2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律課時(shí)2牛頓第二定律超重與失重課時(shí)訓(xùn)練含解析新人教版

PAGE9-課時(shí)2牛頓其次定律超重與失重1.(2024·浙江1月學(xué)考)如圖所示,在近地圓軌道環(huán)繞地球運(yùn)行的“天宮二號(hào)”的試驗(yàn)艙內(nèi),航天員景海鵬和陳冬在向全國(guó)人民敬禮時(shí)(C)A.不受地球引力B.處于平衡狀態(tài),加速度為零C.處于失重狀態(tài),加速度約為gD.底板的支持力與地球引力平衡2.如圖所示,頂端固定著小球的直桿固定在小車上,當(dāng)小車水平向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),球所受合外力的方向沿圖中的(D)A.OA方向 B.OB方向C.OC方向 D.OD方向解析:據(jù)題意可知,小車向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由于球固定在桿上,而桿固定在小車上,則三者屬于同一整體,依據(jù)整體法和隔離法的關(guān)系分析可知,球和小車的加速度相同,所以球的加速度方向也應(yīng)當(dāng)水平向右,則合外力的方向沿OD方向,故選項(xiàng)D正確。3.在哈爾濱冰雕節(jié)上,工作人員將如圖所示的小車和冰球推動(dòng)箱式吊車并運(yùn)至高處安裝,先后經(jīng)驗(yàn)了水平向右勻速、水平向右勻減速、豎直向上勻加速、豎直向上勻減速運(yùn)動(dòng)四個(gè)過(guò)程。冰球與水平底板和右側(cè)斜擋板始終保持接觸但摩擦不計(jì)。冰球與右側(cè)斜擋板間存在彈力的過(guò)程是(B)A.向右勻速過(guò)程 B.向右勻減速過(guò)程C.向上勻加速過(guò)程 D.向上勻減速過(guò)程解析:向右勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中冰球受到豎直向下的重力與底板對(duì)球的支持力而平衡,右側(cè)斜擋板沒(méi)有作用力,所以A項(xiàng)錯(cuò)誤;向右勻減速過(guò)程中,加速度方向水平向左,合力水平向左,右側(cè)斜擋板肯定有彈力,所以B項(xiàng)正確;向上勻加速過(guò)程中,合力向上,底面的支持力大于球的重力,右側(cè)斜擋板沒(méi)有彈力,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤;同理,向上勻減速過(guò)程中,右側(cè)斜擋板也沒(méi)有彈力,所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.如圖所示,用細(xì)繩將條形磁鐵A豎直掛起,再將小鐵塊B吸在條形磁鐵A的下端,靜止后將細(xì)繩燒斷,A,B同時(shí)下落,不計(jì)空氣阻力,則下落過(guò)程中(D)A.小鐵塊B的加速度肯定小于gB.小鐵塊B只受一個(gè)力的作用C.小鐵塊B可能只受兩個(gè)力的作用D.小鐵塊B共受三個(gè)力的作用解析:兩者一起向下做自由落體運(yùn)動(dòng),加速度等于重力加速度g,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;鐵塊B受重力,處于完全失重狀態(tài),但還受磁鐵的吸引力,則肯定還受到磁鐵對(duì)其向下的力,選項(xiàng)B,C錯(cuò)誤,D正確。5.如圖所示,臺(tái)秤上放有盛水的杯子,杯底用細(xì)繩系一木質(zhì)的小球,若細(xì)線突然斷裂,則在小木球上浮到水面的過(guò)程中,臺(tái)秤的示數(shù)將(A)A.變小 B.變大C.不變 D.無(wú)法確定解析:當(dāng)細(xì)線斷裂后,木球向上加速運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于與該木球等體積的水球以同樣大小的加速度向下加速運(yùn)動(dòng),由于ρ水>ρ木,水球的質(zhì)量大于木球的質(zhì)量,因此木球和水所組成的系統(tǒng)其重心有向下的加速度,整個(gè)系統(tǒng)將處于失重狀態(tài),故臺(tái)秤的示數(shù)將變小,選項(xiàng)A正確。6.加速度計(jì)的構(gòu)造原理的示意圖如圖所示,固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊,滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連;兩彈簧的另一端與固定端相連,滑塊原來(lái)靜止,彈簧處于自然長(zhǎng)度,滑塊上有指針,可通過(guò)標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移,設(shè)某段時(shí)間內(nèi)滑塊沿水平方向運(yùn)動(dòng),指針向左偏離O點(diǎn)的距離為x,則這段時(shí)間內(nèi)滑塊的加速度(D)A.方向向左,大小為kxm B.方向向右,大小為C.方向向左,大小為2kxm解析:指針向左偏離O點(diǎn)的距離為x,兩側(cè)彈簧的彈力均向右,合力為2kx=ma。7.甲、乙兩球從同一高度同時(shí)由靜止釋放,下落時(shí)受到的空氣阻力F與球的速率v成正比,即F=-kv(k>0),且兩球的比例常數(shù)k相等,如圖所示為下落時(shí)兩球的vt圖象。若甲球與乙球的質(zhì)量分別為m1與m2,則(B)A.m2>m1,且甲球先抵達(dá)地面B.m2>m1,且乙球先抵達(dá)地面C.m2<m1,且甲球先抵達(dá)地面D.m2<m1,且乙球先抵達(dá)地面解析:由kv=mg可知,收尾速度大的乙球質(zhì)量較大,m2>m1,且乙球先抵達(dá)地面,選項(xiàng)B正確。8.如圖所示,底部有一個(gè)小孔的盛水容器做下列運(yùn)動(dòng)(設(shè)容器在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持平動(dòng),且忽視空氣阻力),則視察到的現(xiàn)象是(C)A.在自由下落過(guò)程中小孔漏水B.在水平拋出運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小孔漏水C.沿隨意方向拋出運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小孔均不漏水D.在豎直向上拋出運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,向上運(yùn)動(dòng)時(shí)小孔漏水,向下運(yùn)動(dòng)時(shí)小孔不漏水解析:在容器所做的題述幾種運(yùn)動(dòng)中,都只受重力作用,加速度都是重力加速度g,容器中的水都處于完全失重狀態(tài),水對(duì)容器底部的壓力都為零,所以都不會(huì)有水漏出來(lái),只有C正確。9.如圖所示,A,B兩人用平安帶連接在一起,從飛機(jī)上跳下進(jìn)行雙人跳傘運(yùn)動(dòng),著陸傘未打開(kāi)時(shí)不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是(A)A.在著陸傘未打開(kāi)的下降過(guò)程中,平安帶的作用力肯定為零B.在著陸傘未打開(kāi)的下降過(guò)程中,平安帶的作用力大于B的重力C.在著陸傘未打開(kāi)的下降過(guò)程中,平安帶的作用力等于B的重力D.在A將著陸傘打開(kāi)后減速下降過(guò)程中,平安帶的作用力小于B的重力解析:據(jù)題意,著陸傘未打開(kāi)時(shí),A,B兩人一起做自由落體運(yùn)動(dòng),處于完全失重狀態(tài),則A,B之間平安帶的作用力為0,選項(xiàng)A正確,B,C錯(cuò)誤;著陸傘打開(kāi)后,A,B減速下降,加速度向上,則A,B處于超重狀態(tài),對(duì)B有FT-mg=ma,即FT=mg+ma>mg,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。10.如圖甲所示,在粗糙水平面上,物體A在水平向右的外力F的作用下做直線運(yùn)動(dòng),其vt圖象如圖乙所示,下列推斷正確的是(C)A.在0～1s內(nèi),外力F不斷增大B.在1～3s內(nèi),外力F的大小為零C.在3～4s內(nèi),外力F不斷減小D.在3～4s內(nèi),外力F不斷增大解析:在0～1s內(nèi),圖線的斜率不變,加速度不變,由牛頓其次定律得F-Ff=ma,可知外力F是恒力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在1～3s內(nèi),速度不變,物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),加速度等于零,F=Ff,故外力F的大小恒定,不為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在3～4s內(nèi),斜率越來(lái)越大,說(shuō)明加速度越來(lái)越大,所以物體做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),由牛頓其次定律得Ff-F=ma,得F=Ff-ma,Ff,m不變,a增大,F減小,故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。11.如圖,輕彈簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物塊P,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上,使其向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。以x表示P離開(kāi)靜止位置的位移,在彈簧復(fù)原原長(zhǎng)前,下列表示F和x之間關(guān)系的圖象可能正確的是(A)解析:設(shè)物塊P靜止時(shí),彈簧的長(zhǎng)度為l0,對(duì)其受力分析如圖所示。依據(jù)牛頓其次定律,得F+k(l-l0-x)-mg=ma,又k(l-l0)=mg,故F=kx+ma,A正確。12.(多選)如圖,升降機(jī)內(nèi)有一固定斜面,斜面上放一物塊。起先時(shí)升降機(jī)做勻速運(yùn)動(dòng),物塊相對(duì)斜面勻速下滑,當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)(BD)A.物塊與斜面間的摩擦力減小B.物塊與斜面間的正壓力增大C.物塊相對(duì)于斜面減速下滑D.物塊相對(duì)于斜面勻速下滑解析:當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí),物塊有豎直向上的加速度,則物塊與斜面間的正壓力增大,依據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式Ff=μFN可知,物塊與斜面間的摩擦力增大,故A錯(cuò)誤,B正確;設(shè)斜面的傾角為θ,物塊的質(zhì)量為m,當(dāng)升降機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有mgsinθ=μmgcosθ,即sinθ=μcosθ,假設(shè)升降機(jī)以加速度a向上運(yùn)動(dòng)時(shí),有FN=m(g+a)cosθ,Ff=μm(g+a)cosθ,因?yàn)閟inθ=μcosθ,所以m(g+a)sinθ=μm(g+a)cosθ,故物塊仍做勻速下滑運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤,D正確。13.為了測(cè)定木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù),某同學(xué)用測(cè)速儀探討木塊在斜面上的運(yùn)動(dòng)狀況,裝置如圖甲所示。他使木塊以v0=4m/s的初速度沿傾角θ=30°的斜面上滑,并同時(shí)起先記錄數(shù)據(jù),利用電腦繪出了木塊從起先至最高點(diǎn)的vt圖線,如圖乙所示。木塊到達(dá)最高點(diǎn)后又沿斜面滑下。g取10m/s2。求:(1)木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;(2)木塊回到動(dòng)身點(diǎn)時(shí)的速度大小v。解析:(1)由題圖乙可知,木塊經(jīng)0.5s滑至最高點(diǎn),上滑過(guò)程中加速度的大小a1=ΔvΔt=40.5由牛頓其次定律得上滑過(guò)程中mgsinθ+μmgcosθ=ma1聯(lián)立解得μ=35(2)木塊上滑過(guò)程中做勻減速運(yùn)動(dòng),有2a1x=v下滑過(guò)程中由牛頓其次定律得mgsinθ-μmgcosθ=ma2下滑至動(dòng)身點(diǎn)做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng),得2a2x=v2聯(lián)立解得v=2m/s。答案:(1)35(2)2m14.直升機(jī)沿水平方向勻速飛往水源取水滅火,懸掛著m=500kg空箱的懸索與豎直方向的夾角θ1=45°。直升機(jī)取水后加速飛往火場(chǎng),加速度沿水平方向,大小穩(wěn)定在a=1.5m/s2時(shí),懸索與豎直方向的夾角θ2=14°。假如空氣阻力大小不變,且忽視懸索的質(zhì)量,試求:(取重力加速度g=10m/s2;sin14°=0.242;cos14°=0.970)(1)水箱所受的空氣阻力;(2)水箱中水的質(zhì)量M。解析:(1)直升機(jī)取水,水箱受力平衡,則有T1sinθ1-f=0,T1cosθ1-mg=0,聯(lián)立解得f=mgtanθ1=5000N。(2)直升機(jī)返回,由牛頓其次定律得T2sinθ2-f=(m+M)a,T2cosθ2-(m+M)g=0,由以上兩式得,水箱中水的質(zhì)量M=4.5×103答案:(1)5000N(2)4.5×10實(shí)力提升15.如圖甲,某人正通過(guò)定滑輪將質(zhì)量為m的貨物提升到高處,滑輪的質(zhì)量和摩擦均不計(jì),貨物獲得的加速度a與繩子對(duì)貨物豎直向上的拉力FT之間的函數(shù)關(guān)系如圖乙所示。由圖可知下列結(jié)論錯(cuò)誤的是(C)A.圖線與縱軸的交點(diǎn)M的值aM=-gB.圖線與橫軸的交點(diǎn)N的值FTN=mgC.圖線的斜率等于物體的質(zhì)量mD.圖線的斜率等于物體質(zhì)量的倒數(shù)1解析:貨物受重力和繩子的拉力作用,依據(jù)牛頓其次定律可得FT-mg=ma,即a=1mFT-g,對(duì)比aFT圖象可知圖線與縱軸的交點(diǎn)表示-g,圖線與橫軸的交點(diǎn)表示mg,圖線的斜率k=1m16.如圖甲所示,一只螞蟻在傾角為θ=37°的大理石斜面上沿直線向上拖拉質(zhì)量為m=1g的食物。t=0時(shí)刻從A點(diǎn)動(dòng)身,若螞蟻對(duì)食物拖拉的作用力F可以簡(jiǎn)化成按如圖乙所示規(guī)律改變;第3s末運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度剛好為0,此時(shí)螞蟻松開(kāi)食物,食物下滑,第4s末食物剛好回到A點(diǎn)。已知食物與大理石面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.7,sin37°=0.6,cos37°=0.8(食物可視為質(zhì)點(diǎn),空氣阻力忽視不計(jì))。(1)求A,B間的距離及食物返回A點(diǎn)時(shí)速度的大小;(2)若螞蟻沿斜面對(duì)上拖拉食物過(guò)程中,食物對(duì)斜面的壓力大小恒為3×10-3N,則拖拉過(guò)程拉力F的平均功率是多少?(3)若在A點(diǎn)恰好有另外一只螞蟻,遇到該下滑的食物時(shí),馬上施加給食物沿斜面對(duì)上的大小為1×10-3N的恒力,則食物在距離A點(diǎn)多遠(yuǎn)處方才停下?(忽視接觸瞬間的碰撞影響,斜面足夠長(zhǎng))解析:(1)依據(jù)牛頓其次定律,食物下滑的加速度為a=mgsinθ-μmgcosAB間的距離為s=12at22下滑到A點(diǎn)的速度為vA=at2=0.4m/s。(2)由動(dòng)能定理有WF-mgssinθ-μN(yùn)s=0,拉力F的平均功率為P=WFt1=5.4×(3)另一螞蟻施加力后,由牛頓其次定律得F′+μmgcosθ-mgsinθ=ma′,又vA2=2a解得x=vA22答案:(1)0.2m0.4m/s(2)5.4×10-4W(3)21517.2012年10月14日,奧地利人Baumgartner從太空邊緣(離地39km)起跳,據(jù)報(bào)道他以最高1342km/h的速度回到地球表面,成為“超音速”第一人。自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間約為5分35秒。已知空氣中音速約為340m/s,空氣密度ρ=1.29kg/m3,重力加速度g=10m/s2。(1)他著陸過(guò)程中的速度是否超過(guò)了音速?(2)這篇報(bào)道中有什么數(shù)據(jù)相互沖突?請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明;(3)當(dāng)物體從高空下落時(shí),空氣對(duì)物體的阻力公式為f=12Cρv2S(C=92,ρ為空氣密度,v為運(yùn)動(dòng)速度,S為物體截面積)。當(dāng)物體下落一段距離后將會(huì)勻速下落,這個(gè)速度被稱為收尾速度。已知空氣密度為1.29kg/m3,若Baumgartner加