《2020版高考物理一轮复习课后限时集训8牛顿第二定律两类动力学问题含解析新人教版2.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理一轮复习课后限时集训8牛顿第二定律两类动力学问题含解析新人教版2.pdf（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、课后限时集训(八)课后限时集训(八) 牛顿第二定律 两类动力学问题牛顿第二定律 两类动力学问题 (建议用时：40 分钟) 基础对点练 题组一：牛顿第二定律的理解 1.(2019武汉模拟)如图所示，老鹰沿虚线MN斜向下减速俯冲的过程中，空气对老鹰的 作用力可能是图中的( ) AF1 BF2 CF3 DF4 B 老鹰沿虚线由M到N做减速运动，合外力与初速度的方向相反，由受力分析可知， 空气的阻力与重力的合力方向与MN反向，因此空气对老鹰的作用力可能是题图中的F2，B 正 确。 2一质量为m的物体，放在粗糙水平面上，受水平推力F的作用产生加速度a，物体所 受摩擦力为f，当水平推力变为 2F时( )
2、A物体的加速度小于 2a B物体的加速度大于 2a C物体的加速度等于 2a D物体所受的摩擦力变为 2f B 根据牛顿第二定律可知，物体在水平推力F的作用下，产生的加速度为 a g。 Ff m Fmg m F m 当水平推力变为 2F时，物体的加速度 ag。 2Fmg m 2F m 比较两式可以看出a2a。 3.如图所示，质量为m的球置于斜面上，被一个竖直挡板挡住。现用一个力F拉斜面， 使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动， 忽略一切摩擦， 以下说法正确的是( ) A若加速度足够小，竖直挡板对球的弹力可能为零 B若加速度足够大，斜面对球的弹力可能为零 C斜面和挡板对球的弹力的合力等于
3、ma D斜面对球的弹力不仅有，而且是一个定值 D 小球受到重力mg、 斜面的支持力FN2、 竖直挡板的水平弹力FN1， 设斜面的倾斜角为， 则竖直方向有FN2cos mg，因为mg和不变，所以无论加速度如何变化，FN2不变且不可 能为零，选项 B 错误，D 正确；水平方向有FN1FN2sin ma，因为FN2sin 0，所以即使 加速度足够小，竖直挡板的水平弹力也不可能为零，选项 A 错误；斜面和挡板对球的弹力的 合力即为竖直方向的分力FN2cos 与水平方向的合力ma的合成， 因此大于ma， 选项 C 错误。 题组二：牛顿第二定律的瞬时性 4.(2019清江模拟)如图所示， 在动摩擦因数0.
4、2 的水平面上有一个质量m1 kg 的 小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成45角的不可伸长的轻绳一端相连，此时小球 处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零。在剪断轻绳的瞬间(g取 10 m/s2)，最大静 摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是( ) A小球受力个数不变 B小球将向左运动，且a8 m/s2 C小球将向左运动，且a10 m/s2 D若剪断的是弹簧，则剪断瞬间小球加速度的大小a10 m/s22 B 在剪断轻绳前，小球受重力、绳子的拉力以及弹簧的弹力处于平衡，根据共点力平 衡得弹簧的弹力Fmgtan 45101 N10 N，剪断轻绳的瞬间，弹簧的弹力仍然为 10 N， 小球此时
5、受重力、支持力、弹簧弹力和摩擦力四个力作用。 小球的受力个数发生改变，故 选项 A 错误；小球所受的最大静摩擦力为Ffmg0.210 N2 N，根据牛顿第二定律得小 球的加速度为a m/s28 m/s2， 合力方向向左， 所以加速度向左， 故选项 B 正确， FFf m 102 1 C 错误；剪断弹簧的瞬间，轻绳对小球的拉力瞬间为零，此时小球所受的合力为零，则小球的 加速度为零，故选项 D 错误。 5.“儿童蹦极” 中， 拴在腰间左右两侧的是悬点等高、 完全相同的两根橡皮绳。 如图所示， 质量为m的小明静止悬挂时，两橡皮绳的夹角为 60，则( ) A每根橡皮绳的拉力为mg 1 2 B若将悬点间
6、距离变小，则每根橡皮绳所受拉力将变小 C若此时小明左侧橡皮绳在腰间断裂，则小明此时加速度ag D若拴在腰间左右两侧的是悬点等高、完全相同的两根轻绳，则小明左侧轻绳在腰间断 裂时，小明的加速度ag B 根据平行四边形定则知，2Fcos 30mg，解得Fmg，故 A 错误；根据共点力平 3 3 衡得， 2Fcos mg， 当悬点间的距离变小时，变小， cos 变大， 可知橡皮绳的拉力变小， 故 B 正确；当左侧橡皮绳断裂，断裂的瞬间，右侧橡皮绳的拉力不变，则重力和右侧橡皮绳 拉力的合力与左侧橡皮绳初始时的拉力大小相等， 方向相反， 合力大小为mg， 加速度为g， 3 3 3 3 故 C 错误；当两
7、侧为轻绳时，左侧绳断裂瞬间，右侧绳上拉力发生突变，将重力沿绳方向和 垂直于绳方向正交分解， 合力为mgsin 30， 加速度为g， 方向沿垂直于右侧绳的方向斜向下， 1 2 故 D 错误。 6如图所示，A、B两球质量相等，光滑斜面的倾角为，图甲中，A、B两球用轻弹簧 相连，图乙中A、B两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板C与斜面垂直，轻弹簧、轻杆均与 斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间有( ) 甲 乙 A两图中两球加速度均为gsin B两图中A球的加速度均为 0 C图乙中轻杆的作用力一定不为 0 D图甲中B球的加速度是图乙中B球的加速度的 2 倍 D 撤去挡板前，挡板对B球的弹力大小为 2mgsi
8、n ，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹 力会突变， 所以撤去挡板瞬间， 图甲中A球所受合力为 0， 加速度为 0，B球所受合力为 2mgsin ，加速度为 2gsin ；图乙中杆的弹力突变为 0，A、B两球所受合力均为mgsin ，加速 度均为gsin ，可知只有 D 对。 7.(2019泰安模拟)如图所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B 用水平轻弹簧拉着，弹簧固定在竖直板上。两小球A、B通过光滑滑轮O用轻质细绳相连，两 球均处于静止状态。 已知B球质量为m，O在半圆柱体圆心O1的正上方，OA与竖直方向成 30 角，OA长度与半圆柱体半径相等，OB与竖直方向成 45角，现将轻质细
9、绳剪断的瞬间(重力 加速度为g)，下列说法正确的是( ) A弹簧弹力大小为mg2 B球B的加速度为g C球A受到的支持力为mg2 D球A的加速度为g 1 2 D 剪断细绳前对B球受力分析如图，由平衡条件可得F弹mgtan 45 mg； 剪断细绳瞬间， 细绳上弹力立即消失， 而弹簧弹力F弹和重力的大小和方向均 没有改变，则F绳mg，aBg， A、 B 项错误。A球的重力大小GA2F mg cos 45 22 绳cos 30 mg，细绳剪断后A球受到的支持力NAGA cos 30mg，C 项错误。对A球6 18 2 由牛顿第二定律有mAgsin 30mAaA，得A球的加速度aAgsin 30g，D
10、 项正确。 1 2 题组三：动力学两类基本问题 8汽车紧急刹车后，停止运动的车轮在水平地面上滑动直至停止，在地面上留下的痕迹 称为刹车线。由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度。已知汽车轮胎与地面之间的动摩擦因 数为 0.80，测得刹车线长 25 m。汽车在刹车前瞬间的速度大小为(重力加速度g取 10 m/s2)( ) A10 m/s B20 m/s C30 m/s D40 m/s B 汽车紧急刹车后，受滑动摩擦力的作用，做匀减速直线运动，设减速时的加速度大 小为a，由牛顿第二定律得mgma，设汽车在刹车前瞬间的速度大小为v0，根据运动学公 式有 0v2as，代入数据，联立以上各式解得v020 m
11、/s，B 正确。 2 0 9用 40 N 的水平力F拉一个静止在光滑水平面上、质量为 20 kg 的物体，力F作用 3 s 后撤去，则第 5 s 末物体的速度和加速度的大小分别是( ) Av6 m/s，a0 Bv10 m/s，a2 m/s2 Cv6 m/s，a2 m/s2 Dv10 m/s，a0 A 由牛顿第二定律可知，在前3 s内物体的加速度a 2 m/s2,3 s末的速度大小vat F m 6 m/s， 当外力F撤去后， 加速度变为零， 物体的速度大小保持不变为 6 m/s， 选项 A 正确。 10.(多选)如图所示，一木块在光滑水平面上受一恒力F作用，前方固定一足够长的水平 轻弹簧，则当
12、木块接触弹簧后，下列判断正确的是( ) A木块立即做减速运动 B木块在一段时间内速度仍增大 C当F等于弹簧弹力时，木块速度最大 D弹簧压缩量最大时，木块速度为零但加速度不为零 BCD 木块碰到弹簧后有Fkxma，x从零开始增大，故 A 错，B 对；当a0 时，v最 大，此时有Fkx0，C 对；在弹簧最短之前，木块已减速，有Fkxmamg时，物体以大 Fcos mg m 小为a2的加速度向左做匀加速直线运动，当Fcos mg时，物体静止不动；若此时物体 的速度方向向右，则加速度大小为a3，a3可能大于a，也可能小于a，也可 mgFcos m 能等于a，所以物体先以大小为a3的加速度向右做匀减速直
13、线运动，当速度减为零后，再以 大小为a2的加速度向左做匀加速直线运动或者静止。已知a3a2，综上所述，D 符合题意。 13. (2019沧州模拟)将一质量为m的小球靠近墙面竖直向上抛出， 图甲是向上运动小球 的频闪照片，图乙是下降时的频闪照片，O是运动过程中的最高点，甲、乙两次闪光频率相同， 重力加速度为g，假设小球所受的阻力大小不变，则可估算小球受到的阻力大小约为( ) 甲 乙 Amg B.mg C.mg D.mg 1 3 1 2 1 10 C 设每块砖的厚度是d，向上运动时： 9d3da1T2 向下运动时：3dda2T2 解得： a1 a2 3 1 根据牛顿第二定律，向上运动时： mgfm
14、a1 向下运动时：mgfma2 解得：fmg，C 正确。 1 2 14.在风洞实验室中进行如图所示的实验。在倾角为 37的固定斜面上，有一个质量为 1 kg 的物块，在风洞施加的水平恒力F作用下，从A点由静止开始运动，经过 1.2 s 到达B点 时立即关闭风洞，撤去恒力F，物块到达C点时速度变为零，通过速度传感器测得这一过程中 物块每隔 0.2 s 的瞬时速度，表给出了部分数据： t/s0.00.20.40.61.41.61.8 v/(ms 1) 0.01.02.03.04.02.00.0 已知：sin 370.6，cos 370.8，g取 10 m/s2。求： (1)A、C两点间的距离； (
15、2)水平恒力F的大小。 解析：(1)物块匀加速运动过程中的加速度为： a1 m/s25 m/s2 v t 31 0.60.2 关闭风洞时的速度为：va1t51.2 m/s6 m/s 关闭风洞后物块匀减速运动的加速度为：a2 m/s210 m/s2 v t 24 1.61.4 匀加速过程的位移：x1a1t2 51.22 m3.6 m 1 2 1 2 匀减速过程的位移：x2 m1.8 m v2 2a2 36 20 A、C两点间的距离为：xx1x23.6 m1.8 m5.4 m。 (2)由牛顿第二定律，得 匀加速过程：Fcos 37mgsin 37(mgcos 37Fsin 37)ma1 匀减速过程
16、：(mgsin 37mgcos 37)ma2 联立两式代入数据得：F30 N。 答案：(1)5.4 m (2)30 N 高考真题集中练 (教师用书独具) 1(多选)(2016全国卷)一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力，且原来作用在 质点上的力不发生改变，则( ) A质点速度的方向总是与该恒力的方向相同 B质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直 C质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同 D质点单位时间内速率的变化量总是不变 BC 质点原来做匀速直线运动，说明所受合外力为 0，当对其施加一恒力后，恒力的方 向与原来运动的速度方向关系不确定，则质点可能做直线运动，也可能做曲线运动，但加速 度
17、的方向一定与该恒力的方向相同，选项 B、C 正确。 2(多选)(2016全国卷)两实心小球甲和乙由同一种材料制成，甲球质量大于乙球质 量。两球在空气中由静止下落，假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比，与球的速率 无关。若它们下落相同的距离，则( ) A甲球用的时间比乙球长 B甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小 C甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小 D甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功 BD 设小球在下落过程中所受阻力F阻kR，k为常数，R为小球半径，由牛顿第二定律 可知：mgF阻ma，由mVR3知：R3gkRR3a，即ag， 4 3 4 3 4 3 3k 4 1 R2 故知 ：R
18、越大，a越大， 即下落过程中a甲a乙， 选项 C 错误 ； 下落相同的距离， 由hat2知，a 1 2 越大，t越小， 选项 A 错误 ； 由 2ahv2v知，v00，a越大，v越大， 选项 B 正确 ； 由W阻F 2 0 阻h知，甲球克服阻力做的功更大一些，选项 D 正确。 3(2014全国卷)公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。当前车突然停止 时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下， 人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为 1 s。 当汽车在晴天干燥沥青路面上以 108 km/h 的 速度匀速行驶时，安全距离为 120 m。设雨天时汽车轮胎
19、与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时 的 2/5。若要求安全距离仍为 120 m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度。 解析 ： 本题是追及相遇问题，这类题目要抓住临界条件vAvB，从这一条件结合匀变速直 线运动规律解决问题。 设路面干燥时，汽车与地面间的动摩擦因数为0，刹车时汽车的加速度大小为a0，安全 距离为s，反应时间为t0，由牛顿第二定律和运动学公式得 0mgma0 sv0t0 v2 0 2a0 式中，m和v0分别为汽车的质量和刹车前的速度。 设在雨天行驶时，汽车与地面间的动摩擦因数为，依题意有 0 2 5 设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a，安全行驶的最大速度为v，由牛顿第二定律 和运动学公式得 mgma svt0 v2 2a 联立式并代入题给数据得 v20 m/s(或 72 km/h)。 答案：20 m/s