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1、
專題11 牛頓第二定律(練)
)
1.2015年元宵節(jié)期間人們?nèi)挤牌鹈利惖臒熁鹨詰c祝中華民族的傳統(tǒng)節(jié)日,按照設(shè)計(jì),某種型號(hào)的裝有煙花的禮花彈從專用炮筒中射出后,在3s末到達(dá)離地面90m的最高點(diǎn)時(shí)炸開,構(gòu)成各種美麗的圖案。假設(shè)禮花彈從炮筒中豎直向上射出時(shí)的初速度是v0,上升過程中所受的平均阻力大小是自身重力的k倍,那么v0和k分別等于(g取10m/s2): ( )
A.60m/s 1 B.60m/s 0.5 C. 30m/s 1 D. 30m/s 0.5
【答案】A
【名師點(diǎn)睛】本題主要考查了牛頓第二定律及運(yùn)
2、動(dòng)學(xué)基本公式的應(yīng)用,要求同學(xué)們能正確對(duì)物體進(jìn)行受力分析,根據(jù)受力情況判斷運(yùn)動(dòng)情況,并熟練運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式解題。
2.如圖所示,水平地面上有兩個(gè)質(zhì)量相等的物體,中間用勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連,在外力F1、F2的作用下運(yùn)動(dòng).已知F1>F2,當(dāng)運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí),關(guān)于彈簧的伸長(zhǎng)量下列說法正確的是: ( )
A. 若水平地面光滑,彈簧的伸長(zhǎng)量為
B. 若水平地面光滑,彈簧的伸長(zhǎng)量為
C. 若水平地面粗糙且兩個(gè)物體與地面動(dòng)摩擦因數(shù)相同,彈簧的伸長(zhǎng)量為
D. 若水平地面粗糙且兩個(gè)物體與地面動(dòng)摩擦因數(shù)相同,彈簧的伸長(zhǎng)量為
【答案】C]
【解析】設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)量均為m,若
3、水平地面光滑,以整體為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律得
再以A為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得:F1-kx=ma
代入解得,彈簧的伸長(zhǎng)量為,選項(xiàng)AB錯(cuò)誤;
若水平地面粗糙且兩個(gè)物體與地面動(dòng)摩擦因數(shù)相同, 以整體為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律得
再以A為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得:F1-kx-μmg=ma
代入解得,彈簧的伸長(zhǎng)量為,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤;故選C.
【名師點(diǎn)睛】本題是牛頓第二定律的應(yīng)用問題,也是連接體問題,要靈活選擇研究對(duì)象,最好是先整體后隔離物體,同時(shí)要充分抓住各個(gè)物體加速度相同的特點(diǎn)列方程求解。
3.如圖所示,物塊A、B質(zhì)量相等,在恒力F作用下在水平面上勻加速直線運(yùn)動(dòng)
4、。若物塊與水平面間接觸面光滑,物塊A的加速度大小為a1,物塊A、B間的相互作用力大小為N1;若物塊與水平面間接觸面粗糙,且物塊A、B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,物塊B的加速度大小為a2,物塊A、B間的相互作用力大小為N2;則下列說法正確的是: ( )
A., B.,
C., D.,
【答案】D
【名師點(diǎn)睛】考查學(xué)生應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律知識(shí)解決有關(guān)連接體問題的能力,知道A、B兩物體具有相同的加速度,通過整體法和隔離法,即先整體后隔離的方法,運(yùn)用牛頓第二定律列出方程進(jìn)行求解;此題難度不大,考查基本規(guī)律的運(yùn)用.
4.(多選)如圖所示,做勻
5、速直線運(yùn)動(dòng)的小車A通過一根繞過定滑輪的長(zhǎng)繩吊起一重物B,設(shè)重物和小車速度的大小分別為vB、vA,則: ( )
A.vA >vB B.vA
6、,放在斜面底端的物體A(可視為質(zhì)點(diǎn))通過輕質(zhì)細(xì)繩繞過定滑輪連掛另一物體B(可視為質(zhì)點(diǎn)),已知B物體質(zhì)量是A物體質(zhì)量的3倍,最初物體在外力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)B物體與水平地面的距離為,已知物體A與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,,,重力加速度為,從靜止開始釋放物體,求:
(1)B落地前運(yùn)動(dòng)的加速度的大小;
(2)A物體在斜面上向上運(yùn)動(dòng)的最大距離。
【答案】(1);(2)
【解析】(1)對(duì)A:
對(duì)B:,解得:。
(2)設(shè)B落地時(shí)的速度大小為,則
B落地后,對(duì)A,在A向上滑行的過程中:
解得:
設(shè)A在B落地后還能向上滑行的距離為x1
則
解得:
所以,A在斜面上向上能運(yùn)動(dòng)的最
7、大距離
【名師點(diǎn)睛】本題中單個(gè)物體機(jī)械能不守恒,但二者組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.求A能沿斜面滑行的最大距離時(shí)應(yīng)從斜面底端算起。
1.(多選)如圖所示,傾角的光滑斜面體固定在水平面上,斜面長(zhǎng)度L=0.8m,一質(zhì)量、帶電量的帶電小球靜止在斜面底端?,F(xiàn)要使小球能夠到達(dá)斜面頂端,可施加一沿斜面向上、場(chǎng)強(qiáng)大小為E=100V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng),重力加速度g=10m/s2,則這個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)存在的時(shí)間t可能為: ( )
A.0.5s B.0.4s C.0.3s D.0.2s
【答案】AB
【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律的應(yīng)
8、用問題;解題的關(guān)鍵是根據(jù)牛頓定律先求解物體的加速度,然后聯(lián)系運(yùn)動(dòng)公式進(jìn)行解答;注意物體加速運(yùn)動(dòng)的末速度等于減速運(yùn)動(dòng)的初速度.
2.(多選)帶滑輪的平板C放在水平桌面上,小車A通過繞過滑輪的輕繩與物體B相連,如圖所示,A、C間及繩與滑輪間摩擦不計(jì),C與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,A、C質(zhì)量均為m,小車運(yùn)動(dòng)時(shí)平板C保持靜止,物體B的質(zhì)量M可改變,則下列說法正確的是: ( )
A、當(dāng)M=m時(shí),C受到桌面的摩擦力大小為mg
B、當(dāng)M=m時(shí),C受到桌面的摩擦力大小為
C、在M改變時(shí),保持C靜止的μ必須滿足
D、無論μ值為多大,C都為保持靜止
【答
9、案】BC
【名師點(diǎn)睛】在使用牛頓第二定律時(shí),一般步驟為:1、確定研究對(duì)象;2、分析物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài);3、對(duì)研究對(duì)象受力分析;4、建立坐標(biāo)系;5、選取正方向;6、根據(jù)牛頓第二定律列方程求解,必要時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論分析
3.(多選)如圖所示,質(zhì)量相同的木塊A、B用輕彈簧連接置于光滑的水平面上,開始彈簧處于自然狀態(tài),現(xiàn)用水平恒力F推木塊A,則從開始到彈簧第一次被壓縮到最短的過程中,以下說法正確的是: ( )
A、兩木塊速度相同時(shí),加速度
B、兩木塊速度相同時(shí),加速度
C、兩木塊加速度相同時(shí),速度
D、兩木塊加速度相同時(shí),速度
【答案】BD
【名師點(diǎn)睛】在彈簧被壓
10、縮的過程中,A的合力在減小,加速度在減小,只要A的速度大于B的速度,此過程中B的加速度一直在增加。
4.如圖所示,在動(dòng)摩擦因數(shù)的水平面上有一個(gè)質(zhì)量的小球,小球與水平輕彈簧及與豎直方程成角的不可伸長(zhǎng)的輕繩一端相連,此時(shí)小球處于靜止?fàn)顟B(tài),且水平面對(duì)小球的彈力恰好為零,在剪斷輕繩的瞬間(取),下列說法中正確的是: ( )
A、小球受力個(gè)數(shù)不變
B、小球立即向左運(yùn)動(dòng),且
C、小球立即向左運(yùn)動(dòng),且]
D、若剪斷的彈簧,則剪斷瞬間小球加速度的大小
【答案】B
【解析】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(jù)共點(diǎn)力平衡得,彈簧的彈力:。
剪斷輕
11、繩的瞬間,彈簧的彈力仍然為20N,小球此時(shí)受重力、支持力、彈簧彈力和摩擦力四個(gè)力作用.小球的受力個(gè)數(shù)發(fā)生改變,故A錯(cuò)誤;小球所受的最大靜摩擦力為:,根據(jù)牛頓第二定律得小球的加速度為:,合力方向向左,所以向左運(yùn)動(dòng),故B正確,C錯(cuò)誤;剪斷彈簧的瞬間,輕繩對(duì)小球的拉力瞬間為零,此時(shí)小球所受的合力為零,則小球的加速度為零,故D錯(cuò)誤。
【名師點(diǎn)睛】剪斷細(xì)線的瞬間,彈簧的彈力不變,對(duì)小球受力分析,確定小球的受力個(gè)數(shù),根據(jù)牛頓第二定律求出瞬間的加速度大?。魯鄰椈傻乃查g,因?yàn)槔K子的作用力可以發(fā)生突變,小球瞬間所受的合力為零。
5.如圖所示,一足夠長(zhǎng)的固定光滑斜面傾角=37,兩物塊A、B的質(zhì)量1kg、4k
12、g。兩物塊之間的輕繩長(zhǎng)L=0.5m,輕繩可承受的最大拉力為T=12N,對(duì)B施加一沿斜面向上的力 F,使A、B由靜止開始一起向上運(yùn)動(dòng),力F逐漸增大, g取10m/s2(sin37=0.6,cos37=0.8)。
(1)若某一時(shí)刻輕繩被拉斷,求此時(shí)外力F的大小;
(2)若輕繩拉斷瞬間A、B的速度為3m/s,繩斷后保持外力F不變,求當(dāng)A運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),A、B之間的距離。
【答案】(1);(2)
【名師點(diǎn)睛】本題應(yīng)用牛頓定律解決兩類基本問題為命題背景考查學(xué)生的推理能力和分析綜合能力,關(guān)鍵理清物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解。
1.【2016上海卷】
13、如圖,頂端固定著小球的直桿固定在小車上,當(dāng)小車向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),球所受合外力的方向沿圖中的: ( )
A.OA方向 B.OB方向 C.OC方向 D.OD方向]
【答案】D
【解析】據(jù)題意可知,小車向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由于球固定在桿上,而桿固定在小車上,則三者屬于同一整體,根據(jù)整體法和隔離法的關(guān)系分析可知,球和小車的加速度相同,所以球的加速度也應(yīng)該向右,故選項(xiàng)D正確。
【方法技巧】本題通過整體法和隔離法可以判斷出做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體局部加速度和整體加速度相同。
2.【2016全國(guó)新課標(biāo)Ⅰ卷】(多選)一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng),現(xiàn)對(duì)其施加一恒力
14、,且原來作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變,則: ( )
A.質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同
B.質(zhì)點(diǎn)速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直
C.質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與該恒力的方向相同
D.質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速率的變化量總是不變
【答案】BC
【名師點(diǎn)睛】本題主要考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律。特別注意以前我們碰到的問題經(jīng)常是去掉一個(gè)恒力,本題增加了一個(gè)恒力,從牛頓運(yùn)動(dòng)定律角度來看沒有什么區(qū)別。根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算加速度的可能大小,根據(jù)合力與速度方向間的關(guān)系判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況。要特別注意的是,質(zhì)點(diǎn)有可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。
3.【2015上海3】如圖,鳥沿虛線斜向上加速飛行,空氣對(duì)
15、其作用力可能是: ( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】小鳥沿虛線斜向上加速飛行,說明合外力方向沿虛線斜向上,小鳥受兩個(gè)力的作用,空氣的作用力和重力,如下圖所示:
【名師點(diǎn)睛】 本題以實(shí)際情境為命題背景,考查力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、合力與分力的關(guān)系等知識(shí)點(diǎn),意在考查考生對(duì)物理基本規(guī)律的理解能力和靈活運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的能力。本題的要點(diǎn)是理解合力和分力的關(guān)系,對(duì)小鳥進(jìn)行受力分析可以較快解決問題。
4.【2015海南8】(多選)如圖所示,物塊a、b和c的質(zhì)量相同,a和
16、b、b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連,通過系在a上的細(xì)線懸掛于固定點(diǎn)O;整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài);現(xiàn)將細(xì)繩剪斷,將物塊a的加速度記為a1,S1和S2相對(duì)原長(zhǎng)的伸長(zhǎng)分別為△l1和△l2,重力加速度大小為g,在剪斷瞬間: ( )
A.a(chǎn)1=3g B.a(chǎn)1=0 C.△l1=2△l2 D.△l1=△l2
【答案】AC
【名師點(diǎn)睛】做本類型題目時(shí),需要知道剪斷細(xì)線的瞬間,彈簧來不及發(fā)生變化,即細(xì)線的拉力變?yōu)榱?,彈簧的彈力吧不變,然后根?jù)整體和隔離法分析。
5.【2014全國(guó)新課標(biāo)Ⅰ卷】如圖,用橡皮筋將一小球懸掛在小車的架子上,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?,F(xiàn)使小車從靜止開始向左加速,加速度從零開始逐漸增大到某一值,然后保持此值,小球穩(wěn)定的偏離豎直方向某一角度(橡皮筋在彈性限度內(nèi) )。與穩(wěn)定在豎直位置時(shí)相比,小球高度: ( )
A.一定升高 B.一定降低
C.保持不變 D.升高或降低由橡皮筋的勁度系數(shù)決定
【答案】A
【方法技巧】本題是已知運(yùn)動(dòng),分析受力;靜止時(shí)彈力與重力平衡,加速運(yùn)動(dòng)時(shí),彈力與重力的合力水平向左。
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