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1、2022年高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(九)牛頓第二定律 兩類動(dòng)力學(xué)問題
一、單項(xiàng)選擇題
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(chǎn)和v都始終增大
B.a(chǎn)和v都先增大后減小
C.a(chǎn)先增大后減小,v始終增大
D.a(chǎn)和v都先減小后增大
2.(xx·無錫模擬)一質(zhì)量為m的物塊在傾角為θ的足夠長(zhǎng)斜面上勻減速下滑?,F(xiàn)對(duì)物塊施加一個(gè)豎直向下的恒力F,如圖1所示。則物塊減速為零的時(shí)間將( )
圖1
A.變大
2、 B.變小
C.不變 D.不能確定
3. (xx·山東萊州質(zhì)檢)如圖2所示,小車沿水平面做直線運(yùn)動(dòng),小車內(nèi)光滑底面上有一物塊被壓縮的彈簧壓向左壁,小車向右加速運(yùn)動(dòng)。若小車向右加速度增大,則車左壁受物塊的壓力F1和車右壁受彈簧的壓力F2的大小變化是( )
圖2
A.F1不變,F(xiàn)2變大 B.F1變大,F(xiàn)2不變
C.F1、F2都變大 D.F1變大,F(xiàn)2減小
4.電梯的頂部掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),測(cè)力計(jì)下端掛了一個(gè)重物,電梯勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為10 N,在某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)? N,關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)(如圖3所示),以下說法正確的是(
3、g取10 m/s2)( )
圖3
A.電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng),加速度大小為4 m/s2
B.電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng),加速度大小為2 m/s2
C.電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng),加速度大小為2 m/s2
D.電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng),加速度大小為4 m/s2
5.(xx·江蘇省泰興模擬)如圖4所示,帶支架的平板小車沿水平面向左做直線運(yùn)動(dòng),小球A用細(xì)線懸掛于支架前端,質(zhì)量為m的物塊B始終相對(duì)于小車靜止地?cái)[放在右端。B與小車平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。若某時(shí)刻觀察到細(xì)線偏離豎直方向θ角,則此刻小車對(duì)物塊B產(chǎn)生的作用力的大小和方向?yàn)? )
圖4
A.mg,斜向右上方
B.mg,斜向左上方
4、C.mgtan θ,水平向右
D.mg,豎直向上
6.(xx·青島模擬)如圖5所示,質(zhì)量為m的球置于斜面上,被一個(gè)豎直擋板擋住,處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)用一個(gè)力F拉斜面體,使斜面體在水平面上做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng),忽略一切摩擦,以下說法中正確的是( )
圖5
A.球做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)豎直擋板對(duì)球的彈力比球處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)大
B.若加速度足夠大,斜面對(duì)球的彈力可能為零
C.斜面對(duì)球的彈力變大
D.斜面和擋板對(duì)球的彈力的合力等于ma
二、多項(xiàng)選擇題
7. (xx·徐州市第三中學(xué)質(zhì)檢)如圖6所示,質(zhì)量為m=1 kg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10 m/
5、s時(shí),給物體施加一個(gè)與速度方向相反的大小為F=2 N的恒力,在此恒力作用下(取g=10 m/s2)( )
圖6
A.物體經(jīng)10 s速度減為零
B.物體經(jīng)2 s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)
8.乘坐“空中纜車”飽覽大自然的美景是旅游者絕妙的選擇。若某一纜車沿著坡度為30°的山坡以加速度a上行,如圖7所示。在纜車中放一個(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)纜車保持豎直狀態(tài)運(yùn)行)。則( )
圖7
A.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
6、受到的滑動(dòng)摩擦力為mg+ma
D.小物塊受到的靜摩擦力為mg+ma
9.(xx·文登模擬)斜面上的物體受到平行于斜面向下的拉力F的作用,力F隨時(shí)間變化的圖像及物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖8所示。由圖像中的信息能夠求出的量或可以確定的關(guān)系是(g取10 m/s2)( )
圖8
A.物體的質(zhì)量m
B.斜面的傾角θ
C.物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ
D.μ>tan θ
10.(xx·浙江高考)如圖9所示,總質(zhì)量為460 kg的熱氣球,從地面剛開始豎直上升時(shí)的加速度為0.5 m/s2,當(dāng)熱氣球上升到180 m時(shí),以5 m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng)。若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變,上升過程
7、中熱氣球總質(zhì)量不變,重力加速度g=10 m/s2 。關(guān)于熱氣球,下列說法正確的是( )
圖9
A.所受浮力大小為4 830 N
B.加速上升過程中所受空氣阻力保持不變
C.從地面開始上升10 s后的速度大小為5 m/s
D.以5 m/s勻速上升時(shí)所受空氣阻力大小為230 N
三、非選擇題
11.(xx·上海八校聯(lián)考)一質(zhì)量m=0.5 kg的滑塊以一定的初速度沖上一傾角為30°足夠長(zhǎng)的斜面,某同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)出了滑塊沖上斜面過程中多個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度,如圖10所示為通過計(jì)算機(jī)繪制出的滑塊上滑過程的v-t圖。求:(g取10 m/s2)
圖10
(1)滑塊沖上斜面過
8、程中的加速度大??;
(2)滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(3)判斷滑塊最后能否返回斜面底端?若能返回,求出返回斜面底端時(shí)的動(dòng)能;若不能返回,求出滑塊停在什么位置。
12.(xx·全國(guó)卷Ⅰ)公路上行駛的兩汽車之間應(yīng)保持一定的安全距離。當(dāng)前車突然停止時(shí),后車司機(jī)可以采取剎車措施,使汽車在安全距離內(nèi)停下而不會(huì)與前車相碰。通常情況下,人的反應(yīng)時(shí)間和汽車系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間之和為1 s。當(dāng)汽車在晴天干燥瀝青路面上以108 km/h的速度勻速行駛時(shí),安全距離為120 m。設(shè)雨天時(shí)汽車輪胎與瀝青路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為晴天時(shí)的2/5。若要求安全距離仍為120 m,求汽車在雨天安全行駛的最大
9、速度。
答 案
1.選C 質(zhì)點(diǎn)受到的合外力先從0逐漸增大,然后又逐漸減小為0,合力的方向始終未變,故質(zhì)點(diǎn)的加速度方向不變,先增大后減小,速度始終增大,本題選C。
2.選B 物體在斜面上勻減速下滑,說明mgsin θ-μmgcos θ=ma<0,現(xiàn)對(duì)物塊施加一個(gè)豎直向下的恒力F,等效重力增大F,即(mg+F)sin θ-μ(mg+F)cos θ=ma′,判斷加速度大小a
10、=mg①
示數(shù)為8 N時(shí),mg-F2=ma②
解①②得:a=2 m/s2,方向向下,因此物體向下加速運(yùn)動(dòng)或向上減速運(yùn)動(dòng),故B正確。
5.選A 由圖可知,小車向左做勻減速運(yùn)動(dòng),其加速度大小a=gtan θ;小車對(duì)物塊B向右的靜摩擦力為Ff=ma=mgtan θ;豎直向上的支持力FN=mg,小車對(duì)物塊B產(chǎn)生的作用力的大小為F==mg,方向?yàn)樾毕蛴疑戏?,故A正確。
6.選A 對(duì)球受力分析如圖所示,由牛頓第二定律得:FN1-FN2sin θ=ma,F(xiàn)N2cos θ=mg,由以上兩式可得:FN2不隨a的變化而變化,F(xiàn)N1隨a的增大而增大,故A正確,B、C錯(cuò)誤;斜面和擋板對(duì)球的彈力與重力三個(gè)力的合
11、力才等于ma,故D錯(cuò)誤。
7.選BC 物體受到向右的滑動(dòng)摩擦力,F(xiàn)f=μFN=μG=3 N,根據(jù)牛頓第二定律得,a== m/s2=5 m/s2,方向向右,物體減速到0所需的時(shí)間t== s=2 s,B正確,A錯(cuò)誤。減速到零后,F(xiàn)
12、受到的滑動(dòng)摩擦力f與拉力F及重力在斜面上的分量平衡,即f=F+mgsin θ,由F-t圖像可知,在2~6 s內(nèi),拉力F=2 N,則物體所受到的摩擦力f=2+mgsin θ ①。物體在0~2 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由v-t圖像的斜率得出加速度a==1 m/s2②,由F-t圖像在0~2 s內(nèi)讀出F=3 N,由牛頓第二定律得F+mgsin θ-f=ma③,由①②③解得m=1 kg,故A正確;f=μmgcos θ ④,由①④得物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ==+tan θ>tan θ,故D正確。由于θ未知,故不能算出μ,故B、C錯(cuò)誤。
10.選AD 熱氣球從地面剛開始上升時(shí),由牛頓第二定律有:F合=F
13、?。璵g=ma,得熱氣球所受的浮力F浮=m(g+a)=460×(10+0.5) N=4 830 N,則A項(xiàng)正確;加速上升過程中,速度增大,所受空氣阻力也增大,則B項(xiàng)錯(cuò)誤;熱氣球以5 m/s的速度勻速上升時(shí),由平衡條件知所受的空氣阻力Ff=F?。璵g=4 830 N-460×10 N=230 N,則D項(xiàng)正確;熱氣球從地面上升10 s內(nèi),它做變加速運(yùn)動(dòng),故10 s時(shí)其速度大小不是5 m/s,則C項(xiàng)錯(cuò)誤。
11.解析:(1)滑塊的加速度大?。?
a===12 m/s2。
(2)物體在沖上斜面過程中
mgsin θ+μmgcos θ=ma
μ===0.81
(3)滑塊速度減小到零時(shí),重力的分
14、力小于最大靜摩擦力,不能再下滑。
x== m=1.5 m
滑塊停在距底端1.5 m處。
答案:(1)12 m/s2 (2)0.81 (3)不能返回,停在距底端1.5 m處
12.解析:設(shè)路面干燥時(shí),汽車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ0,剎車時(shí)汽車的加速度大小為a0,安全距離為s,反應(yīng)時(shí)間為t0,由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得
μ0mg=ma0①
s=v0t0+②
式中,m和v0分別為汽車的質(zhì)量和剎車前的速度。
設(shè)在雨天行駛時(shí),汽車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,依題意有μ=μ0③
設(shè)在雨天行駛時(shí)汽車剎車的加速度大小為a,安全行駛的最大速度為v,由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得
μmg=ma④
s=vt0+⑤
聯(lián)立①②③④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得
v=20 m/s(或72 km/h)?、?
答案:20 m/s(或72 km/h)