《2020版高考物理一輪復習 課后限時集訓8 牛頓第二定律 兩類動力學問題（含解析）新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2020版高考物理一輪復習 課后限時集訓8 牛頓第二定律 兩類動力學問題（含解析）新人教版（9頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、課后限時集訓(八) 牛頓第二定律 兩類動力學問題 (建議用時：40分鐘) [基礎對點練] 題組一：牛頓第二定律的理解 1.(2019·武漢模擬)如圖所示，老鷹沿虛線MN斜向下減速俯沖的過程中，空氣對老鷹的作用力可能是圖中的(　　) A．F1　　　 B．F2 C．F3 D．F4 B　[老鷹沿虛線由M到N做減速運動，合外力與初速度的方向相反，由受力分析可知，空氣的阻力與重力的合力方向與MN反向，因此空氣對老鷹的作用力可能是題圖中的F2，B正確。] 2．一質量為m的物體，放在粗糙水平面上，受水平推力F的作用產生加速度a，物體所受摩擦力為f，當水平推力變?yōu)?F時(　　) A．

2、物體的加速度小于2a B．物體的加速度大于2a C．物體的加速度等于2a D．物體所受的摩擦力變?yōu)?f B　[根據牛頓第二定律可知，物體在水平推力F的作用下，產生的加速度為 a＝＝＝－μg。 ① 當水平推力變?yōu)?F時，物體的加速度 a′＝＝－μg。 ② 比較①②兩式可以看出a′>2a。] 3.如圖所示，質量為m的球置于斜面上，被一個豎直擋板擋住。現(xiàn)用一個力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度為a的勻加速直線運動，忽略一切摩擦，以下說法正確的是(　　) A．若加速度足夠小，豎直擋板對球的彈力可能為零 B．若加速度足夠大，斜面對球的彈力可能為零 C．斜面和擋板對球的彈力的

3、合力等于ma D．斜面對球的彈力不僅有，而且是一個定值 D　[小球受到重力mg、斜面的支持力FN2、豎直擋板的水平彈力FN1，設斜面的傾斜角為α，則豎直方向有FN2cos α＝mg，因為mg和α不變，所以無論加速度如何變化，F(xiàn)N2不變且不可能為零，選項B錯誤，D正確；水平方向有FN1－FN2sin α＝ma，因為FN2sin α≠0，所以即使加速度足夠小，豎直擋板的水平彈力也不可能為零，選項A錯誤；斜面和擋板對球的彈力的合力即為豎直方向的分力FN2cos α與水平方向的合力ma的合成，因此大于ma，選項C錯誤。] 題組二：牛頓第二定律的瞬時性 4.(2019·清江模擬)如圖所示，在動摩

4、擦因數(shù)μ＝0.2的水平面上有一個質量m＝1 kg的小球，小球與水平輕彈簧及與豎直方向成θ＝45°角的不可伸長的輕繩一端相連，此時小球處于靜止狀態(tài)，且水平面對小球的彈力恰好為零。在剪斷輕繩的瞬間(g取10 m/s2)，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，下列說法正確的是(　　) A．小球受力個數(shù)不變 B．小球將向左運動，且a＝8 m/s2 C．小球將向左運動，且a＝10 m/s2 D．若剪斷的是彈簧，則剪斷瞬間小球加速度的大小a＝10 m/s2 B　[在剪斷輕繩前，小球受重力、繩子的拉力以及彈簧的彈力處于平衡，根據共點力平衡得彈簧的彈力F＝mgtan 45°＝10×1 N＝10 N，剪斷輕

5、繩的瞬間，彈簧的彈力仍然為10 N，小球此時受重力、支持力、彈簧彈力和摩擦力四個力作用。 小球的受力個數(shù)發(fā)生改變，故選項A錯誤；小球所受的最大靜摩擦力為Ff＝μmg＝0.2×10 N＝2 N，根據牛頓第二定律得小球的加速度為a＝＝ m/s2＝8 m/s2，合力方向向左，所以加速度向左，故選項B正確，C錯誤；剪斷彈簧的瞬間，輕繩對小球的拉力瞬間為零，此時小球所受的合力為零，則小球的加速度為零，故選項D錯誤。] 5.“兒童蹦極”中，拴在腰間左右兩側的是懸點等高、完全相同的兩根橡皮繩。如圖所示，質量為m的小明靜止懸掛時，兩橡皮繩的夾角為60°，則(　　) A．每根橡皮繩的拉力為mg B．

6、若將懸點間距離變小，則每根橡皮繩所受拉力將變小 C．若此時小明左側橡皮繩在腰間斷裂，則小明此時加速度a＝g D．若拴在腰間左右兩側的是懸點等高、完全相同的兩根輕繩，則小明左側輕繩在腰間斷裂時，小明的加速度a＝g B　[根據平行四邊形定則知，2Fcos 30°＝mg，解得F＝mg，故A錯誤；根據共點力平衡得，2Fcos θ＝mg，當懸點間的距離變小時，θ變小，cos θ變大，可知橡皮繩的拉力變小，故B正確；當左側橡皮繩斷裂，斷裂的瞬間，右側橡皮繩的拉力不變，則重力和右側橡皮繩拉力的合力與左側橡皮繩初始時的拉力大小相等，方向相反，合力大小為mg，加速度為g，故C錯誤；當兩側為輕繩時，左側繩斷

7、裂瞬間，右側繩上拉力發(fā)生突變，將重力沿繩方向和垂直于繩方向正交分解，合力為mgsin 30°，加速度為g，方向沿垂直于右側繩的方向斜向下，故D錯誤。] 6．如圖所示，A、B兩球質量相等，光滑斜面的傾角為θ，圖甲中，A、B兩球用輕彈簧相連，圖乙中A、B兩球用輕質桿相連，系統(tǒng)靜止時，擋板C與斜面垂直，輕彈簧、輕桿均與斜面平行，則在突然撤去擋板的瞬間有(　　) 甲　　　　　　　乙 A．兩圖中兩球加速度均為gsin θ B．兩圖中A球的加速度均為0 C．圖乙中輕桿的作用力一定不為0 D．圖甲中B球的加速度是圖乙中B球的加速度的2倍 D　[撤去擋板前，擋板對B球的彈力大小為2mgsin

8、 θ，因彈簧彈力不能突變，而桿的彈力會突變，所以撤去擋板瞬間，圖甲中A球所受合力為0，加速度為0，B球所受合力為2mgsin θ，加速度為2gsin θ；圖乙中桿的彈力突變?yōu)?，A、B兩球所受合力均為mgsin θ，加速度均為gsin θ，可知只有D對。] 7.(2019·泰安模擬)如圖所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圓柱體上，小球B用水平輕彈簧拉著，彈簧固定在豎直板上。兩小球A、B通過光滑滑輪O用輕質細繩相連，兩球均處于靜止狀態(tài)。已知B球質量為m，O在半圓柱體圓心O1的正上方，OA與豎直方向成30°角，OA長度與半圓柱體半徑相等，OB與豎直方向成45°角，現(xiàn)將輕質細繩剪斷的瞬間(重力

9、加速度為g)，下列說法正確的是(　　) A．彈簧彈力大小為mg B．球B的加速度為g C．球A受到的支持力為mg D．球A的加速度為g D　[剪斷細繩前對B球受力分析如圖，由平衡條件可得F彈＝mgtan 45°＝mg；剪斷細繩瞬間，細繩上彈力立即消失，而彈簧彈力F彈和重力的大小和方向均沒有改變，則F繩＝＝mg，aB＝g，A、B項錯誤。A球的重力大小GA＝2F繩cos 30°＝mg，細繩剪斷后A球受到的支持力NA＝GA cos 30°＝mg，C項錯誤。對A球由牛頓第二定律有mAgsin 30°＝mAaA，得A球的加速度aA＝g·sin 30°＝g，D項正確。] 題組三：動力學兩類

10、基本問題 8．汽車緊急剎車后，停止運動的車輪在水平地面上滑動直至停止，在地面上留下的痕跡稱為剎車線。由剎車線的長短可知汽車剎車前的速度。已知汽車輪胎與地面之間的動摩擦因數(shù)為0.80，測得剎車線長25 m。汽車在剎車前瞬間的速度大小為(重力加速度g取10 m/s2)(　　) A．10 m/s　　 B．20 m/s　　 C．30 m/s　　 D．40 m/s B　[汽車緊急剎車后，受滑動摩擦力的作用，做勻減速直線運動，設減速時的加速度大小為a，由牛頓第二定律得－μmg＝ma，設汽車在剎車前瞬間的速度大小為v0，根據運動學公式有0－v＝2as，代入數(shù)據，聯(lián)立以上各式解得v0＝20 m/s，B正

11、確。] 9．用40 N的水平力F拉一個靜止在光滑水平面上、質量為20 kg的物體，力F作用3 s后撤去，則第5 s末物體的速度和加速度的大小分別是(　　) A．v＝6 m/s，a＝0 B．v＝10 m/s，a＝2 m/s2 C．v＝6 m/s，a＝2 m/s2 D．v＝10 m/s，a＝0 A　[由牛頓第二定律可知，在前3 s內物體的加速度a＝＝2 m/s2,3 s末的速度大小v＝at＝6 m/s，當外力F撤去后，加速度變?yōu)榱?，物體的速度大小保持不變?yōu)? m/s，選項A正確。] 10.(多選)如圖所示，一木塊在光滑水平面上受一恒力F作用，前方固定一足夠長的水平輕彈簧，則當木塊接觸

12、彈簧后，下列判斷正確的是(　　) A．木塊立即做減速運動 B．木塊在一段時間內速度仍增大 C．當F等于彈簧彈力時，木塊速度最大 D．彈簧壓縮量最大時，木塊速度為零但加速度不為零 BCD　[木塊碰到彈簧后有F－kx＝ma，x從零開始增大，故A錯，B對；當a＝0時，v最大，此時有F－kx＝0，C對；在彈簧最短之前，木塊已減速，有F－kx＝ma<0，故D對。] [考點綜合練] 11．潛艇在下潛過程中，只受浮力與重力。若潛艇在下潛過程中遇到海水密度突變的情況，則潛艇下潛的加速度會突然變化，這是潛艇水下航行最危險的狀況之一。這時潛艇需要通過排水來改變自身重力，控制下潛的加速度。若在某次

13、下潛中，海水密度突變?yōu)樵瓉淼囊话?，潛艇下沉的加速度變?yōu)樵瓉淼?倍，若潛艇下沉的加速度不能超過原來的1.5倍，則排出的水的質量至少為原潛艇質量的(　　) A. B. C. D. A　[在海水密度沒有變化以前，設潛艇的質量為m，體積為V，對潛艇根據牛頓第二定律有mg－ρgV＝ma，海水密度變化以后，對潛艇根據牛頓第二定律有mg－ρgV＝2ma，聯(lián)立解得a＝g，ma＝ρgV。設排水后潛艇的質量最多為m′，對潛艇根據牛頓第二定律有m′g－ρgV＝1.5m′a，解得m′＝m，故排出的水的質量至少為原潛艇質量的，A正確。] 12.如圖所示，質量為m的物體在斜向下的推力F的作用下，沿

14、著粗糙的水平地面以加速度大小a向右做勻減速直線運動，推力F與水平面的夾角為θ。物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為μ，某時刻突然將推力改為大小為Fcos θ、方向水平向左的恒力，則物體的運動情況不可能為(　　) A．以加速度大小2a向右做勻減速直線運動直至靜止 B．保持靜止 C．以加速度大小2a向左做勻加速直線運動 D．以加速度大小a向右做勻減速直線運動，再以大小為a的加速度向左做勻加速直線運動 D　[當用斜向下的推力F作用在物體上時，物體的加速度大小為a1＝＝a?，F(xiàn)突然將推力改為大小為Fcos θ、方向水平向左的恒力，若此時物體的速度為零，則加速度大小為a2＝，當Fcos θ>μmg

15、時，物體以大小為a2的加速度向左做勻加速直線運動，當Fcos θ≤μmg時，物體靜止不動；若此時物體的速度方向向右，則加速度大小為a3＝，a3可能大于a，也可能小于a，也可能等于a，所以物體先以大小為a3的加速度向右做勻減速直線運動，當速度減為零后，再以大小為a2的加速度向左做勻加速直線運動或者靜止。已知a3>a2，綜上所述，D符合題意。] 13. (2019·滄州模擬)將一質量為m的小球靠近墻面豎直向上拋出，圖甲是向上運動小球的頻閃照片，圖乙是下降時的頻閃照片，O是運動過程中的最高點，甲、乙兩次閃光頻率相同，重力加速度為g，假設小球所受的阻力大小不變，則可估算小球受到的阻力大小約為(　　)

16、 甲　　　　乙 A．mg B.mg C.mg D.mg C　[設每塊磚的厚度是d，向上運動時： 9d－3d＝a1T2 向下運動時：3d－d＝a2T2 解得：＝ 根據牛頓第二定律，向上運動時： mg＋f＝ma1 向下運動時：mg－f＝ma2 解得：f＝mg，C正確。] 14.在風洞實驗室中進行如圖所示的實驗。在傾角為37°的固定斜面上，有一個質量為1 kg的物塊，在風洞施加的水平恒力F作用下，從A點由靜止開始運動，經過1.2 s到達B點時立即關閉風洞，撤去恒力F，物塊到達C點時速度變?yōu)榱?，通過速度傳感器測得這一過程中物塊每隔0.2 s的瞬時速度，表給出了部分

17、數(shù)據： t/s 0.0 0.2 0.4 0.6 … 1.4 1.6 1.8 … v/(m·s－1) 0.0 1.0 2.0 3.0 … 4.0 2.0 0.0 … 已知：sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2。求： (1)A、C兩點間的距離； (2)水平恒力F的大小。 解析：(1)物塊勻加速運動過程中的加速度為： a1＝＝ m/s2＝5 m/s2 關閉風洞時的速度為：v＝a1t＝5×1.2 m/s＝6 m/s 關閉風洞后物塊勻減速運動的加速度為：a2＝＝ m/s2＝－10 m/s2 勻加速過程的位移：x1＝

18、a1t2＝×5×1.22 m＝3.6 m 勻減速過程的位移：x2＝＝ m＝1.8 m A、C兩點間的距離為：x＝x1＋x2＝3.6 m＋1.8 m＝5.4 m。 (2)由牛頓第二定律，得 勻加速過程：Fcos 37°－mgsin 37°－μ(mgcos 37°＋Fsin 37°)＝ma1 勻減速過程：－(mgsin 37°＋μmgcos 37°)＝ma2 聯(lián)立兩式代入數(shù)據得：F＝30 N。 答案：(1)5.4 m　(2)30 N 高考真題集中練 (教師用書獨具) 1．(多選)(2016·全國卷Ⅰ)一質點做勻速直線運動?，F(xiàn)對其施加一恒力，且原來作用在質點上的力不發(fā)生改變，則(

19、　　) A．質點速度的方向總是與該恒力的方向相同 B．質點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直 C．質點加速度的方向總是與該恒力的方向相同 D．質點單位時間內速率的變化量總是不變 BC　[質點原來做勻速直線運動，說明所受合外力為0，當對其施加一恒力后，恒力的方向與原來運動的速度方向關系不確定，則質點可能做直線運動，也可能做曲線運動，但加速度的方向一定與該恒力的方向相同，選項B、C正確。] 2．(多選)(2016·全國卷Ⅱ)兩實心小球甲和乙由同一種材料制成，甲球質量大于乙球質量。兩球在空氣中由靜止下落，假設它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比，與球的速率無關。若它們下落相同的距離，

20、則(　　) A．甲球用的時間比乙球長 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　[設小球在下落過程中所受阻力F阻＝kR，k為常數(shù)，R為小球半徑，由牛頓第二定律可知：mg－F阻＝ma，由m＝ρV＝ρπR3知：ρπR3g－kR＝ρπR3a，即a＝g－·，故知：R越大，a越大，即下落過程中a甲>a乙，選項C錯誤；下落相同的距離，由h＝at2知，a越大，t越小，選項A錯誤；由2ah＝v2－v知，v0＝0，a越大，v越大，選項B正確；由W阻＝－F阻h知，甲球克服阻力做的功更大一些，選項D正確。] 3

21、．(2014·全國卷Ⅰ)公路上行駛的兩汽車之間應保持一定的安全距離。當前車突然停止時，后車司機可以采取剎車措施，使汽車在安全距離內停下而不會與前車相碰。通常情況下，人的反應時間和汽車系統(tǒng)的反應時間之和為1 s。當汽車在晴天干燥瀝青路面上以108 km/h的速度勻速行駛時，安全距離為120 m。設雨天時汽車輪胎與瀝青路面間的動摩擦因數(shù)為晴天時的2/5。若要求安全距離仍為120 m，求汽車在雨天安全行駛的最大速度。 解析：本題是追及相遇問題，這類題目要抓住臨界條件vA＝vB，從這一條件結合勻變速直線運動規(guī)律解決問題。 設路面干燥時，汽車與地面間的動摩擦因數(shù)為μ0，剎車時汽車的加速度大小為a0，安全距離為s，反應時間為t0，由牛頓第二定律和運動學公式得 μ0mg＝ma0 ① s＝v0t0＋ ② 式中，m和v0分別為汽車的質量和剎車前的速度。 設在雨天行駛時，汽車與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，依題意有 μ＝μ0 ③ 設在雨天行駛時汽車剎車的加速度大小為a，安全行駛的最大速度為v，由牛頓第二定律和運動學公式得 μmg＝ma ④ s＝vt0＋ ⑤ 聯(lián)立①②③④⑤式并代入題給數(shù)據得 v＝20 m/s(或72 km/h)。 ⑥ 答案：20 m/s - 9 -