高中物理人教新版課時(shí)練牛頓第二定律的基本應(yīng)用word版含解析

1．(2022·江西贛州市上學(xué)期期末)電梯頂上懸掛一根勁度系數(shù)是200N/m的彈簧，彈簧的原長(zhǎng)為20cm，在彈簧下端掛一個(gè)質(zhì)量為kg的砝碼．當(dāng)電梯運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)出彈簧長(zhǎng)度變?yōu)?3cm，g取10m/s2，則電梯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及加速度大小為()A．勻加速上升，a＝m/s2B．勻減速上升，a＝m/s2C．勻加速上升，a＝5m/s2D．勻減速上升，a＝5m/s2答案C解析由胡克定律可知，彈簧的彈力F＝kx＝200×－N＝6N，由牛頓第二定律知：F－mg＝ma，解得：a＝5m/s2物體加速度向上，可能是加速上升，也可能是減速下降，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．2．(多選)一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖1所示，以豎直向上為a的正方向，則人對(duì)地板的壓力()圖1A．t＝2s時(shí)最大 B．t＝2s時(shí)最小C．t＝s時(shí)最大 D．t＝s時(shí)最小答案AD解析人乘電梯向上運(yùn)動(dòng)，規(guī)定向上為正方向，人受到重力和支持力兩個(gè)力的作用，則有F－mg＝ma，即F＝mg＋ma，根據(jù)牛頓第三定律知，人對(duì)地板的壓力大小等于地板對(duì)人的支持力大小，將對(duì)應(yīng)時(shí)刻的加速度(包含正負(fù)號(hào))代入上式，可得選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤．3.(2022·廣東東莞市調(diào)研)為了讓乘客乘車更為舒適，某探究小組設(shè)計(jì)了一種新的交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動(dòng)調(diào)整，使座椅始終保持水平，如圖2所示．當(dāng)此車勻減速上坡時(shí)，乘客(僅考慮乘客與水平面之間的作用)()圖2A．處于超重狀態(tài)B．不受摩擦力的作用C．受到向后(水平向左)的摩擦力作用D．所受合力豎直向上答案C解析當(dāng)車勻減速上坡時(shí)，加速度方向沿斜坡向下，人的加速度與車的加速度相同，根據(jù)牛頓第二定律知人受到的合力方向沿斜面向下，合力的大小不變，則人受重力、支持力和水平向左的靜摩擦力，如圖所示．將加速度沿豎直方向和水平方向分解，則有豎直向下的加速度，所以乘客處于失重狀態(tài)，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．4.如圖3所示，物塊1、2間用剛性輕質(zhì)桿連接，物塊3、4間用輕質(zhì)彈簧相連，物塊1、3質(zhì)量均為m,2、4質(zhì)量均為m0，兩個(gè)系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，物塊1、2、3、4的加速度大小分別為a1、a2、a3、a4.重力加速度大小為g，則有()圖3A．a(chǎn)1＝a2＝a3＝a4＝0B．a(chǎn)1＝a2＝a3＝a4＝gC．a(chǎn)1＝a2＝g，a3＝0，a4＝eq\f(m＋m0,m0)gD．a(chǎn)1＝g，a2＝eq\f(m＋m0,m0)g，a3＝0，a4＝eq\f(m＋m0,m0)g答案C解析在抽出木板的瞬間，物塊1、2與輕桿接觸處的形變立即消失，物塊1、2受到的合力大小均等于各自重力，所以由牛頓第二定律知a1＝a2＝g；物塊3、4間的輕彈簧的形變還來不及改變，此時(shí)彈簧對(duì)物塊3向上的彈力大小和對(duì)物塊4向下的彈力大小仍為F＝mg，因此物塊3滿足F－mg＝0，即a3＝0；對(duì)物塊4由牛頓第二定律得a4＝eq\f(F＋m0g,m0)＝eq\f(m0＋m,m0)g，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．5.(2022·河北衡水中學(xué)第一次調(diào)研)如圖4所示，一根彈簧一端固定在左側(cè)豎直墻上，另一端連著A小球，同時(shí)水平細(xì)線一端連著A球，另一端固定在右側(cè)豎直墻上，彈簧與豎直方向的夾角是60°，A、B兩小球分別連在另一根豎直彈簧兩端．開始時(shí)A、B兩球都靜止不動(dòng)，A、B兩小球的質(zhì)量相等，重力加速度為g，若不計(jì)彈簧質(zhì)量，在水平細(xì)線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度分別為()圖4A．a(chǎn)A＝aB＝g B．a(chǎn)A＝2g，aB＝0C．a(chǎn)A＝eq\r(3)g，aB＝0 D．a(chǎn)A＝2eq\r(3)g，aB＝0答案D解析水平細(xì)線被剪斷前，對(duì)A、B進(jìn)行受力分析如圖所示：靜止時(shí)，T＝Fsin60°，F(xiàn)cos60°＝mAg＋F1，F(xiàn)1＝mBg，又mA＝mB解得T＝2eq\r(3)mAg水平細(xì)線被剪斷瞬間，T消失，其他各力不變，A所受合力與T等大反向，所以aA＝eq\f(T,mA)＝2eq\r(3)g，aB＝0.6.(2022·吉林“五地六?！焙献黧w聯(lián)考)如圖5所示，質(zhì)量分別為m1、m2的A、B兩小球分別連在彈簧兩端，B小球用細(xì)繩固定在傾角為30°的光滑斜面上，若不計(jì)彈簧質(zhì)量且細(xì)繩和彈簧與斜面平行，在細(xì)繩被剪斷的瞬間，A、B兩小球的加速度大小分別為()圖5A．都等于eq\f(g,2)B．0和eq\f(m1＋m2g,2m2)\f(m1＋m2g,2m2)和0D．0和eq\f(g,2)答案B解析在剪斷細(xì)繩之前，A處于平衡狀態(tài)，所以彈簧的拉力與A的重力沿斜面的分力相等；在剪斷上端的細(xì)繩的瞬間，細(xì)繩上的拉力立即減為零，而彈簧的伸長(zhǎng)量沒有來得及發(fā)生改變，故彈力不變，仍等于A的重力沿斜面的分力，故A球的加速度為零；在剪斷細(xì)繩之前，對(duì)B球進(jìn)行受力分析，B受到重力、彈簧對(duì)它斜向下的拉力、支持力及繩子的拉力，在剪斷上端的細(xì)繩的瞬間，繩子上的拉力立即減為零，對(duì)B球進(jìn)行受力分析，則B受到重力、彈簧向下的拉力、支持力，所以根據(jù)牛頓第二定律得：aB＝eq\f(m1gsin30°＋m2gsin30°,m2)＝eq\f(m1＋m2g,2m2)，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．7.(2022·東北三省四市教研聯(lián)合體模擬)如圖6所示，物體A、B由跨過定滑輪且不可伸長(zhǎng)的輕繩連接，由靜止開始釋放，在物體A加速下降的過程中，下列判斷正確的是()圖6A．物體A和物體B均處于超重狀態(tài)B．物體A和物體B均處于失重狀態(tài)C．物體A處于超重狀態(tài)，物體B處于失重狀態(tài)D．物體A處于失重狀態(tài)，物體B處于超重狀態(tài)答案D解析A加速下降，則加速度方向向下，輕繩的拉力小于重力，故A處于失重狀態(tài)；同時(shí)B加速上升，則加速度方向向上，輕繩的拉力大于重力，故B處于超重狀態(tài)，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確．8．(多選)(2022·山西運(yùn)城市5月適應(yīng)性測(cè)試)一個(gè)可以看做質(zhì)點(diǎn)的物塊以恒定大小的初速度滑上木板，木板的傾角可在0～90°之間任意調(diào)整，設(shè)物塊沿木板向上能達(dá)到的最大位移為x.木板傾角不同時(shí)對(duì)應(yīng)的最大位移x與木板傾角α的關(guān)系如圖7所示，g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力，則下列說法正確的是()圖7A．物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),3)B．物塊初速度的大小是5m/sC．沿傾角為30°和90°上滑時(shí)，物塊運(yùn)動(dòng)到最大位移的時(shí)間不同D．當(dāng)α＝0時(shí)，x＝eq\f(5\r(3),4)m答案ABD解析當(dāng)α＝90°，物塊做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，最大位移x＝m，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得：veq\o\al(02,)－0＝2gx，解得v0＝5m/s；當(dāng)α＝30°，x＝m，根據(jù)速度位移關(guān)系：veq\o\al(02,)－0＝2ax，有a＝eq\f(v\o\al(02,),2x)＝10m/s2，而a＝μgcosθ＋gsinθ，解得：μ＝eq\f(\r(3),3)，A、B正確；因?yàn)?0°和90°對(duì)應(yīng)的加速度大小均為a＝10m/s2，根據(jù)v0－0＝at，運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)間相同，C錯(cuò)誤；當(dāng)α＝0時(shí)，a′＝μg＝eq\f(10\r(3),3)m/s2，根據(jù)veq\o\al(02,)－0＝2a′x，求得x＝eq\f(5\r(3),4)m，D正確．9．在某段平直的鐵路上，一列以324km/h高速行駛的列車某時(shí)刻開始勻減速行駛，5min后恰好停在某車站，并在該站停留4min，隨后勻加速駛離車站，經(jīng)km后恢復(fù)到原速324km/取10m/s2.(1)求列車減速時(shí)的加速度大小；(2)若該列車總質(zhì)量為×105kg，所受阻力恒為車重的倍，求列車駛離車站加速過程中牽引力的大??；(3)求列車從開始減速到恢復(fù)原速這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大?。鸢?1)m/s2(2)×106N(3)30m/s解析(1)列車的速度v＝324km/h＝90m/s經(jīng)過t1＝5min＝300s停下，所以加速度為a1＝eq\f(Δv,t1)＝eq\f(0－90,300)m/s2＝－m/s2即加速度大小為m/s2.(2)列車受到的阻力為f＝根據(jù)牛頓第二定律，有F－f＝ma2由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v2＝2a2x2聯(lián)立解得a2＝m/s2，F(xiàn)＝×106N.(3)列車減速運(yùn)動(dòng)通過的位移為x1＝eq\f(v,2)t1＝eq\f(90,2)×300m＝13500m列車加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t3＝eq\f(v,a2)＝eq\f(90,s＝180s所以整個(gè)過程的平均速度為eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)＝eq\f(x1＋x2,t1＋t2＋t3)＝eq\f(13500＋8100,300＋240＋180)m/s＝30m/s.10.(2022·浙江新高考研究聯(lián)盟聯(lián)考)如圖8所示，某次滑雪訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)員站在水平雪道上第一次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用獲得水平推力F＝84N而從靜止(t＝0時(shí)刻)向前滑行，其作用時(shí)間為t1＝s，撤除水平推力F后經(jīng)過t2＝2．0s，他第二次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用獲得同樣的水平推力，作用距離與第一次相同．已知該運(yùn)動(dòng)員連同裝備(可視為質(zhì)點(diǎn))的總質(zhì)量為m＝60kg，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中受到的滑動(dòng)摩擦力大小恒為f＝12N，求：圖8(1)第一次利用滑雪杖對(duì)雪面作用獲得的速度大小及這段時(shí)間內(nèi)的位移的大?。?2)t＝s時(shí)運(yùn)動(dòng)員的速度大?。?3)該運(yùn)動(dòng)員第二次撤除水平推力后能滑行的最大距離．答案(1)m/sm(2)m/s(3)m解析(1)運(yùn)動(dòng)員利用滑雪杖獲得的加速度大小為a1＝eq\f(F－f,m)＝m/s2第一次利用滑雪杖對(duì)雪面作用獲得