（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)13 牛頓第二定律的應(yīng)用專題（一）（含解析）新人教版

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1、牛頓第二定律的應(yīng)用專題 一、選擇題 1．(2017·海南)汽車緊急剎車后，停止運(yùn)動(dòng)的車輪在水平地面上滑動(dòng)直至停止，在地面上留下的痕跡稱為剎車線．由剎車線的長(zhǎng)短可知汽車剎車前的速度．已知汽車輪胎與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.80，測(cè)得剎車線長(zhǎng)25 m．汽車在剎車前的瞬間的速度大小為(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 答案　B 解析　剎車后汽車的合外力為摩擦力f＝μmg，加速度a＝＝μg＝8 m/s2；又有剎車線長(zhǎng)25 m，故可由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得到汽車在剎車前的瞬間的速度大小v＝＝ m/

2、s＝20 m/s；故A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；故選B項(xiàng)． 2.(2018·天津聯(lián)考)某跳水運(yùn)動(dòng)員在3 m長(zhǎng)的踏板上起跳，我們通過(guò)錄像觀察到踏板和運(yùn)動(dòng)員要經(jīng)歷如圖所示的狀態(tài)，其中A為無(wú)人時(shí)踏板靜止點(diǎn)，B為人站在踏板上靜止時(shí)的平衡點(diǎn)，C為人在起跳過(guò)程中人和踏板運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．人在C點(diǎn)具有最大速度 B．人和踏板由C到B的過(guò)程中，人向上做勻加速運(yùn)動(dòng) C．人和踏板由C到A的過(guò)程中，人處于超重狀態(tài) D．人和踏板由C到A的過(guò)程中，先超重后失重 答案　D 解析　由圖可知，C點(diǎn)是最低點(diǎn)，人在C點(diǎn)的速度為零，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；C到B的過(guò)程中，重力不變，彈力一直減小，

3、合力減小，所以加速度減小，不是勻加速運(yùn)動(dòng)．故B項(xiàng)錯(cuò)誤；人和踏板由C到B的過(guò)程中，彈力大于重力，加速度向上，人處于超重狀態(tài)，從B到A的過(guò)程中，重力大于彈力，加速度向下，處于失重狀態(tài)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確． 3．(2018·浙江模擬)一個(gè)質(zhì)量為20 kg的物體靜止在傾角為30°的固定坡面上(足夠長(zhǎng))，現(xiàn)對(duì)其施加一個(gè)沿斜面向上、大小為300 N的推力后，物體以4 m/s2的加速度沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，正確的是(　　) A．物體處于失重狀態(tài) B．物體受到滑動(dòng)摩擦力，大小為280 N C．若撤去推力，由于慣性，物體還要沿斜面加速一段時(shí)間，再減速 D．若撤去推力，物體的加速度大小為11 m/s2 答

4、案　D 解析　A項(xiàng)，物體加速度沿斜面向上，有豎直向上的分加速度，處于超重狀態(tài)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由牛頓第二定律得F－mgsin30°－f＝ma，解得f＝120 N，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C、D兩項(xiàng)，若撤去推力，根據(jù)牛頓第二定律的瞬時(shí)性，由mgsin30°＋f＝ma′得a′＝11 m/s2，所以由于慣性，物體還要沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，但做的是減速運(yùn)動(dòng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確． 4．(2018·樂(lè)山模擬)圖甲是某人站在力傳感器上做下蹲，起跳動(dòng)作的示意圖，中間的p表示人的重心，圖乙是根據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)面出的力－時(shí)間圖線．兩圖中a～g各點(diǎn)均對(duì)應(yīng)，其中有幾個(gè)點(diǎn)在圖甲中沒(méi)有面出，取重力加速度g＝10 m/s2，根據(jù)

5、圖像分析可知(　　) A．人的重力為1 500 N B．e點(diǎn)位置人處于失重狀態(tài) C．c點(diǎn)位置人處于超重狀態(tài) D．d點(diǎn)的加速度小于f點(diǎn)的加速度 答案　C 解析　A項(xiàng)，開始時(shí)人處于平衡狀態(tài)，人對(duì)傳感器的壓力是500 N，根據(jù)二力平衡可知，人的重力也是500 N．故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，e點(diǎn)時(shí)人對(duì)傳感器的壓力大于其重力，處于超重狀態(tài)．故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，c點(diǎn)時(shí)人對(duì)傳感器的壓力大于其重力，處于超重狀態(tài)．故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，人在d點(diǎn)時(shí)人受到的支持力較大，則由牛頓第二定律可知d點(diǎn)的加速度大于f點(diǎn)的加速度．故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 5．(2018·廣西二模)某種型號(hào)的裝有焰火的禮花彈從專用炮筒中射出后向上運(yùn)動(dòng)，在5

6、 s末到達(dá)離地面150 m的最高點(diǎn)時(shí)炸開，構(gòu)成各種美麗的圖案．假設(shè)禮花彈從炮筒中豎直射出時(shí)的初速度是v0，上升過(guò)程中所受的平均阻力大小始終是自身重力的k倍，那么k和v0分別等于(重力加速度g取10 m/s2)(　　) A．0.2，60 m/s B．1.2，60 m/s C．0.2，50 m/s D．1.2，50 m/s 答案　A 解析　禮花彈向上運(yùn)動(dòng)的逆過(guò)程是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)h＝at2，解得：a＝12 m/s2，所以有：v0＝at＝60 m/s；上升過(guò)程禮花彈所受的平均阻力f＝kmg，根據(jù)牛頓第二定律得：mg＋f＝ma，解得k＝0.2，故A項(xiàng)正確，B、C、D三項(xiàng)

7、錯(cuò)誤． 6．壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，一同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷升降機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置．該同學(xué)在升降機(jī)中將重物放在壓敏電阻上，壓敏電阻接在如圖甲所示的電路中，電流表示數(shù)變化如圖乙所示，某同學(xué)根據(jù)電流表的示數(shù)變化情況推斷升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．0～t1時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)一定靜止 B．0～t1時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)可能在做勻速直線運(yùn)動(dòng) C．t1～t2時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)可能在勻加速上升 D．t1～t2時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)可能在勻減速下降 答案　B 解析　A、B兩項(xiàng)，0～t1內(nèi)，電路中電流不變，說(shuō)明此時(shí)壓敏電阻的阻值不變，物體對(duì)壓敏電阻的壓力等于電梯靜止時(shí)的壓力，則物

8、體處于平衡狀態(tài)，物體可能靜止，有可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)．故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，t1～t2內(nèi)，電路中電流逐漸增大，說(shuō)明電路中的電阻值逐漸減小，則壓敏電阻所受壓力逐漸增大，所以物體處于超重狀態(tài)，加速度逐漸增大，可知t1～t2時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)可能做加速度增大的加速上升，或加速度增大的減速下降．故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 7．(多選)如圖所示，質(zhì)量分別為m、2m的兩物塊A、B中間用輕彈簧相連，A、B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，在水平推力F作用下，A、B一起向右做加速度大小為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．當(dāng)突然撤去推力F的瞬間，A、B兩物塊的加速度大小分別為(　　) A．a(chǎn)A＝2a＋3μg B．a(chǎn)A＝2

9、(a＋μg) C．a(chǎn)B＝a D．a(chǎn)B＝a＋μg 答案　AC 解析　撤去F前，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)A、B、彈簧整體有F－μ·3mg＝3ma，對(duì)B有F1－μ·2mg＝2ma，得F1＝2(a＋μg)m.撤去F的瞬間彈簧彈力不變，大小仍為F1，兩物塊受到的滑動(dòng)摩擦力不變，所以，物塊B受力不變，aB＝a，對(duì)物塊A，由牛頓第二定律得F1＋μmg＝maA，有aA＝2a＋3μg.綜上分析，A、C兩項(xiàng)正確． 8.(2018·山東模擬)在奧運(yùn)會(huì)的精彩開幕式中，表演者手持各國(guó)國(guó)旗從體育場(chǎng)的圓周頂棚飛天而降，動(dòng)感壯觀．他們靜止站在圓周頂棚的不同點(diǎn)A、B、C、D、E、F沿光滑鋼索滑到場(chǎng)地的P區(qū)表演，如圖所示

10、，設(shè)頂棚的圓周平面與地面平行，下列關(guān)于各處表演者滑到P區(qū)所用時(shí)間的說(shuō)法中正確的是(　　) A．A處表演者滑到P區(qū)所用的時(shí)間小于C處 B．F處表演者滑到P區(qū)所用的時(shí)間大于E處 C．所有表演者滑到P區(qū)所用的時(shí)間相等 D．所有表演者滑到P所用的時(shí)間一定不相等 答案　A 解析　每個(gè)表演者所經(jīng)過(guò)的路徑可以看成一個(gè)斜面，斜面的高度都相同，只是傾角不同，類似的模型如圖所示： 設(shè)其中某一光滑斜面的傾角為θ，高為h， 根據(jù)牛頓第二定律可得加速度a＝＝gsinθ， 斜面長(zhǎng)L＝ 根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：L＝at2 解得t＝＝，可見，傾角θ越大，時(shí)間越短，θ越小，經(jīng)過(guò)的時(shí)間越長(zhǎng)． 9.如圖

11、所示，用輕質(zhì)彈簧將籃球拴在升降機(jī)底板上，此時(shí)彈簧豎直，籃球恰好與光滑的側(cè)壁和光滑的傾斜天花板接觸，在籃球與側(cè)壁之間裝有壓力傳感器，當(dāng)升降機(jī)沿豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓力傳感器的示數(shù)逐漸增大，某同學(xué)對(duì)此現(xiàn)象給出了下列分析與判斷，其中可能正確的是(　　) A．升降機(jī)正在勻加速上升 B．升降機(jī)正在勻減速上升 C．升降機(jī)正在加速下降，且加速度越來(lái)越大 D．升降機(jī)正在減速下降，且加速度越來(lái)越大 答案　C 解析　對(duì)籃球進(jìn)行受力分析如圖： 由于壓力傳感器的示數(shù)增大，則側(cè)壁對(duì)籃球的壓力N一定增大，F(xiàn)′水平向左的分力增大F′一定增大，F(xiàn)′豎直向下的分力增大；籃球的位置不變則彈簧的彈力不變；所以籃球

12、受到的豎直向下的合力增大，可知籃球的加速度的方向向下，可能向下做加速運(yùn)動(dòng)，也可以向上做減速運(yùn)動(dòng)．由于壓力傳感器的示數(shù)逐漸增大，可知加速度的大小逐漸增大． 又由于升降機(jī)的加速度與籃球的加速度是相同的，由以上的分析可知，升降機(jī)可能正在加速下降，且加速度越來(lái)越大，或升降機(jī)正在減速上升，且加速度越來(lái)越大． 可知只有C項(xiàng)正確． 10.如圖所示，兩根長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1和L2的光滑桿AB和BC在B點(diǎn)垂直焊接，當(dāng)按圖示方式固定在豎直平面內(nèi)時(shí)，將一滑環(huán)從B點(diǎn)由靜止釋放，分別沿BA和BC滑到桿的底端經(jīng)歷的時(shí)間相同，則這段時(shí)間為(　　) A. B. C. D. 答案　C 解析　設(shè)BA和BC傾角

13、分別為α和β，根據(jù)牛頓第二定律得： 滑環(huán)沿BA下滑的加速度為a1＝＝gsinα 沿BC下滑的加速度為a2＝＝gsinβ 設(shè)下滑時(shí)間為t，由題有： L1＝a1t2 L2＝a2t2 由幾何知識(shí)有：sinα＝cosβ 聯(lián)立以上各式解得t＝，故C項(xiàng)正確． 11.(2018·廣東模擬)如圖，一傾角為θ＝37°的足夠長(zhǎng)的斜面固定在水平地面上．當(dāng)t＝0時(shí)，滑塊以初速度v0＝10 m/s沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，已知滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．滑塊上滑的距離小于5 m B．t＝1 s

14、時(shí)，滑塊速度減為零，然后靜止在斜面上 C．t＝2 s時(shí)，滑塊恰好又回到出發(fā)點(diǎn) D．t＝3 s時(shí)，滑塊的速度大小為4 m/s 答案　D 解析　A項(xiàng)，以沿斜面向下為正方向，上滑過(guò)程，由牛頓第二定律得：mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1 代入數(shù)據(jù)解得：a1＝10 m/s2 滑塊向上的最大位移：x＝＝ m＝5 m．故A項(xiàng)錯(cuò)誤； B項(xiàng)，由于：mgsinθ＞μmgcosθ，可知，滑塊不可能靜止在斜面上．故B項(xiàng)錯(cuò)誤； C項(xiàng)，下滑過(guò)程，由牛頓第二定律得：mgsinθ－μmgcosθ＝ma2 代入數(shù)據(jù)解得：a2＝2 m/s2 滑塊向上運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的時(shí)間：t1＝＝＝1 s 向下的運(yùn)動(dòng)：x＝

15、a2t22 所以：t2＝ s 滑塊恰好又回到出發(fā)點(diǎn)的總時(shí)間：t＝t1＋t2＝(1＋) s．故C項(xiàng)錯(cuò)誤； D項(xiàng)，選取向下為正方向，t＝3 s時(shí)，滑塊的速度為：v3＝－v0＋a1t1＋a2t2′＝－10 m/s＋10×1 m/s＋2×2 m/s＝4 m/s.故D項(xiàng)正確． 12.(2018·蕪湖模擬)A、B兩物塊之間用輕彈簧相連接，靜止于水平地面上，如圖所示．已知物塊A、B的質(zhì)量分別為mA和mB，彈簧的勁度系數(shù)k，若在物塊A上作用一個(gè)豎直向上的力，使A由靜止開始以加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)，直到B物塊離開地面．此過(guò)程中，物塊A做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為(　　) A．t＝ B．t＝ C．t＝

16、 D．t＝ 答案　A 解析　當(dāng)B離開地面時(shí)，彈簧的彈力F2＝mBg＝kx2，解得彈簧的伸長(zhǎng)量x2＝， 初始狀態(tài)，根據(jù)mAg＝kx1得，開始彈簧的壓縮量x1＝， 則A運(yùn)動(dòng)的位移x＝x1＋x2＝. 根據(jù)x＝at2得，t＝，故A項(xiàng)正確，B、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤． 二、非選擇題 13．(2018·湖北二模)如圖(俯視圖)所示在水平地面上有一個(gè)物體，質(zhì)量m＝1 kg，在兩個(gè)水平方向的拉力F1和F2的共同作用下沿直線MN向右加速運(yùn)動(dòng)，物體經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度v＝6 m/s.已知拉力F1的大小為3 N，F(xiàn)1的方向與MN的夾角θ1＝45°，拉力F2的大小為5 N．物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.05，重力

17、加速度g＝10 m/s2.求： (1)F2的方向； (2)物體經(jīng)過(guò)P點(diǎn)后繼續(xù)沿直線MN向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在6 s內(nèi)的位移大?。? 答案　(1)見解析　(2)153 m 解析　(1)如圖，令F2與MN的夾角為θ 物體沿MN方向加速運(yùn)動(dòng)，則知，垂直MN方向物體所受合力為零即： F1sinθ1＝F2sinθ 代入F1＝3 N，F(xiàn)2＝5 N，θ1＝45° 可得：sinθ＝＝ 所以θ＝37°，即F2與MN成37°角； (2)由題意知，物體所受合力為： F合＝F1cosθ1＋F2cosθ－μmg＝3× N＋5× N－0.05×1×10 N＝6.5 N 根據(jù)牛頓第二定律可得，物體沿

18、MN運(yùn)動(dòng)的加速度為： a＝＝6.5 m/s2 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間關(guān)系可得物體經(jīng)過(guò)P點(diǎn)后6 s內(nèi)的位移為： x＝v0t＋at2＝6×6 m＋×6.5×62 m＝153 m. 14．“遼寧號(hào)”航空母艦上的起飛跑道如圖所示，由長(zhǎng)度為l1＝1.6×102 m的水平跑道和長(zhǎng)度為l2＝20 m的傾斜跑道兩部分組成，水平跑道與傾斜跑道末端的高度差h＝4.0 m．一架質(zhì)量為m＝2.0×104 kg的飛機(jī)，其噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力大小恒為F＝1.2×105 N，方向與速度方向相同，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力大小為飛機(jī)重力的.假設(shè)航母處于靜止?fàn)顟B(tài)，飛機(jī)質(zhì)量視為不變并可看成質(zhì)點(diǎn)，取g＝10 m/s2

19、. (1)求飛機(jī)在水平跑道運(yùn)動(dòng)的時(shí)間及到達(dá)傾斜跑道末端時(shí)的速度大?。? (2)為了使飛機(jī)在傾斜跑道的末端達(dá)到起飛速度100 m/s，外界還需要在整個(gè)水平跑道階段對(duì)飛機(jī)施加助推力，求助推力F推的大?。? 答案　(1)8.0 s　41.5 m/s　(2)5.2×105 N 解析　(1)飛機(jī)在水平跑道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向受到推力與阻力的作用，設(shè)加速度大小為a1，末速度大小為v1，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，有 F－f＝ma1 v12＝2a1l1 v1＝a1t1 f＝0.1 mg，代入已知數(shù)據(jù)，可得 a1＝5.0 m/s2，v1＝40 m/s，t1＝8.0 s 飛機(jī)在傾斜跑道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿傾斜跑道

20、受到推力、阻力與重力沿斜面方向的分力作用，設(shè)沿斜面方向的加速度大小為a2、末速度大小為v2，沿斜面方向有： F－f－mg＝ma2 v22－v12＝2a2l2 代入已知數(shù)據(jù)可得 a2＝3.0 m/s2，v2＝ m/s＝41.5 m/s. (2)飛機(jī)在水平跑道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向受到推力、助推力與阻力作用，設(shè)加速度大小為a，末速度大小為v，有 F推＋F－f＝ma v2＝2al1 飛機(jī)在傾斜跑道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿傾斜跑道受到推力、阻力與重力沿斜面方向的分力作用沒(méi)有變化，加速度大小仍是a2＝3.0 m/s2 v′2－v2＝2a2l2 根據(jù)題意，v′＝100 m/s，代入已知數(shù)據(jù)解得 F推＝5.2×105N. 9