（適用于新高考新教材）高考物理一輪總復(fù)習(xí)第3章牛頓運(yùn)動(dòng)定律課時(shí)規(guī)范練8牛頓第二定律的應(yīng)用

課時(shí)規(guī)范練8牛頓第二定律的應(yīng)用基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練1.(物體受力分析)用卡車運(yùn)輸質(zhì)量為m的勻質(zhì)圓筒狀工件,為使工件保持穩(wěn)定,將其置于木板A、B之間,如圖所示。兩木板固定在車上,且板間距離剛好等于工件的外部直徑。當(dāng)卡車沿平直公路以加速度a勻加速行駛時(shí),工件對(duì)木板A、B壓力的大小分別為F1、F2,則()A.F1=ma,F2=0 B.F1=0,F2=maC.F1=0,F2=0 D.F1=ma,F2=ma2.(超重失重問(wèn)題)如圖所示,垂直電梯有一個(gè)“轎廂”和一個(gè)“對(duì)重”通過(guò)曳引繩(鋼絲繩)將它們連接起來(lái),曳引繩通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的曳引帶動(dòng)使電梯“轎廂”和“對(duì)重”在電梯內(nèi)導(dǎo)軌上做上下運(yùn)動(dòng)。某次“轎廂”向上做勻減速運(yùn)動(dòng),則()A.“轎廂”處于超重狀態(tài)B.“對(duì)重”處于失重狀態(tài)C.“對(duì)重”向下做勻加速運(yùn)動(dòng)D.曳引繩受到的拉力大小比“轎廂”重力小3.(多選)(動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題)(2023山東德州質(zhì)檢)如圖甲所示,直角三角形斜劈abc固定在水平面上。t=0時(shí),一物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從底端a以初速度v1沿斜面ab向上運(yùn)動(dòng),到達(dá)頂點(diǎn)b時(shí)速率恰好為零,之后沿斜面bc下滑至底端c。若物塊與斜面ab、bc間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等,物塊在兩斜面上運(yùn)動(dòng)的速率v隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,v1、v2、t1、t2、g已知,則下列物理量可求的是()A.斜面ab的傾角θB.物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μC.物塊的質(zhì)量mD.斜面bc的長(zhǎng)度L4.(多選)(超重失重問(wèn)題)研究蹦極運(yùn)動(dòng)時(shí),在運(yùn)動(dòng)員身上系好彈性繩并安裝傳感器,可測(cè)得運(yùn)動(dòng)員豎直下落的距離及其對(duì)應(yīng)的速度大小。根據(jù)傳感器收集到的數(shù)據(jù),得到如圖所示的速度—位移圖像。若空氣阻力和彈性繩的重力可以忽略,根據(jù)圖像信息,下列說(shuō)法正確的有()A.彈性繩原長(zhǎng)為15mB.當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降10m時(shí),其處于失重狀態(tài)C.當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降15m時(shí),繩的彈性勢(shì)能最大D.當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降20m時(shí),其加速度方向豎直向上5.(動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題)右圖是汽車運(yùn)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(dòng)時(shí)Q傳感器示數(shù)為零,P、N傳感器示數(shù)不為零。在汽車向左勻加速啟動(dòng)過(guò)程中,P傳感器示數(shù)為零時(shí),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(dòng)的加速度可能為()A.3m/s2 B.2.7m/s2 C.1.5m/s2 D.1m/s26.(超重、失重與動(dòng)力學(xué)兩類問(wèn)題)(2022山東青島萊西期末)某商場(chǎng)里的觀光電梯設(shè)計(jì)的最大速度為vm=2.4m/s,電梯加速和減速時(shí)的加速度大小均為a=0.8m/s2。某質(zhì)量為m=50kg的游客乘坐電梯直接從一樓直達(dá)六樓。已知該商場(chǎng)每層樓的高度均為h=6m,g取10m/s2。下列說(shuō)法正確的是()A.在前3s內(nèi),電梯中的游客處于失重狀態(tài)B.電梯勻變速運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為3.6sC.該游客所受的最大支持力為460ND.電梯勻速上升的高度為22.8m7.(動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題)處于豎直平面內(nèi)的某圓周的兩條直徑AB、CD間的夾角為60°,其中直徑AB水平,AD與CD是光滑的細(xì)桿。從A點(diǎn)和C點(diǎn)分別靜止釋放兩小球,從A、C點(diǎn)下落到D點(diǎn)的時(shí)間分別是t1、t2,則t1∶t2等于()A.1∶1 B.3∶2C.3∶2 D素養(yǎng)綜合練8.(2022江蘇海門期末)如圖所示,在游樂(lè)場(chǎng)的兩個(gè)相鄰滑冰道上有甲、乙兩同學(xué)坐在冰車上進(jìn)行游戲。當(dāng)甲從傾角為θ的光滑冰道頂端A由靜止開始自由下滑時(shí),在斜面底部B處的乙通過(guò)滑冰杖作用于冰面,從靜止開始沿光滑的水平冰道向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為14g。已知甲、乙和冰車均可視為質(zhì)點(diǎn),甲通過(guò)斜面與水平面的交接處(B處)時(shí),速度的方向改變、大小不變,且最終甲剛好在C處能追上乙,則(A.斜面AB長(zhǎng)度與水平面BC長(zhǎng)度相等B.斜面傾角θ=30°C.甲運(yùn)動(dòng)至B處時(shí),乙運(yùn)動(dòng)至BC中點(diǎn)處D.若甲從A有初速度下滑,則甲、乙相遇位置可能在C點(diǎn)右側(cè)9.一質(zhì)量為m的鋁球用細(xì)線懸掛靜止在足夠深的油槽中(如圖甲所示),某時(shí)刻剪斷細(xì)線,鋁球開始在油槽中下沉,通過(guò)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(shuō)法正確的是()A.鋁球剛開始運(yùn)動(dòng)的加速度a0=gB.鋁球下沉的速度將會(huì)一直增大C.鋁球下沉過(guò)程受到油的阻力Ff=mD.鋁球下沉過(guò)程機(jī)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的物塊在平行于斜面向上的拉力F的作用下從靜止開始沿斜面向上運(yùn)動(dòng),t=0.5s時(shí)撤去拉力,利用速度傳感器得到其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系圖像(vt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(guò)的路程L;(2)沿斜面向上運(yùn)動(dòng)兩個(gè)階段加速度大小a1、a2和拉力F的大小。11.送餐服務(wù)是機(jī)器人應(yīng)用的一個(gè)領(lǐng)域,只要設(shè)置好路線、安放好餐盤,機(jī)器人就會(huì)穩(wěn)穩(wěn)地舉著托盤,到達(dá)指定的位置送餐。若某一配餐點(diǎn)和目標(biāo)位置在相距x=43m的直線通道上,機(jī)器人送餐時(shí)從靜止開始啟動(dòng),加速過(guò)程的加速度大小a1=2m/s2,速度達(dá)到v=2m/s后勻速運(yùn)動(dòng),之后適時(shí)勻減速,恰好把食物平穩(wěn)送到目標(biāo)位置,整個(gè)送餐用時(shí)t=23s。若載物平臺(tái)呈水平狀態(tài),食物的總質(zhì)量m=2kg,食物與平臺(tái)無(wú)相對(duì)滑動(dòng),g取10m/s2,求:(1)機(jī)器人加速過(guò)程位移的大小x1;(2)勻速運(yùn)動(dòng)持續(xù)的時(shí)間t0;(3)減速過(guò)程中平臺(tái)對(duì)食物的平均作用力F的大小。12.如圖甲所示,光滑平臺(tái)右側(cè)與一長(zhǎng)為L(zhǎng)=2.5m的水平木板相接,木板固定在地面上,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(jì)滑塊滑上木板時(shí)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(dòng)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(shí)間t。答案：課時(shí)規(guī)范練8牛頓第二定律的應(yīng)用1.A解析:對(duì)工件受力分析知,當(dāng)車勻加速行駛時(shí),工件會(huì)擠壓A,不擠壓B,故F2=0,由牛頓第二定律得F1=ma,故A正確。2.D解析:當(dāng)“轎廂”向上做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí),加速度向下,處于失重狀態(tài),它受到曳引繩的拉力小于它的重力,由牛頓第三定律得,曳引繩受到的拉力大小小于“轎廂”的重力,此時(shí)“對(duì)重”向下做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度向上,處于超重狀態(tài),所以D正確。3.ABD解析:設(shè)物塊上滑與下滑的加速度大小分別為a1和a2,由vt圖像的斜率等于加速度,得a1=v1t1,a2=v2t2-t1;物塊上滑時(shí),根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ+μmgcosθ=ma1,物塊下滑時(shí),根據(jù)牛頓第二定律有mgsin(90°θ)μmgcos(90°θ)=ma2,聯(lián)立以上四式,由數(shù)學(xué)知識(shí)可求得斜面ab的傾角θ和物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)4.BD解析:當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降15m時(shí),速度最大,此時(shí)加速度為零,合力為零,彈力與重力大小相等,彈性繩處于伸長(zhǎng)狀態(tài),A項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降10m時(shí),速度向下并且正在增大,運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài),B項(xiàng)正確。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降15m時(shí),速度不為零,運(yùn)動(dòng)員繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),彈性繩繼續(xù)伸長(zhǎng),彈性勢(shì)能繼續(xù)增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降20m時(shí),運(yùn)動(dòng)員向下做減速運(yùn)動(dòng),其加速度方向豎直向上,D項(xiàng)正確。5.A解析:汽車向左勻加速啟動(dòng)過(guò)程中,P傳感器示數(shù)為零而Q、N傳感器示數(shù)不為零,受力分析如圖所示豎直方向有FQ+mg=FNcos15°水平方向有FNsin15°=ma聯(lián)立解得a=FQ+mgmtan15°=FQm×0.27+2.7m/s26.D解析:電梯設(shè)計(jì)最大速度為vm=2.4m/s,加速度大小為a=0.8m/s2,由速度—時(shí)間公式可得加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,則有t1=vma=2.40.8s=3s,在前3s內(nèi),電梯中的游客加速向上,處于超重狀態(tài),故A錯(cuò)誤;由題意可知,電梯加速和減速時(shí)的加速度大小均為a=0.8m/s2,可知加速和減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間均為3s,故電梯做勻變速運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為6s,故B錯(cuò)誤;由牛頓第二定律有Fmg=ma,解得該游客所受的最大支持力為F=mg+ma=50×10N+50×0.8N=540N,故C錯(cuò)誤;電梯做勻變速運(yùn)動(dòng)上升的總高度為h1=2×12at12=2×12×0.8×32m=7.7.C解析: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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的加速度大小a2=gsin60°=32g,根據(jù)x8.B解析:設(shè)甲到達(dá)B的時(shí)間為t1,甲在水平面上追上乙的時(shí)間為t2,水平面都是光滑的,甲到達(dá)水平面后做勻速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)甲勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為v,則甲在水平面上的位移x2=vt2,乙做勻加速直線運(yùn)動(dòng),最終甲剛好在C處能追上乙,說(shuō)明甲追上乙時(shí)乙的速度恰好為v,則乙的位移x2=v2(t1+t2),聯(lián)立可得t1=t2,可知甲剛好追上乙時(shí),甲在水平面上和斜面上的滑行時(shí)間一定相等;甲在斜面上運(yùn)動(dòng)的位移為x1=v2t1=12vt2=12x2,即斜面AB長(zhǎng)度等于水平面BC長(zhǎng)度的一半,故A錯(cuò)誤。設(shè)甲在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a,對(duì)甲從開始到B處過(guò)程中,有x1=12at12,對(duì)乙從開始運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中,有x2=12×14g×(t1+t2)2=12gt12,聯(lián)立解得a=12g,對(duì)甲在斜面上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,根據(jù)牛頓第二定律可得mgsinθ=ma,解得θ=30°,故B正確。由于t1=t9.C解析:剛開始釋放時(shí),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=gF浮m<g,A錯(cuò)誤;由題圖乙可知鋁球做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),速度越來(lái)越大,當(dāng)a=0時(shí),鋁球下沉的速度達(dá)到最大,之后勻速運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;剛開始釋放時(shí)有mgF浮=ma0,鋁球下沉過(guò)程中受重力、阻力、浮力,由牛頓第二定律可得mgF浮Ff=ma,由av圖像可知a=a0a010.答案:(1)0.5m1.5m(2)4m/s24m/s28N解析:(1)由題圖乙可得,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=x1x2=1m0.5m=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設(shè)斜面傾角為θ,斜面對(duì)物塊的摩擦力為Ff,根據(jù)牛頓第二定律,0~0.5s內(nèi)FFfmgsinθ=ma10.5~1s內(nèi)Ff+mgsinθ=ma2聯(lián)立解得F=8N。11.答案:(1)1m(2)20s(3)2101N解析:(1)加速過(guò)程位移x1=v解得x1=1m。(2)設(shè)機(jī)器人減速時(shí)的加速度為a2,則由題可知t1=vx=x1+vt0+vt=t1+t0+v解得t0=20s,a2=1m/s2。(3)平臺(tái)對(duì)食物豎直方向的支持力FN=mg水平方向的摩擦力Ff=ma2故平臺(tái)對(duì)食物的作用力大小F=(代入數(shù)據(jù)解得F=2101N。12.答案:(1)0.5(2)1+5解析:(1)