2025届高三物理一轮复习课时作业：3.3牛顿运动定律的综合应用

2025届高三物理一轮复习课时作业 §3.3牛顿运动定律的综合应用 时间：45分钟 满分：100分 一、选择题：本题共12小题，每小题6分，共72分。在每小题给出的四个选项中，第1～8小题，只有一个选项正确；第9～12小题，有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．如图所示，与轻绳相连的物体A和B跨过定滑轮，质量mA<mB，A由静止释放，不计绳与滑轮间的摩擦，则在A向上运动的过程中，轻绳的拉力(　　) A．T＝mAg　　　　　　　　 B．T>mAg C．T＝mBg D．T>mBg 2．如图所示，A、B两物块的质量分别为m和M，把它们靠在一起从光滑斜面的顶端由静止开始下滑。已知斜面的倾角为θ，斜面始终保持静止。则在此过程中物块B对物块A的压力为(　　) A．Mgsinθ B．Mgcosθ C．0 D．(M＋m)gsinθ 3．质量均为5 kg的物块1、2放在光滑水平面上并用轻质弹簧秤相连，如图所示，今对物块1、2分别施以方向相反的水平力F1、F2且F1＝20 N、F2＝10 N，则弹簧秤的示数为(　　) A．30 N B．15 N C．20 N D．10 N 4．如图所示，小车沿水平面做直线运动，小车内光滑底面上有一物块被压缩的弹簧压向左壁，小车向右加速运动。若小车向右加速度增大，则车左壁受物块的压力F1和车右壁受弹簧的压力F2的大小变化是(　　) A．F1不变，F2变大 B．F1变大，F2不变 C．F1、F2都变大 D．F1变大，F2减小 5．如图所示，bc为固定在小车上的水平横杆，物块M串在杆上，靠摩擦力保持相对杆静止，M又通过轻细线悬吊着一个小球m，此时小车正以大小为a的加速度向右做匀加速运动，而M、m均相对小车静止，细线与竖直方向的夹角为θ。小车的加速度逐渐增加，M始终和小车保持相对静止，当加速度增加到2a时(　　) A．横杆对M的摩擦力增加到原来的2倍 B．横杆对M的弹力增加到原来的2倍 C．细线与竖直方向的夹角增加到原来的2倍 D．细线的拉力增加到原来的2倍 6．如图所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小球A用细线悬挂于支架前端，质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端。B与小车平板间的动摩擦因数为μ。若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角，则此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为(　　) A．mg，竖直向上 B．mg，斜向左上方 C．mgtan θ，水平向右 D．mg，斜向右上方 7．质量为m的长木板放在光滑的水平面上，质量为的物块放在长木板上，整个系统处于静止状态。若对物块施加水平拉力如图甲，使物块能从长木板上滑离，需要的拉力至少为F1；若对长木板施加水平拉力如图乙，也使物块能从长木板上滑离，需要的拉力至少为F2，则为(　　) A． B．2 C． D． 8．如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上放置质量分别为m和2m的A、B、C、D四个木块，其中A、C两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是fm。现用平行于斜面的拉力F拉其中质量为2m的B木块，使四个木块以同一加速度沿斜面向下运动，则拉力F的最大值是(　　) A．fm B．fm C．fm D．fm 9．将一质量为M的物块放在一水平桌面上，用一质量不计的轻绳跨过桌子边缘的定滑轮连接一托盘，如图所示，在托盘中放上一定量的砝码。已知盘和砝码的总质量为m，M＝2m，重力加速度取g，忽略一切摩擦力和阻力。当将托盘由静止释放后，下列描述正确的是(　　) A．砝码的加速度为g B．物块的加速度为 C．绳子的拉力为mg D．盘中的砝码处于完全失重状态 10．如图所示，光滑的水平地面上有三块木块a、b、c，质量均为m，a、c之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力F作用在b上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面。系统仍加速运动，且始终没有相对滑动。则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是(　　) A．无论粘在哪块木块上面，系统的加速度一定减小 B．若粘在a木块上面，绳的张力减小，a、b间摩擦力不变 C．若粘在b木块上面，绳的张力和a、b间摩擦力一定都减小 D．若粘在c木块上面，绳的张力和a、b间摩擦力一定都增大 11．如图所示，趣味运动会上运动员手持网球拍托球沿水平方向匀加速跑动，设球拍和球的质量分别为M、m，球拍平面和水平面之间夹角为θ，球拍与球保持相对静止，它们之间的摩擦力及空气阻力不计，则(　　) A．运动员的加速度为gtanθ B．球拍对球的作用力为mg C．运动员对球拍的作用力为(M＋m)gcosθ D．若运动员的加速度大于gtanθ，球一定沿球拍向上运动 12．如图所示，一个厚度不计的圆环A，紧套在长度为L的圆柱体B的上端，A、B两者的质量均为m。A与B之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相同，其大小为kmg(k>1)。A、B一起由离地H高处由静止开始落下，触地后能竖直向上弹起，触地时间极短，且无能量损失。A环运动过程中未落地。则下列说法正确的是(　　) A．B与地第一次碰撞后，B上升的最大高度是 B．B与地第一次碰撞后，B上升的最大高度是 C．B与地第一次碰撞后，当A与B刚相对静止时，B下端离地面的高度是 D．B与地第一次碰撞后，当A与B刚相对静止时，B下端离地面的高度是 二．非选择题：本题共2小题，每小题14分，共28分。考生根据要求做答 13．(14分) 静止在水平面上的A、B两个物体通过一根拉直的轻绳相连，如图所示，轻绳长L＝1 m，承受的最大拉力为8 N，A的质量m1＝2 kg，B的质量m2＝8 kg，A、B与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，现用一逐渐增大的水平力作用在B上，使A、B向右运动，当F增大到某一值时，轻绳刚好被拉断(取g＝10 m/s2)。 (1)求绳刚被拉断时F的大小； (2)若绳刚被拉断时，A、B的速度为2 m/s，保持此时的F大小不变，当A的速度恰好减小为0时，A、B间的距离为多少？ 14．(14分)如图所示，静止在光滑水平面上的斜面体，质量为M，倾角为α，其斜面上有一静止的滑块，质量为m，两者之间的动摩擦因数为μ，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现给斜面体施加水平向右的力使斜面体加速运动，求： (1)若要使滑块与斜面体一起加速运动，图中水平向右的力F的最大值； (2)若要使滑块做自由落体运动，图中水平向右的力F的最小值。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025届高三物理一轮复习课时作业参考答案 §3.3牛顿运动定律的综合应用 1．B 解析：物体A向上加速运动，物体B向下加速运动，因此A处于超重状态，T>mAg，B处于失重状态，T<mBg，故B正确。 2．C 解析：对A、B组成的整体受力分析可知，整体受重力、支持力而做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可知：a＝＝gsinθ，再对B应用牛顿第二定律得： F合＝Ma＝Mgsinθ，合力等于B的重力沿斜面向下的分力，故说明A、B间没有相互作用力，C正确。 3．B 解析：设两物块的质量为m，以两物块为一整体，应用牛顿第二定律可得：F1－F2＝2ma，再以物块2为研究对象，应用牛顿第二定律得：FT－F2＝ma，由以上两式可解得FT＝15 N，B正确。 4．B 解析：若小车向右加速度增大，弹簧长度不变，则车左壁受物块的压力F1增大，车右壁受弹簧的压力F2的大小不变，选项B正确。 5．A 解析：对小球和物块组成的整体，分析受力如图甲所示，根据牛顿第二定律得，水平方向：Ff＝(M＋m)a，竖直方向：FN＝(M＋m)g，则当加速度增加到2a时，横杆对M的摩擦力Ff增加到原来的2倍，横杆对M的弹力等于两个物体的总重力，保持不变，故A正确；B错误；以小球为研究对象，分析受力情况如图乙所示，由牛顿第二定律得mgtan θ＝ma，解得tan θ＝，当a增加到两倍时，tan θ变为两倍，但θ不是原来的两倍。细线的拉力FT＝，可见，a变为两倍，FT不是原来的两倍，故C、D错误。 6． D 解析：以小球A为研究对象，分析受力如图， 根据牛顿第二定律得：mAgtan θ＝mAa， 得：a＝gtan θ，方向水平向右。 再对物块B研究得：小车对B的摩擦力为： f＝ma＝mgtan θ，方向水平向右， 小车对B的支持力大小为N＝mg，方向竖直向上， 则小车对物块B产生的作用力的大小为： F＝＝mg，方向斜向右上方，故D正确。 7．A 解析：设物块与长木板间的动摩擦因数为μ，当水平拉力作用在物块上，物块和长木板刚要相对滑动时，对物块和长木板组成的整体，根据牛顿第二定律有： F1＝a1＝ma1，对长木板有：μmg＝ma1；当水平拉力作用在长木板上，物块和长木板刚要相对滑动时，对两者组成的整体，根据牛顿第二定律有：F2＝a2＝ma2，对物块有：μmg＝ma2，联立各式得：＝，故A正确，B、C、D错误。 8．C 解析：设整体加速度为a，对D木块受力分析， 有Ff1＋2mgsin30°＝2ma① 对A、C、D三个木块组成的整体受力分析， 有Ff2＋4mgsin30°＝4ma② 由于木块间的最大静摩擦力大小都为fm，且Ff2>Ff1，所以整体加速度增大时，A、B间的静摩擦力先达到最大静摩擦力，取 Ff2＝fm③ 再对整体受力分析，有F＋6mgsin30°＝6ma④ 由②③④得F＝fm，C正确。 9．BC 解析：应用隔离法，对托盘分析，由牛顿第二定律得mg－F＝ma，对物块分析，由牛顿第二定律得F＝2ma，可知加速度大小为a＝＝g，故A错误、B正确；将a＝g代入F＝2ma得F＝mg，C正确；由于砝码加速度向下且大小为，所以砝码处于失重状态，但不是完全失重，则D错误。 10．ACD 解析：无论粘在哪块木块上面，系统质量增大，水平恒力F不变，对整体由牛顿第二定律得系统的加速度一定减小，选项A正确；若粘在a木块上面，对c有FTc＝ma，a减小，故绳的张力减小，对b有F－Ff＝ma，故a、b间摩擦力增大，选项B错误；若粘在b木块上面，对c有FTc＝ma，对a、c整体有Ff＝2ma，故绳的张力和a、b间摩擦力一定都减小，选项C正确；若粘在c木块上面，对b有F－Ff＝ma，则Ff＝F－ma，a减小，Ff增大，对a有Ff－FTc＝ma，则FTc＝Ff－ma，Ff增大，a减小，FTc增大，选项D正确。 11．AD 解析：对网球分析受力，受到重力mg和球拍的支持力N，作出受力图如图1，根据牛顿第二定律得：Nsinθ＝ma，又Ncosθ＝mg，解得：a＝gtanθ，N＝，故A正确，B错误；以球拍和球整体为研究对象，作出受力示意图如图2，根据牛顿第二定律得： 运动员对球拍的作用力为F＝，故C错误；若运动员的加速度a大于gtanθ，假设球相对球拍静止，则其加速度也为a，如图3所示，将a分解，则ax＝acosθ，因为a>gtanθ，所以ax>gtanθcosθ＝gsinθ，即大于重力沿球拍平面方向的分力，所以必须有一个沿球拍向下的外力才能使球相对球拍静止，而实际上这个力不存在，故球一定沿球拍向上运动，D正确。 12．AD 解析：刚开始A、B一起做自由落体运动可算出B与地面碰撞前的速度为v＝，对B来说碰撞后以速度v向上做匀减速运动，其加速度为aB，由mg＋kmg＝maB得aB＝(k＋1)g，B上升的最大高度为H1＝＝，选项A正确，B错误；对A来说碰撞后的加速度为aA，由kmg－mg＝maA得aA＝(k－1)g，方向竖直向上。当A、B速度相等时，两者相对静止。设经时间t后，两者速度相等，有v－aAt＝－(v－aBt)，t＝，所以B与地第一次碰撞后，当A与B刚相对静止时，B下端离地面的高度为 H1′＝vt－aBt2＝，选项D正确，C错误。 13．(14分) 答案　(1)40 N (2)3.5 m 解析　(1)设绳刚要被拉断时产生的拉力为T，根据牛顿第二定律， 对A物体有T－μm1g＝m1a 代入数值得a＝2 m/s2。 对A、B整体有F－μ(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a 代入数值得F＝40 N。 (2)设绳断后，A的加速度大小为a1，B的加速度大小为a2，则 a1＝＝2 m/s2 a2＝＝3 m/s2 A停下来的时间为t＝＝1 s A的位移为x1＝＝1 m B的位移为x2＝vt＋a2t2＝3.5 m A刚静止时，A、B间距离为Δx＝x2＋L－x1＝3.5 m。 14．(14分)答案　(1)　(2) 解析　(1)当滑块与斜面体一起向右加速时，力F越大，加速度越大，当F最大时，斜面体对滑块的静摩擦力达到最大值Ffm，滑块受力如图所示。 设一起加速的最大加速度为a，对滑块应用牛顿第二定律得： FNcosα＋Ffmsinα＝mg，① Ffmcosα－FNsinα＝ma，② 由题意知Ffm＝μFN，③ 联立解得a＝g， 对整体受力分析Fmax＝(M＋m)a， 联立解得Fmax＝。 (2)要使滑块做自由落体运动，滑块与斜面体之间没有力的作用，滑块的加速度为g，设此时M的加速度为aM， 当水平向右的力F最小时，二者没有相互作用但仍接触， 则有＝tanα，即＝tanα， 则对M：Fmin＝MaM，联立解得Fmin＝。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$