高考物理总复习牛顿第二定律及其应用 巩固练习 提高

【巩固练习】一、选择题1、(2015 衡水模拟)为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘坐时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。下列说法中正确的是() A.顾客始终受到三个力的作用B.顾客始终处于超重状态C.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下D.顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下2、如图所示，在两根轻质弹簧a、b之间系住一小球，弹簧的另外两端分别固定在地面和天花板上同一竖直线上的两点，等小球静止后，突然撤去弹簧a，则在撤去弹簧后的瞬间，小球加速度的大小为2.5m/s2，若突然撤去弹簧b，则在撒去弹簧后的瞬间，小球加速度的大小可能为 ( ) A、7.5m/s2，方向竖直向下 B、7.5 m/s2，方向竖直向上 C、12.5 m/s2，方向竖直向下 D、12.5 m/s2，方向竖直向上3、如图，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力Fkt(k是常数)，木板和木块加速度的大小分别为a1和a，下列反映a1和a变化的图线中正确的是( ) 4、三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数都相同。现用大小相同的外力F沿图所示方向分别作用在1和2上，用的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速运动。令 分别代表物块1、2、3的加速度，则（ ）A B C D 5、(2015 郑州模拟)一辆小车静止在水平地面上，bc是固定在小车上的水平横杆，物块M穿在杆上，M通过线悬吊着小物体m，m在小车的水平底板上，小车未动时，细线恰好在竖直方向上，现使车向右运动，全过程中M始终未相对杆bc移动，M、m与小车保持相对静止，已知a1a2a3a4=1248，M受到的摩擦力大小依次为Ff 1、Ff 2、Ff 3、Ff 4，则以下结论正确的是()A. Ff 1Ff 2=12B. Ff 2Ff 3=12C. Ff 3Ff 4=12D. tan=2tan6、竖直起飞的火箭在推动力F的作用下产生10m/s2的加速度，若推动力增大到2F，则火箭的加速度将达到（g取10m/s2） （ ） A20m/s2 B25m/s2 C30m/s2 D40m/s27、向东的力F1单独作用在物体上，产生的加速度为a1；向北的力F2单独作用在同一个物体上，产生的加速度为a2。则F1和F2同时作用在该物体上，产生的加速度（ ） A大小为 B大小为MNC方向为东偏北D方向为与较大的力同向8、如图所示，竖直光滑杆上套一个小球和两根弹簧，两弹簧的一端各与小球相连，另一端分别用销钉M、N固定于杆上，小球处于静止状态。设拔去销钉M瞬间，小球加速度的大小为12m/s2。若不拔去销钉M而拔去销钉N瞬间，小球的加速度可能是（取g=10m/s2） （ ） A. 22m/s2，竖直向上 B. 22m/s2，竖直向下 C. 2m/s2，竖直向上 D. 2m/s2，竖直向下9、如图所示，传送带与水平面夹角37，并以v10m/s的速度运行，在传送带的A端轻轻地放一小物体，若已知传送带与物体之间的动摩擦因数0.5，传送带A到B端的距离s16m，则小物体从A端运动到B端所需的时间可能是(g10m/s2) ( ) A、1.8s B、2.0s C、2.1s D、4. 0s 10、(2015 哈尔滨模拟)一汽车沿直线由静止开始向右运动，汽车的速度和加速度方向始终向右。汽车速度的二次方v2与汽车前进位移x的图像如图所示，则下列说法正确的是() A. 汽车从开始运动到前进x1过程中，汽车受到的合外力越来越大B. 汽车从开始运动到前进x1过程中，汽车受到的合外力越来越小C. 汽车从开始运动到前进x1过程中，汽车的平均速度大于v0/2D. 汽车从开始运动到前进x1过程中，汽车的平均速度小于v0/211、某光滑的物体沿倾角不等而高相等的不同斜面下滑，物体从静止开始由斜面顶端滑到底端，以下分析正确的是 A倾角越大，滑行时间越短 B倾角越大，下滑的加速度越大 C倾角越小，平均速度越小D倾角为45时，滑行时间最短二、填空题1、质量为4.0kg的物体，在与水平面成角斜向上、大小为20N的拉力作用下，由静止沿水平地面运动。若物体与水平地面间的动摩擦因数为0.20，则物体对地面的摩擦力为 N，运动的加速度为 ；它在3s时间内的位移为 m。g取10 m/s2。2、细绳栓一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平轻弹簧支撑，小球与弹簧不粘连，平衡时细绳与竖直方向的夹角为53，如图所示（已知）小球静止时弹簧弹力大小为_小球静止时细绳的拉力大小为_细线烧断瞬间小球加速度为_快速撤去弹簧瞬间小球的加速度为_3、如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持_不变，用DIS测小车的加速度。用钩码所受的重力作为_， （2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出关系图线（如图所示）。分析此图线的OA段可得出的实验结论是_。（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（ ）A小车与轨道之间存在摩擦 B导轨保持了水平状态C所挂钩码的总质量太大 D所用小车的质量太大4、某同学设计了如图所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来制定滑块和轨道间的动摩擦因数。滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m，托盘和盘中砝码的总质量为m。实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10ms2。为测量滑块的加速度，须测出它在A、B间运动的_与_，计算的运动学公式是_根据牛顿运动定律得到与m的关系为： 他想通过多次改变m，测出相应的值，并利用上式来计算。若要求是m的一次函数，必须使上式中的_保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于_；实验得到与m的关系如图所示，由此可知=_（取两位有效数字）三、计算题1、如图所示，有一块木板静止在光滑且足够长的水平面上，木板质量为M4kg，长为L1.4m；木板右端放着一小滑块，小滑块质量为m1kg，其尺寸远小于L。小滑块与木板之间的动摩擦因数为0.4(gl0m/s2)。 (1)现用恒力F作用在木板M上，为了使得m能从M上面滑落下来，问：F大小的范围是什么? (2)其他条件不变，若恒力F=22.8N，且始终作用在M上，最终使得m能从M上面滑落下来。问：m在M上面滑动的时间是多大。2、如图所示，一儿童玩具静止在水平地面上，一个幼儿沿与水平面成角的恒力拉着它沿水平面运动，已知拉力F=4. 0 N，玩具的质量为m0. 5 kg，经过时间t=2.0 s，玩具移动了距离s=4.8m，这时幼儿松开手，玩具还能运动多远？（取 ） 3、飞船完成了在预定空间的科学技术试验后，返回舱开始按预定轨道从太空向地球表面返回返回舱开始时通过自身发动机进行调控以减速下降，进入大气层后，在一定的高度关闭发动机，打开阻力降落伞进一步减速下降。这一过程中，返回舱所受空气摩擦阻力与其速度的平方成正比，比例系数（空气阻力系数）为k若返回舱所受空气浮力忽略不计，且认为竖直降落，从阻力伞打开开始计时，返回舱运动的图象如图中的AD曲线所示（其中CD段是平行横坐标轴的直线），已知返回舱的总质量为m，重力加速度g，求：（1）空气阻力系数k的表达式；（2）当返回舱的速度为时，返回舱的加速度4、在光滑的水平面上有一质量m=1kg的小球，小球与水平轻弹簧及与水平面成的角的轻绳一端相连，如图所示，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零，当剪断轻绳的瞬间，小球的加速度大小及方向如何?此时轻弹簧的弹力与水平面对球的弹力的比值为多少？（）5、在光滑的水平轨道上有两个半径都是r的小球A和B，质量分别为m和2m。当两球心间的距离大于L（L比2r大得多）时，两球之间无相互作用力；当两球心间的距离等于或小于L时，两球间存在相互作用的恒定斥力F。设A球从远离B球处以速度v0沿两球连心线向原来静止的B球运动，如图所示，欲使两球不发生接触，则v0必须满足什么条件？LABC【答案与解析】一、选择题1、【答案】 C【解析】当扶梯匀速运转时，顾客只受两个力的作用，即重力和支持力，故A、B都不对；由受力分析可知，加速时顾客对扶梯有水平向左的摩擦力，故此时顾客对扶梯作用力的方向指向左下方，而匀速时没有摩擦力，此时方向竖直向下，故C对D错。2、AC 解析：(1)若撤去A之前，A弹簧收缩，则B弹射必定也收缩着，则对小球有： ，而撤去A弹簧时，对小球有 ，撤去B时应有 ，解得。(2)若撤去A之前，A已被拉长，则有 ，而刚撤去A时有 ，刚撤去B时有 ；解可得，故本题正确选项为AC。3、A 解析：在m与m1相对滑动前， ， 与成正比关系， 关系图线的斜率为，当与相对滑动后，受的是 ，为一恒量，对有， 得 ，斜率为，可知A正确，B、C、D错误。4、C 解析：对物体进行受力分析，根据牛顿第二定律可得 ， 比较大小可得C选项正确。5、【答案】 A、C、D【解析】已知a1a2a3a4=1248，在图(1)和图(2)中摩擦力Ff=Ma，则Ff 1Ff 2=12，A正确；Ff 2Ff 3=Ma2(M+m)a3， 故B错误； 在图(3)和图(4)中摩擦力Ff 3=(M+m)a3， Ff 4=(M+m)a4， Ff 3Ff 4=12，C正确；图(3)、(4)中，a3=gtan，a4=gtan，则tan=2tan，则D正确。6、C解析： 解得 C正确。7、B C解析：合加速度等于分加速度的矢量和，大小为 B正确。方向：方向为东偏北 C正确。8、BC解析：（1）拔M的瞬间，当小球的加速度向上时，由牛顿第二定律得： 拔M之前： 其中、分别是弹簧1、2的形变量，当拔去N时： 由以上三式得 （2）拔M的瞬间，当小球的加速度向下时，由牛顿第二定律得： 拔M之前： 当拔去N时： 由以上三式得 9、 BD解析：题目中并没有说明传送带是顺时针转动还是逆时针转动，并且问的“可能是”，那就要考虑两种情况了。 (1)传送带逆时针方向转动: 物体放在传送带上后，开始阶段，传送带的速度大于物体的速度，传送带施加给物体一沿斜面向下的滑动摩擦力，物体由静止开始加速下滑，受力分析如图（a）所示；当物体加速至与传送带速度相等时，由于tan，物体在重力作用下将继续加速，此后物体的速度大于传送带的速度，传送带给物体沿传送带向上的滑动摩擦力，但合力沿传送带向下，物体继续加速下滑，受力分析如图(b)所示。综上可知，滑动摩擦力的方向在获得共同速度的瞬间发生了“突变”。 (1)传送带逆时针方向转动:在物体运动的开始阶段受力如图（a）所示，由牛顿第二定律，得此阶段物体的加速度 物体加速至与传送带速度相等时需要的时间为 发生的位移为 可知物体加速到10m/s时仍未到达B点。第二阶段的受力分析如图(b)所示，应用牛顿第二定律，有 所以此阶段的加速度为 设第二阶段物体滑动到B端的时间为t2，则 解得t21s，2=-11s（舍去） 故物体经历的总时间=t1t2=2s(2)传送带顺时针方向转动就比较简单了，这里不给出解析。10、【答案】 A、D【解析】由v2=2ax可知，若汽车速度的二次方v2与汽车前进位移x的图像为直线，则汽车做匀加速运动。由汽车速度的二次方v2与汽车前进位移x的图像可知，汽车的加速度越来越大，汽车受到的合外力越来越大，选项A正确，B错误；根据汽车做加速度逐渐增大的加速运动，可画出速度图像，根据速度图像可得出，汽车从开始运动到前进x1过程中，汽车的平均速度小于v0/2，选项C错误，D正确。11、AB解析：设斜面倾角为，则，则越大，越大，B正确。设斜面高为h，则斜面长为， 可知越大，越小。A正确。斜面光滑，物体到斜面底端速度都是相等的，所以平均速度相同。C错。AB正确。二、填空题 1、 6 N 12.6 m解析：竖直方向： 水平方向：由牛顿第二定律 解得 3秒内的位移 2、解析：对小球受力分析如图 小球静止时 弹簧弹力： 细绳的拉力： 细线烧断瞬间，弹簧的弹力还没来及变化（不能发生突变），小球所受合力方向与原来细绳的拉力方向相反，大小相等 小球加速度：快速撤去弹簧瞬间，此时没有弹簧的弹力，只受重力、细线的拉力，合力方向与细线垂直，再作出力的平行四边形， 小球的加速度： ，方向与细线垂直指向左下方。（注意此时小球的加速度不等于重力加速度）3、 （1）小车的总质量，小车所受外力（2）在质量不变的条件下，加速度与外力成正比， C解析：（1）因为要探索“加速度和力的关系”所以应保持小车的总质量不变，钩码所受的重力作为小车所受外力；（2）由于OA段关系为一倾斜直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理得 ,而实际上 ，可见AB段明显偏离直线是由于没有满足造成的。说明：理解控制变量法的精髓，就是保持某一个量不变，再分析一个量随另一个量的变化关系。实验中往往会有一定的近似条件，这里就是要求。此外类似的实验还要平衡摩擦力。4、 位移 时间 滑块上 三、计算题1、(1) F20N。(2) t2s。解析：(1)隔离小滑块，用隔离法研究小滑块。 小滑块与木板间的滑动摩擦力 小滑块在滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度 对木板与小滑块用整体法。 力F最小值的临界条件是木板与小滑块有相同的