山东省2020版高考物理一轮复习 课时规范练8 牛顿第二定律 两类动力学问题 新人教版.docx

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课时规范练8　牛顿第二定律　两类动力学问题 基础对点练 1.(牛顿定律的理解)(2019贵州贵阳高三期末)下列说法正确的是(　　) A.牛顿第一定律又称惯性定律,所以惯性定律与惯性的实质相同 B.牛顿第一定律是牛顿第二定律的特殊情形,它们都可通过实验来验证 C.牛顿运动定律既适用于低速、宏观的物体,也适用于高速、微观的粒子 D.伽利略通过理想斜面实验,说明物体的运动不需要力来维持 答案D 解析物体总有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,这种性质叫做惯性。惯性定律就是牛顿第一运动定律,两者不同,故A错误;牛顿第一定律揭示了物体不受力时的运动规律,是经典力学的基础,它不是牛顿第二定律的特殊形式,牛顿第二定律可通过实验来验证,而牛顿第一定律不能通过实验验证,选项B错误;牛顿运动定律适用于低速、宏观的物体,不适用于高速、微观的粒子,故C错误;伽利略通过理想斜面实验,说明物体的运动不需要力来维持,D正确。 2.(牛顿第二定律的理解)(2019宁夏青铜峡高级中学月考)如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则(　　) A.物块可能匀速下滑 B.物块仍以加速度a匀加速下滑 C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑 D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑 答案C 解析不施加F时,由牛顿第二定律有:mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得a=gsinθ-μgcosθ;施加F后,相当于物体的重力增加了F,而质量无变化,由牛顿第二定律有:(F+mg)sinθ-μ(F+mg)cosθ=ma,解得a=(+1)(gsinθ-μgcosθ),所以加速度变大,C正确。 3.(瞬时性问题)如图,质量为1.5 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上,质量为0.5 kg的物体B由细线悬挂在天花板上,B与A刚好接触但不挤压。现突然将细线剪断,则剪断后瞬间A、B间的作用力大小为(g取10 m/s2)(　　) A.0 B.2.5 N C.5 N D.3.75 N 答案D 解析剪断前,只有A对弹簧有作用力,所以剪断前弹簧的弹力F弹=mAg=15N,剪断瞬间由于弹簧来不及改变,根据牛顿第二定律可得(mA+mB)g-F弹=mBg=(mA+mB)a,解得a=2.5m/s2,隔离B,则有mBg-FN=mBa,代入数据解得FN=mBg-mBa=3.75N,D正确。 4.(动力学的两类基本问题)(2018安徽安庆二模)如图所示,小车在水平地面上向右做匀速直线运动,车内A、B两物体叠放在一起,因前方有障碍物,为避免相撞,小车刹车制动,在小车整个运动的过程中,A、B两物体始终保持相对静止且随小车一起运动,则下列说法正确的是(　　) A.在小车匀速运动过程中,A、B两物体间存在摩擦力 B.在小车匀速运动过程中,B物体相对小车有向右运动的趋势 C.在小车刹车制动过程中,A相对B一定有沿斜面向上运动的趋势 D.在小车刹车制动过程中,A、B两物体间一定存在着沿斜面方向上的摩擦力 答案A 解析小车匀速运动时,A、B处于平衡状态,B相对小车无运动趋势,且由受力分析可知,A、B两物体间一定存在摩擦力,故A对,B错;小车刹车制动过程中由于加速度大小未知,A、B间相对运动趋势方向不能确定,所以C、D错误。 5.(动力学两类基本问题)如图是汽车运送圆柱形工件的示意图,图中P、Q、N是固定在车体上的压力传感器,假设圆柱形工件表面光滑,汽车静止不动时Q传感器示数为零,P、N传感器示数不为零。当汽车向左匀加速启动过程中,P传感器示数为零时,Q、N传感器示数不为零。已知sin 15=0.26,cos 15=0.97,tan 15=0.27,g取10 m/s2,则汽车向左匀加速启动的加速度可能为(　　) A.3 B.2.7 C.1.5 D.1 答案A 解析当汽车向左匀加速启动过程中,P传感器示数为零而Q、N传感器示数不为零,受力分析如图: 竖直方向:FQ+mg=FNcos15 水平方向:F合=FNsin15=ma 联立解得a=tan15=0.27+2.7m/s2>2.7m/s2,故A选项正确。 6.(动力学图象问题)(2019江西新干县四校联考)一物块放在一粗糙斜面上,给物块施加一个沿斜面向上的力F,F和物块的加速度a的关系如图所示(取加速度向上为正值),已知图中直线斜率为k,纵轴上两个截距分别为p和n,重力加速度为g(以上给出量均为国际单位)。假设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,则物块与斜面的动摩擦因数为(　　) A. B. C. D. 答案C 解析由题图可知,当力的大小为p到n时,物体静止在斜面上的p点和n点时,物体恰好受到最大静摩擦力达到平衡状态,则有: mgsinθ-μmgcosθ=p mgsinθ+μmgcosθ=n 根据牛顿第二定律可知:F-mgsinθ+μmgcosθ=ma 则有:m=k。 联立解得:cosθ=,μ= 解得μ=。故C正确,ABD错误。 7.(多选)(动力学图象问题)(2019四川射洪县射洪中学开学考试)如图甲所示,某人通过动滑轮将质量为m的货物提升到一定高处,动滑轮的质量和摩擦均不计,货物获得的加速度a与竖直向上的拉力FT之间的函数关系如图乙所示。则下列判断正确的是(　　) A.图线与纵轴的交点的绝对值为g B.图线的斜率在数值上等于物体的质量m C.图线与横轴的交点N的值FTN=mg D.图线的斜率为 答案AD 解析由题意结合牛顿第二定律可得:2FT-mg=ma,则有a=FT-g,由a-FT图象可判断,纵轴截距的绝对值为g,A正确;图线的斜率在数值上等于,则B错误,D正确;横轴截距代表a=0时,FTN=,则C错误。 8.(多选)(动力学的两类基本问题)(2019河南周口中英文学校月考)如图所示,质量为m的小球悬挂在小车顶棚上,在运动过程中当小球偏离竖直方向θ角时,则下列说法正确的是(　　) A.小车可能向左减速运动 B.小车可能向右减速运动 C.小车的加速度大小a=gtan θ D.悬挂线的拉力大小F= 答案AC 解析球相对车厢处于静止状态,车厢与球的加速度相同,根据牛顿第二定律得,F=mgtanθ=ma,解得小球的加速度a=gtanθ,方向向右,则小车的加速度大小为gtanθ,方向向右,小车向右做匀加速直线运动或向左做匀减速直线运动,故A、C正确,B错误;由几何关系可知,悬线的拉力FT=,故D错误。 素养综合练 9.(2019湖南醴陵二中月考)如图所示,A、B质量均为m,叠放在轻质弹簧上(弹簧上端与B不连接,弹簧下端固定于地面上)保持静止,现对A施加一竖直向下、大小为F(F>2mg)的力,将弹簧再压缩一段距离(弹簧始终处于弹性限度内)而处于静止状态,若突然撤去力F,设两物体向上运动过程中A、B间的相互作用力大小为FN,重力加速度为g,则关于FN的说法正确的是(　　) A.刚撤去外力F时,FN= B.弹簧弹力等于F时,FN= C.弹簧恢复原长时,FN=mg D.两物体A、B的速度最大时,FN=2mg 答案B 解析对A施加一竖直向下、大小为F(F>2mg)的力,将弹簧再压缩一段距离(弹簧始终处于弹性限度内)而处于平衡状态,弹簧弹力大小为F+2mg。刚撤去力F时,A、B向上加速运动,由牛顿第二定律可得,a=。对A受力分析,由牛顿第二定律有,FN-mg=ma,解得FN=,选项A错误;当弹簧弹力大小为F时,对A、B整体,由牛顿第二定律有,F-2mg=2ma1,隔离A,由牛顿第二定律有,FN1-mg=ma1,解得FN1=,选项B正确;A、B的速度最大时,加速度为零,弹簧弹力大小为2mg,FN2=mg,选项D错误;弹簧恢复原长时,A、B只受重力向上运动,FN3=0,选项C错误。 10.(2018河北衡水中学一调)如图,穿在水平直杆上质量为m的小球开始时静止。现对小球沿杆方向施加恒力F0,垂直于杆方向施加竖直向上的力F,且F的大小始终与小球的速度成正比,即F=kv(图中未标出)。已知小球与杆间的动摩擦因数为μ,小球运动过程中未从杆上脱落,且F0>μmg。下列关于运动中的速度—时间图象正确的是(　　) 答案C 解析小球开始重力大于竖直向上的力F,支持力方向向上,随着速度的增大,F增大,则支持力减小,摩擦力减小,根据牛顿第二定律,加速度增大。然后竖直向上的力大于重力,杆对球的弹力向下,F增大,弹力增大,摩擦力增大,根据牛顿第二定律,加速度减小,当加速度减小到零,做匀速直线运动。故C正确,A、B、D错误。 11.(2014山东卷)研究表明,一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t0=0.4 s,但饮酒会导致反应时间延长。在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以v0=72 km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L=39 m。减速过程中汽车位移x与速度v的关系曲线如图乙所示,此过程可视为匀变速直线运动。重力加速度的大小g取10 m/s2。求: 甲 乙 (1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间; (2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少; (3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值。 答案(1)8 m/s2　2.5 s　(2)0.3 s　(3) 解析(1)设减速过程中汽车加速度的大小为a,所用时间为t,由题可得初速度v0=20m/s, 末速度vt=0,位移x=25m,由运动学公式得 =2ax① t=② 联立①②式,代入数据得 a=8m/s2③ t=2.5s④ (2)设志愿者反应时间为t,反应时间的增加量为Δt,由运动学公式得 L=v0t+x⑤ Δt=t-t0⑥ 联立⑤⑥式,代入数据得 Δt=0.3s⑦ (3)设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者作用力的大小为F0,志愿者质量为m,由牛顿第二定律得 F=ma⑧ 由平行四边形定则得 =F2+(mg)2⑨ 联立③⑧⑨式,代入数据得 ⑩ 12.(2018山东枣庄质检)一小物块随足够长的水平传送带一起运动,被一水平向左飞来的子弹击中并从物块中穿过,如图1所示。固定在传送带右端的位移传感器记录了小物块被击中后的位移x随时间t的变化关系如图2所示(图象前3 s内为二次函数,3~4.5 s内为一次函数,取向左运动的方向为正方向)。已知传送带的速度v1保持不变,g取10 m/s2。 图1 图2 图3 (1)求传送带速度v1的大小; (2)求0时刻物块速度v0的大小; (3)在图3中画出物块对应的v-t图象。 答案(1)2 m/s　(2)4 m/s　(3)见解析 解析(1)由x-t的图象可知,物块被击穿后,先向左减速,2s末减到v=0,然后向右加速,3s末后与传送带共速:v1=m/s=2m/s① 所以,以后随传送带以2m/s的速度一起做匀速运动。 (2)2~3s内,物块向右匀加速运动, 加速度大小a=μg② v1=aΔt1③ 0~2s内,物块向左匀减速运动,加速度大小a=μg 0时刻物块的速度v0=aΔt2④ 由x-t图象知,Δt1=1s⑤ Δt2=2s⑥ 联立①②③④⑤⑥代入数据解之得v0=4m/s (3)物块对应的v-t图象如图所示