2019年高考物理双基突破 专题13 牛顿第二定律及其两类应用精练.doc

专题十三 牛顿第二定律及其两类应用（精练）1关于运动和力的关系，下列说法中正确的是A物体的速度为零时，它受到的合外力一定为零B物体运动的速度越大，它受到的合外力一定越大C物体受到的合外力越大，其速度变化一定越快D物体所受的合外力不为零时，其速度一定增大【答案】C2一质量为m的物块在倾角为的足够长斜面上匀减速下滑现对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图所示则物块减速为零的时间将A变大 B变小C不变 D不能确定【答案】B【解析】物块在斜面上匀减速下滑，则mgsinmgcosma，现对物块施加一个竖直向下的恒力F，等效重力增大F，即（mgF）sin（mgF）cosma，由得maF（sincos）ma，可得加速度大小|a|a|，由v初at知物块减速为零的时间将变小，B正确。3质量1 kg的小物块，在t0时刻以5 m/s的初速度从斜面底端A点滑上倾角为53的斜面，0.7 s时第二次经过斜面上的B点，若小物块与斜面间的动摩擦因数为，则AB间的距离为（已知g10 m/s2，sin530.8，cos530.6）A1.05 m B1.13 mC2.03 m D1.25 m【答案】B【解析】物块沿斜面上滑和下滑时，加速度分别为：a1g（sincos）10 m/s2，a2g（sincos）6 m/s2，物块滑到最高点所用时间为t10.5 s，位移为x1a1t1.25 m，物块从最高点滑到B点所用时间为t2tt10.2 s，位移为x2a2t0.12 m，所以AB间的距离为x1x21.13 m，选项B对。 4在光滑的水平面上有一个物体同时受到两个水平力F1和F2的作用，在第1s内该物体保持静止状态。若两个力随时间变化情况如图所示，则下列说法中正确的是A在第2s内物体做匀加速直线运动B在第3s内物体做变加速直线运动C在第4s末物体的加速度方向改变 D在第6s末物体的速度为零【答案】B5（多选）乘坐“空中缆车”饱览大自然的美景是旅游者绝妙的选择。若某一缆车沿着坡度为30的山坡以加速度a上行，如图所示。在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面，斜面上放一个质量为m的小物块，小物块相对斜面静止（设缆车保持竖直状态运行）。则A小物块受到的摩擦力方向平行斜面向上B小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下C小物块受到的滑动摩擦力大小为mgmaD小物块受到的静摩擦力大小为mgma【答案】AD6一个小孩从滑梯上滑下的运动可看作匀加速直线运动。第一次小孩单独从滑梯上滑下，加速度为a1。第二次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下（小狗不与滑梯接触），加速度为a2。则Aa1a2 Ba1a2 D无法判断【答案】A【解析】以滑梯上的孩子为研究对象，受力分析并正交分解如图所示。x方向：mg sinFfma y方向：FNmg cos0x、y方向联系：FfFN 由上列各式解得ag（sincos）与质量无关，A正确。7（多选）下列对牛顿第二定律的表达式Fma及其变形公式的理解，正确的是A由Fma可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比B由m可知，物体的质量与其所受合力成正比，与其运动的加速度成反比C由a可知，物体的加速度与其所受合力成正比，与其质量成反比D由m可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合力而求出【答案】CD82013年冬天哈尔滨连降大雪，路面结冰严重，行驶汽车难以及时停车，经常出现事故，因此某些路段通过在道路上洒一些炉灰来增加轮胎与地面的摩擦。如图所示，一辆运送炉灰的自卸卡车装满炉灰，灰粒之间的动摩擦因数为1，炉灰与车厢底板的动摩擦因数为2，卸灰时车厢的倾角用表示（已知21）（假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。下列说法正确的是A要顺利地卸干净全部炉灰，应满足2tanB要顺利地卸干净全部炉灰，应满足sin2C只卸去部分炉灰，车上还留有一部分炉灰，应满足1tan2D只卸去部分炉灰，车上还留有一部分炉灰，应满足tan12mgcos，所以2tan；要使炉灰留下一部分，则应有mgsintan，且炉灰之间有mgsin1mgcos，得出1tan，C正确。9（多选）图a表示用水平恒力F拉动水平面上的物体，使其做匀加速运动，当改变拉力的大小时，相对应的匀加速运动的加速度a也会变化，a和F的关系如图b，g取10m/s2。则求得该物体的质量m和物体与水平面间的动摩擦因数正确的是Am0.125kg Bm0.375kg C0.53 D0.35【答案】BC10（多选）如图所示为粮袋的传送装置，已知AB间长度为L，传送带与水平方向的夹角为，工作时其运行速度为v，粮袋与传送带间的动摩擦因数为，正常工作时工人在A点将粮袋放到运行中的传送带上，关于粮袋从A到B的运动，以下说法正确的是（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）A粮袋到达B点的速度与v比较，可能大，也可能相等或小B粮袋开始运动的加速度为g（sincos），若L足够大，则以后将一定以速度v做匀速运动C若gsin【答案】AC【解析】开始时，粮袋相对传送带向上运动，受重力、支持力和沿传送带向下的摩擦力，由牛顿第二定律可知，mgsinFNma，FNmgcos，解得agsingcos，B错误；粮袋加速到与传送带相对静止时，若mgsinmgcos，即当tan时粮袋将继续做加速运动，A、C正确，D错误。 11（多选）如图所示，总质量为460 kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2，当热气球上升到180 m时，以5 m/s的速度向上匀速运动。若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g10 m/s2。关于热气球，下列说法正确的是A所受浮力大小为4 830 NB加速上升过程中所受空气阻力保持不变C从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/sD以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N【答案】AD12如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，每根杆上套着一个小滑环（图中未画出），三个滑环分别从a、b、c处释放（初速为0），用t1、t2、t3依次表示各滑环到达d所用的时间，则At1t2t2t3 Ct3t1t2 Dt1t2t3【答案】B【解析】小滑环下滑过程中受重力和杆的弹力作用，下滑的加速度可认为是由重力沿斜面方向的分力产生的，设轨迹与竖直方向夹角为，由牛顿第二定律知mgcosma 设圆心为O，半径为R，由几何关系得，滑环由开始运动至d点的位移x2Rcos 由运动学公式得xat2由联立解得t2小圆环下滑的时间与细杆的倾斜情况无关，故t1t2t3。13如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行。初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的vt图象（以地面为参考系）如图乙所示。已知v2v1，则At2时刻，小物块离A处的距离达到最大Bt2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大C0t2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D0t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用【答案】B14（多选）已知雨滴下落时受到的空气阻力与速度大小成正比，若雨滴从空中由静止下落，下落过程中所受重力保持不变，下落过程中加速度用a表示，速度用v表示，下落距离用s表示，落地前雨滴已做匀速运动，下列图象中可以定性反映雨滴运动情况的是【答案】BC【解析】当雨滴刚开始下落时，阻力f较小，远小于雨滴的重力G，即fG，故雨滴做加速运动；由于雨滴下落时空气对它的阻力随雨滴下落速度的增大而增大，根据牛顿第二定律知，加速度逐渐减小，故当速度达到某个值时，阻力f会增大到与重力G相等，即fG，此时雨滴受到平衡力的作用，将保持匀速直线运动，故物体先做加速度减小的变加速直线运动，最后做匀速直线运动。故B、C正确，A、D错误。15如图甲，物体受到水平推力F的作用，在粗糙水平面上做直线运动。通过力传感器和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化规律如图乙。g10m/s2，则A物体的质量m1.0kg B物体与水平面间的动摩擦因数0.40C前3s内物体的平均速度为1.5m/s D前3s内物体所受摩擦力为2N【答案】B由速度时间图象可以知道在23s的时间内，物体匀速运动，处于受力平衡状态，所以滑动摩擦力的大小为2N，由fmg得：0.40；故B正确；前3s内的位移为：xm2.5m；故平均速度为：vm/s0.8m/s；故C错误；前1s内物体合外力为零，处于静止状态，故摩擦力为1N；故D错误。 16跳伞运动员在下落过程中，假定伞所受空气阻力的大小跟下落速度的平方成正比，即Fkv2，比例系数k20Ns2/m2，跳伞运动员与伞的总质量为72kg，跳下高度足够高，g取10m/s2。则：（1）跳伞运动员在空中做什么运动？收尾速度是多大？（2）当速度达到4m/s时，下落加速度是多大？【答案】（1）见解析，6m/s （2）5.6m/s2。【解析】（1）以伞和运动员作为研究对象，开始时速度较小，空气阻力F小于重力G，v增大，F随之增大，合力F合减小，做加速度a逐渐减小的加速运动；当v足够大，使FG时，F合0，a0，开始做匀速运动，此时的速度为收尾速度，设为vm。由FkvG，得vm6m/s。（2）当v4m/svm时，合力F合mgF，Fkv2，由牛顿第二定律F合ma得ag10m/s2m/s25.6m/s2。17如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37角，球和车厢相对静止，球的质量为1kg。g取10m/s2，sin370.6，cos370.8。求：（1）车厢运动的加速度。（2）悬线对球的拉力大小。【答案】（1）7.5m/s2（2）12.5N由牛顿第二定律得F合mgtanma解得agtan37g7.5m/s2。（2）悬线对球的拉力大小为FN12.5N。方法二：正交分解法建立直角坐标系，并将悬线对小球的拉力正交分解，如图所示。则沿水平方向有Fsinma竖直方向有Fcosmg解以上两式得a7.5m/s2，F12.5N a的方向水平向右。18一质量为m0.4 kg的电动遥控玩具车在水平地面上做直线运动，如图所示为其运动的vt图象的一部分，已知0.4 s以前车做匀变速运动，之后做变加速运动直到速度最大，2 s时刻关闭发动机，玩具车开始做匀减速运动最终停止小汽车全过程中所受阻力可视为恒定。（1）关闭发动机后小车运动的时间；（2）求匀加速阶段小汽车的驱动力；（3）估算全过程小汽车行驶的距离。【答案】（1）4 s（2）4.8 N（3）28.4 m（2）设00.4 s内，小汽车加速度大小为a1a1 m/s210 m/s2据牛顿第二定律得FFfma1关闭发动机后Ffma2解得F4.8 N。（3）00.4 s内的位移x1a1t100.42 m0.8 m根据图象可得0.42 s内的位移x2580.21 m11.6 m2 s以后的位移x3a2t2242 m16 m小汽车的总位移xx1x2x328.4 m（计算结果在27.629.2间均可）。19为研究运动物体所受的空气阻力，某研究小组的同学找来一个倾角可调、斜面比较长且表面平整的斜面体和一个滑块，并在滑块上固定一个高度可升降的风帆，如图甲所示。他们让带有风帆的滑块从静止开始沿斜面下滑，下滑过程帆面与滑块运动方向垂直假设滑块和风帆总质量为m。滑块与斜面间的动摩擦因数为，帆受到的空气阻力与帆的运动速率成正比，即Ffkv。（1）写出滑块下滑过程中加速度的表达式；（2）求出滑块下滑的最大速度，并指出有哪些措施可以减小最大速度；（3）若m2 kg，斜面倾角30，g取10 m/s2，滑块从静止下滑的速度图象如图乙所示，图中的斜线为t0时vt图线的切线，由此求出、k的值。（计算结果保留两位有效数字）【答案】（1）gsingcos（2）gsingcos 见解析 （3）0.23 3.0 kg/s（3）当v0时，agsingcos3 m/s2，解得0.23最大速度v2 m/s，vm2 m/s，解得k3.0 kg/s。20中国选手何雯娜在北京奥运会女子蹦床项目的比赛中摘取金牌，已知何雯娜的体重为49kg，设她从3.2m高处自由下落后与蹦床的作用时间为1.2s，离开蹦床后上升的高度为5m，试求她对蹦床的平均作用力？g取10m/s2【答案】1225N，方向竖直向上【解析】当她从3.2m高处下落到与蹦床接触的过程中做自由落体运动，由运动学公式v22gx得，她接触蹦床时的速度大小为v1m/s8m/s她离开蹦床时的速度大小为v2m/s10m/s取竖直向上为正方向，则由运动学公式v2v1at得她的加速度大小为am/s215m/s2，方向竖直向上，她与蹦床接触的过程中受重力mg和蹦床对她的平均作用力F，由牛顿第二定律得Fmgma解得蹦床对她的平均作用力F1225N，方向竖直向上。21如图甲所示，质量m2kg的物体在水平面上向右做直线运动。过A点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时，选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得vt图象如图乙所示。取重力加速度g10m/s2。求：（1）力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数；（2）10s末物体离A点的距离。【答案】（1）0.05（2）2m，负号表示物体在A点以左 （2）设10s末物体离A点的距离为d，d应为vt图与横轴所围的面积则：d48m66m2m，负号表示物体在A点以左22在海滨游乐场有一种滑沙的娱乐活动。如图所示，人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始下滑，滑到斜坡底部B点后沿水平滑道再滑行一段距离到C点停下来，斜坡滑道与水平滑道间是平滑连接的，滑板与两滑道间的动摩擦因数均为0.5，不计空气阻力，重力加速度g10m/s2，斜坡倾角37。sin370.6，cos370.8（1）若人和滑板的总质量为m60kg，求人在斜坡上下滑时的加速度大小。（2）若由于受到场地的限制，A点到C点的水平距离为S50m，为确保人身安全，假如你是设计师，你认为在设计斜坡滑道时，对高度h应有怎样的要求？【答案】（1）2m/s2（2）斜坡的高度不能超过25m【解析】（1）在斜坡上下滑时，由牛顿第二定律得：mgsinFfma FNmgcos0 FfFN 解得：agsingcos2m/s2（2）设斜坡倾角为，斜坡的最大高度为h，滑至底端时的速度为v，由运动学公式可知：v22a 沿BC段前进时的加速度amg/mg 沿BC段滑行的距离Lv2/2a 为确保安全要求，则LhcotS 联立解得h25m，故斜坡的高度不能超过25m。23风洞实验室中可产生方向、大小都