（通用版）2020版高考物理大一轮复习考点规范练8牛顿第二定律两类动力学问题新人教版.docx

1、1考点规范练 8 牛顿第二定律 两类动力学问题一、单项选择题1.如图所示,弹簧一端固定在天花板上,另一端连一质量 m0=2 kg 的秤盘,盘内放一个质量 m=1 kg 的物体,秤盘在竖直向下的拉力 F=30 N 作用下保持静止,当突然撤去拉力 F 的瞬时,物体对秤盘的压力大小为( g 取 10 m/s2)( )A.10 N B.15 N C.20 N D.40 N答案 C2.如图所示,将质量为 m0的 U 形框架开口向下置于水平地面上,用轻弹簧 1、2、3 将质量为 m 的小球悬挂起来。框架和小球都静止时弹簧 1 竖直,弹簧 2、3 水平且长度恰好等于弹簧原长,这时框架对地面的压力大小等于(

2、m0+m)g。现将弹簧 1 从最上端剪断,则在剪断后瞬间( )A.框架对地面的压力大小仍为( m0+m)gB.框架对地面的压力大小为 0C.小球的加速度为 0D.小球的加速度大小等于 g答案 D23.(2018天津实验中学期中)在探究超重和失重规律时,某体重为 G 的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作。传感器和计算机相连,经计算机处理后得到压力 F 随时间 t 变化的图像,则下列图像可能正确的是( )答案 D解析 对人的运动过程分析可知,人在加速下蹲的过程中,有向下的加速度,处于失重状态,此时人对传感器的压力小于人的重力的大小;在减速下蹲的过程中,加速度方向向上,处于超重状态,此时人对传感

3、器的压力大于人的重力的大小,故 A、B、C 错误,D 正确。4.(2018广东深圳中学月考)如图所示,质量为 1.5 kg 的物体 A 静止在竖直固定的轻弹簧上,质量为 0.5 kg 的物体 B 由细线悬挂在天花板上, B 与 A 刚好接触但不挤压。现突然将细线剪断,则剪断细线瞬间 A、 B 间的作用力大小为( g 取 10 m/s2)( )A.0 B.2.5 NC.5 N D.3.75 N答案 D解析 剪断细线前,只有 A 对弹簧有作用力,所以剪断细线前弹簧的弹力 F 弹 =mAg=15N,将细线剪断的瞬间,根据牛顿第二定律可得( mA+mB)g-F 弹 =(mA+mB)a,解得 a=2.5

4、m/s2,隔离 B,则有 mBg-FN=mBa,代入数据解得 FN=mBg-mBa=3.75N,D 正确。二、多项选择题5.由牛顿第二定律可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用一个很小的水平力去推很重的桌子时,却推不动它,这是因为( )A.牛顿第二定律不适用于静止物体3B.有加速度产生,但数值很小,不易觉察C.静摩擦力等于水平推力,所以桌子静止不动D.桌子所受合力为零,加速度为零,所以静止不动答案 CD解析 用很小的力来推桌子,这个力小于最大静摩擦力,合力是零,根据牛顿第二定律,加速度等于零,所以静止不动,即牛顿第二定律适用于静止物体,A、B 错误,D 正确;桌子受力平衡,水

5、平方向上静摩擦力等于水平推力大小,C 正确。6.如图所示, A、 B 两物块质量分别为 2m、 m,用一轻弹簧相连,将 A 用长度适当的轻绳悬挂于天花板上,系统处于静止状态, B 物块恰好与水平桌面接触而没有挤压,此时轻弹簧的伸长量为 x。现将悬绳剪断,则下列说法正确的是( )A.悬绳剪断后, A 物块向下运动 2x 时速度最大B.悬绳剪断后, A 物块向下运动 3x 时速度最大C.悬绳剪断瞬间, A 物块的加速度大小为 2gD.悬绳剪断瞬间, A 物块的加速度大小为 g32答案 BD解析 剪断悬绳前,对物块 B 受力分析,物块 B 受到重力和弹簧的弹力,可知弹力 F=mg。悬绳剪断瞬间,对物

6、块 A 分析,物块 A 的合力为 F 合 =2mg+F=3mg,根据牛顿第二定律,得 a= g,故 C 错误,D 正确。弹簧32开始处于伸长状态,弹力 F=mg=kx;物块 A 向下压缩,当 2mg=F=kx时,速度最大,即 x=2x,所以 A 下降的距离为 3x,故 B 正确,A 错误。47.(2018河北保定期中)右图是汽车运送圆柱形工件的示意图,图中 P、 Q、 N 是固定在车体上的压力传感器,假设圆柱形工件表面光滑,汽车静止不动时 Q 传感器示数为零, P、 N 传感器示数不为零。在汽车向左匀加速启动过程中, P 传感器示数为零,而 Q、 N 传感器示数不为零。已知 sin 15=0.

7、26,cos 15=0.97,tan 15=0.27,g 取 10 m/s2。则汽车向左匀加速启动的加速度可能为( )A.2.5 m/s2 B.3 m/s2C.2 m/s2 D.4 m/s2答案 BD解析 在汽车向左匀加速启动过程中, P 传感器示数为零而 Q、 N 传感器示数不为零,受力分析如图所示,则FQ+mg=FNcos15,F 合 =FNsin15=ma,解得 a= tan15= m/s2= m/s22 .7m/s2,故FQ+mgm (FQm0.27+100.27) (0.27FQm+2.7)可能的为 B、D 选项。8.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

8、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。则下列说法正确的是( )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5C.小物块受到的滑动摩擦力为 mg+ma12D.小物块受到的静摩擦力为 mg+ma12答案 AD解析因为物块和斜面一起沿山坡向上加速运动,故物块所受静摩擦力沿斜面向上,A 对,B 错;小物块受力如图所示,由牛顿第二定律 Ff-mgsin30=ma,得 Ff= mg+ma,因小物块相对斜面静止,所以物块受静12摩擦力,故 C 错,D 对。9.如图甲所示,质量为 m

9、 的小球放在光滑水平面上,在竖直线 MN 的左方受到水平恒力 F1作用( m 可视为质点),在 MN 的右方除受 F1外还受到与 F1在同一直线上的水平恒力 F2的作用,小球运动的 v-t图像如图乙所示。下列说法正确的是( )A.小球在 MN 右方加速度大小为v1t3-t2B.F2的大小为2mv1t3-t1C.小球在 MN 右方运动的时间为 t4-t2D.小球在 t=0 到 t=t4这段时间内最大位移为 v1t212答案 AD解析 因为 v-t 图像斜率的绝对值为加速度的大小,选项 A 正确;由 F2-F1=ma2=m ,可知选项 B 错2v1t3-t1误;由题图乙可知小球在 MN 右方运动的

10、时间为 t3-t1,选项 C 错误;因为 v-t 图像的面积等于物体的位移,所以小球在 t=0 到 t=t4这段时间内最大位移为 v1t2,选项 D 正确。126三、非选择题10.(2018天津四合庄中学月考)如图所示,质量 m=2 kg 的小物块从倾角 = 37的光滑斜面上的A 点由静止开始下滑,经过 B 点后进入粗糙水平面,已知 AB 长度为 3 m,斜面末端 B 处与粗糙水平面平滑连接。(sin 37 =0.6,cos 37=0.8,g 取 10 m/s2)试求:(1)小物块滑到 B 点时的速度大小;(2)若小物块从 A 点开始运动到 C 点停下,一共经历时间 t=2.5 s,求 BC

11、的距离;(3)上问中,小物块与水平面的动摩擦因数 多大?答案 (1)6 m/s (2)4.5 m (3)0.4解析 (1)小物块在斜面 AB 上时,由牛顿第二定律得 mgsin=ma 1,解得 a1=gsin37=100.6m/s2=6m/s2,由 2a1xAB= 得 vB= m/s=6m/s。vB2 2a1xAB= 263(2)小物块在斜面上有 xAB= ,则 t1= s=1s,12at12 2xABa = 236物块在 BC 段的运动时间为 t2=t-t1=1.5s,BC 段的位移为 xBC= t2=4.5m。vB2(3)在水平面上,逆向分析,小物块的运动可看作初速度为零的匀加速运动,由

12、vB=a2t2得加速度大小 a2= m/s2=4m/s2,vBt2= 61.5根据牛顿第二定律 mg=ma 2,代入数据解得 = 0.4。11.足够长的光滑斜面 BC 的倾角 = 53,一质量 m=2 kg 的小物块静止于 A 点,小物块与水平面间的动摩擦因数 = 0.5,水平面与斜面之间在 B 点有一小段弧形连接。现在 AB 段对小物块施加与水平方向夹角为 = 53的恒力 F 作用,如图甲所示,小物块在 AB 段运动的速度时间图像如图乙所示,当到达 B 点时迅速撤去恒力 F。(已知 sin 53=0.8,cos 53=0.6,g 取 10 m/s2)求:7(1)小物块所受到的恒力 F 的大小

13、;(2)小物块从 B 点沿斜面向上运动,到返回 B 点所用的时间;(3)小物块能否返回到 A 点?若能,计算小物块通过 A 点时的速度:若不能,计算小物块停止运动时离B 点的距离。答案 (1)11 N (2)0.5 s (3)小物块不能返回到 A 点,停止运动时,离 B 点的距离为 0.4 m解析 (1)由题图乙可知, AB 段加速度 a1= m/s2=0.5m/s2;根据牛顿第二定律,有 Fcos- v t=2.0-04.0-0 (mg-Fsin )=ma得 F= =11N。ma+mgcos + sin(2)小物块沿斜面运动时,由牛顿第二定律知, mgsin=ma 2,所以 a2=gsin=

14、 8m/s2小物块从 B 点沿斜面向上运动所用时间与返回 B 点所用时间相等,则有t= s=0.5s。2vBa1=22.08.0(3)小物块由 B 向 A 返回过程中的加速度为 a3= =g= 5m/s2,由 B 开始运动到小物块静止,位mgm移为 s= m=0.4m,而 A 和 B 之间的距离为 s= 24m=4m,所以小物块不能返回到 A 点,停v22a= 2225 12止运动时,离 B 点的距离为 0.4m。12.8(2017全国卷 )为提高冰球运动员的加速能力,教练员在冰面上与起跑线相距 s0和 s1(s1s0)处分别放置一个挡板和一面小旗,如图所示。训练时,让运动员和冰球都位于起跑线

15、上,教练员将冰球以初速度 v0击出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板;冰球被击出的同时,运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗。训练要求当冰球到达挡板时,运动员至少到达小旗处。假定运动员在滑行过程中做匀加速运动,冰球到达挡板时的速度为 v1。重力加速度大小为 g。求:(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数;(2)满足训练要求的运动员的最小加速度。答案 (1) (2)v02-v122gs0 s1(v1+v0)22s02解析 (1)设冰球的质量为 m,冰球与冰面之间的动摩擦因数为 ,由动能定理得 -mgs 0=12mv12-12mv02解得 = 。 v02-v122gs0(2)冰球到达挡板时,满足训练要求的运动员中,刚好到达小旗处的运动员的加速度最小。设这种情况下,冰球和运动员的加速度大小分别为 a1和 a2,所用的时间为 t,由运动学公式得=2a1s0 v02-v12v0-v1=a1t s1= a2t2 12联立 式得 a2= 。 s1(v1+v0)22s02