2022高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)八牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題含解析新人教版

1、- 1 -牛頓第二定律牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題( (建議用時(shí)建議用時(shí) 4040 分鐘分鐘) )1(2021綿陽(yáng)模擬)豎直起飛的火箭在推力f的作用下產(chǎn)生 10 m/s2的加速度，若推動(dòng)力增大到 2f，則火箭的加速度將達(dá)到(g取 10 m/s2，不計(jì)空氣阻力)()a20 m/s2b25 m/s2c30 m/s2d40 m/s2【解析】選 c。對(duì)火箭進(jìn)行受力分析fmgma，若推動(dòng)力增大到 2f，則有 2fmgma，解得，a30 m/s2，故選 c。2.(多選)如圖所示，升降機(jī)內(nèi)有一固定斜面，斜面上放一物塊。開(kāi)始時(shí)，升降機(jī)做勻速運(yùn)動(dòng)，物塊相對(duì)于斜面勻速下滑。當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)()a物塊

2、與斜面間的摩擦力減小b物塊與斜面間的正壓力增大c物塊相對(duì)于斜面減速下滑d物塊相對(duì)于斜面勻速下滑【解析】選 b、d。當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)，物體有豎直向上的加速度，則物塊與斜面間的正壓力增大，根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式fffn可知物體與斜面間的摩擦力增大，故 a 錯(cuò)誤，b 正確；設(shè)斜面的傾角為，物體的質(zhì)量為m，當(dāng)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有mgsinmgcos，即 sincos。 當(dāng)物體以加速度a向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)， 有fnm(ga)cos，ffm(ga)cos，因?yàn)?sincos，所以m(ga)sinm(ga)cos，故物體仍相對(duì)斜面勻速下滑，c 錯(cuò)誤，d正確。3.如圖所示，在光滑的水平面上，a、b兩物體的質(zhì)量ma2mb，a

3、物體與輕質(zhì)彈簧相連，彈簧的另一端固定在豎直墻上。開(kāi)始時(shí)，彈簧處于自由狀態(tài)，當(dāng)物體b沿水平面向左運(yùn)動(dòng)，將彈簧壓縮到最短時(shí)，a、b兩物體間的作用力為f，則彈簧對(duì)a物體的作用力的大小為()- 2 -afb2fc3fd4f【解析】選 c。a、b碰后以相同的速度一起運(yùn)動(dòng)，即a、b的加速度相同。以b為研究對(duì)象，據(jù)牛頓第二定律得abfmbf12ma2fmaaa。以a為研究對(duì)象，設(shè)彈簧對(duì)a的作用力為fa，根據(jù)牛頓第二定律有fafmaaa，則fafmaaafma2fma3f。4.一皮帶傳送裝置如圖所示，皮帶的速度v足夠大，輕彈簧一端固定，另一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，已知滑塊與皮帶之間存在摩擦，當(dāng)滑塊放在皮帶上

4、時(shí)，彈簧的軸線恰好水平，若滑塊放到皮帶上的瞬間，滑塊的速度為零，且彈簧正好處于自然長(zhǎng)度，則當(dāng)彈簧從自然長(zhǎng)度到第一次達(dá)到最長(zhǎng)這一過(guò)程中，滑塊的速度和加速度的變化情況是()a速度增大，加速度增大b速度增大，加速度減小c速度先增大后減小，加速度先增大后減小d速度先增大后減小，加速度先減小后增大【解析】選 d?；瑝K在水平方向受向左的滑動(dòng)摩擦力ff和彈簧向右的拉力f拉kx，合力f合fff拉ma，當(dāng)彈簧從自然長(zhǎng)度到第一次達(dá)最長(zhǎng)這一過(guò)程中，x逐漸增大，拉力f拉逐漸增大，因?yàn)槠У乃俣葀足夠大，所以合力f合先減小后反向增大，從而加速度a先減小后反向增大；滑動(dòng)摩擦力與彈簧彈力相等之前，加速度與速度同向，滑動(dòng)摩擦

5、力與彈簧拉力相等之后，加速度便與速度方向相反，故滑塊的速度先增大后減小。5.(多選)如圖所示，固定在地面上的斜面足夠長(zhǎng)，其傾角為 30，用平行于斜面向上，大小為 16 n 的力f作用在質(zhì)量為 2 kg 的物塊上，物塊恰好沿斜面勻速上滑，若g取 10 m/s2，物塊所受最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等。則下列說(shuō)法中正確的是()a在撤去力f的瞬間，物塊所受摩擦力方向不變b在撤去力f的瞬間，物塊的加速度大小為 8 m/s2- 3 -c物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.4d撤去力f后，物塊最終將靜止在斜面上【解析】選 a、b。物塊勻速上滑過(guò)程，受到力f、重力、支持力和摩擦力，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件，有fgs

6、in30f0，代入數(shù)據(jù)解得f6 n；撤去f后，物塊由于慣性繼續(xù)上滑，其余力均不變，則摩擦力f6 n，方向沿斜面向下，根據(jù)牛頓第二定律有fgsin30ma1，解得a18 m/s2，選項(xiàng) a、b 正確；滑動(dòng)摩擦力fgcos30，解得35，選項(xiàng) c 錯(cuò)誤；當(dāng)物塊上滑的速度減為零時(shí)， 因gsin30gcos30(即tan30)， 物塊不能保持靜止，將沿斜面下滑，選項(xiàng) d 錯(cuò)誤?！绢}后反思】本題關(guān)鍵分三個(gè)過(guò)程對(duì)物塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)情況分析和受力情況分析，最后根據(jù)牛頓第二定律列式求解即可。6.(多選)如圖所示，質(zhì)量分別為m和m的兩物塊與豎直輕彈簧相連，在水平面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將m豎直向下壓縮彈簧一段距離后由靜止

7、釋放，當(dāng)m到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，m恰好對(duì)地面無(wú)壓力。已知彈簧勁度系數(shù)為k，彈簧形變始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g，則()a當(dāng)m到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，m的加速度為1mmgb當(dāng)m到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，m的加速度為gc當(dāng)m速度最大時(shí)，彈簧的形變量為mgkd當(dāng)m速度最大時(shí)，m對(duì)地面的壓力為mg【解析】選 a、c。當(dāng)彈簧處于伸長(zhǎng)至最長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，m剛好對(duì)地面沒(méi)有壓力，可知彈簧對(duì)m的拉力為mg，所以彈簧對(duì)m的作用力也是mg，所以m的加速度為：ammgmgm1mmg，故a 正確；當(dāng)彈簧處于伸長(zhǎng)至最長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，m剛好對(duì)地面沒(méi)有壓力，可知彈簧對(duì)m的拉力為mg，m受到的合力為零，加速度為零，故 b 錯(cuò)誤；由題可知開(kāi)始時(shí)彈簧對(duì)m的彈力大于m的

8、重力，m向上做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈簧的彈力小于m的重力時(shí)，m做減速運(yùn)動(dòng)，所以彈簧中彈力等于mg時(shí)，m有最大速度，由胡克定律得：mgkx，得：xmgk，故 c 正確；對(duì)m受力分析fnkxmg0，解得fnmgmg，故 d 錯(cuò)誤。- 4 -7.(創(chuàng)新題)如圖所示，一足夠長(zhǎng)斜面上鋪有動(dòng)物毛皮，毛皮表面具有一定的特殊性，物體上滑時(shí)順著毛的生長(zhǎng)方向，毛皮此時(shí)的阻力可以忽略；下滑時(shí)逆著毛的生長(zhǎng)方向，會(huì)受到來(lái)自毛皮的滑動(dòng)摩擦力，現(xiàn)有一物體自斜面底端以初速度v06 m/s 沖上斜面，斜面的傾角37，經(jīng)過(guò) 2.5 s 物體剛好回到出發(fā)點(diǎn)，(g取 10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)。求：(1)物體上

9、滑的最大位移；(2)若物體下滑時(shí)，物體與毛皮間的動(dòng)摩擦因數(shù)為定值，試計(jì)算的數(shù)值。(結(jié)果保留 2 位有效數(shù)字)【解析】(1)物體上滑時(shí)不受摩擦力作用，設(shè)最大位移為x，由牛頓第二定律有：mgsin37ma1，代入數(shù)據(jù)得a16 m/s2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v202a1x，聯(lián)立解得物體上滑的最大位移為x3 m。(2)物體沿斜面上滑的時(shí)間為t1v0a166s1 s，物體沿斜面下滑的時(shí)間為t2tt11.5 s，下滑過(guò)程中，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有x12a2t22，由牛頓第二定律可得mgsin37mgcos37ma2，聯(lián)立解得0.42。答案：(1)3 m(2)0.428(多選)(2020紅河模擬)如圖甲所示，一小滑塊從斜

10、面上a點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過(guò)時(shí)間 4t0到達(dá)b處，在 5t0時(shí)刻滑塊運(yùn)動(dòng)到水平面的c點(diǎn)停止，滑塊與斜面和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。已知滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的摩擦力大小與時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示，設(shè)滑塊運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)前后速率不變，以下說(shuō)法正確的是()- 5 -a滑塊在斜面和水平面上的位移大小之比為 165b滑塊在斜面和水平面上的加速度大小之比為 14c斜面的傾角為 45d滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)47【解析】選 b、d。設(shè)滑塊到達(dá)b點(diǎn)的速度為v，滑塊在斜面上的位移x1v24t0，在水平面上的位移x2v2t0，滑塊在斜面和水平面上的位移大小之比為x1x2v24t0v2t041，故 a 錯(cuò)誤；滑塊從a到b的過(guò)程中

11、va14t0，滑塊從b到c的過(guò)程中va2t0，加速度大小之比a1a214，故 b 正確；由題圖乙可得ff2mg5 n，ff1mgcos4 n，所以ff1ff2cos0.8，即37，故 c 錯(cuò)誤；滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中mgsinmgcosma1，在水平面上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中ma2mg，解得47，故 d 正確。9 (2020江蘇高考)中歐班列在歐亞大陸開(kāi)辟了“生命之路”， 為國(guó)際抗疫貢獻(xiàn)了中國(guó)力量。某運(yùn)送防疫物資的班列由 40 節(jié)質(zhì)量相等的車廂組成，在車頭牽引下，列車沿平直軌道勻加速行駛時(shí)，第 2 節(jié)對(duì)第 3 節(jié)車廂的牽引力為f。若每節(jié)車廂所受摩擦力、空氣阻力均相等，則倒數(shù)第 3 節(jié)對(duì)倒數(shù)第 2 節(jié)車

12、廂的牽引力為()afb19f20cf19df20【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)合理確定研究對(duì)象：根據(jù)力的效果，思考選擇哪幾節(jié)車廂作為研究對(duì)象；(2)正確進(jìn)行受力分析：分析研究對(duì)象所受的每個(gè)外力；(3)選擇合適的列式依據(jù)：牛頓第二定律?！窘馕觥窟x c。根據(jù)題意可知第 2 節(jié)車廂對(duì)第 3 節(jié)車廂的牽引力為f，因?yàn)槊抗?jié)車廂質(zhì)量相等，阻力相同，以后面 38 節(jié)車廂為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律有f38f38ma。設(shè)倒數(shù)第 3 節(jié)車廂對(duì)倒數(shù)第 2 節(jié)車廂的牽引力為f1，以最后兩節(jié)車廂為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律有f1- 6 -2f2ma，聯(lián)立解得f1f19。故選 c。10.(創(chuàng)新題)(多選)如

13、圖所示，ab、ac是豎直平面內(nèi)兩根固定的光滑細(xì)桿，a、b、c位于同一圓周上，o為該圓的圓心，ab經(jīng)過(guò)圓心。每根桿上都套著一個(gè)小滑環(huán)，兩個(gè)滑環(huán)分別從b、c點(diǎn)無(wú)初速度釋放，用v1、v2分別表示滑環(huán)到達(dá)a點(diǎn)的速度大小，用t1、t2分別表示滑環(huán)到達(dá)a所用的時(shí)間，則()av1v2bv1v2ct1t2dt1t2【解析】選 a、d。因b環(huán)開(kāi)始的豎直高度大于c，根據(jù)v 2gh可知，v1v2，選項(xiàng) a 正確、b 錯(cuò)誤；過(guò)a點(diǎn)作豎直線，分別作經(jīng)過(guò)c點(diǎn)和b點(diǎn)的等時(shí)圓如圖所示，由圖可知過(guò)c點(diǎn)的等時(shí)圓的直徑較大，則時(shí)間長(zhǎng)，即t1t2，故選項(xiàng) d 正確，c 錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】某同學(xué)探究小球沿光滑斜面頂端下滑至底端的運(yùn)動(dòng)規(guī)

14、律，現(xiàn)將兩質(zhì)量相同的小球同時(shí)從斜面的頂端釋放，在甲、乙圖的兩種斜面中，通過(guò)一定的判斷分析，你可以得到的正確結(jié)論是()a.甲圖中小球在兩個(gè)斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同b.甲圖中小球下滑至底端的速度大小與方向均相同c.乙圖中小球在兩個(gè)斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同d.乙圖中小球下滑至底端的速度大小相同【解析】選 c。小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中只受重力mg和斜面的支持力fn作用，做勻加速直- 7 -線運(yùn)動(dòng)，設(shè)斜面傾角為，斜面高為h，底邊長(zhǎng)為x，根據(jù)牛頓第二定律可知，小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度為agsin，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律和圖中幾何關(guān)系有s12at2，hxssincos，解得小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為12h2xtsin

15、ggsin cos，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mgh12mv2，解得小球下滑至底端的速度大小為v2gh，顯然，在甲圖中，兩斜面的高度h相同，但傾角不同，因此小球在兩個(gè)斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不同，故選項(xiàng) a 錯(cuò)誤；在甲圖中，小球下滑至底端的速度大小相等，但沿斜面向下的方向不同，故選項(xiàng) b 錯(cuò)誤；在乙圖中，兩斜面的底邊長(zhǎng)x相同，但高度h和傾角不同，因此小球下滑至底端的速度大小不等，故選項(xiàng) d 錯(cuò)誤；又由于在乙圖中兩斜面傾角的正弦與余弦的積相等，因此小球在兩個(gè)斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，故選項(xiàng) c 正確。11.(多選)(2019全國(guó)卷)如圖甲，物塊和木板疊放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，物塊用一不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩與固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的力傳感器

16、相連，細(xì)繩水平。t0 時(shí)，木板開(kāi)始受到水平外力f的作用，在t4 s 時(shí)撤去外力。細(xì)繩對(duì)物塊的拉力f隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示，木板的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖丙所示。木板與實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間的摩擦可以忽略。重力加速度g取 10 m/s2。由題給數(shù)據(jù)可以得出()a木板的質(zhì)量為 1 kgb24 s 內(nèi)，力f的大小為 0.4 nc02 s 內(nèi)，力f的大小保持不變- 8 -d物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.2【解析】選 a、b。結(jié)合兩圖象可判斷出 02 s 物塊和木板還未發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，它們之間的摩擦力為靜摩擦力，此過(guò)程f等于f，故f在此過(guò)程中是變力，即 c 錯(cuò)誤；在 45 s 內(nèi)，木板在摩擦力的作用下做勻減

17、速運(yùn)動(dòng)，ma2f0.2 n，加速度大小為a20.40.21m/s20.2m/s2，得m1 kg，故 a 正確；在 24 s 內(nèi)木板加速度大小為a10.4042m/s20.2 m/s2，則fma1f0.4 n，故 b 正確；由于不知道物塊的質(zhì)量，所以無(wú)法計(jì)算它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，故 d 錯(cuò)誤。12如圖 1 所示，有一質(zhì)量m200 kg 的物件在電機(jī)的牽引下從地面豎直向上經(jīng)加速、勻速、勻減速至指定位置。當(dāng)加速運(yùn)動(dòng)到總位移的14時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)得電機(jī)的牽引力隨時(shí)間變化的ft圖線如圖 2 所示，t34 s 末速度減為 0 時(shí)恰好到達(dá)指定位置。若不計(jì)繩索的質(zhì)量和空氣阻力(g取 10 m/s2)，求物件：(1)做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小和方向；(2)勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小；(3)總位移的大小?！窘忸}指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：（1）根據(jù)牛頓第二定律列式即可求得加速度。（2）根據(jù)物件做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，再結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可求解勻速運(yùn)動(dòng)的速度。（3）分別計(jì)算物件做勻速運(yùn)動(dòng)和勻減速運(yùn)動(dòng)的位移，據(jù)此計(jì)算總位移即可。【解析】(1)由題圖 2 可知 026 s 內(nèi)物件勻速運(yùn)動(dòng)，2634