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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 3.2牛頓第二定律 兩類動力學(xué)問題課時提升作業(yè) 滬科版必修1 一、選擇題(本題共5小題,每小題7分,共35分。多選題已在題號后標(biāo)出) 1.(xx新課標(biāo)全國卷Ⅰ)如圖是伽利略1604年做斜面實驗時的一頁手稿照片,照片左上角的三列數(shù)據(jù)如表。表中第二列是時間,第三列是物體沿斜面運動的距離,第一列是伽利略在分析實驗數(shù)據(jù)時添加的。根據(jù)表中的數(shù)據(jù),伽利略可以得出的結(jié)論是(　　) 1 1 32 4 2 130 9 3 298 16 4 526 25 5 824 36 6 1 192 49 7 1 600 64 8 2 104 A.物體具有慣性 B.斜面傾角一定時,加速度與質(zhì)量無關(guān) C.物體運動的距離與時間的平方成正比 D.物體運動的加速度與重力加速度成正比 2.(xx福建高考)在國際單位制(簡稱SI)中,力學(xué)和電學(xué)的基本單位有：m(米)、kg(千克)、s(秒)、A(安培)。導(dǎo)出單位V(伏特)用上述基本單位可表示為(　　) A.m2kgs-4A-1　　　　 B.m2kgs-3A-1 C.m2kgs-2A-1 D.m2kgs-1A-1 3.(xx銀川模擬)如圖所示,在光滑水平面上,用彈簧水平連接一斜面,彈簧的另一端固定在墻上,一玩具遙控小車放在斜面上,系統(tǒng)靜止不動。用遙控器啟動小車,小車沿斜面加速上升,則(　　) A.系統(tǒng)靜止時彈簧被壓縮 B.小車加速時彈簧處于原長 C.小車加速時彈簧被壓縮 D.小車加速時可將彈簧換成細(xì)繩 4.(多選)(xx上海六校模擬)目前,有一種先進(jìn)的汽車制動裝置,可保證車輪在制動時不會被抱死,使車輪仍有一定的滾動,安裝了這種防抱死裝置的汽車,在緊急剎車時可獲得比車輪抱死更大的制動力,從而使剎車距離大大減小。假設(shè)汽車安裝防抱死裝置后剎車時受到的合力恒為F,駕駛員的反應(yīng)時間為t,汽車的質(zhì)量為m,剎車前勻速行駛的速度為v,則(　　) A.汽車剎車的加速度大小為a= B.汽車的剎車時間t0= C.汽車的剎車距離為s1= D.駕駛員發(fā)現(xiàn)情況后緊急剎車時的安全距離s=vt+ 5.如圖所示,物塊A、B、C質(zhì)量分別為m、2m、3m,A與天花板間、B與C之間用輕彈簧相連,A、B間用輕繩相連,當(dāng)系統(tǒng)平衡后,突然將A、B間輕繩剪斷,在輕繩剪斷瞬間,A、B、C的加速度(以向下為正方向)分別為(　　) A.g,g,g　　　　　　 B.-5g,2.5g,0 C.-5g,2g,0 D.-g,2g,3g 二、計算題(本題15分。需寫出規(guī)范的解題步驟) 6.(xx阜陽模擬)將一平板支撐成一斜面,一石塊可以沿著斜面往不同的方向滑行,如圖所示。如果使石塊具有初速度v,方向沿斜面向下,那么它將做勻減速運動,經(jīng)過距離L1后停下來;如果使石塊具有同樣大小的速度,但方向沿斜面向上,它將向上運動距離L2后停下來?，F(xiàn)在平板上沿水平方向釘一光滑木條(圖中MN所示),木條的側(cè)邊與斜面垂直。如果使石塊在水平方向以與前兩種情況同樣大小的初速度緊貼著光滑木條運動,求石塊在水平方向通過的距離L。 強(qiáng)化專練(建議：25分鐘) 強(qiáng)化點1：牛頓第二定律的理解 1.(xx海南高考)一質(zhì)點受多個力的作用,處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)使其中一個力的大小逐漸減小到零,再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來的大小。在此過程中,其他力保持不變,則質(zhì)點的加速度大小a和速度大小v的變化情況是(　　) A.a和v都始終增大 B.a和v都先增大后減小 C.a先增大后減小,v始終增大 D.a和v都先減小后增大 2.(多選)(xx東城區(qū)模擬)一物體重為50N,與水平桌面間的動摩擦因數(shù)為0.2,現(xiàn)加上如圖所示的水平力F1和F2,若F2=15N時物體做勻加速直線運動,則F1的值可能是(g=10m/s2)(　　) A.3 N　　　 B.25 N　　 　C.30 N　 　　D.50 N 強(qiáng)化點2：牛頓第二定律的瞬時性 3.如圖所示,光滑水平面上,A、B兩物體用輕彈簧連接在一起,A、B的質(zhì)量分別為m1、m2,在拉力F作用下,A、B共同做勻加速直線運動,加速度大小為a,某時刻突然撤去拉力F,此瞬時A和B的加速度大小為a1和a2,則(　　) A.a1=0　a2=0 B.a1=a　a2=a C.a1=a　a2=a D.a1=a　a2=a 4.(多選)如圖所示,質(zhì)量均為m的A、B兩球之間系著一根不計質(zhì)量的彈簧,放在光滑的水平面上,A球緊靠豎直墻壁。今用水平力F將B球向左推壓彈簧,平衡后,突然將F撤去,在這一瞬間(　　) A.B球的速度為零,加速度為零 B.B球的速度為零,加速度大小為 C.在彈簧第一次恢復(fù)原長之后,A才離開墻壁 D.在A離開墻壁后,A、B兩球均向右做勻速運動 5.(多選)(xx浙江高考)如圖所示,總質(zhì)量為460 kg的熱氣球,從地面剛開始豎直上升時的加速度為0.5 m/s2,當(dāng)熱氣球上升到180 m時,以5 m/s的速度向上勻速運動。若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變,上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變,重力加速度g=10 m/s2。關(guān)于熱氣球,下列說法正確的是(　　) A.所受浮力大小為4 830 N B.加速上升過程中所受空氣阻力保持不變 C.從地面開始上升10 s后的速度大小為5 m/s D.以5 m/s勻速上升時所受空氣阻力大小為230 N 6.(xx 洛陽模擬)某電視臺闖關(guān)競技節(jié)目的第一關(guān)是雪滑梯,其結(jié)構(gòu)可以簡化為如圖所示模型。雪滑梯頂點距地面高h(yuǎn)=15m,滑梯斜面部分長l=25m,在水平部分距離斜道底端為s0=20m處有一海綿坑。比賽時參賽運動員乘坐一質(zhì)量為M的雪輪胎從賽道頂端滑下,在水平雪道上翻離雪輪胎滑向海綿坑,運動員停在距離海綿坑1m范圍內(nèi)算過關(guān)。已知雪輪胎與雪道間的動摩擦因數(shù)μ1=0.3,運動員與雪道間的動摩擦因數(shù)μ2=0.8,假設(shè)運動員離開雪輪胎的時間不計,運動員落到雪道上時的水平速度不變。g取10m/s2。求質(zhì)量為m的運動員(可視為質(zhì)點)在水平雪道上的什么區(qū)域離開雪輪胎才能闖關(guān)成功。 答案解析 素能全練 1.【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行： (1)建立一個運動模型：物體沿斜面加速下滑; (2)分析歸納測量數(shù)據(jù)：得出沿斜面運動規(guī)律。 【解析】選C。由第三列物體沿斜面運動的距離猜想可能與時間有關(guān),先可以求出各距離的比值近似為1∶4∶9∶16∶25∶36∶49∶64,即物體運動的距離與時間的平方成正比即x∝t2,故選項C正確。由此可以進(jìn)一步得出物體沿斜面向下做初速度為零的勻加速運動,但僅根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)無法確定加速度與質(zhì)量、斜面傾角及重力加速度的關(guān)系,也不能得出物體具有慣性,所以選項A、B、D錯。 2.【解題指南】解答本題時應(yīng)從以下兩個方面進(jìn)行分析： (1)力學(xué)和電學(xué)相聯(lián)系的物理量。 (2)明確題中單位對應(yīng)的物理量與規(guī)律。 【解析】選B。根據(jù)P=UI、P=Fv、F=ma 可導(dǎo)出U=,即V==m2kgs-3A-1,故選B。 3.【解析】選D。系統(tǒng)靜止時,系統(tǒng)受力平衡,水平方向不受力,彈簧彈力等于零,彈簧處于原長,故A錯誤;小車加速上升時,系統(tǒng)受到的合力的水平分力不為零,且方向向右,則彈簧提供的是拉力,彈簧處于拉伸狀態(tài),所以小車加速時,可將彈簧換成細(xì)繩,故D正確。 4.【解析】選C、D。汽車剎車的加速度大小為a=,選項A錯誤;汽車的剎車時間t0==,選項B錯誤;由v2=2as1得汽車剎車后繼續(xù)行駛距離為s1=,選項C正確;駕駛員發(fā)現(xiàn)情況后緊急剎車時的安全距離s=vt+,選項D正確。 【加固訓(xùn)練】 (多選)如圖所示,水平傳送帶以恒定速度v向右運動。將質(zhì)量為m的物體Q輕輕放在水平傳送帶的左端A處,經(jīng)過t秒后,Q的速度也變?yōu)関,再經(jīng)t秒物體Q到達(dá)傳送帶的右端B處,則(　　) A.前t秒內(nèi)物體做勻加速運動,后t秒內(nèi)物體做勻減速運動 B.后t秒內(nèi)Q與傳送帶之間無摩擦力 C.前t秒內(nèi)Q的位移與后t秒內(nèi)Q的位移大小之比為1∶1 D.Q由傳送帶左端運動到右端的平均速度為v 【解析】選B、D。前t秒內(nèi)物體Q相對傳送帶向左滑動,物體Q受向右的滑動摩擦力,由牛頓第二定律Ff=ma可知,物體Q做勻加速運動,后t秒內(nèi)物體Q相對傳送帶靜止,做勻速運動,不受摩擦力作用,選項A錯誤,B正確;前t秒內(nèi)Q的位移x1=t,后t秒內(nèi)Q的位移x2=vt,故=,選項C錯誤;Q由傳送帶左端運動到右端的平均速度===v,選項D正確。 5.【解析】選B。輕繩剪斷前,對A、B、C整體由平衡條件得,6mg-F1=0,解得F1=6mg,對C由平衡條件得3mg-F2=0,解得F2=3mg;輕繩剪斷瞬間,兩個輕彈簧的拉力保持不變,而輕繩的拉力立即消失,由牛頓第二定律得,對A：mg-F1=maA,解得aA=-5g,對B：2mg+F2=2maB,解得aB=2.5g,對C：3mg-F2=3maC,解得aC=0,故選項B正確。 6.【解析】設(shè)斜面的傾斜角為θ,石塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ,對石塊由牛頓第二定律得： 沿斜面減速下滑時：μmgcosθ-mgsinθ=ma1　 (3分) 沿斜面減速上滑時：μmgcosθ+mgsinθ=ma2　 (3分) 緊貼光滑木條水平運動時：μmgcosθ=ma3　 (3分) 由運動學(xué)規(guī)律得： v2=2a1L1　 (2分) v2=2a2L2　 (1分) v2=2a3L　 (1分) 解得：L=　 (2分) 答案： 強(qiáng)化專練 1.【解題指南】解答本題時應(yīng)注意理解以下兩點： (1)知道共點力的平衡條件。 (2)能根據(jù)牛頓第二定律分析加速度。 【解析】選C。質(zhì)點受多個力的作用,處于靜止?fàn)顟B(tài),則多個力的合力為零,其中任意一個力與剩余所有力的合力大小相等、方向相反,使其中一個力的大小逐漸減小到零再恢復(fù)到原來的大小,則所有力的合力先變大后變小,但合力的方向不變,根據(jù)牛頓第二定律,a先增大后減小,v始終增大,故選C。 2.【解析】選A、C、D。若物體向左做勻加速直線運動,根據(jù)牛頓第二定律可知：F2-F1-μG=ma>0,解得F1<5N,A正確;若物體向右做勻加速直線運動,根據(jù)牛頓第二定律可知：F1-F2-μG=ma>0,解得F1>25N,C、D正確,B錯誤。 【加固訓(xùn)練】 如圖所示,底板光滑的小車上用兩個量程為20N、完全相同的彈簧測力計甲和乙系住一個質(zhì)量為1kg的物塊,在水平地面上,當(dāng)小車做勻速直線運動時,兩彈簧測力計的示數(shù)均為10N,當(dāng)小車做勻加速直線運動時,彈簧測力計甲的示數(shù)為8N,這時小車運動的加速度大小是(　　) A.2 m/s2 B.4 m/s2 C.6 m/s2 D.8 m/s2 【解析】選B。小車做勻速直線運動時,物塊隨小車也做勻速直線運動,兩彈簧測力計示數(shù)均為10N,形變相同,彈簧測力計甲的示數(shù)變?yōu)?N,形變減小Δx,彈簧測力計乙形變要增加Δx,故彈簧測力計乙的示數(shù)為12N,物塊受到的合外力F=4N,故加速度的大小是a==m/s2=4m/s2,選項B正確。 3.【解析】選D。撤去拉力F前,設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k、形變量為x,對A由牛頓第二定律得kx=m1a;撤去拉力F后,彈簧的形變量保持不變,對A由牛頓第二定律得kx=m1a1,對B由牛頓第二定律kx=m2a2,解得a1=a、a2=a,故選項D正確。 【加固訓(xùn)練】 如圖所示,質(zhì)量為m的小球用水平輕彈簧系住,并用傾角為30的光滑木板AB托住,小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間,小球的加速度大小為(　　) A.0　　　 B.g　 　　C.g　 　　D.g 【解析】選B。開始小球處于平衡狀態(tài),受重力mg、支持力FN、彈簧拉力F三個力作用,如圖所示,由平衡條件可得支持力FN=mg,重力mg、彈簧拉力F的合力大小等于支持力FN,當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間,小球不再平衡,此時小球所受的合力與FN等大反向,由牛頓第二定律得此時小球的加速度大小為g,故選項B正確。 4.【解析】選B、C。撤去力F前,B球受四個力作用,豎直方向的重力和支持力平衡,水平方向推力F和彈簧的彈力平衡,即彈簧的彈力大小為F,撤去力F的瞬間,彈簧的彈力大小仍為F,故B球所受合外力為F,則B球加速度為a=,而此時B球的速度為零,選項B正確,A錯誤;在彈簧恢復(fù)原長前,彈簧對A球有水平向左的彈力使A球壓緊墻壁,直到彈簧恢復(fù)原長時A球才離開墻壁,A球離開墻壁后,由于彈簧的作用,使A、B兩球均做變速運動,選項C正確,D錯誤。 5.【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行： (1)審題注意關(guān)鍵詞,理解浮力保持不變、總質(zhì)量不變的含義; (2)對熱氣球進(jìn)行運動分析和受力分析,找出熱氣球由加速運動到勻速運動的原因所在。 【解析】選A、D。剛開始豎直上升時,熱氣球受重力和空氣的浮力,熱氣球的加速度為0.5 m/s2,由牛頓第二定律可得熱氣球所受浮力大小為4 830 N,A正確;熱氣球加速上升過程中所受空氣阻力是不斷變大的,熱氣球做加速度減小的加速運動,速度達(dá)到5 m/s所用的時間要大于10 s,B、C均錯誤;當(dāng)熱氣球以5 m/s勻速上升時,由受力平衡可得熱氣球所受空氣阻力大小為230 N,D正確。 6.【解析】設(shè)運動員乘坐雪輪胎沿斜面滑動時的加速度為a0,滑到底端時的速度大小為v,有: (M+m)gsinθ-μ1(M+m)gcosθ=(M+m)a0 v2=2a0l 解得:v=6m/s 設(shè)在水平軌道上運動時,運動員乘坐雪輪胎時加速度大小為a1,翻下后加速度大小為a2,由牛頓第二定律得: μ1(M+m)g=(M+m)a1 μ2mg=ma2 設(shè)在距離海綿坑s1處翻下時剛好滑到海綿坑邊停下,翻下時速度為v1,則有: v2-=2a1(s0-s1) =2a2s1 聯(lián)立解得:s1=6m 設(shè)在距離海綿坑s2處翻下時剛好滑到距離海綿坑邊1m處停下,翻下時速度為v2,則有: v2-=2a1(s0-s2) =2a2(s2-1) 聯(lián)立解得:s2=7.6m 故運動員應(yīng)該在距離海綿坑6～7.6 m之間的區(qū)域離開雪輪胎,才能闖關(guān)成功。 答案:運動員應(yīng)該在距離海綿坑6～7.6 m之間的區(qū)域離開雪輪胎 【加固訓(xùn)練】 (xx合肥模擬)如圖所示,傾角為30的光滑斜面與粗糙的水平面平滑連接。現(xiàn)將一滑塊(可視為質(zhì)點)從斜面上A點由靜止釋放,最終停在水平面上的C點。已知A點距水平面的高度h=0.8m,B點與C點的距離L=2.0m。(滑塊經(jīng)過B點時沒有能量損失,g=10m/s2),求： (1)滑塊在運動過程中的最大速度; (2)滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ; (3)滑塊從A點釋放后,經(jīng)過時間t=1.0s時速度的大小。 【解析】(1)滑塊先在斜面上做勻加速運動,然后在水平面上做勻減速運動,故滑塊運動到B點時速度最大為vm,設(shè)滑塊在斜面上運動的加速度大小為a1,由牛頓第二定律得： mgsin30=ma1　=2a1 解得：vm=4m/s (2)設(shè)滑塊在水平面上運動的加速度大小為a2,由牛頓第二定律得： μmg=ma2　=2a2L 解得：μ=0.4 (3)設(shè)滑塊在斜面上運動的時間為t1,則：vm=a1t1 解得：t1=0.8s 由于t>t1,故滑塊已經(jīng)經(jīng)過B點,做勻減速運動的時間為t-t1=0.2s 設(shè)t=1.0s時速度大小為v,則： v=vm-a2(t-t1) 解得：v=3.2m/s 答案：(1)4m/s　(2)0.4　(3)3.2 m/s