優(yōu)化探究(新課標(biāo))2017屆高三物理一輪復(fù)習(xí)第3章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第2講牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)

1、牛頓第二定律 兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題隨堂反饋1.如圖所示，一物塊從某一高度自由落下，落在豎立于地面的輕彈簧上.物塊在A處開(kāi)始與彈簧接觸，到B處時(shí)物塊速度為零，然后被彈回下列說(shuō)法正確的是（）A.物塊從A處下降到B處的過(guò)程中，速率不斷減小B.物塊從B處上升到A處的過(guò)程中，速率不斷增大C.物塊在 B 處時(shí)，所受合力為零D.物塊從A處下降到B處的過(guò)程中速率先增大，后減小解析：物塊在A處與彈簧接觸后，剛開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)彈簧對(duì)物塊的支持力比重力小，物塊所受的合力方向豎直向下， 物塊豎直向下做加速運(yùn)動(dòng)，速度不斷增大，選項(xiàng)A 錯(cuò)誤；隨著物塊向下運(yùn)動(dòng)，合力減小，加速度減小，當(dāng)加速度為零時(shí)，速度最大；之后物塊繼續(xù)壓縮彈簧，

2、 合力方向改為豎直向上，與速度方向相反，物塊豎直向下做減速運(yùn)動(dòng)，到B處時(shí)速度為零，選項(xiàng) D 正確；物塊在B處時(shí)，所受合力最大，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；物塊從A處下降到B處與從B處上升到A處互為逆運(yùn)動(dòng)，即物塊從B處上升到A處的過(guò)程中速率先增大，后減小，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤.答案：D2.（2016 泉州五校聯(lián)考）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. 0C. g解析：開(kāi)始小球處于平衡狀態(tài)，受重力mg支持力FN、彈簧拉力F三個(gè)力作用，受力分析如圖所示，由平衡條件可得FN=mgcos 30 +Fsin

3、 30 ,Fcos 30 =mgsin 30 ，解得FN=學(xué)mg重力mg彈簧拉力F的合力的大小等于支持力FN,當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間，小球受力不再平衡，此時(shí)的合力與FN等大反向，由牛頓第二定律得此時(shí)小球的加速2度大小為g,B正確.3答案：B3.乘坐“空中纜車”飽覽大自然的美景是旅游者絕妙的選擇若某一纜車沿著坡度為的山坡以加速度a上行，如圖所示.在纜車中放一個(gè)與山坡表面平行的斜面，斜面上放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊，小物塊相對(duì)斜面靜止（設(shè)纜車保持豎直狀態(tài)運(yùn)行）則（）A.小物塊受到的摩擦力方向平行斜面向上B.小物塊受到的摩擦力方向平行斜面向下一 1C.小物塊受到的滑動(dòng)摩擦力為？mg+ maD.小物

4、塊受到的靜摩擦力為ma解析：小物塊相對(duì)斜面靜止，因此小物塊與斜面間的摩擦力是靜摩擦力.纜車以加速度a一 1上行，小物塊的加速度也為a,以物塊為研究對(duì)象， 則有Ffmgsin 30=ma Ff=mg ma方向平行斜面向上，故 A 正確，B、C、D 均錯(cuò)誤.答案：A4.如圖所示，質(zhì)量M= 8 kg 的小車放在光滑的水平平面上，在小車左端加一水平推力F= 8N.當(dāng)小車向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到1.5 m/s 時(shí)，在小車前端輕輕地放上一個(gè)大小不計(jì)、質(zhì)量為n= 2 kg 的小物塊，小物塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)卩=0.2 ,小車足夠長(zhǎng).求：（g取 10 m/s1 2）1放上小物塊后，小物塊及小車的加速度大小；2經(jīng)多

5、長(zhǎng)時(shí)間兩者達(dá)到相同的速度；從小物塊放在小車上開(kāi)始，經(jīng)過(guò)t = 1.5 s 小物塊通過(guò)的位移大小.解析：小物塊的加速度am=卩g= 2 m/s230*4(2)由am=vo+aMt得t= 1 s.12在開(kāi)始 1 s 內(nèi)小物塊的位移X1= ?amt= 1 m最大速度v=amt= 2 m/s小車的加速度F 口mg aM M0.5 m/s5在接下來(lái)的 0.5 s 內(nèi)小物塊與小車相對(duì)靜止，一起做勻加速運(yùn)動(dòng)且加速度a=0.8 m/s2M+ m這 0.5 s 內(nèi)的位移X2=vti+ qatJ1.1 m通過(guò)的總位移x=xi+X2= 2.1 m.答案：(1)2 m/s 0.5 m/s (2)1 s (3)2.1

6、m5.設(shè)某一艦載機(jī)的質(zhì)量為m= 2.5x104kg，著艦速度為vo= 42 m/s，若僅受空氣阻力和甲板阻力作用，艦載機(jī)將在甲板上以a= 0.8 m/s2的加速度做勻減速運(yùn)動(dòng)，著艦過(guò)程中航母靜止不動(dòng).(1)艦載機(jī)著艦后，若僅受空氣阻力和甲板阻力作用，航母甲板至少多長(zhǎng)才能保證艦載機(jī)不 滑到海里？(2)為了艦載機(jī)在有限長(zhǎng)度的跑道上停下來(lái)，甲板上設(shè)置了阻攔索讓艦載機(jī)減速，同時(shí)考慮到艦載機(jī)掛索失敗需要復(fù)飛的情況，艦載機(jī)著艦時(shí)不關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī).如圖所示為艦載機(jī)鉤住阻攔索后某一時(shí)刻的情景，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力大小為F= 1.2x105N,減速的加速度 ai = 20 m/s2, 此時(shí)阻攔索夾角0= 106,空氣阻

7、力和甲板阻力保持不變求此時(shí)阻攔索承受的張力大小.(已知 sin 53 = 0.8 , cos 53 = 0.6)解析：(1)設(shè)甲板的長(zhǎng)度至少為S。，則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得一代入數(shù)據(jù)可得S0= 1 102.5 m.(2)艦載機(jī)受力分析如圖所示，其中 由牛頓第二定律得2FTCOS53 +FfF=ma艦載機(jī)僅受空氣阻力和甲板阻力時(shí)5聯(lián)立可得FT=5X10 N.5答案：(1)1 102.5 m (2)5x10 N課時(shí)作業(yè)22,VOVo= 2a0S0,故S0=FT為阻攔索的張力,Ff為空氣和甲板對(duì)艦載機(jī)的阻力,Ff=ma6、單項(xiàng)選擇題1 在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，取計(jì)數(shù)時(shí)間間隔為0.1 s，測(cè)得相鄰相等時(shí)

8、間間隔的7位移差的平均值 x= 1.2 cm，若還測(cè)出小車的質(zhì)量為500 g，則關(guān)于加速度、合力的大小及單位，既正確又符合一般運(yùn)算要求的是解析：在應(yīng)用公式進(jìn)行數(shù)量運(yùn)算的同時(shí)，準(zhǔn)確.可以把題中已知量的單位都用國(guó)際單位制表示，這樣在統(tǒng)一已知量的單位后，就不必 可.選項(xiàng) A 中x= 1.2 cm 沒(méi)用國(guó)際單位制表示，位制表示，答案：B2.放在粗糙水平面上的物塊A、B用輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)相連，如圖所示，兩物塊與水平面間的 動(dòng)摩擦因數(shù)均為 卩,今對(duì)物塊A施加一水平向左的恒力F,使A、B起向左勻加速運(yùn)動(dòng). 設(shè)A B的質(zhì)量分別為m M則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為()MFB.Mrm解析：先以A B整體為研究對(duì)象，它們受到

9、豎直向下的重力(磚mg,豎直向上的支持力FN=(M+ mg,水平向左的拉力F,水平向右的摩擦力Ff= FN=U(Mmg.對(duì)A B整體受力分析得F-Ff= (M+ma.再以B為研究對(duì)象，其受力為豎直向下的重力Mg豎直向上的支持力FN=Mg水平向左的彈簧拉力F,水平向右的摩擦力Ff=卩FN=卩MgF，由牛頓第二定律得FFf=F卩Mg= Ma &= 肓 -9，答案：B3.如圖所示，A、B兩球質(zhì)量相等， 光滑斜面的傾角為 圖乙中A、B兩球用輕質(zhì)桿相連，系統(tǒng)靜止時(shí)，擋板 平行，1.222A.a=0Tm/s=120 m/s1.2X1022B.a=20.1m/s=1.2 m/sC.F=500X1.2

10、 N=600 ND.F=0.5X1.2=0.60 N2也要把單位帶進(jìn)運(yùn)算帶單位運(yùn)算時(shí)，單位換算要 計(jì)算結(jié)果的單位就是國(guó)際單位制單位，寫出各個(gè)量的單位，只在數(shù)字后面寫出正確單位即C 項(xiàng)中的小車質(zhì)量 m= 500 g 沒(méi)用國(guó)際單D 項(xiàng)中運(yùn)算過(guò)程中沒(méi)有加單位，所以只有選項(xiàng)B 正確.Fm-ommA.MFm+ Mm+ M將代入整MFM+ m所以選項(xiàng) B 正確.0，圖甲中，A、B兩球用輕彈簧相連,C與斜面垂直，輕彈簧、輕桿均與斜面8則在突然撤去擋板的瞬間有A.兩圖中兩球加速度均為gsin09B.兩圖中 A 球的加速度均為零C.圖乙中輕桿的作用力一定不為零D.圖甲中B球的加速度是圖乙中B球加速度的 2 倍解

11、析：撤去擋板前，擋板對(duì)B球的彈力大小為 2min0，因彈簧彈力不能突變，而桿的彈力會(huì)突變，所以撤去擋板瞬間，圖甲中A球所受合力為零，加速度為零，B球所受合力為 2mcsin0，加速度為 2gsin0;圖乙中桿的彈力突變?yōu)榱?，A B球所受合力均為 mn0，加速度均為gsin0，可知只有 D 對(duì).答案：D4.（2014 高考新課標(biāo)全國(guó)卷I）如圖所示，用橡皮筋將一小球懸掛在小車的架子上，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài).現(xiàn)使小車從靜止開(kāi)始向左加速，加速度從零開(kāi)始逐漸增大到某一值，然后保持此值，小球穩(wěn)定地偏離豎直方向某一角度（橡皮筋在彈性限度內(nèi)）與穩(wěn)定在豎直位置時(shí)相比， 小球的高度（）A. 定升高B. 定降低C. 保

12、持不變D. 升高或降低由橡皮筋的勁度系數(shù)決定解析：本題考查了牛頓第二定律與受力分析.設(shè)橡皮筋原長(zhǎng)為Io,小球靜止時(shí)設(shè)橡皮筋伸長(zhǎng)xi，由平衡條件有kxi=mg小球距離懸點(diǎn)高度h=Io+xi=Io+乎.加速時(shí)，設(shè)橡皮筋與水平k方向夾角為0，此時(shí)橡皮筋伸長(zhǎng)X2,小球在豎直方向上受力平衡，有kx2sin0=mg小球mg距離懸點(diǎn)高度h= （Io+X2）sin0=Iosin0因此小球高度升高了.k答案：A5.如圖所示，質(zhì)量分別為m、m的兩個(gè)物體通過(guò)輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)（m在光滑地面上，m在空中）.已知力F與水平方向的夾角為0.則m的加速度大小為（）10Feos0m+mF

13、sin D0,故 A 正確，B 錯(cuò)誤；對(duì)A進(jìn)行受力分析， 沿斜面方向，F(xiàn)N=mgsin0+k（xox），彈簧彈力減小，所以彈力FN也減小且與x是一次函數(shù)，故 C 錯(cuò)誤，D 正確.答案：AD7質(zhì)量分別為M和m的物塊形狀大小均相同，將它們通過(guò)輕繩跨過(guò)光滑定滑輪連接，如圖 甲所示，繩子平行于傾角為a的斜面，M恰好能靜止在斜面上，不考慮M m與斜面之間的摩擦若互換兩物塊位置，按圖乙放置，然后釋放M斜面仍保持靜止則下列說(shuō)法正確的是（）A.輕繩的拉力等于MgB.輕繩的拉力等于mgC.M 運(yùn)動(dòng)的加速度大小為D. M運(yùn)動(dòng)的加速度大小為(1sina)gM- mMg12解析：互換位置前，M靜止在斜面上，則有 Mn

14、a=mg互換位置后，對(duì)M有MFT=Ma13B C、D 對(duì).答案：BC8.（2016 山東師大附中質(zhì)檢）如圖所示，質(zhì)量為m= 1 kg 的物體與水平地面之間的動(dòng)摩擦因 數(shù)為 0.3，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度為 10 m/s 時(shí)，給物體施加一個(gè)與速度方向相反的大小為F= 2 N的恒力，在此恒力作用下（g取 10 m/s2）（）-FA. 物體經(jīng) 10 s 速度減為零B. 物體經(jīng) 2 s 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(dòng)解析：物體受到向右的滑動(dòng)摩擦力，F(xiàn)f=卩FN=G= 3 N，根據(jù)牛頓第二定律得a=2 + 322一一一V010_,m/s = 5 m/s，方向向右，物

15、體減速到 0 所需的時(shí)間t= = s = 2 s , B 正確，A 錯(cuò)1a5誤減速到零后，F(xiàn)vFf，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，不再運(yùn)動(dòng)，C 正確，D 錯(cuò)誤.答案：BC9. （2014 高考江蘇卷）如圖所示，A B兩物塊的質(zhì)量分別為 2m和m靜止疊放在水平地面1上.A B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 卩，B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g.現(xiàn)對(duì)A施加一水平拉力F,則（）AFL耳A. 當(dāng)Fv2 卩mg時(shí)，A B都相對(duì)地面靜止t51B. 當(dāng)F= 2 卩mg時(shí)，A的加速度為 3 卩gC. 當(dāng)F 3 卩mg時(shí)，A相對(duì)B滑動(dòng)1D.無(wú)論F為何值，B的加速度不會(huì)超過(guò) 2 卩g解析： 對(duì)A B整體

16、應(yīng)用牛頓第二定律， 有F-X3mg=3ma對(duì)B,在A、B恰好要發(fā)生相 對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)， X2mg-2 X3mg= ma兩式聯(lián)立解得F= 3 卩mg可見(jiàn)，當(dāng)F 3 卩mg時(shí)，A相33對(duì)m有FTmgsina=ma又FT=FT，解得aM- m而g=(1Sina)g, FT=mg故 A 錯(cuò),14對(duì)B才能滑動(dòng)，C 對(duì).對(duì)A、B整體，地面對(duì)B的最大靜摩擦力為-mg故當(dāng)-mgin0 Ff=maD沿垂直于斜面方向：FN=mgpos0 又有Ff=卩FN由得物塊從靜止開(kāi)始沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng),x=*at2=1X2.4X52m=30 m.5 s 末的速度v=at= 12 m/s.答案：30 m 12 m/s11.質(zhì)量為M長(zhǎng)

17、為 3L的桿水平放置，桿兩端A B系著長(zhǎng)為 3L的不可伸長(zhǎng)且光滑的柔軟 輕繩，繩上套著一質(zhì)量為m的小鐵環(huán).已知重力加速度為g,不計(jì)空氣影響.解析：如圖，對(duì)物塊受力分析，建立直角坐標(biāo)系，把重力mg沿平行于斜面和垂直于斜面的方向分解.Fmgina=0 卩呼”0= 2.4 m/sm5 s 內(nèi)的位移16(1)現(xiàn)讓桿和環(huán)均靜止懸掛在空中，如圖甲所示，求繩中拉力的大小;(2)若桿與環(huán)保持相對(duì)靜止，在空中沿AB方向水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)環(huán)恰好懸于L17A端的正下方，如圖乙所示.1求此狀態(tài)下桿的加速度大小a;2為保持這種狀態(tài)，需在桿上施加一個(gè)多大的外力，方向如何?解析：(1)如圖甲所示，設(shè)平衡時(shí)繩中拉

18、力為FT,有2FTCOS0 mg=0由圖知COS(2)此時(shí)，對(duì)小鐵環(huán)受力分析如圖乙所示，有FTsin0=mOFT+FTCOS0 mg=01由圖知COS0= 2 代入式解得a=fg如圖丙所示，設(shè)外力F與水平方向成a角，將桿和小鐵環(huán)當(dāng)成一個(gè)整體，有FCOSa =(M+ n)aFsina (M+n)g=0由式解得12.如圖所示，可看成質(zhì)點(diǎn)的小物塊放在長(zhǎng)木板正中間，已知長(zhǎng)木板質(zhì)量M= 4 kg，長(zhǎng)度L=2 m，小物塊質(zhì)量 m= 1 kg，長(zhǎng)木板置于光滑水平地面上，兩物體皆靜止.現(xiàn)在用一大小 為F的水平恒力作用于小物塊上，發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)F超過(guò) 2.5 N 時(shí)，才能讓兩物體間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng).設(shè)兩物體間的最大靜摩擦力大小等于滑動(dòng)摩擦力大小，重力加速度g取 10 m/s2,試求：2.33 (Mn)g, tana =：3(或a =60).答案：mg(2)(M+ n)g與水平方向成 60角由式解得418亠“=二毀(1) 小物塊和長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2) 若一開(kāi)始力F就作用在長(zhǎng)木板上，且F= 12 N,則小物塊經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間從長(zhǎng)木板上掉下？解析：(1)設(shè)兩物體間的最大靜摩擦力為Ff，當(dāng)F= 2.5 N