高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第2節(jié) 課時(shí)提能練8 牛頓第二定律 兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題-人教版高三物理試題

課時(shí)提能練(八)牛頓第二定律兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題(限時(shí)：40分鐘)A級(jí)跨越本科線1．(2017·武漢模擬)如圖3-2-11所示，老鷹沿虛線MN斜向下減速俯沖的過(guò)程中，空氣對(duì)老鷹的作用力可能是圖中的()圖3-2-11A．F1 B．F2C．F3 D．F4B[老鷹沿虛線由M到N做減速運(yùn)動(dòng)，合外力與初速度的方向相反，由受力分析可知，空氣的阻力與重力的合力方向與MN反向，因此空氣對(duì)老鷹的作用力可能是題圖中的F2，B正確．]2．(多選)如圖3-2-12所示，一輛有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的小車(chē)上有一水平放置的彈簧，其左端固定在小車(chē)上，右端與一小球相連，設(shè)在某一段時(shí)間內(nèi)小球與小車(chē)相對(duì)靜止且彈簧處于壓縮狀態(tài)，若忽略小球與小車(chē)間的摩擦力，則在這段時(shí)間內(nèi)小車(chē)可能是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92492130】圖3-2-12A．向右做加速運(yùn)動(dòng) B．向右做減速運(yùn)動(dòng)C．向左做加速運(yùn)動(dòng) D．向左做減速運(yùn)動(dòng)AD[小球水平方向受到向右的彈簧彈力F，由牛頓第二定律可知，小球必定具有向右的加速度，小球與小車(chē)相對(duì)靜止，故小車(chē)可能向右做加速運(yùn)動(dòng)或向左做減速運(yùn)動(dòng)．選項(xiàng)A、D正確．]3．(2017·邯鄲模擬)如圖3-2-13所示，傾角為α的光滑斜面的頂端固定一立柱O，斜面上有A、B、C、D四個(gè)相同的小球，其中O、A間和B、C間是輕質(zhì)細(xì)繩，A、B間和C、D間是輕質(zhì)彈簧，重力加速度為g.則()圖3-2-13A．只剪斷O、A間細(xì)繩的瞬間，A、B的加速度均為零B．只剪斷O、A間細(xì)繩的瞬間，C的加速度為2gsinα，D的加速度為零C．只剪斷B、C間細(xì)繩的瞬間，C、D的加速度均為零D．只剪斷B、C間細(xì)繩的瞬間，C的加速度為2gsinα，D的加速度為零D[設(shè)小球的質(zhì)量為m，一開(kāi)始A、B間彈簧上的彈力大小為3mgsinα，C、D間彈簧彈力為mgsinα，只剪斷O、A間細(xì)繩瞬間，A、B間彈簧上的彈力沒(méi)變，由牛頓第二定律得mgsinα＋3mgsinα＝ma，A的加速度為4gsinα，B、C、D的加速度為零，A、B錯(cuò)誤；只剪斷B、C間細(xì)繩瞬間，對(duì)于C，由牛頓第二定律得mgsinα＋mgsinα＝ma，a＝2gsinα，D的加速度為零，C錯(cuò)誤，D正確．]4．(多選)(2017·浙江十二校聯(lián)考)如圖3-2-14所示，在動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2的水平面上，質(zhì)量m＝2kg的物塊與水平輕彈簧相連，物塊在與水平方向成θ＝45°角的拉力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)水平面對(duì)物塊的彈力恰好為零．g取10m/s2，以下說(shuō)法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92492131】圖3-2-14A．此時(shí)輕彈簧的彈力大小為20NB．當(dāng)撤去拉力F的瞬間，物塊的加速度大小為8m/s2，方向向左C．若剪斷彈簧右端，則剪斷的瞬間物塊的加速度大小為8m/s2，方向向右D．若剪斷彈簧右端，則剪斷的瞬間物塊的加速度為0AB[物塊在重力、拉力F和彈簧的彈力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，由平衡條件得F彈＝Fcosθ，mg＝Fsinθ，聯(lián)立解得彈簧的彈力F彈＝eq\f(mg,tan45°)＝20N，選項(xiàng)A正確；撤去拉力F的瞬間，由牛頓第二定律得F彈－μmg＝ma1，解得a1＝8m/s2，方向向左，選項(xiàng)B正確；剪斷彈簧右端的瞬間，物塊受到的彈力消失，則Fcosθ＝ma2，解得a2＝10m/s2，方向向右，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．]5．(2017·江門(mén)模擬)如圖3-2-15所示，光滑的水平面上有一小車(chē)，以向右的加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)，車(chē)內(nèi)兩物體A、B質(zhì)量之比為2∶1，A、B間用彈簧相連并放在光滑桌面上，B通過(guò)質(zhì)量不計(jì)的輕繩與車(chē)相連，剪斷輕繩的瞬間，A、B的加速度大小分別為()圖3-2-15A．a(chǎn)、0 B．a(chǎn)、aC．a(chǎn)、2a D．0、2aC[令物體B的質(zhì)量為m，剪斷輕繩前，彈簧彈力大小為F，繩子拉力大小為T(mén)，將A、B及彈簧看作整體，則有T＝3ma；隔離物體A為研究對(duì)象，則有F＝2ma.剪斷輕繩后，繩中拉力消失，彈簧彈力不變，所以物體A受力不變，加速度大小仍為a，而物體B所受合力為F＝maB，即aB＝2a.]6．如圖3-2-16所示，在光滑水平面上有一靜止小車(chē)，小車(chē)質(zhì)量為M＝5kg，小車(chē)上靜止放置一質(zhì)量為m＝1kg的木塊，木塊和小車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2，用水平恒力F拉動(dòng)小車(chē)，下列關(guān)于木塊的加速度am和小車(chē)的加速度aM，可能正確的有()圖3-2-16A．a(chǎn)m＝2m/s2，aM＝1m/s2B．a(chǎn)m＝1m/s2，aM＝2m/s2C．a(chǎn)m＝2m/s2，aM＝4m/s2D．a(chǎn)m＝3m/s2，aM＝5m/s2C[當(dāng)木塊與小車(chē)間的摩擦力恰好達(dá)到最大值時(shí)，木塊與小車(chē)加速度相同，木塊的加速度最大，對(duì)木塊，am＝μg＝2m/s2為最大值且am≤aM，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；當(dāng)木塊的加速度為1m/s2時(shí)，木塊與小車(chē)加速度相同，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)a＝2m/s2時(shí)，若木塊相對(duì)小車(chē)發(fā)生滑動(dòng)，小車(chē)的加速度隨外力F增大而增大，故選項(xiàng)C正確．]7．乘坐“空中纜車(chē)”飽覽大自然的美景是旅游者絕妙的選擇．若某一纜車(chē)沿著坡度為30°的山坡以加速度a上行，如圖3-2-17所示．在纜車(chē)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(chē)保持豎直狀態(tài)運(yùn)行)．則()圖3-2-17A．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C．小物塊受到的滑動(dòng)摩擦力為eq\f(1,2)mg＋maD．小物塊受到的靜摩擦力為maA[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(chē)以加速度a上行，小物塊的加速度也為a，以物塊為研究對(duì)象，則有Ff－mgsin30°＝ma，F(xiàn)f＝eq\f(1,2)mg＋ma，方向平行斜面向上，故A正確，B、C、D均錯(cuò)誤．]8．(多選)質(zhì)量m＝2kg、初速度v0＝8m/s的物體沿著粗糙的水平面向右運(yùn)動(dòng)，物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，同時(shí)物體還要受一個(gè)如圖3-2-18所示的隨時(shí)間變化的水平拉力F的作用，水平向右為拉力的正方向．則以下結(jié)論正確的是(g取10m/s2)()圖3-2-18A．0～1s內(nèi)，物體的加速度大小為2m/s2B．1～2s內(nèi)，物體的加速度大小為2m/s2C．0～1s內(nèi)，物體的位移為7mD．0～2s內(nèi)，物體的總位移為11mBD[由題圖可知，在0～1s內(nèi)力F為6N，方向向左，由牛頓第二定律可得F＋μmg＝ma，解得加速度大小a＝4m/s2，在1～2s內(nèi)力F為6N，方向向右，由牛頓第二定律可得F－μmg＝ma1，解得加速度大小a1＝2m/s2，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；由運(yùn)動(dòng)關(guān)系可得0～1s內(nèi)位移為6m，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；同理可計(jì)算0～2s內(nèi)的位移為11m，選項(xiàng)D正確．]B級(jí)名校必刷題9．(多選)(2015·全國(guó)卷Ⅰ)如圖3-2-19(a)，一物塊在t＝0時(shí)刻滑上一固定斜面，其運(yùn)動(dòng)的v-t圖線如圖(b)所示．若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為已知量，則可求出()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92492132】(a)(b)圖3-2-19A．斜面的傾角B．物塊的質(zhì)量C．物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)D．物塊沿斜面向上滑行的最大高度ACD[由題圖(b)可以求出物塊上升過(guò)程中的加速度為a1＝eq\f(v0,t1)，下降過(guò)程中的加速度為a2＝eq\f(v1,t1).物塊在上升和下降過(guò)程中，由牛頓第二定律得mgsinθ＋f＝ma1，mgsinθ－f＝ma2，由以上各式可求得sinθ＝eq\f(v0＋v1,2t1g)，滑動(dòng)摩擦力f＝eq\f(mv0－v1,2t1)，而f＝μFN＝μmgcosθ，由以上分析可知，選項(xiàng)A、C正確．由v-t圖象中橫軸上方的面積可求出物塊沿斜面上滑的最大距離，可以求出物塊沿斜面向上滑行的最大高度，選項(xiàng)D正確．]10．如圖3-2-20所示，水平傳送帶A、B兩端相距s＝3.5m，工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1.工件滑上A端的瞬時(shí)速度vA＝4m/s，到達(dá)B端的瞬時(shí)速度設(shè)為vB，則下列說(shuō)法不正確的是()圖3-2-20A．若傳送帶不動(dòng)，則vB＝3m/sB．若傳送帶以速度v＝4m/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則vB＝3m/sC．若傳送帶以速度v＝2m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則vB＝3m/sD．若傳送帶以速度v＝2m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則vB＝2m/sD[由牛頓第二定律可知，工件在傳送帶上運(yùn)動(dòng)，摩擦力產(chǎn)生的加速度a＝－μg＝－1m/s2，傳送帶不動(dòng)或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工件始終受摩擦力作用，有veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)＝－2μgs，解得vB＝3m/s，選項(xiàng)A、B正確；若傳送帶以速度v＝2m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則工件在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的速度始終大于傳送帶的速度，工件受到的摩擦力方向始終向左且大小不變，即工件的加速度不變，綜上所述vB＝3m/s，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．]11．(2017·石家莊模擬)如圖3-2-21所示，一傾角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＝10m/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)μ＝0.5，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，下列說(shuō)法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92492133】圖3-2-21A．滑塊一直做勻變速直線運(yùn)動(dòng)B．t＝1s時(shí)，滑塊速度減為零，然后靜止在斜面上C．t＝2s時(shí)，滑塊恰好又回到出發(fā)點(diǎn)D．t＝3s時(shí)，滑塊的速度大小為4m/sD[設(shè)滑塊上滑時(shí)的加速度大小為a1，由牛頓第二定律可得mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，解得a1＝10m/s2，上滑時(shí)間t1＝eq\f(v0,a1)＝1s，上滑的距離x1＝eq\f(1,2)v0t1＝5m，因tanθ>μ，mgsinθ>μmgcosθ，滑塊上滑到速度為零后，向下運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；設(shè)滑塊下滑時(shí)的加速度大小為a2，由牛頓第二定律可得mgsinθ－μmgcosθ＝ma2，解得a2＝2m/s2，經(jīng)1s，滑塊下滑的距離x2＝eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)＝1m<5m，滑塊未回到出發(fā)點(diǎn)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因上滑和下滑過(guò)程中的加速度不同，故滑塊全程不是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；t＝3s時(shí)，滑塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的速度v＝a2(3s－1s)＝4m/s，選項(xiàng)D正確．]12．(2017·福州二模)如圖3-2-22甲所示，質(zhì)量m＝1kg的物塊在平行斜面向上的拉力F作用下從靜止開(kāi)始沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，t＝0.5s時(shí)撤去拉力，利用速度傳感器得到其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系圖象(v-t圖象)如圖乙所示，g取10m/s2，求：甲乙圖3-2-22(1)2s內(nèi)物塊的位移大小x和通過(guò)的路程L；(2)沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)階段加速度大小a1、a2和拉力大小F.【解析】(1)物塊上升的位移：x1＝eq\f(1,2)×2×1m＝1m；物塊下滑的距離：x2＝eq\f(1,2)×1×1m＝0.5m；位移x＝x1－x2＝1m－0.5m＝0.5m路程L＝x1＋x2＝1m＋0.5m＝1.5m.(2)由題圖乙知，各階段加速度的大小a1＝eq\f(2,0.5)m/s2＝4m/s2a2＝eq\f(0－2,0.5)m/s2＝－4m/s2設(shè)斜面傾角為θ，斜面對(duì)物塊的摩擦力為Ff，根據(jù)牛頓第二定律0～0.5s內(nèi)F－Ff－mgsinθ＝ma1；0．5～1s內(nèi)－Ff－mgsinθ＝ma2；聯(lián)立解得：F＝8N.【答案】(1)0.5m1.5m(2)4m/s24m/s28N13．(2017·重慶模擬)如圖3-2-23所示，一輛汽車(chē)在平直公路上勻加速行駛，前擋風(fēng)玻璃上距下沿s處有一片質(zhì)量為m的樹(shù)葉相對(duì)于玻璃不動(dòng)，擋風(fēng)玻璃可視為傾角θ＝45°的斜面．當(dāng)車(chē)速達(dá)到v0時(shí)，樹(shù)葉剛要向上滑動(dòng)，汽車(chē)立即改做勻速直線運(yùn)動(dòng)，樹(shù)葉開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)時(shí)間t滑到玻璃的下沿．樹(shù)葉在運(yùn)動(dòng)中受到空氣阻力，其大小F＝kv(v為車(chē)速，k為常數(shù))，方向與車(chē)運(yùn)動(dòng)方向相反．若最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g，求：【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92492134】圖3-2-23(1)樹(shù)葉在玻璃表面運(yùn)動(dòng)的加速度大小a′；(2)樹(shù)葉與玻璃表面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(3)汽車(chē)在勻加速運(yùn)動(dòng)階段的加速度大小a.【解析】(1)根據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有s＝eq\f(1,2)a′t2得a′＝eq\f(2s,t2).(2)設(shè)汽車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，樹(shù)葉受到擋風(fēng)玻璃的支持力為N，樹(shù)葉受到的空氣阻力為F，樹(shù)葉受到的滑動(dòng)摩擦力為fF＝kv0f＝μN(yùn)N＝mgcosθ＋Fsinθ由牛頓第二定律，有mgsinθ－f－Fcosθ＝ma′由題意，θ＝45°聯(lián)立解得μ＝eq\f(mg－kv0t2－2\r(2)ms,mg＋kv0t2).(3)設(shè)汽車(chē)勻加速運(yùn)