【全程复习方略】高考物理一轮总复习 第三章 第2讲 牛顿第二定律 两类动力学问题课时提能演练 新人教版(1).doc

牛顿第二定律两类动力学问题(45分钟100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。每小题只有一个选项正确)1.(2013海南高考)一质点受多个力的作用,处于静止状态。现使其中一个力的大小逐渐减小到零,再沿原方向逐渐恢复到原来的大小。在此过程中,其他力保持不变,则质点的加速度大小a和速度大小v的变化情况是()a.a和v都始终增大b.a和v都先增大后减小c.a先增大后减小,v始终增大d.a和v都先减小后增大【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点:(1)知道共点力的平衡条件。(2)能根据牛顿第二定律分析加速度。【解析】选c。质点受多个力的作用,处于静止状态,则多个力的合力为零,其中任意一个力与剩余所有力的合力大小相等、方向相反,使其中一个力的大小逐渐减小到零再恢复到原来的大小,则所有力的合力先变大后变小,但合力的方向不变,根据牛顿第二定律,a先增大后减小,v始终增大,故选c。2.如图所示,底板光滑的小车上用两个量程为20n、完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1kg的物块,在水平地面上,当小车做匀速直线运动时,两弹簧测力计的示数均为10n,当小车做匀加速直线运动时,弹簧测力计甲的示数为8n,这时小车运动的加速度大小是()a.2 m/s2b.4 m/s2c.6 m/s2d.8 m/s2【解析】选b。小车做匀速直线运动时,物块随小车也做匀速直线运动,两弹簧测力计示数均为10n,形变相同,弹簧测力计甲的示数变为8n,形变减小x,弹簧测力计乙形变要增加x,故弹簧测力计乙的示数为12n,物块受到的合外力f=4n,故加速度的大小是a=fm=41m/s2=4m/s2,选项b正确。3.汽车正在走进千家万户,在给人们的出行带来方便的同时也带来了安全隐患。行车过程中,如果车距较近,刹车不及时,汽车将发生碰撞,车里的人可能受到伤害,为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害,人们设计了安全带,假定乘客质量为70kg,汽车车速为90km/h,从踩下刹车到完全停止需要的时间为5s,安全带对乘客的作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)()a.450 nb.400 nc.350 nd.300 n【解析】选c。汽车的速度v0=90km/h=25m/s,设汽车匀减速的加速度大小为a,则a=v0t=5m/s2,对乘客应用牛顿第二定律得:f=ma=705n=350n,所以c正确。4. (2014南平模拟)一物体重为50n,与水平桌面间的动摩擦因数为0.2,现加上如图所示的水平力f1和f2,若f2=15n时物体做匀加速直线运动,则f1的值可能是(g=10m/s2)()a.3 nb.10 nc.15 nd.20 n【解析】选a。若物体向左做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律可知:f2-f1-g=ma0,解得f10,解得f125n,b、c、d错误。5.如图所示,一木块在光滑水平面上受一恒力f作用,前方固定一足够长的弹簧,则当木块接触弹簧后()a.木块立即做减速运动b.当木块的加速度为零时,其速度也为零c.当f等于弹簧弹力时,木块速度最大d.弹簧压缩量最大时,木块加速度为零【解析】选c。木块在光滑水平面上做匀加速运动,与弹簧接触后,ff弹,随弹簧形变量的增大,向左的弹力f弹逐渐增大,木块做加速度减小的加速运动;当弹力和f相等时木块的加速度为零,木块速度最大,之后木块做减速运动,弹簧压缩量最大时,木块加速度向左不为零,故选项c正确。6.如图所示,水平传送带以恒定速度v向右运动。将质量为m的物体q轻轻放在水平传送带的左端a处,经过t秒后,q的速度也变为v,再经t秒物体q到达传送带的右端b处,则()a.前t秒内物体做匀加速运动,后t秒内物体做匀减速运动b.后t秒内q与传送带之间无摩擦力c.前t秒内q的位移与后t秒内q的位移大小之比为11d.q由传送带左端运动到右端的平均速度为12v【解析】选b。前t秒内物体q相对传送带向左滑动,物体q受向右的滑动摩擦力,由牛顿第二定律f=ma可知,物体q做匀加速运动,后t秒内物体q相对传送带静止,做匀速运动,不受摩擦力作用,选项a错误,b正确;前t秒内q的位移s1=v2t,后t秒内q的位移s2=vt,故s1s2=12,选项c错误;q由传送带左端运动到右端的平均速度v=s1+s22t=v2t+vt2t=34v,选项d错误。【变式备选】如图所示,传送皮带不动时,物块从皮带顶端a由静止开始下滑到皮带底端b所用的时间为t,则()a.当皮带逆时针转动时,物块由a滑到b的时间一定大于tb.当皮带逆时针转动时,物块由a滑到b的时间一定小于tc.当皮带顺时针转动时,物块由a滑到b的时间可能等于td.当皮带顺时针转动时,物块由a滑到b的时间一定小于t【解析】选d。当皮带逆时针转动时,a下滑过程中受力不变,加速度不变,所以下滑时间不变,选项a、b均错误;当皮带顺时针转动时,a开始下滑过程受到的摩擦力沿斜面向下,下滑加速度变大,所以下滑时间一定小于t,选项c错误,d正确。7.如图所示,车内绳ab与绳bc拴住一小球,bc水平,车由原来的静止状态变为向右加速直线运动,小球仍处于图中所示的位置,则()a.ab绳、bc绳拉力都变大b.ab绳拉力变大,bc绳拉力变小c.ab绳拉力变大,bc绳拉力不变d.ab绳拉力不变,bc绳拉力变大【解析】选d。车加速时,小球受力如图所示,由牛顿第二定律得,水平方向t2-t1sin=ma,竖直方向t1cos-g=0,解以上两式得t1=gcos,t2=t1sin+ma,故t1不变,t2变大,选项d正确。【总结提升】应用牛顿第二定律解题的两种方法1.合成法:若物体只受两个力作用而产生加速度时,可利用平行四边形定则求出两个力的合力方向就是加速度的方向,特别是两个力互相垂直或相等时,应用力的合成法比较简单。2.正交分解法:当物体受到三个以上的力作用时,常用正交分解法解题。(1)分解力:一般将受到的力沿加速度方向和垂直加速度的方向进行分解。(2)分解加速度:当物体受到的力互相垂直时,沿这两个互相垂直的方向分解加速度,再应用牛顿第二定律列方程求解,有时更简单。8.如图所示,质量为m=1kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3,当物体运动的速度为10m/s时,给物体施加一个与速度方向相反的大小为f=2n的恒力,在此恒力作用下(取g=10m/s2)()a.物体经10s速度减为零b.物体经5s速度减为零c.物体速度减为零后将保持静止d.物体速度减为零后将向右运动【解析】选c。物体受到向右的滑动摩擦力,f=n=mg=3n,根据牛顿第二定律得,a=f+fm=2+31m/s2=5m/s2,方向向右。物体减速到零所需的时间t=v0a=105s=2 s,故a、b错误;减速到零后,ffmc.在弹簧第一次恢复原长之后,a才离开墙壁d.在a离开墙壁后,a、b两球均向右做匀速运动【解析】选c。撤去力f前,b球受四个力作用,竖直方向的重力和支持力平衡,水平方向推力f和弹簧的弹力平衡,即弹簧的弹力大小为f,撤去力f的瞬间,弹簧的弹力大小仍为f,故b球所受合外力为f,则b球加速度为a=fm,而此时b球的速度为零,选项a、b错误;在弹簧恢复原长前,弹簧对a球有水平向左的弹力使a球压紧墙壁,直到弹簧恢复原长时a球才离开墙壁,a球离开墙壁后,由于弹簧的作用,使a、b两球均做变速运动,选项c正确,d错误。二、非选择题(本大题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(14分)我国第一艘航空母舰“辽宁号”已经投入使用,为使战斗机更容易起飞,“辽宁号”使用了滑跃技术,如图甲所示。其甲板可简化为乙图模型:ab部分水平,bc部分倾斜,倾角为。战斗机从a点开始滑跑,c点离舰,此过程中发动机的推力和飞机所受甲板和空气阻力的合力大小恒为f,abc甲板总长度为l,战斗机质量为m,离舰时的速度为vm,重力加速度为g。求ab部分的长度。【解析】在a、b段,根据牛顿运动定律得:f=ma1(2分)设b点速度大小为v,根据运动学公式可得:v2=2a1s1(3分)在b、c段,根据牛顿运动定律得:f-mgsin=ma2(3分)从b到c,根据运动学公式可得:vm2-v2=2a2s2(3分)据题意:l=s1+s2(1分)联立以上各式解得:s1=l-2fl-mvm22mgsin(2分)答案:l-2fl-mvm22mgsin12.(能力挑战题)(16分)如图所示为上、下两端相距l=5m、倾角=30、始终以v=3m/s的速率顺时针转动的传送带(传送带始终绷紧)。将一物体放在传送带的上端由静止释放滑下,经过t=2s到达下端,重力加速度g取10m/s2,求:(1)传送带与物体间的动摩擦因数多大?(2)如果将传送带逆时针转动,速率至少多大时,物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端。【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)分析传送带顺时针和逆时针转动时物体所受滑动摩擦力的方向;(2)利用牛顿运动定律结合运动学公式列方程求解。【解析】(1)物体在传送带上受力如图所示,物体沿传送带向下匀加速运动,设加速度为a。由题意得l=12at2,解得a=2.5m/s2(3分)由牛顿第二定律得mgsin