2020屆高三物理一輪復(fù)習 第三章 第2講 牛頓第二定律 兩類動力學問題課時作業(yè)（含解析）

牛頓第二定律 兩類動力學問題一、單項選擇題1在國際單位制(簡稱SI)中，力學和電學的基本單位有：m(米)、kg(千克)、s(秒)、A(安培)導出單位V(伏特)用上述基本單位可表示為()Am2·kg·s4，A1Bm2·kg·s3·A1Cm2·kg·s2·A1 Dm2·kg·s1·A1解析：根據(jù)PUI、PFv、Fma可導出U，即Vm2·kg·s3·A1，B項正確答案：B2(2019·山東臨沂檢測)如圖所示，在傾角為30°的光滑斜面上，物塊A、B質(zhì)量分別為m和2m.物塊A靜止在輕彈簧上面，物塊B用細線與斜面頂端相連，A、B挨在一起但A、B之間無彈力已知重力加速度為g，某時刻把細線剪斷，當細線剪斷瞬間，下列說法正確的是()A物塊A的加速度為0B物塊A的加速度為C物塊B的加速度為0D物塊B的加速度為解析：剪斷細線前，彈簧的彈力：F彈mgsin 30°mg，細線剪斷的瞬間，彈簧的彈力不變，仍為F彈mg；剪斷細線瞬間，對A、B系統(tǒng)，加速度為：a，即A和B的加速度均為，故選B.答案：B3(2019·湖北襄陽模擬)在歡慶節(jié)日的時候，人們會在夜晚燃放美麗的焰火按照設(shè)計，某種型號的裝有焰火的禮花彈從專用炮筒中射出后，在4 s末到達離地面100 m的最高點時炸開，構(gòu)成各種美麗的圖案假設(shè)禮花彈從炮筒中豎直射出時的初速度是v0，上升過程中所受的平均阻力大小始終是自身重力的k倍，那么v0和k分別等于(重力加速度g取10 m/s2)()A25 m/s1.25 B40 m/s0.25C50 m/s0.25 D80 m/s1.25解析：根據(jù)hat2，解得a12.5 m/s2，所以v0at50 m/s；上升過程禮花彈所受的平均阻力Ffkmg，根據(jù)牛頓第二定律得a(k1)g12.5 m/s2，解得k0.25，故選項C正確答案：C4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，如圖所示在纜車中放一個與山坡表面平行的斜面，斜面上放一個質(zhì)量為m的小物塊，小物塊相對斜面靜止(設(shè)纜車保持豎直狀態(tài)運行)，則()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小物塊受到的滑動摩擦力為mgmaD小物塊受到的靜摩擦力為ma解析：小物塊相對斜面靜止，因此小物塊與斜面間的摩擦力是靜摩擦力纜車以加速度a上行，小物塊的加速度也為a，以物塊為研究對象，則有Ffmgsin 30°ma，F(xiàn)fmgma，F(xiàn)f為靜摩擦，方向平行斜面向上，故A正確，B、C、D均錯誤答案：A5(2019·湖北重點中學聯(lián)考)據(jù)國外媒體報道，歐洲最大的直升機公司計劃研制一款X3型高速直升機該公司已完成X3型直升機原型機的首次試飛設(shè)X3型直升機原型機的質(zhì)量為m，某次試飛時，主旋翼提供大小為2mg向上的升力，每個向前螺旋推進器提供大小為mg、方向向前的推力不考慮空氣的阻力影響，下列說法正確的是()A該直升機原型機可能處于平衡狀態(tài)B該直升機原型機以加速度g做勻加速直線運動C空氣對直升機原型機的作用力為2mgD空氣對直升機原型機的作用力為4mg解析：直升機原型機的受力如圖所示，所受合外力大小為mg，方向斜向右上方，加速度大小為g，故選項A、B均錯誤；空氣對直升機原型機的作用力為2mg，故選項C正確，D錯誤本題也可以由水平方向的加速度ax2g和豎直方向的加速度ayg合成得到原型機的加速度ag.答案：C二、多項選擇題6(2019·安徽馬鞍山三校聯(lián)考)氫氣球下系一小重物G，重物只在重力和繩的拉力作用下做直線運動，重物運動的方向如圖中箭頭所示虛線方向，圖中氣球和重物G在運動中所處的位置可能是()解析：重物只在重力和繩的拉力作用下做直線運動，故合力為零或者與速度共線，可能做勻速直線運動，故A正確；可能做勻減速直線運動，故B正確；可能做勻加速直線運動，故C正確；重力和繩的拉力的合力與速度必須共線，故D錯誤答案：ABC7一放在粗糙的水平面上的物體在一斜向上的拉力F的作用下沿水平面向右以加速度a做勻加速直線運動，力F在水平和豎直方向的分量分別為F1、F2，如圖所示現(xiàn)將力F突然改為大小為F1、方向水平向右的恒力，則此后()A物體將仍以加速度a向右做勻加速直線運動B物體將可能向右做勻速直線運動C物體將可能以大于a的加速度向右做勻加速直線運動D物體將可能以小于a的加速度向右做勻加速直線運動解析：設(shè)地面與物體間的動摩擦因數(shù)為，當在斜向上的拉力F的作用下運動時，加速度a，將力F突然改為大小為F1、方向水平向右的恒力，則加速度a<a，所以物體可能以小于a的加速度向右做勻加速直線運動，故A、C錯誤，D正確；若mgF1，則加速度為零，所以物體將可能向右做勻速直線運動，故B正確答案：BD8(2019·湖北黃石高三質(zhì)檢)如圖所示，輕彈簧兩端拴接質(zhì)量均為m的小球a、b，拴接小球的細線固定在天花板上，兩小球靜止，兩細線與水平方向的夾角30°，彈簧水平，重力加速度為g，則以下說法中正確的是()A細線拉力的大小為mgB彈簧彈力的大小為mgC剪斷左側(cè)細線的瞬間，小球a的加速度為2gD剪斷左側(cè)細線的瞬間，小球b的加速度為零解析：對小球a分析，由共點力平衡條件得，彈簧的彈力Fmg，細線的拉力為2mg，故A、B錯誤；剪斷左側(cè)細線的瞬間，彈簧的彈力不變，小球a所受的合力F合2mg，根據(jù)牛頓第二定律得，a2g，小球b受力不變，合力仍然為零，所以加速度為零，故C、D正確答案：CD能力題組一、選擇題9(多選)如圖所示，總質(zhì)量為460 kg的熱氣球，從地面剛開始豎直上升時的加速度為0.5 m/s2，當熱氣球上升到180 m時，以5 m/s的速度向上勻速運動若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變，重力加速度g取10 m/s2.關(guān)于熱氣球，下列說法正確的是()A所受浮力大小為4 830 NB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/sD以5 m/s勻速上升時所受空氣阻力大小為230 N解析：熱氣球從地面剛開始上升時，由牛頓第二定律有F合F浮mgma，得熱氣球所受的浮力F浮m(ga)460×(100.5)N4 830 N，則A項正確；氣球受重力、浮力和空氣阻力，若空氣阻力不變，合力不變，氣球應(yīng)勻加速上升，與題矛盾，可知阻力是變化的，則B項錯誤；熱氣球以5 m/s的速度勻速上升時，由平衡條件知，所受的空氣阻力FfF浮mg4 830 N460×10 N230 N，則D項正確；熱氣球從地面上升10 s內(nèi)，它做變加速運動，故10 s時其速度大小不是5 m/s，則C項錯誤答案：AD10(2019·河南開封質(zhì)檢)某實驗小組設(shè)計了一個模型火箭，由測力計測得其重力為G.通過測量計算此火箭發(fā)射時刻提供大小為F2G的恒定推力，且持續(xù)時間為t.隨后小明又對設(shè)計方案進行了改進(火箭的推力大小仍為2G)，采用二級推進的方式，即當火箭飛行經(jīng)過時，火箭丟棄一半的質(zhì)量，剩余時間，火箭推動剩余的一半繼續(xù)飛行若采用原來的方法火箭可上升的高度為H，則采用改進后方案火箭最高可上升的高度為(重力加速度取g，不考慮燃料消耗引起的質(zhì)量變化及空氣阻力的影響)()A1.5H B2HC2.75H D3.25H解析：原方案，加速上升過程，由牛頓運動定律，有FGma，解得ag；加速上升高度h1at2gt2，t時刻向上的速度vatgt，失去推力后，做豎直上拋運動，上升高度h2gt2，Hh1h2gt2.改為二級推進后，開始加速上升過程，由牛頓運動定律，有FGma1，解得a1g；時間加速上升高度H1a1()2gt2，時刻向上的速度v1，丟棄一半質(zhì)量后，由牛頓運動定律，有FGma2，解得a23g，時間加速上升高度H2a2()2gt2，t時刻向上的速度v2v12gt，失去推力后，做豎直上拋運動，上升高度H32gt2，HH1H2H3gt2gt22gt2gt2H2.75H，選項C正確答案：C11某同學探究小球沿光滑斜面頂端下滑至底端的運動規(guī)律，現(xiàn)將兩質(zhì)量相同的小球同時從斜面的頂端釋放，在甲、乙圖的兩種斜面中，通過一定的判斷分析，你可以得到的正確結(jié)論是()A甲圖中小球在兩個斜面上運動的時間相同B甲圖中小球下滑至底端的速度大小與方向均相同C乙圖中小球在兩個斜面上運動的時間相同D乙圖中小球下滑至底端的速度大小相同解析：小球在斜面上運動的過程中只受重力mg和斜面的支持力FN作用，做勻加速直線運動，設(shè)斜面傾角為，斜面高為h，底邊長為x，根據(jù)牛頓第二定律可知，小球在斜面上運動的加速度為agsin ，根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律和圖中幾何關(guān)系有sat2，s，解得小球在斜面上的運動時間為t，根據(jù)機械能守恒定律有mghmv2，解得小球下滑至底端的速度大小為v，顯然，在甲圖中，兩斜面的高度h相同，但傾角不同，因此小球在兩個斜面上運動的時間不同，故選項A錯誤；在甲圖中，小球下滑至底端的速度大小相等，但沿斜面向下的方向不同，故選項B錯誤；在乙圖中，兩斜面的底邊長x相同，但高度h和傾角不同，因此小球下滑至底端的速度大小不等，故選項D錯誤；又由于在乙圖中兩斜面傾角的正弦與余弦的積相等，因此小球在兩個斜面上運動的時間相等，故選項C正確答案：C二、非選擇題12(2019·廣西桂林高三月考)放在水平地面上一質(zhì)量為m2 kg的質(zhì)點，在水平恒定外力作用下由靜止開始沿直線運動，4 s內(nèi)通過8 m的距離，此后撤去外力，質(zhì)點又運動了2 s停止，質(zhì)點運動過程中所受阻力大小不變，求：(1)撤去水平恒定外力時質(zhì)點的速度大?。?2)質(zhì)點運動過程中所受到的阻力大?。?3)質(zhì)點所受水平恒定外力的大小解析：(1)質(zhì)點開始做勻加速直線運動x0t1，解得v04 m/s.(2)質(zhì)點減速過程加速度a22 m/s2由牛頓第二定律有Ffma2解得Ff4 N(3)設(shè)開始加速過程中加速度為a1，由運動學公式可得x0a1t2，由牛頓第二定律有FFfma1解得FFfma16 N.答案：(1)4 m/s(2)4 N(3)6 N13(2019·河南重點中學聯(lián)考)北京已獲得2022年冬奧會舉辦權(quán)！如圖所示，俯式冰橇是冬奧會的比賽項目之一，其賽道可簡化為起點和終點高度差為120 m、長度為1 200 m的斜坡假設(shè)某運動員從起點開始，以平行賽道的恒力F40 N推動質(zhì)量m40 kg的冰橇開始沿斜坡向下運動，出發(fā)4 s內(nèi)冰橇發(fā)生的位移為12 m,8 s末迅速登上冰橇與冰橇一起沿直線運動直到終點設(shè)運動員登上冰橇前后冰橇速度不變，不計空氣阻力，求：(g取10 m/s2，取賽道傾角的余弦值為1，正弦值按照題目要求計算)(1)出發(fā)4 s內(nèi)冰橇的加速度大??；(2)冰橇與賽道間的動摩擦因數(shù)；(3)比賽中運動員到達終點時的速度大小解析：(1)設(shè)出發(fā)4 s內(nèi)冰橇的加速度為a1，出發(fā)4 s內(nèi)冰橇發(fā)生的位移為x1a1t12解得a11.5 m/s2.(2)由牛頓第二定律有Fmgsin mgcos ma1解得0.05.(3)8 s后冰橇的加速度為a2，由牛頓第二定律有(mM)gsin (mM)gcos (mM)a28 s末冰橇的速度為v1a1t2出發(fā)8 s內(nèi)冰橇發(fā)生的位移為x2a1t2248 m到達終點時速度最大，設(shè)最大速度為v2，則v22v122a2(xx2)解得v236 m/s.答案：(1)1.5 m/s2(2)0.05(3)36 m/s8