高考物理一轮复习牛顿第二定律两类动力学问题课时作业含答案.docx

1、1 2020 届一轮复习人教版 牛顿第二定律 两类动力学问题 课时作 业 题组一：牛顿第二定律的理解 (建 议 用 时 ： 40 分 钟 ) 基 础 对 点 练 1.(2019 武 汉模拟 )如图所示， 老鹰沿虚线 MN 斜向下减速俯冲的过程中， 空气 对老鹰的作用力可能是图中的 ( ) A F 1 BF 2 C F 3 D F 4 B 老鹰沿虚线由 M 到 N 做减速运动，合外力与初速度的方向相反，由受力分析可知，空气的阻力 与重力的合力方向与 MN 反向，因此空气对老鹰的作用力 可能是题图中 的 F 2， B 正确。 2. 一 质 量 为 m 的 物 体 ， 放 在 粗 糙 水 平 面 上

2、 ， 受 水 平 推 力 F 的作用产生加速度 a， 物体所受摩擦力为 f， 当水平推力变为 2F 时 ( ) A 物体的加速度小于 2a B. 物体的加速度大于 2a C. 物体的加速度等于 2a D 物体所受的摩擦力变为 2f B 根据牛顿第二定律可知，物体在水平推力 F 的作用下，产生的加速度为 2 F f F mg F a m m m g 。 当水平推力变为 2F 时，物体的加速度 3 2F mg 2F a m m g 。 比较 两式可以看出 a2a。 3. 如图所示，质量为 m 的球置于斜面上，被一个竖直挡板挡住。现用一个力 F 拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为 a 的匀加速直线运

3、动，忽略一切摩擦，以下说法正确的 是 ( ) A 若加速度足够小，竖直挡板对球的弹力可能为零 B若加速度 足够大，斜面对球的弹力可能为零 C 斜面和挡板对球的弹力的合 力等于 ma D 斜 面对球的弹力不仅有，而且是一个定值 D 小球受到重力 mg、 斜面的支持力 F N2、 竖直挡板的水平弹力 F N1， 设斜面的 倾斜角为 ，则竖直方向有 F N2cosm g，因为 mg 和 不变，所以无论加速度如何变化，F N2 不变且不可能为 零， 选项 B 错误，D 正确；水平方向有 F N1 FN2 sin m a，因为 F N2sin 0，所以即使加速度足够小，竖 直挡板的水平弹力也不可 能为零

4、， 选项 A 错误； 斜面和挡板对球的弹力的合力即为竖直方向的分力 F N2cos 与 水平方向的合力 ma 的合成，因此大于 ma， 选项 C 错误。 题组二：牛顿第二定律的瞬时性 4.(2019 清 江模拟 )如图所示，在动摩擦因数 0.2 的水平面上有一个质量 m 1 kg 的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成 45角的不可伸长的轻绳一 端相连， 此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零。在剪断轻绳 的瞬间 (g 取 10 m/s2)， 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是 ( ) 4 A. 小球受力个数不变 5 B. 小球将向左运动，且 a 8 m/s2 C 小球将

5、向左运动，且 a 10 m/s2 D 若剪断的是弹簧，则剪断瞬间小球加速度的大小 a 10 2 m/s2 B 在剪断轻绳前，小球受重力、绳子的拉力以及弹簧的弹力处于平衡，根据 共点力平衡得弹簧的弹力 Fm gtan 45 101 N1 0 N， 剪断轻绳的瞬间， 弹簧 的弹力仍然为 10 N， 小球此时受重力、 支持力、 弹簧弹力和摩擦力四个力作用。 小 球的受力个 数发生改变，故选项 A 错误；小球所受的最大静摩擦力为 Ff m F Ff 10 2 2 0.210 N2 N， 根据牛顿第二定律得小球的加速度为 a m 1 m/s 8 m/s2， 合力方向向左，所以加速度向左，故选项 B 正确

6、，C 错误；剪断弹簧的 瞬 间，轻绳 对小球的拉力瞬间为零，此时小球所受的合力为零，则小球的加速度为 零，故选项 D 错误。 5. “儿童蹦极”中， 拴在腰间左右两侧的是悬点等高、 完全相同的两根橡皮绳。 如图所示，质量为 m 的小明静止悬挂时，两橡皮绳的夹角为 60，则 ( ) A. 每 根 橡 皮 绳 的 拉 力 为 1 2mg 6 B. 若将悬点间距离变小，则每根橡皮绳所受拉力将变小 C 若此时小明左侧橡皮绳在腰 间断裂，则小明此时加速度 a g D 若 拴在腰间左右两侧的是悬点等高、完全相同的两根轻绳，则小明左侧轻 绳在腰间断裂时，小明的加速度 ag B 根据平行四边形定则知， 2Fc

7、os 30 mg，解得 F 3 ，故 A 错误；根 3 mg 据共点力平衡得， 2F cosm g，当悬点间的距离变小时， 变小，c os变大，可 知橡皮绳 的拉力变小，故 B 正确；当左侧橡皮绳断裂，断裂的瞬间，右侧橡皮绳 7 的拉力不变，则重力和右侧橡皮绳拉力的合力与左侧橡皮绳初始时的拉力大小相 等，方向相反，合力大小为 3 3 mg，加速度为 3 3 g，故 C 错误；当两侧为轻绳时， 左侧绳断裂瞬间，右侧绳上拉力发生突变，将重力沿绳方向和垂直于绳方向正交 分 解 ， 合 力 为 mgsin 30 ， 加 速 度 为 1 2g， 方向沿垂直于右侧绳的方向斜向下，故 D 错误。 6. 如

8、图 所 示 ， A、 B 两 球 质 量 相 等 ， 光 滑 斜 面 的 倾 角 为 ， 图 甲 中 ， A、 B 两 球 用 轻 弹 簧 相 连 ， 图 乙 中 A、 B 两 球 用 轻 质 杆 相 连 ， 系 统 静 止 时 ， 挡 板 C 与斜面垂 直 ， 轻 弹 簧 、 轻 杆 均 与 斜 面 平 行 ， 则 在 突 然 撤 去 挡 板 的 瞬 间 有 ( ) 甲 乙 A 两图中两球加速度均为 gsin B两图中 A 球的加速度均为 0 C. 图乙中轻杆的作用力一定不为 0 D. 图甲中 B 球的加速度是图乙中 B 球的加速度的 2 倍 D 撤去挡板前，挡板对 B 球的弹力大小为 2m

9、gsin ，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力 会突变，所以撤去挡板瞬间，图甲中 A 球所受合力为 0，加速度为 0， B 球所受合力为 2mgsin ，加速度 为 2gsin ；图乙中杆的弹力突变为 0，A 、 B 两球 8 所受合力均为 mgsin ，加速度均为 gsin ，可知只有 D 对。 7.(2019 泰 安模拟 )如图所示，小球 A 置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上， 小球 B 用水平轻弹簧拉着，弹簧固定在竖直板上。两小球 A、 B 通过光滑滑轮 O 用轻质细绳 相连，两球均处于静止状态。已知 B 球质量为 m， O 在半圆柱体圆心 O1 的正上方， OA 与竖直方向成 30角，O

10、A 长度与半圆柱体半径相等， OB 与竖直方向成 45角，现将轻质细绳剪断的瞬 间 (重力加速度为 g)，下列说法正确的是 ( ) 9 A. 弹簧弹力大小为 2mg B. 球 B 的 加 速 度 为 g C. 球 A 受到的支持力为 2mg 1 g 2 D 剪断细绳前对 B 球受力分析如图，由平衡条件可得 F 弹 mgtan 45 mg； 剪 断 细 绳 瞬 间 ， 细 绳 上 弹 力 立 即 消 失 ， 而 弹 簧 弹 力 F mg 弹 和重力的大小和方向均没有改变，则 F 绳 cos 45 2mg， aB 2g， A、 B 项 错误。A 球的重力大小 GA 2F 绳 cos 30 6mg，

11、细绳剪断后 A 球受到的支持力 D 球 A 的 加 速 度 为 10 2 2 18 NAG A cos 30 2 mg， C 项错误 。 对 A 球由牛顿第二定律有 mAgsin 30 mAaA， 1 得 A 球 的 加 速 度 aA gsin 30 g， D 项 正 确 。 题组三：动力学两类基本问题 8. 汽 车 紧 急 刹 车 后 ， 停 止 运 动 的 车 轮 在 水 平 地 面 上 滑 动 直 至 停 止 ， 在 地 面 上 留下的痕迹称为刹车 线。由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度。已知汽车轮胎 与地面之间的动摩擦因数为 0.80， 测得刹车线长 25 m。汽车在刹车前瞬间的速 度

12、 大小为 (重力加速度 g 取 10 m/s2)( ) A 10 m/s B 20 m/s C 30 m/s D 40 m/s B 汽车紧急刹车后，受滑动摩擦力的作用，做匀减速直线运动，设减速时的加 速 度 大 小 为 a， 由 牛 顿 第 二 定 律 得 m ma， 设 汽 车 在 刹 车 前 瞬 间 的 速 度 大 小 为 v 0， 根据运动学公式有 0 v0 2as， 代入数据，联立以上各式解得 v 0 20 m/s， B 正确。 9. 用40 N 的水平力 F 拉一个静止在光滑水平面上、质量为 20 kg 的物体，力 11 F 作用 3 s后撤去，则第 5 s 末物体的速度和加速度的大

13、小分别是 ( ) A v 6 m/s， a 0 B v 10 m/s， a 2 m/s2 C v 6 m/s， a 2 m/s2 D v 10 m/s， a 0 F A 由牛顿第二定律可知，在前 3 s 内物体的加速度 a 2 m/s2,3 s 末的速 m 度 大 小 v at 6 m/s， 当 外 力 F 撤 去 后 ， 加 速 度 变 为 零 ， 物 体 的 速 度 大 小 保 持 不 变 为 6 m/s， 选 项 A 正 确 。 10.(多选 )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 够长的水平轻弹簧，则当木块接触弹簧后，下列判断正确的是 ( ) A木块立即做减速

14、运动 B木块在一段时间 内速度仍增大 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，木块速度为零但加速度不为零 BCD 木块碰到弹簧后有 F kxma，x 从零开始增大，故 A 错，B 对；当 a 0 时，v 最大，此时有 F kx 0， C 对；在弹簧最短之前，木块已减速，有 F kx mamg 14 时，物体以大小为 a2 的加速度向左做匀加速直线运动，当 F cosmg时，物体 静止不动；若此时物体的速度方向向右，则加速度大小为 a3 m F cos m ， a3 可能大于 a，也可能小于 a，也可能等于 a，所以物体先以大小为 a3 的加速度向

15、 右 做匀减速直线运动，当 速度减为零后，再以大小为 a2 的加速度向左做匀加速直线 15 运动或者静止。已知 a3a2， 综上所述， D 符合题意。 13. (2019 沧 州 模 拟 )将 一 质 量 为 m 的 小 球 靠 近 墙 面 竖 直 向 上 抛 出 ， 图 甲 是 向 上 运 动 小 球 的 频 闪 照 片 ， 图 乙 是 下 降 时 的 频 闪 照 片 ， O 是运动过程中的最高点，甲、乙 两 次 闪 光 频 率 相 同 ， 重 力 加 速 度 为 g，假设小 球所受的阻力大小不变， 则可估算小 球 受 到 的 阻 力 大 小 约 为 ( ) 甲 乙 A 1 1 1 mg B

16、.3mg C.2mg D.10mg C 设每块砖的厚度是 d， 向上运动时： 9d 3d a1T2 向 下 运 动 时 ： 3d d a2T2 a1 3 解 得 ： a2 1 16 根据牛顿第二定律，向上运动时： mg f ma1 向 下 运 动 时 ： mg f ma2 1 解 得 ： f 2mg， C 正 确 。 14. 在风洞实验室中进行如图所示的实验。 在倾角为 37的 固 定 斜 面 上 ， 有 一 个 质 量 为 1 kg 的 物 块 ， 在 风 洞 施 加 的 水 平 恒 力 F 作 用 下 ， 从 A 点由静止开始运动， 经 过 1.2 s到 达 B 点 时 立 即 关 闭 风

17、 洞 ， 撤 去 恒 力 F ， 物 块 到 达 C 点时速度变为零， 通 过 速 度 传 感 器 测 得 这 一 过 程 中 物 块 每 隔 0.2 s 的瞬时速度，表给出了部分 数据： 17 s 20 1 t/s v /(m ) 已 知 ： sin 37 0.6， cos 37 0.8， g 取 10 m/s2。求： (1)A、 C 两点间的距离； (2)水平恒力 F 的大小。 解析： (1)物块匀加速运动过程中的加速度为： v 31 2 2 a1 t 0.60.2 m/s 5 m/s 关闭风洞时的速度为： va 1t51.2 m/s6 m/s v 2 4 2 2 关闭风洞后物块匀减速运动

18、的加速度为： a2 t 1.6 1.4 m/s 10 m/s 1 2 1 2 匀 加 速 过 程 的 位 移 ： x1 2a1t v 2 251.2 36 m3.6 m 匀减速过程的位移： x2 m 1.8 m 2 a2 0.0 0.2 0.4 0.6 1.4 1.6 1.8 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 2.0 0.0 18 A、 C 两 点 间 的 距 离 为 ： xx 1 x2 3.6 m 1.8 m 5.4 m。( 2)由牛顿第二定律， 得 匀 加 速 过 程 ： F cos 37 mgsin 37 (mgcos 37 F sin 37 ) ma1 匀减速过程： (mgsin

19、 37 mcos 37) ma2 联立两式代入数据得： F 30 N。 答案：(1) 5.4 m (2)30 N 高考真题集中练 (教师用书独具 ) 19 1 (多 选 )(2016 国 卷 )一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力，且原 来作用在质点上的力不发生改变，则 ( ) A 质 点速度的方向总是与该恒力的方向相同 B质点速度的方向不可 能总是与该恒力的方向垂直 C 质点加速度的方向总是与该恒力的 方向相同 D 质点单位时间内速率的变化量总是不变 BC 质点原来做匀速直线运动， 说明所受合外力为 0， 当对其施加一恒力后， 恒力的 方向与原来运动的速度方向关系不确定，则质点可能做直线运

20、动，也可能 做曲线运动，但加速度的方向一定与该恒力的方向相同，选项 B、 C 正确。 2 (多 选 )(2016 国 卷 )两实心小球甲和乙由同一种材料制成，甲球质量大 于乙球质量。两球在空气中由静止下落，假设它们运动时受到的阻力与球的半径 成正比，与球的速率无 关。若它们下落相同的距离，则 ( ) A甲球用的时间比乙球长 B 甲球末速度的大小大 于乙球末速度的大小 C甲球加速度的大小小于乙球加速度的大 小 D 甲 球 克 服 阻 力 做 的 功 大 于 乙 球 克 服 阻 力 做 的 功 BD 设小球在下落过程中所受阻力 F 阻 k R， k 为常数， R 为小球半径，由 4 3 4 3 4

21、 3 牛顿第二定律可知： mg F 阻 m a， 由 m V 3R 知： 3R g kR 3R a， 3k 1 即 a g 4R2，故知： R 越大，a 越大，即下落过程中 a 甲 a 乙 ，选项 C 错误； 1 2 2 2 下 落 相 同 的 距 离 ， 由 h 2at 知 ， a 越 大 ， t 越 小 ， 选 项 A 错 误 ； 由 2ah v v 0知， v0 0， a 越大，v 越大，选项 B 正确；由 W 阻 F 阻 h 知，甲球克服阻力做的功 更大一些，选项 D 正确。 20 3 (2014 全 国 卷 )公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。当前车 突然停止时，后车司机可

22、以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前 车相碰。通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为 1 s。当汽车在 晴天干燥沥青路面上以 108 km/h 的速度匀速行驶时，安全距离为 120 m。设雨天 21 时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的 2/5。若要求安全距离仍为 120 m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度。 解析：本题是追及相遇问题，这类题目要抓住临界条件 v A v B， 从这一条件 结合 匀变速直线运动规律解决问题。 设路面干燥时，汽车与地面间的动摩擦因数为 0， 刹车时汽车的加速度大小为 a0， 安全距离为 s， 反应时间为 t0， 由牛顿第二定律和运动学公式得 0mg ma0 2 v 0 s v 0t0 2a0 式 中 ， m 和 v 0 分别为汽车的质量和刹车前的速度。 设在雨天行驶时，汽车与地面间的动摩擦因数为 ， 依题意有 2 50 设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为 a， 安全行驶的最大速度为 v， 由牛 顿 第二定律和运动学公式得 mg ma v 2 s v t0 2a 联立 式并代入题给数据得 v 20 m/s(或 72 km/h)。 答案：20 m/s