2020版高考物理一輪復習 課后限時作業(yè)11 牛頓第二定律 兩類動力學問題（含解析）新人教版

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1、課后限時作業(yè)11　牛頓第二定律　兩類動力學問題 時間：45分鐘 1．小明希望檢驗這樣一個猜想：沿斜面下滑的小車，裝載物體的質量越大，到達斜面底部的速度越大．圖示為兩種直徑不同的車輪(顏色不同)，裝有不同木塊(每個木塊的質量相同)從不同高度釋放的小車．你認為小明應該選用哪3種情況進行比較(　C　) A．GOR B．GSW C．STU D．SWX 解析：小明猜想的是“沿斜面下滑的小車，裝載物體的質量越大，到達斜面底部的速度越大”，故要求小車釋放點的高度相同，還需相同的小車．A項中，高度相同，小車不同，A錯誤；B項中，小車相同，高度不同，B錯誤；D項中，小車相同，高度不同，

2、D錯誤；C項滿足要求，C正確． 2．一物塊沿傾角為θ的固定斜面上滑，到達最大高度處后又返回斜面底端．已知物塊下滑的時間是上滑時間的2倍，則物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為(　C　) A.tanθ B.tanθ C.tanθ D．tanθ 解析：設物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，上滑位移為s，物塊上滑的時間為t，物塊上滑時的加速度a1＝gsinθ＋μgcosθ，s＝a1t2；下滑時的加速度a2＝gsinθ－μgcosθ，s＝a2(2t)2；聯(lián)立解得μ＝tanθ，故C正確． 3.在傾角為30°的光滑斜面上有一個箱子，箱內有一個斜面，在斜面上放置一個重為60 N的球，如圖所示．當箱子沿斜面下滑

3、時，球對箱子后壁和箱內斜面的壓力大小分別是(g取10 m/s2)(　C　) A．40 N,30 N B．30 N,50 N C．40 N,50 N D．50 N,60 N 解析：設球的質量為m，箱子的質量為M，加速度大小為a，對箱子和球整體分析，根據(jù)牛頓第二定律，有(M＋m)gsin30°＝(M＋m)a，解得a＝gsin30°＝5 m/s2. 隔離球受力分析，如圖所示，在平行斜面方向，有mgsin30°＋FN1－FN2sin53°＝ma，在垂直斜面方向，有mgcos30°－FN2cos53°＝0，聯(lián)立解得FN1＝40 N，F(xiàn)N2＝50 N，根據(jù)牛頓第三定律可知，球對箱子后壁的壓

4、力大小為40 N，對箱內斜面的壓力大小為50 N．故C正確． 4．(多選)如圖所示，質量為m2的物體2放在正沿平直軌道向右行駛的車廂底板上，并用豎直細繩通過光滑定滑輪連接質量為m1的物體1.與物體1相連接的繩與豎直方向成θ角．下列說法中正確的是(　AD　) A．車廂的加速度大小為gtanθ B．繩對物體1的拉力大小為m1gcosθ C．底板對物體2的支持力大小為m2g－m1g D．物體2所受底板的摩擦力為m2gtanθ 解析：以物體1為研究對象，分析受力情況，物體1受重力m1g和拉力T，根據(jù)牛頓第二定律得m1gtanθ＝m1a，解得a＝gtanθ，則車廂的加速度大小為gtanθ

5、，T＝.故A正確，B錯誤；以物體2為研究對象，分析受力，根據(jù)牛頓第二定律可知底板對物體2的支持力大小為m2g－T＝m2g－；物體2所受底板的摩擦力大小為f＝m2a＝m2gtanθ.故C錯誤，D正確． 5.如圖所示，一物體從豎直立于地面的輕彈簧上方某一高度自由落下．A點為彈簧處于自然狀態(tài)時端點的位置，當物體到達B點時，物體的速度恰好為零，然后被彈回．下列說法中正確的是(　D　) A．物體從A點下落到B點的過程中速率不斷減小 B．物體在B點時，所受合力大小為零 C．物體在A點時處于超重狀態(tài) D．物體在B點時處于超重狀態(tài) 解析：物體從A下落到B的過程中，開始時重力大于彈簧的彈力，加速

6、度方向向下，物體做加速運動，彈力增大，則加速度減小，當重力等于彈力時，速度達到最大，在以后運動的過程中，彈力大于重力，根據(jù)牛頓第二定律知，加速度方向向上，加速度方向與速度方向相反，物體做減速運動，運動的過程中彈力增大，加速度增大，物體到達最低點時速度為零．則加速度先減小后增大，速度先增大后減?。矬w在A點時加速度方向向下，處于失重狀態(tài)；物體在B點時，加速度方向向上，合力不為零，處于超重狀態(tài)．故D正確，A、B、C錯誤． 6．如圖所示，一端固定在地面上的桿與水平方向的夾角為θ，將一質量為m1的滑塊套在桿上，滑塊通過輕繩懸掛一質量為m2的小球，桿與滑塊之間的動摩擦因數(shù)為μ.先給滑塊一個沿桿方向的初

7、速度，穩(wěn)定后，滑塊和小球一起以共同的加速度沿桿運動，此時繩子與豎直方向的夾角為β，且β>θ，不計空氣阻力，則滑塊的運動情況是(　B　) A．沿著桿減速下滑 B．沿著桿減速上滑 C．沿著桿加速下滑 D．沿著桿加速上滑 解析：把滑塊和球看成一個整體，受力分析，若整體的速度方向沿桿向下，則沿桿方向，有(m1＋m2)gsinθ－f＝(m1＋m2)a，垂直桿方向，有FN＝(m1＋m2)gcosθ，摩擦力f＝μFN，聯(lián)立可解得a＝gsinθ－μgcosθ，對小球有a＝gsinβ，所以gsinθ－μgcosθ＝gsinβ，即gsinθ－gsinβ＝μgcosθ，因為θ<β，所以gsinθ－gsin

8、β<0，但μgcosθ>0，所以假設不成立，即整體的速度方向一定沿桿向上，由于加速度方向沿桿向下，所以滑塊沿桿減速上滑，故B正確，A、C、D錯誤． 7．為了減少汽車剎車失靈造成的危害，如圖所示為高速路上在下坡路段設置的可視為斜面的緊急避險車道．一輛貨車在傾角θ＝30°的連續(xù)長直下坡高速路上，以v0＝7 m/s的速度在剎車狀態(tài)下勻速行駛(在此過程及后面過程中，可認為發(fā)動機不提供牽引力)，突然汽車剎車失靈，開始加速運動，此時汽車所受到的摩擦力和空氣阻力共為車重的0.2倍．在加速前進了x0＝96 m后，貨車沖上了平滑連接的傾角α＝53°的避險車道，已知貨車在該避險車道上所受到的摩擦力和空氣阻力共為

9、車重的0.45倍．貨車的各個運動過程均可視為直線運動，取sin53°＝0.8，g＝10 m/s2.求： (1)貨車剛沖上避險車道時的速度大小v； (2)貨車在避險車道上行駛的最大距離x. 解析：(1)設貨車加速向下行駛時的加速度大小為a1，由牛頓第二定律可知mgsinθ－0.2mg＝ma1 解得a1＝3 m/s2 由公式v2－v＝2a1x0　解得v＝25 m/s (2)設貨車在避險車道向上行駛時的加速度大小為a2，由牛頓第二定律可知mgsinα＋0.45mg＝ma2 解得a2＝12.5 m/s2 由v2－0＝2a2x，解得x＝25 m. 答案：(1)25 m/s　(2)2

10、5 m 8．(多選)如圖甲所示，在水平面上有一質量為2m的足夠長的木板，其上疊放一質量為m的木塊．現(xiàn)給木塊施加一隨時間增大的水平力F＝kt(k是常數(shù))，木板和木塊加速度的大小隨時間變化的圖線如圖乙所示，木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為μ1、木板與水平面之間的動摩擦因數(shù)為μ2.假定接觸面之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等，則下列說法正確的是(　CD　) A．0～t1時間內木塊受到的摩擦力大小為μ1mg B．μ1<2μ2 C．乙圖中a0＝g D．t1～t2與t2～t3時間內對應的兩段圖線的斜率絕對值之比為13 解析：由圖乙可知，在0～t1時間內木塊的加速度為0，木塊仍處于靜止狀態(tài)

11、，木塊受到的是靜摩擦力，與水平力F的大小相等，即隨時間的增加而增大，A錯誤；在t2時刻，木塊與長木板間的靜摩擦力達到最大，為μ1mg，此時對長木板有μ1mg－3μ2mg＝2ma0>0，即μ1mg>3μ2mg，則有μ1>3μ2，解得a0＝g，B錯誤，C正確；設t1～t2、t2～t3時間內木塊的加速度大小分別為a1、a2，則a1＝＝t－μ2g，t2～t3時間內水平力F只作用在木塊上，則a2＝＝t－μ1g，則這兩段時間內對應的圖線的斜率絕對值之比為＝，D正確． 9．放在固定粗糙斜面上的滑塊A以加速度a1沿斜面勻加速下滑，如圖甲所示．在滑塊A上放一物體B，物體B始終與A保持相對靜止，以加速度a2沿斜

12、面勻加速下滑，如圖乙所示．在滑塊A上施加一豎直向下的恒力F，滑塊A以加速度a3沿斜面勻加速下滑，如圖丙所示．則(　B　) A．a(chǎn)1＝a2＝a3 B．a(chǎn)1＝a2

13、1＝a2

14、如圖所示，在傾角為θ＝30°的光滑斜面上，物塊A、B質量分別為m和2m.物塊A靜止在輕彈簧上面，物塊B用細線與斜面頂端相連，A、B緊挨在一起但A、B之間無彈力．已知重力加速度為g，某時刻把細線剪斷，當細線剪斷瞬間，下列說法正確的是(　B　) A．物塊A的加速度為0 B．物塊A的加速度為 C．物塊B的加速度為0 D．物塊B的加速度為 解析：剪斷細線前，彈簧的彈力F彈＝mgsin30°＝mg，細線剪斷的瞬間，彈簧的彈力不變，仍為F彈＝mg；剪斷細線瞬間，對A、B系統(tǒng)，加速度為a＝＝，即A和B的加速度均為，故選項B正確． 12．(多選)如圖所示，某科研單位設計了一空間飛行器，飛行器從地面

15、起飛時，發(fā)動機提供的動力方向與水平方向的夾角α＝60°，使飛行器恰好沿與水平方向的夾角θ＝30°的直線斜向右上方勻加速飛行，經(jīng)時間t后，將動力的方向沿逆時針旋轉60°同時適當調節(jié)其大小，使飛行器依然可以沿原方向勻減速直線飛行，飛行器所受空氣阻力不計．下列說法中正確的是(　BC　) A．飛行器加速時動力的大小等于mg B．飛行器加速時加速度的大小為g C．飛行器減速時動力的大小等于mg D．飛行器減速飛行時間t后速度為零 解析：飛行器恰好沿與水平方向的夾角θ＝30°的直線斜向右上方勻加速飛行時，受力分析圖如圖甲所示，由幾何關系知2mgcos30°＝F，可得加速時動力的大小等于F＝m

16、g，選項A錯誤；動力F與飛行器的重力mg的合力大小等于mg，所以飛行器加速時加速度的大小為g，選項B正確；飛行器沿原方向勻減速飛行時，受力分析圖如圖乙所示，由幾何關系知sin60°＝，可得飛行器減速時動力的大小等于F′＝mg，選項C正確；飛行器加速飛行時間t后的速度為v＝at＝gt，減速飛行時合外力大小為mgcos60°＝，則減速飛行時加速度大小為，減速飛行時間2t后速度為零，選項D錯誤． 13．如圖所示，在粗糙的水平路面上，一小車以v0＝4 m/s的速度向右勻速行駛，與此同時，在小車后方相距s0＝40 m處有一物體在水平向右的推力F＝20 N作用下，從靜止開始做勻加速直線運動，當物體運動了

17、x1＝25 m撤去．已知物體與地面之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，物體的質量m＝5 kg，重力加速度g取10 m/s2.求 (1)推力F作用下，物體運動的加速度a1大小； (2)物體運動過程中與小車之間的最大距離； (3)物體剛停止運動時與小車的距離d. 解析：(1)對物體，根據(jù)牛頓第二定律得F－μmg＝ma1 代入數(shù)據(jù)得a1＝2 m/s2. (2)當物體速度v1＝v0時，物體與小車間距離最大，即t1＝＝ s＝2 s時，兩者之間最大距離 xmax＝s0＋v0t1－t1＝40 m＋4×2 m－4 m＝44 m. (3)設推力作用的時間為t2，根據(jù)位移公式得x1＝a1t 則t2＝ ＝ s＝5 s 速度v2＝a1t2＝2×5 m/s＝10 m/s 撤去F后，物體運動的加速度大小為a2，經(jīng)過t3時間停止，其位移為x2， 根據(jù)牛頓第二定律μmg＝ma2得a2＝μg＝2 m/s2 由v2＝2ax得x2＝＝ m＝25 m 而t3＝＝ s＝5 s. 物體運動的總時間t＝t2＋t3＝10 s 則d＝v0t＋s0－(x1＋x2)＝30 m. 答案：(1)2 m/s2　(2)44 m　(3)30 m 9