高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)14牛頓第二定律的應(yīng)用專(zhuān)題二（含解析）

PAGEPAGE1牛頓第二定律的應(yīng)用專(zhuān)題一、選擇題1．(2018·上海一模)如圖，小物塊置于傾角為θ的斜面上，與斜面一起以大小為gtanθ的加速度向左做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，兩者保持相對(duì)靜止，則運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小物塊受力的示意圖為()答案A解析假設(shè)物體受到摩擦力沿斜面向上，對(duì)物體受力分析，沿水平方向和豎直方向建立平面直角坐標(biāo)系，由牛頓第二定律可得：FNsinθ－Ffcosθ＝maFNcosθ＋Ffsinθ－G＝0聯(lián)立解得：Ff＝0，故物體只受支持力和重力，故A項(xiàng)正確，B、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤．2．(2018·莆田模擬)如圖所示，質(zhì)量分別為m1＝1kg、m2＝4kg的A、B兩物體置于光滑的水平面上，中間用輕質(zhì)彈簧秤連接，大小均為20N的水平拉力F1、F2分別作用在A、B上，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．下列說(shuō)法正確的是()A．彈簧秤的示數(shù)是0NB．彈簧秤的示數(shù)是40NC．突然撤去F2的瞬間，B的加速度大小為5m/s2D．撤去F1后，當(dāng)A、B加速度相同時(shí)，彈簧秤的示數(shù)是16N答案C解析A、B兩項(xiàng)，兩水平拉力作用下兩物體受力平衡，根據(jù)平衡條件可知彈簧秤的示數(shù)為T(mén)＝20N，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在突然撤去F2的瞬間，因?yàn)閺椈傻膹椓Σ荒馨l(fā)生突變，所以m2的加速度大小為：a＝eq\f(T,m2)＝eq\f(20,4)m/s2＝5m/s2，故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，撤去F1后，當(dāng)A、B加速度相同時(shí)，eq\f(F2－T′,m2)＝eq\f(T′,m1)，解得T′＝4N，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．(2018·鄭州一模)在傾角為30°的光滑斜面上，有一個(gè)箱子，箱內(nèi)有一個(gè)斜面，在斜面上放置一個(gè)重60N的球，如圖所示，當(dāng)箱子在斜面上下滑時(shí)，球?qū)ο渥雍蟊诤拖鋬?nèi)斜面的壓力分別是()A．40N，30N B．30N，50NC．40eq\r(3)N，50eq\r(3)N D．50eq\r(3)N，60eq\r(3)N答案C解析對(duì)箱子和球整體分析，根據(jù)牛頓第二定律，有：(M＋m)gsin30°＝(M＋m)a，解得：a＝gsin30°＝10×eq\f(1,2)m/s2＝5m/s2；再隔離球受力分析，如圖所示：在平行斜面方向，有：mgsin30°＋N1－N2sin53°＝ma，在垂直斜面方向，有：mgcos30°－N2cos53°＝0，聯(lián)立解得：N1＝40eq\r(3)N，N2＝50eq\r(3)N；根據(jù)牛頓第三定律，球?qū)ο渥雍蟊诘膲毫?0eq\r(3)N，對(duì)箱內(nèi)斜面的壓力為50eq\r(3)N；故A、B、D三項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確．4.(2018·河南二模)“雙人滑草”項(xiàng)目可以簡(jiǎn)化為如下模型：如圖所示，A、B物塊緊靠在傾角為α粗糙斜面上一起從靜止開(kāi)始加速下滑，斜面與A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為3μ，與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，A物塊的質(zhì)量為m，B物塊的質(zhì)量為3m，已知重力加速度為g.則在下滑過(guò)程中，物塊A、B之間作用力的大小等于()A.eq\f(1,2)μmgsinα B.eq\f(3,2)μmgsinαC.eq\f(1,2)μmgcosα D.eq\f(3,2)μmgcosα答案D解析對(duì)A、B整體受力分析，根據(jù)牛頓第二定律可知：4mgsinθ－3μmgcosα－μ·3mgcosα＝4ma解得：a＝gsinα－eq\f(3,2)μgcosα對(duì)B受力分析，根據(jù)牛頓第二定律可知：3mgsinα－μ·3mgcosα－F＝3ma解得：F＝eq\f(3,2)μmgcosα，故D項(xiàng)正確．5.如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧的一端固定在墻上，另一端與置于水平面上質(zhì)量均為m的物體A、B接觸(A與B和彈簧均未連接)，彈簧水平且無(wú)形變．用水平力F緩慢推動(dòng)物體B，在彈性限度內(nèi)彈簧長(zhǎng)度被壓縮了x0，此時(shí)物體A、B靜止．已知物體A與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物體B與水平面間的摩擦不計(jì)．撤去F后，物體A、B開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)，A運(yùn)動(dòng)的最大距離為4x0，重力加速度為g.則()A．撤去F后，物體A和B先做勻加速運(yùn)動(dòng)，再做勻減速運(yùn)動(dòng)B．撤去F瞬間，物體A、B的加速度大小為eq\f(kx0,m)－μgC．物體A、B一起向左運(yùn)動(dòng)距離x0后相互分離D．物體A、B一起向左運(yùn)動(dòng)距離x＝x0－eq\f(μmg,k)后相互分離答案D解析A、B一起先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度減為零時(shí)，B與A分離，B做勻速運(yùn)動(dòng)，A做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈簧達(dá)到原長(zhǎng)后，A與彈簧分離，做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；撤去F瞬間，由kx0－μmg＝2ma可知，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)物體A、B相互分離時(shí)，加速度為零，速度最大，此時(shí)彈簧彈力F彈＝μmg＝kx′，x′＝eq\f(μmg,k)，所以物體A、B一起向左運(yùn)動(dòng)距離x＝x0－eq\f(μmg,k)后相互分離，D項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤．6.(2018·合肥一中模擬)如圖所示，鋼鐵構(gòu)件A、B疊放在卡車(chē)的水平底板上，卡車(chē)底板與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，A、B間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，μ1>μ2，卡車(chē)剎車(chē)的最大加速度為a，a>μ2g，可以認(rèn)為最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，卡車(chē)沿平直公路行駛途中遇到緊急剎車(chē)情況時(shí)，要求其剎車(chē)后在s0距離內(nèi)能安全停下，則卡車(chē)行駛的速度不能超過(guò)()A.eq\r(2as0) B.eq\r(2μ1gs0)C.eq\r(2μ2gs0) D.eq\r(（μ1＋μ2）gs0)答案C解析若卡車(chē)以最大加速度剎車(chē)，則由于a>μ2g，A、B間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，故不能以最大加速度剎車(chē)，由于剎車(chē)過(guò)程中要求A、B和車(chē)相對(duì)靜止，當(dāng)A、B整體相對(duì)車(chē)發(fā)生滑動(dòng)時(shí)a′＝eq\f(μ1（mA＋mB）g,（mA＋mB）)＝μ1g，當(dāng)A、B間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，a″＝eq\f(μ2mAg,mA)＝μ2g，由于μ1>μ2，所以a′>a″，即當(dāng)以a′剎車(chē)時(shí)，A、B間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，所以要求整體都處于相對(duì)靜止時(shí)，汽車(chē)剎車(chē)的最大加速度為a″，根據(jù)公式v2－v02＝2ax，可得v02＝2μ2gs0，即v0＝eq\r(2μ2gs0)，B項(xiàng)正確．7．(2018·南充模擬)如圖所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ＝30°，皮帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，始終保持v0＝7m/s的速率運(yùn)行．現(xiàn)把一質(zhì)量為4kg的工件(可看為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)一段時(shí)間后工件被傳送到h＝8m的高處．已知工件與傳送帶間的動(dòng)摩因數(shù)為μ＝eq\f(\r(3),2)，取g＝10m/s2，在這段時(shí)間，工件的速度v，位移x，加速度a，所受合外力F隨時(shí)間t變化的圖像正確的是()答案A解析A項(xiàng)，對(duì)工件，受力如圖，據(jù)牛頓第二定律得：μmgcosθ－mgsinθ＝ma得：a＝2.5m/s2工件速度由0加速到v0所用的時(shí)間t＝eq\f(v0,a)＝eq\f(7,2.5)s＝2.8s在這段時(shí)間內(nèi)工件的位移x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×2.5×2.82m＝9.8m傳送帶的長(zhǎng)度L＝eq\f(h,sinθ)＝16m說(shuō)明工件與傳送帶共速時(shí)還沒(méi)有到達(dá)頂端．因?yàn)棣蘭gcosθ＞mgsinθ，所以共速后物體隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)，因此工件先做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確．B項(xiàng)，在勻加速階段，由x＝eq\f(1,2)at2，知x-t圖像拋物線(xiàn)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤．C項(xiàng)，加速度先不變后為零，故C項(xiàng)錯(cuò)誤．D項(xiàng)，合外力先不變后為零，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．8．(2018·洛陽(yáng)二模)如圖，長(zhǎng)木板C置于光滑水平地面上，A、B兩物塊放在木板上．已知A、B、C的質(zhì)量mA＝mC＝m，mB＝2m，A、B兩物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．現(xiàn)用水平向左的力F作用在A物塊上，當(dāng)F由0逐漸增大時(shí)()A．當(dāng)F＝μmg時(shí)，A與C開(kāi)始相對(duì)滑動(dòng)B．當(dāng)F＝2μmg時(shí)，B所受摩擦力大小為eq\f(4μmg,3)C．一直增大F，B的最大加速度為μgD．無(wú)論F多大，B和C總保持相對(duì)靜止答案D解析AC間的最大靜摩擦力為：fA＝μmAg＝μmg，B與木板間的最大靜摩擦力為：fB＝μmBg＝2μmg地面是光滑的，C與地面間無(wú)摩擦力．A項(xiàng)，對(duì)B、C，受到摩擦力最大值為μmg，依據(jù)牛頓第二定律，則有：μmg＝3ma對(duì)于A，依據(jù)牛頓第二定律，則有：F－μmg＝ma，解得：F＝eq\f(4,3)μmg，因此當(dāng)F＝eq\f(4,3)μmg時(shí)，A與C開(kāi)始相對(duì)滑動(dòng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，若F＝2μmg＞eq\f(4,3)μmg，所以A、C發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，A對(duì)C的滑動(dòng)摩擦力為μmg，BC一起運(yùn)動(dòng)的加速度為：a＝eq\f(μmg,2m＋m)＝eq\f(1,3)μgC項(xiàng)，由于A對(duì)C的滑動(dòng)摩擦力最大為μmg，B要想發(fā)生滑動(dòng)，受到的摩擦力應(yīng)為2μmg，B、C共同運(yùn)動(dòng)的加速度為：a＝eq\f(μmg,m＋2m)＝eq\f(1,3)μg，此時(shí)B受到的靜摩擦力為，fB＝2ma＝eq\f(2,3)μmg≤2μmg，所以B、C始終相對(duì)靜止，所以B的最大加速度為eq\f(1,3)μg，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由C項(xiàng)的分析可知，當(dāng)拉力大于4N時(shí)，B與木板間的摩擦力即為滑動(dòng)摩擦力為4N，此后增大拉力，不會(huì)改變B的受力；故D項(xiàng)正確．9.(2018·孝義市一模)(多選)將小砝碼置于桌面上的薄紙板上，用水平向右的拉力將紙板迅速抽出，砝碼的移動(dòng)很?。@就是大家熟悉的慣性演示實(shí)驗(yàn)．若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為M和m，各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，砝碼與紙板左端的距離和砝碼與桌面右端的距離均為d，現(xiàn)用水平向右的恒力F拉動(dòng)紙板，如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是()A．要使紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)一定大于2μ(M＋m)gB．紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí)，紙板所受摩擦力的大小為μ(M＋m)gC．若砝碼與紙板分離時(shí)的速度不大于eq\r(2μgd)，砝碼不會(huì)從桌面上掉下D．當(dāng)F＝2μ(M＋2m)g時(shí)，砝碼恰好到達(dá)桌面邊緣答案AD解析A項(xiàng)，要使紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)，紙板的加速度a1＝eq\f(F－μ（2M＋m）g,m)>a2＝eq\f(μMg,M)，則F＞2μ(M＋m)g，故A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí)，紙板受桌面的摩擦力為F1＝μ(M＋m)g，受砝碼的摩擦力為μMg，即摩擦力為μ(2M＋m)g，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，若砝碼與紙板分離時(shí)的速度為v，設(shè)砝碼與紙板分離時(shí)間為t，砝碼恰好到達(dá)桌面邊緣，則砝碼位移d＝eq\f(v,2)·2t，t＝eq\f(v,μg)，解得v＝eq\r(μgd)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，當(dāng)F＝2μ(M＋2m)g時(shí)，a板＝3μg，a＝μg，分離時(shí)間為t1，則有eq\f(1,2)a板t1－eq\f(1,2)μgt12＝d，解得砝碼與紙板分離時(shí)速度v＝μgt1＝eq\r(μgd)，故砝碼恰好到達(dá)桌面邊緣，故D項(xiàng)正確．10.(多選)如圖所示，一個(gè)厚度不計(jì)的圓環(huán)A，緊套在長(zhǎng)度為L(zhǎng)的圓柱體B的上端，A、B兩者的質(zhì)量均為m.A與B之間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相同，其大小為kmg(k>1)．A、B一起由離地H高處由靜止開(kāi)始落下，觸地后能豎直向上彈起，觸地時(shí)間極短，且無(wú)能量損失．A環(huán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中未落地．則下列說(shuō)法正確的是()A．B與地第一次碰撞后，B上升的最大高度是eq\f(H,k＋1)B．B與地第一次碰撞后，B上升的最大高度是eq\f(H,k－1)C．B與地第一次碰撞后，當(dāng)A與B剛相對(duì)靜止時(shí)，B下端離地面的高度是eq\f(H（k－1）,k2)D．B與地第一次碰撞后，當(dāng)A與B剛相對(duì)靜止時(shí)，B下端離地面的高度是eq\f(H（k＋1）,k2)答案AC解析剛開(kāi)始A、B一起做自由落體運(yùn)動(dòng)可算出B與地面碰撞前的速度為v＝eq\r(2gH)，對(duì)B來(lái)說(shuō)碰撞后以速度v向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，其加速度為aB，由mg＋kmg＝maB得aB＝(k＋1)g，B上升的最大高度為H1＝eq\f(v2,2aB)＝eq\f(H,k＋1)，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)A來(lái)說(shuō)碰撞后的加速度為aA，由kmg－mg＝maA得aA＝(k－1)g，方向豎直向上．當(dāng)A、B速度相等時(shí)，兩者相對(duì)靜止．設(shè)經(jīng)時(shí)間t后，兩者速度相等，有v－aAt＝－(v－aBt)，t＝eq\f(1,k)eq\r(\f(2H,g))，所以B與地第一次碰撞后，當(dāng)A與B剛相對(duì)靜止時(shí)，B下端離地面的高度為H1′＝vt－eq\f(1,2)aBt2＝eq\f(H（k－1）,k2)，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．二、非選擇題11.(2018·瀘州模擬)在工廠的流水線(xiàn)上安裝一水平傳送帶用以傳送工件，可大大提高工作效率．水平傳送帶以恒定速度v＝6m/s順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶的左端點(diǎn)，若每隔1s就輕放一個(gè)工件到傳送帶上去，經(jīng)時(shí)間t＝5.5s到另一端點(diǎn)工件被取下，兩端點(diǎn)間距離x＝24m，如圖所示．工件體積很小，可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度取g＝10m/s2.求：(1)工件與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)傳送帶正常運(yùn)行一段時(shí)間后，某一工件剛放上傳送帶時(shí)，在傳送帶上最遠(yuǎn)的工件距左端點(diǎn)的距離．解析(1)設(shè)工件勻加速和勻速的時(shí)間分別為t1、t2，根據(jù)牛頓第二定律可得：μmg＝ma，根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系可得：v＝at1，根據(jù)位移時(shí)間關(guān)系可得：s＝eq\f(1,2)at12＋vt2聯(lián)立解得：t1＝3s，t2＝2.5s，a＝2m/s2，μ＝0.2；(2)每隔1s就輕放一個(gè)工件到傳送帶上去，設(shè)某時(shí)刻某一工件A剛剛放上皮帶時(shí)，此時(shí)帶上共有6個(gè)工件，傳送帶上最右端的工件運(yùn)動(dòng)了5s，加速位移s1、勻速位移s2，與出發(fā)點(diǎn)相距s3，則：s1＝eq\f(1,2)at12s2＝v(5－t1)s3＝s1＋s2聯(lián)立解得：s3＝21m.12.(2018·南寧模擬)如圖所示，在光滑的水平平臺(tái)上，有一質(zhì)量為M＝2kg、長(zhǎng)為L(zhǎng)＝3m的長(zhǎng)木板，長(zhǎng)木板的左端放有一質(zhì)量為mA＝1kg的物塊A，物塊A通過(guò)一繞過(guò)光滑定滑輪的輕繩與重物B相連，物塊B的質(zhì)量為mB＝1kg，開(kāi)始時(shí)用手托住重物B，使繩剛好拉直，彈力為零，物塊A與滑輪間的輕繩處于水平，物塊A與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2，長(zhǎng)木板的右端離平臺(tái)的右端足夠遠(yuǎn)，重物B離地面的高度足夠高．重力加速度g＝10m/s2，求：(1)釋放物塊B后物塊A運(yùn)動(dòng)的加速度大小；(2)當(dāng)物塊A運(yùn)動(dòng)到長(zhǎng)木板的中點(diǎn)位置時(shí)，輕繩拉物塊A的功率大?。馕?1)設(shè)釋放B后，A與木板間有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，繩上拉力大小為T(mén).A做勻加速運(yùn)動(dòng)加速度大小為a1，則有：mBg－T＝mBa1T－μmAg＝mAa1求得：a1＝4m/s2由于μmAg＝2N＜Ma1＝8N，因此假設(shè)成立．即釋放物塊B后物塊A的加速度大小為4m/s2.(2)木板做勻加速運(yùn)動(dòng)，則有：μmAg＝Ma2求得：a2＝1m/s2當(dāng)物