高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí) 第3章第2練　牛頓第二定律的基本應(yīng)用（含詳解）

1．水平路面上質(zhì)量為30kg的小車，在60N水平推力作用下由靜止開(kāi)始以1.5m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。2s后撤去該推力，則下列說(shuō)法正確的是()A．小車2s末的速度大小是4m/sB．小車受到的阻力大小是15NC．撤去推力后小車的加速度大小是1m/s2D．小車運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為6s2.(2021·全國(guó)甲卷·14)如圖，將光滑長(zhǎng)平板的下端置于鐵架臺(tái)水平底座上的擋板P處，上部架在橫桿上。橫桿的位置可在豎直桿上調(diào)節(jié)，使得平板與底座之間的夾角θ可變。將小物塊由平板與豎直桿交點(diǎn)Q處?kù)o止釋放，物塊沿平板從Q點(diǎn)滑至P點(diǎn)所用的時(shí)間t與夾角θ的大小有關(guān)。若由30°逐漸增大至60°，物塊的下滑時(shí)間t將()A．逐漸增大 B．逐漸減小C．先增大后減小 D．先減小后增大3．(2023·廣東茂名市一模)電動(dòng)平衡車是一種新的短途代步工具。已知人和平衡車的總質(zhì)量是60kg，啟動(dòng)平衡車后，車由靜止開(kāi)始向前做直線運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻關(guān)閉動(dòng)力，最后停下來(lái)，其v－t圖像如圖所示。假設(shè)平衡車受到的阻力是其重力的k倍，g＝10m/s2，則()A．k＝0.6B．平衡車整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位移大小為195mC．平衡車在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平均速度大小為3m/sD．平衡車在加速段的動(dòng)力大小為72N4．(多選)(2023·內(nèi)蒙古呼和浩特市模擬)一個(gè)質(zhì)量為m小物體，靜止在水平地面上。當(dāng)受到一個(gè)水平外力F作用時(shí)，物體會(huì)靜止或做加速直線運(yùn)動(dòng)。隨著水平外力大小變化，其加速度a也發(fā)生改變。如圖是a和F的變化關(guān)系圖像(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2)，則()A．物體質(zhì)量為1kgB．物體所受滑動(dòng)摩擦力大小為2NC．該圖像斜率表示物體的質(zhì)量D．當(dāng)F＝3N時(shí)，物體的加速度大小為2m/s25．農(nóng)用無(wú)人機(jī)噴灑農(nóng)藥可以極大地提高農(nóng)民的工作效率，為了防止無(wú)人機(jī)在作業(yè)中與障礙物發(fā)生碰撞，在某次測(cè)試中，無(wú)人機(jī)以標(biāo)準(zhǔn)起飛質(zhì)量m＝44kg起飛，以安全飛行速度v0＝8m/s水平向著障礙物飛行，測(cè)距雷達(dá)發(fā)現(xiàn)s＝10.5m處的障礙物后，無(wú)人機(jī)立即調(diào)整推力方向，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)果無(wú)人機(jī)懸停在距離障礙物l＝2.5m處，飛行過(guò)程中可將無(wú)人機(jī)看成質(zhì)點(diǎn)，重力加速度g取10m/s2，忽略空氣阻力，則無(wú)人機(jī)在勻減速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的推力的大小為()A．88eq\r(29)N B．176NC．88N D．176eq\r(29)N6.如圖所示，有一半圓，其直徑水平且與另一圓的底部相切于O點(diǎn)，O點(diǎn)恰好是下半圓的圓心，它們處在同一豎直平面內(nèi)?，F(xiàn)有三條光滑直軌道AOB、COD、EOF，它們的兩端分別位于上下兩圓的圓周上，軌道與豎直直徑的夾角關(guān)系為α>β>θ?，F(xiàn)讓一小物塊先后從三條軌道頂端由靜止下滑至底端，則小物塊在每一條傾斜軌道上滑動(dòng)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間關(guān)系為()A．tAB＝tCD＝tEF B．tAB>tCD>tEFC．tAB<tCD<tEF D．tAB＝tCD<tEF7．(多選)(2023·云南保山市檢測(cè))無(wú)線充電寶可通過(guò)磁吸力吸附在手機(jī)背面，如圖甲所示為科創(chuàng)小組某同學(xué)手握手機(jī)(手不接觸充電寶)，利用手機(jī)軟件記錄豎直放置的手機(jī)及吸附的充電寶從靜止開(kāi)始在豎直方向上的一次變速運(yùn)動(dòng)過(guò)程(手機(jī)與充電寶始終相對(duì)靜止)，記錄的加速度a隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示(規(guī)定向上為正方向)，t2時(shí)刻充電寶速度為零，且最終處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知無(wú)線充電寶質(zhì)量為0.2kg，手機(jī)與充電寶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g取10m/s2，在該過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．充電寶受到的靜摩擦力的最大值為1NB．t3時(shí)刻充電寶受到的摩擦力大小為0.4NC．充電寶在t2與t3時(shí)刻所受的摩擦力方向相反D．充電寶與手機(jī)之間的吸引力大小至少為10N8.(多選)如圖(a)，物塊和木板疊放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，物塊用一不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩與固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的力傳感器相連，細(xì)繩水平。t＝0時(shí)，木板開(kāi)始受到水平外力F的作用，在t＝4s時(shí)撤去外力。細(xì)繩對(duì)物塊的拉力f隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖(b)所示，木板的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖(c)所示。木板與實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間的摩擦可以忽略。重力加速度取10m/s2。由題給數(shù)據(jù)可以得出()A．木板的質(zhì)量為1kgB．2～4s內(nèi)，力F的大小為0.4NC．0～2s內(nèi)，力F的大小保持不變D．物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.29.(2024·湖南省岳陽(yáng)一中月考)2021年西雙版納“斷鼻家族”十幾頭亞洲象北上“遠(yuǎn)足”引發(fā)人們關(guān)注。為保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)有效保護(hù)亞洲象群，當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門派出無(wú)人機(jī)不間斷跟蹤監(jiān)測(cè)，采取多種措施引導(dǎo)象群逐步返回普洱或西雙版納原棲息地。現(xiàn)要讓監(jiān)測(cè)所用的無(wú)人機(jī)從地面豎直起飛，最終懸停在某一高度的空中，如圖所示。已知無(wú)人機(jī)質(zhì)量M＝1.8kg，動(dòng)力系統(tǒng)能提供的最大升力F＝28N，上升過(guò)程中能達(dá)到的最大速度為v＝6m/s，豎直飛行時(shí)所受空氣阻力大小恒為f＝4N；固定在無(wú)人機(jī)下方鐵桿上的監(jiān)測(cè)攝像頭質(zhì)量m＝0.2kg，其所受空氣阻力不計(jì)，g取10m/s2。(1)無(wú)人機(jī)以最大升力豎直起飛，求達(dá)到最大速度時(shí)所上升的高度h1；(2)無(wú)人機(jī)以最大升力豎直起飛時(shí)，求攝像頭對(duì)鐵桿的作用力大??；(3)無(wú)人機(jī)從地面豎直起飛，要求在t＝7s內(nèi)實(shí)現(xiàn)懸停，其能上升的最大高度H。10.(2023·遼寧丹東市模擬)一晴朗的冬日，某同學(xué)在冰雪游樂(lè)場(chǎng)乘坐滑雪圈從靜止開(kāi)始沿斜直雪道勻變速下滑，滑行60m后進(jìn)入水平雪道，繼續(xù)滑行80m后勻減速到零。已知該同學(xué)和滑雪圈的總質(zhì)量為60kg，整個(gè)滑行過(guò)程用時(shí)14s，斜直雪道傾角為37°，重力加速度g＝10m/s2，忽略空氣阻力(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。(1)求該同學(xué)和滑雪圈在斜直雪道上受到的平均阻力Ff的大??；(2)若水平雪道區(qū)域重新規(guī)劃，使水平雪道距離縮短為60m，之后再鋪設(shè)10m長(zhǎng)的防滑毯，可使該同學(xué)和滑雪圈在防滑毯終點(diǎn)恰好安全停下，求防滑毯與滑雪圈之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。第2練牛頓第二定律的基本應(yīng)用1．B[根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，小車2s末的速度大小v＝at1＝3m/s，故A錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律得F－Ff＝ma，解得Ff＝15N，撤去推力后，加速度大小為a′＝eq\f(Ff,m)＝0.5m/s2，減速時(shí)間為t2＝eq\f(v,a′)＝eq\f(3,0.5)s＝6s，小車運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t＝t1＋t2＝2s＋6s＝8s，故B正確，C、D錯(cuò)誤。]2．D[設(shè)PQ的水平距離為L(zhǎng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知eq\f(L,cosθ)＝eq\f(1,2)gsinθ·t2，可得t2＝eq\f(4L,gsin2θ)，可知θ＝45°時(shí)，t有最小值，故當(dāng)θ從由30°逐漸增大至60°時(shí)，物塊的下滑時(shí)間t先減小后增大，故選D。]3．B[關(guān)閉動(dòng)力后，平衡車做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a，結(jié)合題圖可得a＝eq\f(kmg,m)＝kg，a＝eq\f(6,40－30)m/s2＝0.6m/s2解得k＝0.06，A錯(cuò)誤；v－t圖線與橫軸圍成的面積表示位移，為x＝(25＋40)×6×eq\f(1,2)m＝195m整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平均速度大小為eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)＝eq\f(195,40)m/s＝4.875m/s，B正確，C錯(cuò)誤；平衡車在加速段時(shí)有F－kmg＝ma′，a′＝eq\f(6,5)m/s2代入數(shù)值解得F＝108N，D錯(cuò)誤。]4．AD[由牛頓第二定律F－μmg＝ma，可得a＝eq\f(F,m)－μg，故圖像的斜率表示eq\f(1,m)，是物體質(zhì)量的倒數(shù)，C錯(cuò)誤；由圖像得eq\f(1,m)＝eq\f(5－0,6－1)kg－1＝1kg－1，故物體質(zhì)量為1kg，A正確；由圖像知，當(dāng)F≤1N時(shí)，物體的加速度為零，說(shuō)明物體保持靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)F>1N時(shí)，物體開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng)，故物體所受滑動(dòng)摩擦力大小為1N，B錯(cuò)誤；由圖像可知，當(dāng)F＝3N時(shí)，物體的加速度大小為2m/s2，故D正確。]5．A[無(wú)人機(jī)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，有0－v02＝2a(s－l)，解得無(wú)人機(jī)的加速度a＝－4m/s2，對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行受力分析，無(wú)人機(jī)受重力和推力，則推力大小為F＝eq\r(m2g2＋m2a2)＝88eq\r(29)N，故選A。]6．B[如圖所示，過(guò)D點(diǎn)作OD的垂線與豎直虛線交于G，以O(shè)G為直徑作圓，可以看出F點(diǎn)在輔助圓內(nèi)，而B(niǎo)點(diǎn)在輔助圓外，由等時(shí)圓結(jié)論可知tAB>tCD>tEF，B項(xiàng)正確，A、C、D錯(cuò)誤。]7．BD[t3時(shí)刻由牛頓第二定律可得Ff－mg＝ma，解得Ff＝0.4N，故B正確；充電寶在t2時(shí)刻具有向上的最大加速度，由牛頓第二定律知摩擦力方向豎直向上，t3時(shí)刻充電寶具有向下的加速度，而加速度大小小于重力加速度，所以摩擦力方向向上，所以充電寶在t2與t3時(shí)刻所受的摩擦力方向相同，故C錯(cuò)誤；t2時(shí)刻充電寶具有的加速度最大，充電寶與手機(jī)之間的摩擦力最大，此時(shí)由牛頓第二定律有Ff′－mg＝ma′，又Ff′＝μFN，解得充電寶與手機(jī)之間的吸引力大小至少為FN＝10N，此時(shí)Ff′＝5N，故D正確，A錯(cuò)誤。]8．AB[由題圖(c)可知木板在0～2s內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)，再結(jié)合題圖(b)中細(xì)繩對(duì)物塊的拉力f在0～2s內(nèi)逐漸增大，可知物塊受到木板的摩擦力逐漸增大，故可以判斷木板受到的水平外力F也逐漸增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由題圖(c)可知木板在2～4s內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)，其加速度大小為a1＝eq\f(0.4－0,4－2)m/s2＝0.2m/s2，對(duì)木板進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律可得F－Ff＝ma1，在4～5s內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng)，其加速度大小為a2＝eq\f(0.4－0.2,5－4)m/s2＝0.2m/s2，由牛頓第二定律得Ff＝ma2，另外由于物塊靜止不動(dòng)，同時(shí)結(jié)合題圖(b)可知物塊與木板之間的滑動(dòng)摩擦力Ff＝0.2N，解得m＝1kg、F＝0.4N，選項(xiàng)A、B正確；由于不知道物塊的質(zhì)量，所以不能求出物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]9．(1)9m(2)2.4N(3)31.5m解析(1)無(wú)人機(jī)以最大升力豎直起飛，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)整體運(yùn)用牛頓第二定律，有F－(M＋m)g－f＝(M＋m)a1代入數(shù)據(jù)解得a1＝2m/s2，達(dá)到最大速度時(shí)所上升的高度h1＝eq\f(v2,2a1)＝9m。(2)對(duì)攝像頭，根據(jù)牛頓第二定律，有FT－mg＝ma1，代入數(shù)據(jù)得FT＝2.4N，由牛頓第三定律知，攝像頭對(duì)鐵桿的作用力大小FT′＝FT＝2.4N。(3)若要上升高度最大，則無(wú)人機(jī)開(kāi)始以最大升力勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1＝eq\f(v,a1)＝3s，無(wú)人機(jī)最后關(guān)閉動(dòng)力系統(tǒng)后勻減速運(yùn)動(dòng)直到懸停，速度為零，則(M＋m)g＋f＝(M＋m)a2代入數(shù)據(jù)解得a2＝12m/s2根據(jù)公式，依題意有t3＝eq\f(v,a2)，h3＝eq\f(v,2)t3代入數(shù)據(jù)解得t3＝0.5s，h3＝1.5m無(wú)人機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2＝t－t1－t3＝3.5s勻速運(yùn)動(dòng)的位移h2＝vt2＝21m所以能上升的最大高度H＝h1＋h2＋h3＝31.5m。10．(1)160N(2)0.5解析(1)該同學(xué)和滑雪圈在斜直雪道上滑行時(shí)做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a1，位移大小為x1，時(shí)間為t1，末速度為vm；在水平雪道上滑行時(shí)，做末速度為0的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，位移大小為x2，時(shí)間為t2分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程可得x1＝eq\f(vm,2)t1,x2＝eq\f(vm,2)t2，t1＋t2＝14s解得斜直雪道末速度vm＝20m/s在斜直雪道的時(shí)間t1＝6s，在水平雪道用時(shí)t2＝8s在斜直雪道上的加速度大小為a1＝eq\f(vm,t1)＝eq\f(10,3)m/s2，由牛頓第二定律得mgsin3