2019-2020年高考物理最新模拟题精选训练牛顿运动定律的综合应用专题06与牛顿运动定律相关的临界极值问题含解析

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1、2019-2020年高考物理最新模拟题精选训练牛顿运动定律的综合应用专题06与牛顿运动定律相关的临界极值问题含解析1.（xx年东北三省四市教研联合体高考模拟试卷（三）理科综合）（20分）如图甲所示，质量为M=0.5kg的木板静止在光滑水平面上，质量为m=1kg的物块以初速度v0=4m/s滑上木板的左端，物块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.2，在物块滑上木板的同时，给木板施加一个水平向右的恒力F。当恒力F取某一值时，物块在木板上相对于木板滑动的路程为s，给木板施加不同大小的恒力F，得到的关系如图乙所示，其中AB与横轴平行，且AB段的纵坐标为1m-1。将

2、物块视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。（1）若恒力F=0，则物块会从木板的右端滑下，求物块在木板上滑行的时间是多少？（2）图乙中BC为直线段，求该段恒力F的取值范围及函数关系式。【参考答案】（1）；（2）【名师解析】（1）以初速度v0为正方向，物块的加速度大小：木板的加速度大小：由图乙知，板长L=1m滑块相对木板的路程：联立解得：当t=1s时，滑块的速度为2m/s，木板的速度为4m/s，而当物块从木板右端滑离时，滑块的速度不可能小于木板的速度，应舍弃，故所求时间为。（2）①当F较小时，物块将从木板右端滑下，当F增大到某

3、一值时物块恰好到达木板的右端，且两者具有共同速度v，历时t1，则：联立解得：由图乙知，相对路程：代入解得：2.如图所示，一条轻绳上端系在车的左上角的A点，另一条轻绳一端系在车左端B点，B点在A点的正下方，A、B距离为b，两条轻绳另一端在C点相结并系一个质量为m的小球，轻绳AC长度为b，轻绳BC长度为b。两条轻绳能够承受的最大拉力均为2mg。(1)轻绳BC刚好被拉直时，车的加速度是多大？(要求画出受力图)(2)在不拉断轻绳的前提下，求车向左运动的最大加速度是多大。(要求画出受力图)【名师解析】　(1)轻绳BC刚好被拉直时，小球受力如图甲所示。因为AB＝

4、BC＝b，AC＝b，故轻绳BC与轻绳AB垂直，cosθ＝，θ＝45°。由牛顿第二定律，得mgtanθ＝ma。可得a＝g。3.如图所示，一质量m＝0.4kg的小物块，以v0＝2m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t＝2s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L＝10m.已知斜面倾角θ＝30°，物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝。重力加速度g取10m/s2。(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。(2)拉力F与斜面夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？(2)设物块所受支持力为FN，所受摩擦力为Ff

5、，拉力与斜面间的夹角为α，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得Fcosα－mgsinθ－Ff＝ma⑤Fsinα＋FN－mgcosθ＝0⑥又Ff＝μFN⑦联立⑤⑥⑦式得F＝⑧由数学知识得cosα＋sinα＝sin(60°＋α)⑨由⑧⑨式可知对应最小F的夹角α＝30°⑩联立③⑧⑩式，代入数据得F的最小值为Fmin＝N答案　(1)3m/s2　8m/s　(2)30°　N4.如图所示，一直立的轻杆长为L，在其上、下端各紧套一个质量分别为m和2m的圆环状弹性物块A、B。A、B与轻杆间的最大静摩擦力分别是Ff1＝mg、Ff2＝2mg，且滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相

6、等。杆下方存在这样一个区域：当物块A进入该区域时受到一个竖直向上的恒力F作用，而B在该区域运动时不受其作用，PQ、MN是该区域上下水平边界，高度差为h(L＞2h)。现让杆的下端从距离上边界PQ高h处由静止释放，重力加速度为g。(1)为使A、B间无相对运动，求F应满足的条件。(2)若F＝3mg，求物块A到达下边界MN时A、B间的距离。(2)A到达上边界PQ时的速度vA＝当F＝3mg时，A相对于轻杆向上滑动，设A的加速度为a1，则有：mg＋Ff1－F＝ma1，解得：a1＝－gA向下减速运动位移h时，速度刚好减小到零，此过程运动的时间t＝由于杆的质量不计，

7、在此过程中，A对杆的摩擦力与B对杆的摩擦力方向相反，大小均为mg，B受到杆的摩擦力小于2mg，则B与轻杆相对静止，B和轻杆整体受到重力和A对杆的摩擦力作用，以vA为初速度，以a2为加速度做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得：a2＝＝物块A到达下边界MN时A、B之间的距离为：ΔL＝L＋h－(vAt＋a2t2)＝L－h。答案　(1)F≤mg　(2)L－h5．（xx江西红色七校联考）在水平地面上有一质量为3kg的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动，10s后拉力大小减为，该物体的运动速度随时间t的变化规律如图所示．求：（1）物体的总位移（2）物体

8、受到的拉力F的大小（3）物体与地面之间的动摩擦因数．（g取10m/s2）【名师解析】（1）速度图象表示的面积