多选)如图，光滑水平地面上有一质量为2m的小车在水平推力F的作用下加速运动．车厢内有质量均为m的A、B两小球，两球用轻杆相连，A球靠在光滑左壁上，B球处在车厢水平底面上，且与底面的动摩擦因数为μ，杆与竖直方向的夹角为θ，杆与车厢始终保持相对静止．假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．下列说法正确的是(　CD　) A．若B球受到的摩擦力为零，则F＝2mgtan θ B．若推力F向左，且tan θ≤μ，则F的最大值为2mgtan θ C．若推力F向左，且μ<tan θ≤2μ，则F的最大值为4mg(2μ－tan θ) D．若推力F向右，且tan θ>2μ，则F的范围为4mg(tan θ－2μ)≤F≤4mg(tan θ＋2μ) 解析：设杆的弹力为N，对小球A：竖直方向受力平衡，则杆水平方向的分力与竖直方向的分力满足＝tan θ，竖直方向Ny＝mg则Nx＝mgtan θ，若B球受到的摩擦力为零，对B根据牛顿第二定律可得Nx＝ma可得a＝gtan θ，对小球A、B和小车整体根据牛顿第二定律F＝4ma＝4mgtan θ，A错误；B.若推力F向左，根据牛顿第二定律可知加速度向左，小球A所受向左的合力的最大值为Nx＝mgtan θ，对小球B，由于tan θ≤μ，小球B受到向左的合力F＝μ(Ny＋mg)－Nx≥mgtan θ，则对小球A，根据牛顿第二定律可得Nx＝mamax，对系统整体根据牛顿第二定律F＝4mamax，解得F＝4mgtan θ，B错误；C.若推力F向左，根据牛顿第二定律可知加速度向左，小球A所受向左的合力的最大值为Nx＝mgtan θ，小球B所受向左的合力的最大值Fmax＝(Ny＋mg)·μ－Nx＝2μmg－mgtan θ，由于μ<tan θ≤2μ可知Fmax<mgtan θ，则对小球B，根据牛顿第二定律Fmax＝2μmg－mgtan θ＝mamax，对系统根据牛顿第二定律F＝4mamax联立可得F的最大值为F＝4mg(2μ－tan θ)，C正确；若推力F向右，根据牛顿第二定律可知系统整体加速度向右，由于小球A可以受到左壁向右的支持力，理论上向右的合力可以无限大，因此只需要讨论小球B即可，当小球B所受的摩擦力向左时，小球B向右的合力最小，此时Fmin＝Nx－(Ny＋mg)μ＝mgtan θ－2μmgtan θ，当小球所受摩擦力向右时，小球B向右的合力最大，此时Fmax＝Nx＋(Ny＋mg)μ＝mgtan θ＋2μmgtan θ，对小球B根据牛顿第二定律Fmin＝mamin，Fmax＝mamax，对系统根据牛顿第二定律F＝4ma，代入小球B所受合力范围可得F的范围为4mg(tan θ－2μ)≤F≤4mg(tan θ＋2μ)，D正确．故选CD. 2.(2020·山东，1)一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示．乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示．重力加速度大小为g.以下判断正确的是(　D　) A．0～t1时间内，v增大，FN>mg B．t1～t2时间内，v减小，FN<mg C．t2～t3时间内，v增大，FN<mg D．t2～t3时间内，v减小，FN>mg 3．(多选)一质点做匀速直线运动．现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则(　BC　) A．质点速度的方向总是与该恒力的方向相同 B．质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直 C．质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同 D．质点单位时间内速率的变化量总是不变 4.(多选)如图，升降机内有一固定斜面，斜面上放一物块，开始时升降机做匀速运动，物块相对斜面匀速下滑，当升降机加速上升时(　BD　) A．物块与斜面间的摩擦力减小 B．物块与斜面间的正压力增大 C．物块相对于斜面减速下滑 D．物块相对于斜面匀速下滑 5.(多选)如图所示，总质量为460 kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2，当热气球上升到180 m时，以5 m/s的速度向上匀速运动．若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g＝10 m/s2.关于热气球，下列说法正确的是(　AD　) A．所受浮力大小为4 830 N B．加速上升过程中所受空气阻力保持不变 C．从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/s D．以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N 6．(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力(　AD　) A．t＝2 s时最大 B．t＝2 s时最小 C．t＝8.5 s时最大 D．t＝8.5 s时最小 7.(多选)如图，物块a、b和c的质量相同，a