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2019年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第三章 第2講 牛頓第二定律 兩類動(dòng)力學(xué)問題課時(shí)提能演練 新人教版 一、選擇題(本大題共10小題,每小題7分,共70分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確) 1.(xx海南高考)一質(zhì)點(diǎn)受多個(gè)力的作用,處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)使其中一個(gè)力的大小逐漸減小到零,再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來的大小。在此過程中,其他力保持不變,則質(zhì)點(diǎn)的加速度大小a和速度大小v的變化情況是　(　　) A.a和v都始終增大 B.a和v都先增大后減小 C.a先增大后減小,v始終增大 D.a和v都先減小后增大 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意理解以下兩點(diǎn): (1)知道共點(diǎn)力的平衡條件。 (2)能根據(jù)牛頓第二定律分析加速度。 【解析】選C。質(zhì)點(diǎn)受多個(gè)力的作用,處于靜止?fàn)顟B(tài),則多個(gè)力的合力為零,其中任意一個(gè)力與剩余所有力的合力大小相等、方向相反,使其中一個(gè)力的大小逐漸減小到零再恢復(fù)到原來的大小,則所有力的合力先變大后變小,但合力的方向不變,根據(jù)牛頓第二定律,a先增大后減小,v始終增大,故選C。 2.如圖所示,底板光滑的小車上用兩個(gè)量程為20N、完全相同的彈簧測(cè)力計(jì)甲和乙系住一個(gè)質(zhì)量為1kg的物塊,在水平地面上,當(dāng)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),兩彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)均為10N,當(dāng)小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)甲的示數(shù)為8N,這時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小是　(　　) A.2 m/s2　　　　　　　 B.4 m/s2 C.6 m/s2 D.8 m/s2 【解析】選B。小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊隨小車也做勻速直線運(yùn)動(dòng),兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)均為10N,形變相同,彈簧測(cè)力計(jì)甲的示數(shù)變?yōu)?N,形變減小Δx,彈簧測(cè)力計(jì)乙形變要增加Δx,故彈簧測(cè)力計(jì)乙的示數(shù)為12N,物塊受到的合外力F=4N,故加速度的大小是a==m/s2=4m/s2,選項(xiàng)B正確。 3.汽車正在走進(jìn)千家萬戶,在給人們的出行帶來方便的同時(shí)也帶來了安全隱患。行車過程中,如果車距較近,剎車不及時(shí),汽車將發(fā)生碰撞,車?yán)锏娜丝赡苁艿絺?為了盡可能地減輕碰撞引起的傷害,人們?cè)O(shè)計(jì)了安全帶,假定乘客質(zhì)量為70kg,汽車車速為90km/h,從踩下剎車到完全停止需要的時(shí)間為5s,安全帶對(duì)乘客的作用力大小約為(不計(jì)人與座椅間的摩擦)　(　　) A.450 N B.400 N C.350 N D.300 N 【解析】選C。汽車的速度v0=90km/h=25m/s,設(shè)汽車勻減速的加速度大小為a,則a==5m/s2,對(duì)乘客應(yīng)用牛頓第二定律得:F=ma=705N=350N,所以C正確。 4. (xx南平模擬)一物體重為50N,與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,現(xiàn)加上如圖所示的水平力F1和F2,若F2=15N時(shí)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則F1的值可能是(g=10m/s2)　(　　) A.3 N B.10 N C.15 N D.20 N 【解析】選A。若物體向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律可知:F2-F1- μG=ma>0,解得F1<5N,A正確;若物體向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律可知:F1-F2-μG=ma>0,解得F1>25N,B、C、D錯(cuò)誤。 5.如圖所示,一木塊在光滑水平面上受一恒力F作用,前方固定一足夠長的彈簧,則當(dāng)木塊接觸彈簧后　(　　) A.木塊立即做減速運(yùn)動(dòng) B.當(dāng)木塊的加速度為零時(shí),其速度也為零 C.當(dāng)F等于彈簧彈力時(shí),木塊速度最大 D.彈簧壓縮量最大時(shí),木塊加速度為零 【解析】選C。木塊在光滑水平面上做勻加速運(yùn)動(dòng),與彈簧接觸后,F>F彈,隨彈簧形變量的增大,向左的彈力F彈逐漸增大,木塊做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng);當(dāng)彈力和F相等時(shí)木塊的加速度為零,木塊速度最大,之后木塊做減速運(yùn)動(dòng),彈簧壓縮量最大時(shí),木塊加速度向左不為零,故選項(xiàng)C正確。 6.如圖所示,水平傳送帶以恒定速度v向右運(yùn)動(dòng)。將質(zhì)量為m的物體Q輕輕放在水平傳送帶的左端A處,經(jīng)過t秒后,Q的速度也變?yōu)関,再經(jīng)t秒物體Q到達(dá)傳送帶的右端B處,則　(　　) A.前t秒內(nèi)物體做勻加速運(yùn)動(dòng),后t秒內(nèi)物體做勻減速運(yùn)動(dòng) B.后t秒內(nèi)Q與傳送帶之間無摩擦力 C.前t秒內(nèi)Q的位移與后t秒內(nèi)Q的位移大小之比為1∶1 D.Q由傳送帶左端運(yùn)動(dòng)到右端的平均速度為v 【解析】選B。前t秒內(nèi)物體Q相對(duì)傳送帶向左滑動(dòng),物體Q受向右的滑動(dòng)摩擦力,由牛頓第二定律f=ma可知,物體Q做勻加速運(yùn)動(dòng),后t秒內(nèi)物體Q相對(duì)傳送帶靜止,做勻速運(yùn)動(dòng),不受摩擦力作用,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;前t秒內(nèi)Q的位移s1=t,后t秒內(nèi)Q的位移s2=vt,故=,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;Q由傳送帶左端運(yùn)動(dòng)到右端的平均速度===v,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【變式備選】如圖所示,傳送皮帶不動(dòng)時(shí),物塊從皮帶頂端A由靜止開始下滑到皮帶底端B所用的時(shí)間為t,則　(　　) A.當(dāng)皮帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物塊由A滑到B的時(shí)間一定大于t B.當(dāng)皮帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物塊由A滑到B的時(shí)間一定小于t C.當(dāng)皮帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物塊由A滑到B的時(shí)間可能等于t D.當(dāng)皮帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物塊由A滑到B的時(shí)間一定小于t 【解析】選D。當(dāng)皮帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),A下滑過程中受力不變,加速度不變,所以下滑時(shí)間不變,選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤;當(dāng)皮帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),A開始下滑過程受到的摩擦力沿斜面向下,下滑加速度變大,所以下滑時(shí)間一定小于t,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 7.如圖所示,車內(nèi)繩AB與繩BC拴住一小球,BC水平,車由原來的靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)橄蛴壹铀僦本€運(yùn)動(dòng),小球仍處于圖中所示的位置,則　(　　) A.AB繩、BC繩拉力都變大 B.AB繩拉力變大,BC繩拉力變小 C.AB繩拉力變大,BC繩拉力不變 D.AB繩拉力不變,BC繩拉力變大 【解析】選D。車加速時(shí),小球受力如圖所示,由牛頓第二定律得,水平方向T2-T1sinθ=ma,豎直方向T1cosθ-G=0,解以上兩式得T1=,T2=T1sinθ+ma,故T1不變,T2變大,選項(xiàng)D正確。 【總結(jié)提升】應(yīng)用牛頓第二定律解題的兩種方法 1.合成法: 若物體只受兩個(gè)力作用而產(chǎn)生加速度時(shí),可利用平行四邊形定則求出兩個(gè)力的合力方向就是加速度的方向,特別是兩個(gè)力互相垂直或相等時(shí),應(yīng)用力的合成法比較簡單。 2.正交分解法: 當(dāng)物體受到三個(gè)以上的力作用時(shí),常用正交分解法解題。 (1)分解力:一般將受到的力沿加速度方向和垂直加速度的方向進(jìn)行分解。 (2)分解加速度:當(dāng)物體受到的力互相垂直時(shí),沿這兩個(gè)互相垂直的方向分解加速度,再應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解,有時(shí)更簡單。 8.如圖所示,質(zhì)量為m=1kg的物體與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3,當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度為10m/s時(shí),給物體施加一個(gè)與速度方向相反的大小為F=2N的恒力,在此恒力作用下(取g=10m/s2)　(　　) A.物體經(jīng)10s速度減為零 B.物體經(jīng)5s速度減為零 C.物體速度減為零后將保持靜止 D.物體速度減為零后將向右運(yùn)動(dòng) 【解析】選C。物體受到向右的滑動(dòng)摩擦力,f=μN(yùn)=μmg=3N,根據(jù)牛頓第二定律得,a==m/s2=5m/s2,方向向右。物體減速到零所需的時(shí)間t==s=2 s,故A、B錯(cuò)誤;減速到零后,F C.在彈簧第一次恢復(fù)原長之后,A才離開墻壁 D.在A離開墻壁后,A、B兩球均向右做勻速運(yùn)動(dòng) 【解析】選C。撤去力F前,B球受四個(gè)力作用,豎直方向的重力和支持力平衡,水平方向推力F和彈簧的彈力平衡,即彈簧的彈力大小為F,撤去力F的瞬間,彈簧的彈力大小仍為F,故B球所受合外力為F,則B球加速度為a=,而此時(shí)B球的速度為零,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;在彈簧恢復(fù)原長前,彈簧對(duì)A球有水平向左的彈力使A球壓緊墻壁,直到彈簧恢復(fù)原長時(shí)A球才離開墻壁,A球離開墻壁后,由于彈簧的作用,使A、B兩球均做變速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 二、非選擇題(本大題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 11.(14分)我國第一艘航空母艦“遼寧號(hào)”已經(jīng)投入使用,為使戰(zhàn)斗機(jī)更容易起飛,“遼寧號(hào)”使用了滑躍技術(shù),如圖甲所示。其甲板可簡化為乙圖模型:AB部分水平,BC部分傾斜,傾角為θ。戰(zhàn)斗機(jī)從A點(diǎn)開始滑跑,C點(diǎn)離艦,此過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的推力和飛機(jī)所受甲板和空氣阻力的合力大小恒為F,ABC甲板總長度為L,戰(zhàn)斗機(jī)質(zhì)量為m,離艦時(shí)的速度為vm,重力加速度為g。求AB部分的長度。 【解析】在A、B段,根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得: F=ma1　 (2分) 設(shè)B點(diǎn)速度大小為v,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得: v2=2a1s1　 (3分) 在B、C段,根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得: F-mgsinθ=ma2　 (3分) 從B到C,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得:-v2=2a2s2　 (3分) 據(jù)題意:L=s1+s2　 (1分) 聯(lián)立以上各式解得:s1=L-　 (2分) 答案:L- 12.(能力挑戰(zhàn)題)(16分)如圖所示為上、下兩端相距L=5m、傾角α=30、始終以v=3m/s的速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的傳送帶(傳送帶始終繃緊)。將一物體放在傳送帶的上端由靜止釋放滑下,經(jīng)過t=2s到達(dá)下端,重力加速度g取10m/s2,求: (1)傳送帶與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)多大? (2)如果將傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),速率至少多大時(shí),物體從傳送帶上端由靜止釋放能最快地到達(dá)下端。 【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行: (1)分析傳送帶順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)物體所受滑動(dòng)摩擦力的方向; (2)利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程求解。 【解析】(1)物體在傳送帶上受力如圖所示,物體沿傳送帶向下勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度為a。 由題意得L=at2, 解得a=2.5m/s2　 (3分) 由牛頓第二定律得mgsinα-f=ma　 (3分) 又f=μmgcosα　 (2分) 故μ=0.29　 (1分) (2)如果傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),要使物體從傳送帶上端由靜止釋放能最快地到達(dá)下端,則需要物體有沿傳送帶向下的最大加速度即所受摩擦力沿傳送帶向下,設(shè)此時(shí)傳送帶速度為vm,物體加速度為a′。由牛頓第二定律得mgsinα+f=ma′(3分) 又=2La′　 (2分) 故vm==8.66m/s。 (2分) 答案:(1)0.29　(2)8.66m/s