新教材高考物理一輪復(fù)習(xí)課時練8牛頓第二定律的應(yīng)用含解析新人教版

一輪復(fù)習(xí)精品資料(高中)PAGE1-牛頓第二定律的應(yīng)用1.(超重、失重)如圖所示,一物體(可視為質(zhì)點)從豎直立于地面的輕彈簧上方某一高度自由落下。A點為彈簧自然狀態(tài)時上端點的位置,當(dāng)物體到達B點時,物體速度恰好為零,然后被彈回。下列說法中正確的是()A.物體從A點下降到B點的過程中,速率不斷變小B.物體在B點時,所受合力為零C.物體在A點時處于超重狀態(tài)D.物體在B點時處于超重狀態(tài)2.(多選)(超重、失重)如圖所示為蹦極運動的示意圖。彈性繩的一端固定在O點,另一端和運動員相連。運動員從O點自由下落,至B點彈性繩自然伸直,經(jīng)過合力為零的C點到達最低點D,然后彈起。整個過程中忽略空氣阻力。分析這一過程,下列表述正確的是()A.從O點到B點,運動員的加速度增大,處于失重狀態(tài)B.從B點到C點,運動員的速率減小,處于失重狀態(tài)C.從B點到C點,運動員的速率增大,處于失重狀態(tài)D.從C點到D點,運動員的加速度增大,處于超重狀態(tài)3.(動力學(xué)的圖像問題)如圖所示,輕彈簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物塊P,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上,使其向上做勻加速直線運動。以x表示P離開靜止位置的位移,在彈簧恢復(fù)原長前,下列表示F和x之間關(guān)系的圖像可能正確的是()4.(超重失重問題)電梯頂上懸掛一根勁度系數(shù)為200N/m的彈簧,彈簧的原長為20cm,在彈簧下端掛一個質(zhì)量為0.4kg的砝碼。當(dāng)電梯運動時,測出彈簧長度變?yōu)?3cm,g取10m/s2,則電梯的運動狀態(tài)及加速度大小為()A.勻加速上升,a=2.5m/s2B.勻減速上升,a=2.5m/s2C.勻加速上升,a=5m/s2D.勻減速上升,a=5m/s25.(動力學(xué)兩類基本問題)如圖是汽車運送圓柱形工件的示意圖,圖中P、Q、N是固定在車體上的壓力傳感器,假設(shè)圓柱形工件表面光滑,汽車靜止不動時Q傳感器示數(shù)為零,P、N傳感器示數(shù)不為零。當(dāng)汽車向左勻加速啟動過程中,P傳感器示數(shù)為零時,Q、N傳感器示數(shù)不為零。已知sin15°=0.26,cos15°=0.97,tan15°=0.27,g取10m/s2,則汽車向左勻加速啟動的加速度可能為()A.3m/s2 B.2.7m/s2 C.1.5m/s2 D.1m/s26.(動力學(xué)圖像問題)如圖甲所示,用一水平外力F推物體,使其靜止在傾角為θ的光滑斜面上。逐漸增大F,物體開始做變加速運動,其加速度a隨F變化的圖像如圖乙所示。g取10m/s2。根據(jù)圖中所提供的信息不能計算出的是()A.物體的質(zhì)量B.斜面的傾角C.使物體靜止在斜面上時水平外力F的大小D.加速度為6m/s2時物體的速度7.(動力學(xué)兩類基本問題)處于豎直平面內(nèi)的某圓周的兩條直徑AB、CD間夾角為60°,其中直徑AB水平,AD與CD是光滑的細桿。從A點和C點分別靜止釋放兩小球,從A、C點下落到D點的時間分別是t1、t2,則t1∶t2是()A.1∶1 B.3∶2C.3∶2素養(yǎng)綜合練8.(多選)如圖,穿在水平直桿上質(zhì)量為m的小球開始時靜止?，F(xiàn)對小球沿桿方向施加恒力F0,垂直于桿方向施加豎直向上的力F,且F的大小始終與小球的速度成正比,即F=kv(圖中未標(biāo)出)。已知小球與桿間的動摩擦因數(shù)為μ,小球運動過程中未從桿上脫落,球上小孔直徑略大于直桿直徑,且F0>μmg。下列說法正確的是()A.小球先做加速度減小的加速運動,后做加速度增大的減速運動直到靜止B.小球先做加速度增大的加速運動,后做加速度減小的加速運動,直到最后做勻速運動C.小球的最大加速度為FD.小球最大速度為F9.一質(zhì)量為m的鋁球用細線懸掛靜止在足夠深的油槽中(如圖甲所示),某時刻剪斷細線,鋁球開始在油槽中下沉,通過傳感器得到鋁球的加速度隨下沉速度變化的圖像如圖乙所示,已知重力加速度為g,下列說法正確的是()A.鋁球剛開始運動的加速度a0=gB.鋁球下沉的速度將會一直增大C.鋁球下沉過程所受到油的阻力Ff=mD.鋁球下沉過程機械能的減少量等于克服油的阻力所做的功10.如圖甲所示,質(zhì)量m=1kg的物塊在平行斜面向上的拉力F作用下從靜止開始沿斜面向上運動,t=0.5s時撤去拉力,利用速度傳感器得到其速度隨時間的變化關(guān)系圖像(v-t圖像)如圖乙所示,g取10m/s2,求:(1)2s內(nèi)物塊的位移大小x和通過的路程L;(2)沿斜面向上運動兩個階段加速度大小a1、a2和拉力大小F。11.如圖甲所示,光滑平臺右側(cè)與一長為L=2.5m的水平木板相接,木板固定在地面上,現(xiàn)有一小滑塊以初速度v0=5m/s滑上木板,恰好滑到木板右端靜止?，F(xiàn)讓木板右端抬高,如圖乙所示,使木板與水平地面的夾角θ=37°,讓滑塊以相同的初速度滑上木板,不計滑塊滑上木板時的能量損失,g取10m/s2(sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:(1)滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)μ;(2)滑塊從滑上傾斜木板到滑回木板底端所用的時間t。12.(2020湖南株洲質(zhì)檢)某次滑雪訓(xùn)練,運動員站在水平雪道上第一次利用滑雪杖對雪面的作用獲得水平推力F=84N從靜止向前滑行,其作用時間為t1=1.0s。撤除水平推力F后經(jīng)過t2=2.0s,他第二次利用滑雪杖對雪面的作用獲得同樣的水平推力,作用距離與第一次相同。已知該運動員連同裝備的總質(zhì)量為m=60kg,在整個運動過程中受到的滑動摩擦力大小恒為Ff=12N,求:(1)第一次利用滑雪杖對雪面作用獲得的速度大小及這段時間內(nèi)的位移大小;(2)該運動員(可視為質(zhì)點)第二次撤除水平推力后滑行的最大距離。▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁課時規(guī)范練8牛頓第二定律的應(yīng)用1.D物體從A點開始,所受合力先向下但不斷減小,加速度不斷減小,速度不斷增大,在A、B間的某個位置彈力大小等于重力時,物體所受合力等于0,速度最大,再向下運動,所受合力反向且不斷增大,物體向下做減速運動,加速度向上,且不斷增大,在B點具有最大的向上的加速度,故D正確,A、B、C錯誤。2.CD運動員從O點到B點做自由落體運動,加速度不變?yōu)間,處于完全失重,選項A錯誤;運動員從B點到C點的過程重力大于彈力,加速度方向向下,向下運動的過程中彈力增大,加速度減小,做加速度逐漸減小的加速運動,到達C點,加速度為零,速度達到最大,選項B錯誤、C正確;從C點到D點重力小于彈力,加速度方向向上,向下運動的過程中彈力增大,加速度增大,做加速度逐漸增大的減速運動,處于超重狀態(tài),選項D正確。3.A選物塊P為研究對象進行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律F+FN-mg=ma,系統(tǒng)原處于靜止?fàn)顟B(tài),則F0=ma,F由開始隨x增加,FN變小,F變大,選項A正確。4.C由胡克定律可知,彈簧的彈力F=kx=200×(0.23-0.20)N=6N,由牛頓第二定律知F-mg=ma,解得a=5m/s2,砝碼加速度向上,可能是加速上升,也可能是減速下降,故C正確,A、B、D錯誤。5.A當(dāng)汽車向左勻加速啟動過程中,P傳感器示數(shù)為零而Q、N傳感器示數(shù)不為零,受力分析如圖:豎直方向:FQ+mg=FNcos15°水平方向:F合=FNsin15°=ma聯(lián)立解得a=FQ+mgmtan15°=FQm×0.27+2.7m/s26.D對物體受力分析,受推力、重力、支持力,如圖所示x方向:Fcosθ-mgsinθ=ma①y方向:FN-Fsinθ-mg·cosθ=0②從a-F圖像中取兩個點(20N,2m/s2),(30N,6m/s2)代入①式解得:m=2kg,θ=37°因而選項A、B可以算出:當(dāng)a=0時,可解得F=15N,因而選項C可以算出;題中并未說明力F隨時間變化的情況,故無法求出加速度為6m/s2時物體的速度大小,因而D不可以算出。7.C由幾何關(guān)系得,AD與水平面的夾角為30°,設(shè)圓周的半徑為R,則有xAD=2Rcos30°=3R,根據(jù)牛頓第二定律得,小球在AD上運動的加速度大小為a1=gsin30°=12g,根據(jù)xAD=12a1t12,可得t1=2xADa1=43Rg。由幾何關(guān)系得xCD=2R,小球在CD上運動的加速度大小a2=gsin60°=32g,根據(jù)x8.BCD小球在F0作用下向右做加速運動,隨著速度的增加,向上的力F越來越大,導(dǎo)致桿對小球的彈力越來越小,摩擦力越來越小,加速度越來越大,當(dāng)F=mg時,彈力減小到零,摩擦力減小到零,此時加速度達到最大值,最大加速度a=F0m,選項C正確;接下來F>mg,桿對小球的彈力向下,隨速度的增加,F越來越大,桿對小球的彈力越來越大,摩擦力越來越大,加速度越來越小,當(dāng)摩擦力增大到與拉力F0相等時,小球勻速運動,因此小球的加速度先增大后減小,最后勻速運動,選項A錯誤、B正確;最大速度時,F0=μ(F-mg),F=kv,可求得最大速度v=9.C剛開始釋放時,鋁球受到豎直向下的重力和豎直向上的浮力作用,即a0=mg-F浮m=g-F浮m<g,A錯誤;由圖乙可知鋁球做加速度減小的加速運動,速度越來越大,當(dāng)a=0時,鋁球下沉的速度達到最大,之后勻速運動,B錯誤;剛開始釋放時有mg-F浮=ma0,鋁球下沉過程中受重力、阻力、浮力,由牛頓第二定律可得mg-F浮-Ff=ma,由a-v圖像可知a=a0-10.〖答案〗(1)0.5m1.5m(2)4m/s24m/s28N〖解析〗(1)由題圖乙易得,物塊上升的位移:x1=12×2×1m=物塊下滑的距離:x2=12×1×1m=0.位移大小x=x1-x2=1m-0.5m=0.5m路程L=x1+x2=1m+0.5m=1.5m。(2)由題圖乙知,各階段加速度a1=20.5m/s2a2=0-20.5m/s2=-4m/s2,設(shè)斜面傾角為θ,斜面對物塊的摩擦力為Ff,根據(jù)牛頓第二定律0~0.5s內(nèi)F-Ff-mgsinθ=ma1;0.5~1s內(nèi)-Ff-mgsinθ=ma2;聯(lián)立解得:F=8N。11.〖答案〗(1)0.5(2)1+5〖解析〗(1)設(shè)滑塊質(zhì)量為m,木板水平時滑塊加速度大小為a,則對滑塊有μmg=ma滑塊恰好滑到木板右端靜止,則0-v02=-解得:μ=v022gL(2)當(dāng)木板傾斜時,設(shè)滑塊上滑時的加速度大小為a1,上滑的最大距離為s,上滑的時間為t1,有μmgcosθ+mgsinθ=ma10-v02=-2a0=v0-a1t1解得s=1.25m,t1=12設(shè)滑塊下滑時的加速度大小為a2,下滑的時間為t2,有mgsinθ-μmgcosθ=ma2s=12a2解得:t2=52滑塊從滑上傾斜木板到滑回木板底端所用的時間為t=t1+t2=1+512.〖答案〗(1)1.2m/s0.6m(2)5.2m〖解析〗(1)運動員利用滑雪杖獲得的加速度為a1=F-Ffm=84-第一次利用滑雪杖對雪面作用獲得的速度大小v1=a1t1=1.2×1.0m/s=1.2m/s位移x1=12a1t12=(2)運動員第一次撤除水平推力后,加速度大小為a2=Ffm,經(jīng)時間t2速度變?yōu)関1'=v1-a2第二次利用滑雪杖獲得的速度大小為v2,則v22-v1'2=2a1第二次撤除水平推力后滑行的最大距離x2=v聯(lián)立解得x2=5.2m。牛頓第二定律的應(yīng)用1.(超重、失重)如圖所示,一物體(可視為質(zhì)點)從豎直立于地面的輕彈簧上方某一高度自由落下。A點為彈簧自然狀態(tài)時上端點的位置,當(dāng)物體到達B點時,物體速度恰好為零,然后被彈回。下列說法中正確的是()A.物體從A點下降到B點的過程中,速率不斷變小B.物體在B點時,所受合力為零C.物體在A點時處于超重狀態(tài)D.物體在B點時處于超重狀態(tài)2.(多選)(超重、失重)如圖所示為蹦極運動的示意圖。彈性繩的一端固定在O點,另一端和運動員相連。運動員從O點自由下落,至B點彈性繩自然伸直,經(jīng)過合力為零的C點到達最低點D,然后彈起。整個過程中忽略空氣阻力。分析這一過程,下列表述正確的是()A.從O點到B點,運動員的加速度增大,處于失重狀態(tài)B.從B點到C點,運動員的速率減小,處于失重狀態(tài)C.從B點到C點,運動員的速率增大,處于失重狀態(tài)D.從C點到D點,運動員的加速度增大,處于超重狀態(tài)3.(動力學(xué)的圖像問題)如圖所示,輕彈簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物塊P,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上,使其向上做勻加速直線運動。以x表示P離開靜止位置的位移,在彈簧恢復(fù)原長前,下列表示F和x之間關(guān)系的圖像可能正確的是()4.(超重失重問題)電梯頂上懸掛一根勁度系數(shù)為200N/m的彈簧,彈簧的原長為20cm,在彈簧下端掛一個質(zhì)量為0.4kg的砝碼。當(dāng)電梯運動時,測出彈簧長度變?yōu)?3cm,g取10m/s2,則電梯的運動狀態(tài)及加速度大小為()A.勻加速上升,a=2.5m/s2B.勻減速上升,a=2.5m/s2C.勻加速上升,a=5m/s2D.勻減速上升,a=5m/s25.(動力學(xué)兩類基本問題)如圖是汽車運送圓柱形工件的示意圖,圖中P、Q、N是固定在車體上的壓力傳感器,假設(shè)圓柱形工件表面光滑,汽車靜止不動時Q傳感器示數(shù)為零,P、N傳感器示數(shù)不為零。當(dāng)汽車向左勻加速啟動過程中,P傳感器示數(shù)為零時,Q、N傳感器示數(shù)不為零。已知sin15°=0.26,cos15°=0.97,tan15°=0.27,g取10m/s2,則汽車向左勻加速啟動的加速度可能為()A.3m/s2 B.2.7m/s2 C.1.5m/s2 D.1m/s26.(動力學(xué)圖像問題)如圖甲所示,用一水平外力F推物體,使其靜止在傾角為θ的光滑斜面上。逐漸增大F,物體開始做變加速運動,其加速度a隨F變化的圖像如圖乙所示。g取10m/s2。根據(jù)圖中所提供的信息不能計算出的是()A.物體的質(zhì)量B.斜面的傾角C.使物體靜止在斜面上時水平外力F的大小D.加速度為6m/s2時物體的速度7.(動力學(xué)兩類基本問題)處于豎直平面內(nèi)的某圓周的兩條直徑AB、CD間夾角為60°,其中直徑AB水平,AD與CD是光滑的細桿。從A點和C點分別靜止釋放兩小球,從A、C點下落到D點的時間分別是t1、t2,則t1∶t2是()A.1∶1 B.3∶2C.3∶2素養(yǎng)綜合練8.(多選)如圖,穿在水平直桿上質(zhì)量為m的小球開始時靜止?，F(xiàn)對小球沿桿方向施加恒力F0,垂直于桿方向施加豎直向上的力F,且F的大小始終與小球的速度成正比,即F=kv(圖中未標(biāo)出)。已知小球與桿間的動摩擦因數(shù)為μ,小球運動過程中未從桿上脫落,球上小孔直徑略大于直桿直徑,且F0>μmg。下列說法正確的是()A.小球先做加速度減小的加速運動,后做加速度增大的減速運動直到靜止B.小球先做加速度增大的加速運動,后做加速度減小的加速運動,直到最后做勻速運動C.小球的最大加速度為FD.小球最大速度為F9.一質(zhì)量為m的鋁球用細線懸掛靜止在足夠深的油槽中(如圖甲所示),某時刻剪斷細線,鋁球開始在油槽中下沉,通過傳感器得到鋁球的加速度隨下沉速度變化的圖像如圖乙所示,已知重力加速度為g,下列說法正確的是()A.鋁球剛開始運動的加速度a0=gB.鋁球下沉的速度將會一直增大C.鋁球下沉過程所受到油的阻力Ff=mD.鋁球下沉過程機械能的減少量等于克服油的阻力所做的功10.如圖甲所示,質(zhì)量m=1kg的物塊在平行斜面向上的拉力F作用下從靜止開始沿斜面向上運動,t=0.5s時撤去拉力,利用速度傳感器得到其速度隨時間的變化關(guān)系圖像(v-t圖像)如圖乙所示,g取10m/s2,求:(1)2s內(nèi)物塊的位移大小x和通過的路程L;(2)沿斜面向上運動兩個階段加速度大小a1、a2和拉力大小F。11.如圖甲所示,光滑平臺右側(cè)與一長為L=2.5m的水平木板相接,木板固定在地面上,現(xiàn)有一小滑塊以初速度v0=5m/s滑上木板,恰好滑到木板右端靜止。現(xiàn)讓木板右端抬高,如圖乙所示,使木板與水平地面的夾角θ=37°,讓滑塊以相同的初速度滑上木板,不計滑塊滑上木板時的能量損失,g取10m/s2(sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:(1)滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)μ;(2)滑塊從滑上傾斜木板到滑回木板底端所用的時間t。12.(2020湖南株洲質(zhì)檢)某次滑雪訓(xùn)練,運動員站在水平雪道上第一次利用滑雪杖對雪面的作用獲得水平推力F=84N從靜止向前滑行,其作用時間為t1=1.0s。撤除水平推力F后經(jīng)過t2=2.0s,他第二次利用滑雪杖對雪面的作用獲得同樣的水平推力,作用距離與第一次相同。已知該運動員連同裝備的總質(zhì)量為m=60kg,在整個運動過程中受到的滑動摩擦力大小恒為Ff=12N,求:(1)第一次利用滑雪杖對雪面作用獲得的速度大小及這段時間內(nèi)的位移大小;(2)該運動員(可視為質(zhì)點)第二次撤除水平推力后滑行的最大距離。▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁課時規(guī)范練8牛頓第二定律的應(yīng)用1.D物體從A點開始,所受合力先向下但不斷減小,加速度不斷減小,速度不斷增大,在A、B間的某個位置彈力大小等于重力時,物體所受合力等于0,速度最大,再向下運動,所受合力反向且不斷增大,物體向下做減速運動,加速度向上,且不斷增大,在B點具有最大的向上的加速度,故D正確,A、B、C錯誤。2.CD運動員從O點到B點做自由落體運動,加速度不變?yōu)間,處于完全失重,選項A錯誤;運動員從B點到C點的過程重力大于彈力,加速度方向向下,向下運動的過程中彈力增大,加速度減小,做加速度逐漸減小的加速運動,到達C點,加速度為零,速度達到最大,選項B錯誤、C正確;從C點到D點重力小于彈力,加速度方向向上,向下運動的過程中彈力增大,加速度增大,做加速度逐漸增大的減速運動,處于超重狀態(tài),選項D正確。3.A選物塊P為研究對象進行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律F+FN-mg=ma,系統(tǒng)原處于靜止?fàn)顟B(tài),則F0=ma,F由開始隨x增加,FN變小,F變大,選項A正確。4.C由胡克定律可知,彈簧的彈力F=kx=200×(0.23-0.20)N=6N,由牛頓第二定律知F-mg=ma,解得a=5m/s2,砝碼加速度向上,可能是加速上升,也可能是減速下降,故C正確,A、B、D錯誤。5.A當(dāng)汽車向左勻加速啟動過程中,P傳感器示數(shù)為零而Q、N傳感器示數(shù)不為零,受力分析如圖:豎直方向:FQ+mg=FNcos15°水平方向:F合=FNsin15°=ma聯(lián)立解得a=FQ+mgmtan15°=FQm×0.27+2.7m/s26.D對物體受力分析,受推力、重力、支持力,如圖所示x方向:Fcosθ-mgsinθ=ma①y方向:FN-Fsinθ-mg·cosθ=0②從a-F圖像中取兩個點(20N,2m/s2),(30N,6m/s2)代入①式解得:m=2kg,θ=37°因而選項A、B可以算出:當(dāng)a=0時,可解得F=15N,因而選項C可以算出;題中并未說明力F隨時間變化的情況,故無法求出加速度為6m/s2時物體的速度大小,因而D不可以算出。7.C由幾何關(guān)系得,AD與水平面的夾角為30°,設(shè)圓周的半徑為R,則有xAD=2Rcos30°=3R,根據(jù)牛頓第二定律得,小球在AD上運動的加速度大小為a1=gsin30°=12g,根據(jù)xAD=12a1t12,可得t1=2xADa1=43Rg。由幾何關(guān)系得xCD=2R,小球在CD上運動的加速度大小a2=gsin60°=32g,根據(jù)x8.BCD小球在F0作用下向右做加速運動,隨著速度的增加,向上的力F越來越大,導(dǎo)致桿對小球的彈力越來越小,摩擦力越來越小,加速度越來越大,當(dāng)F=mg時,彈力減小到零,摩擦力減小到零,此時加速度達到最大值,最大加速度a=F0m,選項C正確;接下來F>mg,桿對小球的彈力向下,隨速度的增加,F越來越大,桿對小球的彈力越來越大,摩擦力越來越大,加速度越來越小,當(dāng)摩擦力增大到與拉力F0相等時,小球勻速運動,因此小球的加速度先增大后減小,最后勻速運動,選項A錯誤、B正確;最大速度時,F0=μ(F-mg),F=kv,可求得最大速度v=9.C剛開始釋放時,鋁球受到豎直向下的重力和豎直向上的浮力作用,即a0=mg-F浮m=g-F浮m<g