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(江蘇專用)2021版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)8 牛頓第二定律、兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題

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1、 課后限時(shí)集訓(xùn)8 牛頓第二定律、兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 建議用時(shí):45分鐘 1.(多選)(2019·北京海淀區(qū)期中)如圖所示,在上端開(kāi)口的飲料瓶的側(cè)面戳一個(gè)小孔,瓶中灌水,手持飲料瓶靜止時(shí),小孔中有水噴出,則下列說(shuō)法正確的是(  ) A.將飲料瓶豎直向上拋出,上升過(guò)程飲料瓶處在超重狀態(tài) B.將飲料瓶豎直向上拋出,下降過(guò)程飲料瓶處在失重狀態(tài) C.將飲料瓶放在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的宇宙飛船內(nèi),并與飛船保持相對(duì)靜止,則水不流出 D.飲料瓶靜置于繞地球公轉(zhuǎn)的月球表面,則水不流出 BC [無(wú)論是豎直向上還是豎直向下拋出,拋出之后的物體都只受到重力的作用,加速度為g,處于完全失重狀態(tài),A錯(cuò)

2、誤,B正確;將飲料瓶放在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的宇宙飛船內(nèi),并與飛船保持相對(duì)靜止,因飛船內(nèi)的物體也是處于完全失重狀態(tài),可知水不流出,C正確;飲料瓶靜置于繞地球公轉(zhuǎn)的月球表面,不是完全失重狀態(tài),則水會(huì)流出,D錯(cuò)誤。] 2.(多選)(2019·泰安一模)雨滴在空氣中下落時(shí)會(huì)受到空氣阻力的作用。假設(shè)阻力大小只與雨滴的速率成正比,所有雨滴均從相同高處由靜止開(kāi)始下落,到達(dá)地面前均達(dá)到最大速率。下列判斷正確的是(  ) A.達(dá)到最大速率前,所有雨滴均做勻加速運(yùn)動(dòng) B.所有雨滴的最大速率均相等 C.較大的雨滴最大速率也較大 D.較小的雨滴在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng) CD [設(shè)雨滴下落時(shí)受到的阻力為f=k

3、v,根據(jù)牛頓第二定律:mg-kv=ma,則雨滴下落時(shí),隨著速率的增加,加速度逐漸減小,則達(dá)到最大速率前,所有雨滴均做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)a=0時(shí)速率最大,則vm=,質(zhì)量越大,則最大速率越大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;較小的雨滴在空中運(yùn)動(dòng)的最大速率較小,整個(gè)過(guò)程的平均速率較小,則在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng),選項(xiàng)D正確。] 3.(2019·日照第一中學(xué)檢測(cè))如圖所示,質(zhì)量為2 kg的物體B和質(zhì)量為1 kg的物體C用輕彈簧連接并豎直地靜置于水平地面上。再將一個(gè)質(zhì)量為3 kg的物體A輕放在B上的一瞬間,物體B的加速度大小為(取g=10 m/s2)(  ) A.0 B.15 m/s2

4、 C.6 m/s2 D.5 m/s2 C [開(kāi)始時(shí)彈簧的彈力等于B的重力,即F=mBg。放上A的瞬間,彈簧彈力不變,對(duì)整體分析,根據(jù)牛頓第二定律得:(mA+mB)g-F=(mA+mB)a,解得a=6 m/s2,故選項(xiàng)C正確。] 4.(2019·江蘇鹽城模擬)2018年10月23日,港珠澳大橋正式開(kāi)通。建造大橋過(guò)程中最困難的莫過(guò)于沉管隧道的沉放和精確安裝,每節(jié)沉管隧道重約G=8×108 N,相當(dāng)于一艘中型航母的重量。通過(guò)纜繩送沉管到海底,若把該沉管的向下沉放過(guò)程看成是先加速后減速運(yùn)動(dòng),且沉管僅受重力和纜繩的拉力,則拉力變化過(guò)程可能正確的是(  ) A        B C

5、        D C [設(shè)沉管加速的加速度為a1,減速的加速度為a2,加速過(guò)程由牛頓第二定律得:G-F1=ma1,得:F1=G-ma1,F(xiàn)1<G;減速過(guò)程由牛頓第二定律得:F2-G=ma2,可得:F2=G+ma2,F(xiàn)2>G,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。] 5.(2019·泰州月考)如圖所示,物體P以一定的初速度沿光滑水平面向右運(yùn)動(dòng),與一個(gè)右端固定的輕質(zhì)彈簧相撞,并被彈簧反向彈回。若彈簧在被壓縮過(guò)程中始終遵守胡克定律,那么在P與彈簧發(fā)生相互作用的整個(gè)過(guò)程中(  ) A.P做勻變速直線運(yùn)動(dòng) B.P的加速度方向發(fā)生變化 C.當(dāng)加速度數(shù)值最大時(shí),速度也最大 D.有一段過(guò)程,P的加速度逐

6、漸減小,速度逐漸增大 D [在壓縮彈簧的過(guò)程中,P水平方向只受到彈簧的彈力,方向與速度方向相反,而且彈力逐漸增大,加速度逐漸增大,P做加速度增大的變減速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;彈簧壓縮過(guò)程中對(duì)P施加的彈力方向始終向左,根據(jù)牛頓第二定律知P的加速度方向保持不變,故B錯(cuò)誤;壓縮彈簧的過(guò)程中,當(dāng)速度為零時(shí)彈簧壓縮至最短,此時(shí)彈力最大,故加速度數(shù)值最大,速度為零,故C錯(cuò)誤;當(dāng)彈簧壓縮至最短后將物體P向左彈出的過(guò)程中,彈簧彈力方向向左,物體P向左做加速運(yùn)動(dòng),隨著彈簧彈力的減小,物體P加速度逐漸減小,而速度逐漸增大,故D正確。] 6.(多選)(2019·江蘇常熟期末)如圖所示,質(zhì)量為m的小球在細(xì)線A和輕彈

7、簧B的共同作用下保持靜止,其中細(xì)線A水平,左端固定于豎直墻壁,輕彈簧B上端固定于天花板,軸線與豎直方向的夾角為60°,已知輕彈簧B的勁度系數(shù)為k,重力加速度為g,則(  ) A.細(xì)線A中拉力的大小FA為mg B.輕彈簧B中拉力的大小FB為mg C.輕彈簧B的伸長(zhǎng)量Δx為 D.突然剪短細(xì)線A的瞬間,小球的加速度a大小為g ACD [對(duì)小球受力分析,如圖所示。由平衡條件得tan 60°=,解得細(xì)線A中拉力的大小FA=mg,故A正確;由三角函數(shù)關(guān)系得cos 60°=,解得FB=2mg,由胡克定律得FB=kΔx,可得Δx=,故B錯(cuò)誤,C正確;彈簧的彈力不能突變,則突然剪斷細(xì)線A的瞬間,仍

8、有FB=2mg,由牛頓第二定律得=ma,解得a=g,方向水平向右,故D正確。] 7.(2019·沭陽(yáng)縣修遠(yuǎn)中學(xué)高三開(kāi)學(xué)考試)如圖所示,一根直桿與水平面成θ=37°角,桿上套有一個(gè)小滑塊,桿底端N處有一彈性擋板,板面與桿垂直,現(xiàn)將滑塊拉到M點(diǎn)由靜止釋放,滑塊與擋板碰撞后以原速率彈回。已知M、N兩點(diǎn)間的距離d=0.5 m,滑塊與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25,取g=10 m/s2,sin 37 °=0.6,cos 37 °=0.8,求: (1)滑塊第一次下滑的時(shí)間t; (2)滑塊與擋板第一次碰撞后上滑的最大距離x。 [解析] (1)滑塊下滑時(shí)的加速度為a1,根據(jù)牛頓第二定律 mg

9、sin 37°-μmgcos 37°=ma1 解得加速度a1=4.0 m/s2 由d=a1t2可得滑塊第一次下滑的時(shí)間 t== s=0.5 s。 (2)滑塊第一次與擋板相碰時(shí)的速度 v=a1t=4.0×0.5 m/s=2 m/s 由題知,滑塊與擋板碰撞后以原速率彈回,上滑時(shí),根據(jù)動(dòng)能定理 mgsin 37°+μmgcos 37°=ma2 0-v2=2a2x 代入數(shù)據(jù),解得滑塊與擋板第一次碰撞后上滑的最大距離x=0.25 m。 [答案] (1)0.5 s (2)0.25 m 8.(2019·江蘇七市二模)為使雨水盡快離開(kāi)房屋的屋頂面,屋頂?shù)膬A角設(shè)計(jì)必須合理。某房屋示意圖

10、如圖所示,設(shè)屋頂面光滑,傾角為θ,雨水由靜止開(kāi)始沿屋頂面向下流動(dòng),則理想的傾角θ為(  ) A.30° B.45° C.60° D.75° B [設(shè)屋檐的底角為θ,底邊為L(zhǎng),注意底邊長(zhǎng)度是不變的。屋頂?shù)钠旅骈L(zhǎng)度為s,雨滴下滑的加速度為a,對(duì)雨滴受力分析,只受重力mg和屋頂對(duì)水滴的支持力N,垂直于屋頂方向:N=mgcos θ,平行于屋頂方向:ma=mgsin θ,水滴的加速度a=gsin θ,根據(jù)三角關(guān)系判斷,屋頂坡面的長(zhǎng)度為:s=,由s=at2得:t==,θ=45°時(shí),t最短。] 9.(2019·雅安中學(xué)月考)航模興趣小組設(shè)計(jì)出一架遙控飛機(jī),其質(zhì)量m=2 kg,動(dòng)力系

11、統(tǒng)提供的恒定升力F=28 N。試飛時(shí),飛機(jī)從地面由靜止開(kāi)始豎直上升。設(shè)飛機(jī)飛行時(shí)所受的阻力大小不變,恒為f=4 N,g取10 m/s2。某一次試飛過(guò)程中,飛機(jī)飛行t=6 s時(shí)遙控器出現(xiàn)故障,飛機(jī)立即失去升力。為使飛機(jī)落回地面時(shí)速度剛好為零,則飛機(jī)應(yīng)在距離地面多高處恢復(fù)升力(  ) A.36 m B.30 m C.24 m D.18 m C [飛機(jī)失去升力前做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律有F-mg-f=ma1,代入數(shù)據(jù)解得a1=2 m/s2,t=6 s時(shí),速度v1=a1t=2×6 m/s=12 m/s,前6 s內(nèi)的位移x1=a1t2=×2×62 m=36 m,6 s后失去升力

12、,根據(jù)牛頓第二定律有mg+f=ma2,解得a2=12 m/s2,勻減速上升的位移x2== m=6 m,飛機(jī)能達(dá)到的最大高度h=x1+x2=36 m+6 m=42 m,飛機(jī)失去升力下降階段做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律有mg-f=ma3,解得a3=8 m/s2,恢復(fù)升力后向下做勻減速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律有F+f-mg=ma4,解得a4=6 m/s2,開(kāi)始恢復(fù)升力的速度設(shè)為v,則+=h,解得v=12 m/s,此時(shí)飛機(jī)離地面的高度h1==24 m,故C正確。] 10.在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗(yàn)。在傾角為37°的固定斜面上,有一個(gè)質(zhì)量為1 kg的物塊,在風(fēng)洞施加的水平恒力F作用下,從

13、A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)1.2 s到達(dá)B點(diǎn)時(shí)立即關(guān)閉風(fēng)洞,撤去恒力F,物塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度變?yōu)榱?,通過(guò)速度傳感器測(cè)得這一過(guò)程中物塊每隔0.2 s的瞬時(shí)速度,表給出了部分?jǐn)?shù)據(jù): t/s 0.0 0.2 0.4 0.6 … 1.4 1.6 1.8 … v/(m·s-1) 0.0 1.0 2.0 3.0 … 4.0 2.0 0.0 … 已知:sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2。求: (1)A、C兩點(diǎn)間的距離; (2)水平恒力F的大小。 [解析] (1)物塊勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度為: a1== m/s2=5 m/s2

14、 關(guān)閉風(fēng)洞時(shí)的速度為:v=a1t=5×1.2 m/s=6 m/s 關(guān)閉風(fēng)洞后物塊勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度為:a2== m/s2=-10 m/s2 勻加速過(guò)程的位移:x1=a1t2=×5×1.22 m=3.6 m 勻減速過(guò)程的位移:x2== m=1.8 m A、C兩點(diǎn)間的距離為: x=x1+x2=3.6 m+1.8 m=5.4 m。 (2)由牛頓第二定律得 勻加速過(guò)程:Fcos 37°-mgsin 37°-μ(mgcos 37°+Fsin 37°)=ma1 勻減速過(guò)程:-(mgsin 37°+μmgcos 37°)=ma2 聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)得:F=30 N。 [答案] (1)5.

15、4 m (2)30 N 11.如圖所示,一質(zhì)量為1 kg的小球套在一根固定的直桿上,直桿與水平面夾角θ為30°?,F(xiàn)小球在F=20 N的豎直向上的拉力作用下,從A點(diǎn)靜止出發(fā)向上運(yùn)動(dòng),已知桿與球間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,g取10 m/s2。試求: (1)小球運(yùn)動(dòng)的加速度大?。? (2)若F作用1.2 s后撤去,求小球上滑過(guò)程中距A點(diǎn)最大距離。 [解析] (1)在力F作用下,由牛頓第二定律得 (F-mg)sin 30°-μ(F-mg)cos 30°=ma1 解得a1=2.5 m/s2。 (2)剛撤去F時(shí),小球的速度 v1=a1t1=3 m/s 小球的位移x1=t1=1.8 m 撤去力F后,小球上滑時(shí),由牛頓第二定律得 mgsin 30°+μmgcos 30°=ma2 解得a2=7.5 m/s2 小球上滑時(shí)間t2==0.4 s 上滑位移x2=t2=0.6 m 則小球上滑的最大距離為 xm=x1+x2=2.4 m。 [答案] (1)2.5 m/s2 (2)2.4 m 7

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