2019年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第三章 第2講 牛頓第二定律 兩類動力學(xué)問題課時提能演練 新人教版一、選擇題(本大題共10小題,每小題7分,共70分。每小題只有一個選項(xiàng)正確)1.(xx海南高考)一質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)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【解題指南】解答本題時應(yīng)注意理解以下兩點(diǎn):(1)知道共點(diǎn)力的平衡條件。(2)能根據(jù)牛頓第二定律分析加速度?！窘馕觥窟xC。質(zhì)點(diǎn)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.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(yùn)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(yùn)動時,彈簧測力計甲的示數(shù)為8N,這時小車運(yùn)動的加速度大小是()A.2 m/s2B.4 m/s2C.6 m/s2D.8 m/s2【解析】選B。小車做勻速直線運(yùn)動時,物塊隨小車也做勻速直線運(yùn)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x,彈簧測力計乙形變要增加x,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(xiàng)B正確。3.汽車正在走進(jìn)千家萬戶,在給人們的出行帶來方便的同時也帶來了安全隱患。行車過程中,如果車距較近,剎車不及時,汽車將發(fā)生碰撞,車?yán)锏娜丝赡苁艿絺?為了盡可能地減輕碰撞引起的傷害,人們設(shè)計了安全帶,假定乘客質(zhì)量為70kg,汽車車速為90km/h,從踩下剎車到完全停止需要的時間為5s,安全帶對乘客的作用力大小約為(不計人與座椅間的摩擦)()A.450 NB.400 NC.350 ND.300 N【解析】選C。汽車的速度v0=90km/h=25m/s,設(shè)汽車勻減速的加速度大小為a,則a=5m/s2,對乘客應(yīng)用牛頓第二定律得:F=ma=705N=350N,所以C正確。4. (xx南平模擬)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(yùn)動,則F1的值可能是(g=10m/s2)()A.3 NB.10 NC.15 ND.20 N【解析】選A。若物體向左做勻加速直線運(yùn)動,根據(jù)牛頓第二定律可知:F2-F1-G=ma>0,解得F1<5N,A正確;若物體向右做勻加速直線運(yùn)動,根據(jù)牛頓第二定律可知:F1-F2-G=ma>0,解得F1>25N,B、C、D錯誤。5.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彈簧,則當(dāng)木塊接觸彈簧后()A.木塊立即做減速運(yùn)動B.當(dāng)木塊的加速度為零時,其速度也為零C.當(dāng)F等于彈簧彈力時,木塊速度最大D.彈簧壓縮量最大時,木塊加速度為零【解析】選C。木塊在光滑水平面上做勻加速運(yùn)動,與彈簧接觸后,F>F彈,隨彈簧形變量的增大,向左的彈力F彈逐漸增大,木塊做加速度減小的加速運(yùn)動;當(dāng)彈力和F相等時木塊的加速度為零,木塊速度最大,之后木塊做減速運(yùn)動,彈簧壓縮量最大時,木塊加速度向左不為零,故選項(xiàng)C正確。6.如圖所示,水平傳送帶以恒定速度v向右運(yùn)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(yùn)動,后t秒內(nèi)物體做勻減速運(yùn)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11D.Q由傳送帶左端運(yùn)動到右端的平均速度為v【解析】選B。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f=ma可知,物體Q做勻加速運(yùn)動,后t秒內(nèi)物體Q相對傳送帶靜止,做勻速運(yùn)動,不受摩擦力作用,選項(xiàng)A錯誤,B正確;前t秒內(nèi)Q的位移s1=t,后t秒內(nèi)Q的位移s2=vt,故=,選項(xiàng)C錯誤;Q由傳送帶左端運(yùn)動到右端的平均速度=v,選項(xiàng)D錯誤?！咀兪絺溥x】如圖所示,傳送皮帶不動時,物塊從皮帶頂端A由靜止開始下滑到皮帶底端B所用的時間為t,則()A.當(dāng)皮帶逆時針轉(zhuǎn)動時,物塊由A滑到B的時間一定大于tB.當(dāng)皮帶逆時針轉(zhuǎn)動時,物塊由A滑到B的時間一定小于tC.當(dāng)皮帶順時針轉(zhuǎn)動時,物塊由A滑到B的時間可能等于tD.當(dāng)皮帶順時針轉(zhuǎn)動時,物塊由A滑到B的時間一定小于t【解析】選D。當(dāng)皮帶逆時針轉(zhuǎn)動時,A下滑過程中受力不變,加速度不變,所以下滑時間不變,選項(xiàng)A、B均錯誤;當(dāng)皮帶順時針轉(zhuǎn)動時,A開始下滑過程受到的摩擦力沿斜面向下,下滑加速度變大,所以下滑時間一定小于t,選項(xiàng)C錯誤,D正確。7.如圖所示,車內(nèi)繩AB與繩BC拴住一小球,BC水平,車由原來的靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)橄蛴壹铀僦本€運(yùn)動,小球仍處于圖中所示的位置,則()A.AB繩、BC繩拉力都變大B.AB繩拉力變大,BC繩拉力變小C.AB繩拉力變大,BC繩拉力不變D.AB繩拉力不變,BC繩拉力變大【解析】選D。車加速時,小球受力如圖所示,由牛頓第二定律得,水平方向T2-T1sin=ma,豎直方向T1cos-G=0,解以上兩式得T1=,T2=T1sin+ma,故T1不變,T2變大,選項(xiàng)D正確?！究偨Y(jié)提升】應(yīng)用牛頓第二定律解題的兩種方法1.合成法:若物體只受兩個力作用而產(chǎn)生加速度時,可利用平行四邊形定則求出兩個力的合力方向就是加速度的方向,特別是兩個力互相垂直或相等時,應(yīng)用力的合成法比較簡單。2.正交分解法:當(dāng)物體受到三個以上的力作用時,常用正交分解法解題。(1)分解力:一般將受到的力沿加速度方向和垂直加速度的方向進(jìn)行分解。(2)分解加速度:當(dāng)物體受到的力互相垂直時,沿這兩個互相垂直的方向分解加速度,再應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解,有時更簡單。8.如圖所示,質(zhì)量為m=1kg的物體與水平地面之間的動摩擦因數(shù)為0.3,當(dāng)物體運(yùn)動的速度為10m/s時,給物體施加一個與速度方向相反的大小為F=2N的恒力,在此恒力作用下(取g=10m/s2)()A.物體經(jīng)10s速度減為零B.物體經(jīng)5s速度減為零C.物體速度減為零后將保持靜止D.物體速度減為零后將向右運(yùn)動【解析】選C。物體受到向右的滑動摩擦力,f=N=mg=3N,根據(jù)牛頓第二定律得,a=m/s2=5m/s2,方向向右。物體減速到零所需的時間t=s=2 s,故A、B錯誤;減速到零后,F<f,物體處于靜止?fàn)顟B(tài),不再運(yùn)動,C正確,D錯誤。9.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,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,gB.-5g,2.5g,0C.-5g,2g,0D.-g,2g,3g【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(xiàng)B正確。【變式備選】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.0B.gC.gD.g【解析】選B。開始小球處于平衡狀態(tài),受重力mg、支持力N,彈簧拉力F三個力作用,如圖所示,由平衡條件可得支持力N=mg,重力mg、彈簧拉力F的合力大小等于支持力N,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N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(xiàng)B正確。10.(xx莆田模擬)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a>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(yùn)動【解析】選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(xiàng)A、B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(yùn)動,選項(xiàng)C正確,D錯誤。二、非選擇題(本大題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)11.(14分)我國第一艘航空母艦“遼寧號”已經(jīng)投入使用,為使戰(zhàn)斗機(jī)更容易起飛,“遼寧號”使用了滑躍技術(shù),如圖甲所示。其甲板可簡化為乙圖模型:AB部分水平,BC部分傾斜,傾角為。戰(zhàn)斗機(jī)從A點(diǎn)開始滑跑,C點(diǎn)離艦,此過程中發(fā)動機(jī)的推力和飛機(jī)所受甲板和空氣阻力的合力大小恒為F,ABC甲板總長度為L,戰(zhàn)斗機(jī)質(zhì)量為m,離艦時的速度為vm,重力加速度為g。求AB部分的長度?！窘馕觥吭贏、B段,根據(jù)牛頓運(yùn)動定律得:F=ma1(2分)設(shè)B點(diǎn)速度大小為v,根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式可得:v2=2a1s1(3分)在B、C段,根據(jù)牛頓運(yùn)動定律得:F-mgsin=ma2(3分)從B到C,根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式可得:-v2=2a2s2(3分)據(jù)題意:L=s1+s2(1分)聯(lián)立以上各式解得:s1=L-(2分)答案:L-12.(能力挑戰(zhàn)題)(16分)如圖所示為上、下兩端相距L=5m、傾角=30、始終以v=3m/s的速率順時針轉(zhuǎn)動的傳送帶(傳送帶始終繃緊)。將一物體放在傳送帶的上端由靜止釋放滑下,經(jīng)過t=2s到達(dá)下端,重力加速度g取10m/s2,求:(1)傳送帶與物體間的動摩擦因數(shù)多大?(2)如果將傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動,速率至少多大時,物體從傳送帶上端由靜止釋放能最快地到達(dá)下端?！窘忸}指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行:(1)分析傳送帶順時針和逆時針轉(zhuǎn)動時物體所受滑動摩擦力的方向;(2)利用牛頓運(yùn)動定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式列方程求解?！窘馕觥?1)物體在傳送帶上受力如圖所示,物體沿傳送帶向下勻加速運(yùn)動,設(shè)加速度為a。由題意得L=at2,解得a=2.5m/s2(3分)由牛頓第二定律得mgsin-f=ma(3分)又f=mgcos(2分)故=0.29(1分)(2)如果傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動,要使物體從傳送帶上端由靜止釋放能最快地到達(dá)下端,則需要物體有沿傳送帶向下的最大加速度即所受摩擦力沿傳送帶向下,設(shè)此時傳送帶速度為vm,物體加速度為a。由牛頓第二定律得mgsin+f=ma(3分)又=2La(2分)故vm=8.66m/s。(2分)答案:(1)0.29(2)8.66m/s