2019届高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 课时作业8 牛顿第二定律 两类动力学问题.doc

课时作业（八）牛顿第二定律 两类动力学问题基础小题练1.(2018山东济南一中上学期期中)细绳拴一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连平衡时细绳与竖直方向的夹角为53，如图所示(已知cos 530.6，sin 530.8)以下说法正确的是() A小球静止时弹簧的弹力大小为mgB小球静止时细绳的拉力大小为mgC细绳烧断瞬间小球的加速度立即为gD细绳烧断瞬间小球的加速度立即为g【解析】小球静止时，弹簧弹力Fmgtan 53mg，细绳拉力Tmg.细绳烧断瞬间，小球合力大小仍等于mg，故加速度为g，D正确【答案】D2.(2018山东泰安高三上学期期中)如图所示，物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上，A、B质量分别为mA6 kg，mB2 kg，A、B之间的动摩擦因数0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力现对A施加一水平力F，则A、B的加速度可能是(g取10 m/s2)() AaA6 m/s2，aB2 m/s2BaA2 m/s2，aB6 m/s2CaA8 m/s2，aB4 m/s2DaA10 m/s2，aB6 m/s2【解析】A、B间恰好达到最大静摩擦力时，mAgmBaB，aB6 m/s2，aA至少为6 m/s2，A、B的加速度才可能不同，可能的组合只能是D项【答案】D3如图所示，将一个质量为m的三角形物体放在水平地面上，当用一水平推力F经过物体的重心向右推物体时，物体恰好以一较大的速度做匀速直线运动，某一时刻保持力的大小不变立即使推力反向变成拉力，则推力反向的瞬间() A物体的加速度大小为，方向水平向左B物体的加速度大小为，方向水平向右C地面对物体的作用力大小为mgD地面对物体的作用力大小为【解析】开始物体做匀速直线运动，知推力F等于摩擦力，即FFf，某一时刻保持力的大小不变立即使推力反向变成拉力，物体仍然向右运动，摩擦力仍然向左，则合力为F合FFf，方向向左，根据牛顿第二定律，物体的加速度a，方向水平向左，故A、B错误；地面对物体有支持力和摩擦力，支持力等于重力，摩擦力等于F，根据平行四边形定则知，地面对物体的作用力F，故D正确，C错误【答案】D4(2018安徽淮南一模)质量分别为M和m的两物块A、B大小相同，将它们用轻绳跨过光滑定滑轮连接，如图甲所示，绳子平行于倾角为的斜面，A恰好能静止在斜面上，不考虑两物块与斜面之间的摩擦，若互换两物块的位置，按图乙放置，然后释放A，斜面仍保持静止，重力加速度大小为g，则()A此时轻绳的拉力大小为mgB此时轻绳的拉力大小为MgC此时A运动的加速度大小为(1sin2)gD此时A运动的加速度大小为g【解析】第一次按题图甲放置时A静止，则由平衡条件可得Mgsin mg，第二次按题图乙放置时，对A、B整体由牛顿第二定律得，Mgmgsin (mM)a，联立得a(1sin )gg，对B，由牛顿第二定律得Tmgsin ma，解得Tmg，故A、D正确，B、C错误【答案】AD5如图所示，在粗糙的水平面上，质量分别为m和M(mM12)的物块A、B用轻弹簧相连，两物块与水平面间的动摩擦因数相同，当用水平力F作用于B上且两物块共同向右加速运动时，弹簧的伸长量为x1；当用同样大小的力F竖直加速提升两物块时，弹簧的伸长量为x2，则x1x2等于()A11 B12C21 D23【解析】水平向右拉两物块时，运用整体法，由牛顿第二定律得，整体的加速度ag，隔离分析物块A有FBmgma，得FBkx1，x1.竖直向上加速提升两物块时，运用整体法，由牛顿第二定律得，整体的加速度ag，对A物体有FBmgma，得FBkx2，x2.所以x1x211，A正确，B、C、D错误【答案】A6如图所示，两相互接触的物块放在光滑的水平面上，质量分别为m1和m2，且m1m2.现对两物块同时施加相同的水平恒力F，设在运动过程中两物块之间的相互作用力大小为FN，则()AFN0 B0FNFCFFN2F DFN2F【解析】设两物块运动过程中，它们之间的相互作用力为FN，则对于两物块整体而言，由牛顿第二定律得2F(m1m2)a，对于物块m1而言，由牛顿第二定律得FFNm1a；两式联立解得FNF(1)，因m1m2，故FNF，故选项B正确【答案】B创新导向练7就地取材搬砖中蕴含的物理定律春晚上，旭日阳刚兄弟用两手对称水平使力将两长方体水泥制品夹紧并以加速度a竖直向上匀加速搬起，其中A件的质量为m，B件的质量为3m，水平作用力为F，A、B之间的动摩擦因数为，在此过程中，A、B间的摩擦力为() AF B2FC.m(ga) Dm(ga)【解析】由于A、B件相对静止，故A、B件之间的摩擦力为静摩擦力，选项A、B错误设民工兄弟对A、B件竖直方向的摩擦力为Ff1，以A、B件整体为研究对象可知在竖直方向有2Ff1(m3m)g(m3m)a，设B对A的摩擦力方向向下，大小为Ff2，对A件由牛顿第二定律有Ff1Ff2mgma，解得Ff2m(ga)，选项D正确，选项C错误【答案】D8理想模型通过“等时圆模型”考查动力学问题如图所示，有一半圆，其直径水平且与另一圆的底部相切于O点，O点恰好是下半圆的圆心，现在有三条光滑轨道AB、CD、EF，它们的上下端分别位于上下两圆的圆周上，三轨道都经过切点O，轨道与竖直线的夹角关系为，现在让一物块先后从三轨道顶端由静止下滑至底端，则物块在每一条倾斜轨道上滑动时所经历的时间关系为()AtABtCDtEF BtABtCDtEFCtABtCDtEF DtABtCDtEF【解析】设上面圆的半径为r，下面圆的半径为R，则轨道的长度x2rcos R，下滑的加速度agcos ，根据位移时间公式xat2，则t，因为，则tABtCDtEF，故B正确，A、C、D错误【答案】B9生活实际利用牛顿第二定律处理日常生活问题为了使雨滴能尽快地淌离房顶，要设计好房顶的高度，设雨滴沿房顶下淌时做无初速度无摩擦的运动，那么如图所示的四种情况中符合要求的是()【解析】设屋檐的底角为，底边长为2L(不变)雨滴做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得加速度agsin ，位移大小xat2，而x，2sin cos sin 2，联立以上各式得t.当45时，sin 21为最大值，时间t最短，故选项C正确【答案】C10生活科技跳伞运动考查动力学问题某运动员做跳伞训练，他从悬停在空中的直升机上由静止跳下，跳离飞机一段时间后打开降落伞减速下落他打开降落伞后的速度图线如图(a)所示降落伞用8根对称的绳悬挂运动员，每根绳与中轴线的夹角均为37，如图(b)所示已知运动员的质量为50 kg，降落伞的质量也为50 kg，不计运动员所受的阻力，打开伞后伞所受阻力Ff与速度v成正比，即Ffkv(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)则下列判断中正确的是()Ak100 Ns/mB打开伞瞬间运动员的加速度a20 m/s2，方向竖直向上C悬绳能够承受的拉力至少为312.5 ND悬绳能够承受的拉力至少为625 N【解析】当速度达到5 m/s时匀速运动，由kv(Mm)g得k200 Ns/m，A错；刚打开降落伞时，kv0(Mm)g(Mm)a，a30 m/s2，方向竖直向上，B错，且此时悬绳承受的拉力最大，隔离分析运动员：8Tcos mgma，T312.5 N，故C对，D错【答案】C综合提升练11(2018安徽师大附中高三上学期期中)如图为一条平直公路中的两段，其中A点左边的路段为足够长的柏油路面，A点右边路段为水泥路面已知汽车轮胎与柏油路面的动摩擦因数10.25，与水泥路面的动摩擦因数为20.50.当汽车以速度v020 m/s沿柏油路面行驶时，若刚过A点时紧急刹车后(车轮立即停止转动)，汽车要滑行一段距离到B处才能停下；若该汽车以速度2v0在柏油路面上行驶，突然发现B处有障碍物，需在A点左侧的柏油路段上某处紧急刹车，若最终汽车刚好撞不上障碍物，(重力加速度g10 m/s2)，求：(1)水泥路面AB段的长度；(2)在第二种情况下汽车从刹车开始运动了多长时间才停下？【解析】(1)汽车在A到B的过程中有：2mgma2AB间距为：x2联立并代入数据得：x240 m.(2)由(1)可知，汽车恰不撞上障碍物，在A点的速度应为v0，则在A点左侧有：2v0v0a1t1且有：1mgma1在A到B的过程中有：v0a2t2所求时间为：tt1t2联立并代入数据得：t12 s.【答案】(1)40 m(2)12 s12如图所示，航空母舰上的起飞跑道由长度为l11.6102 m的水平跑道和长度为l220 m的倾斜跑道两部分组成水平跑道与倾斜跑道末端的高度差h4.0 m一架质量为m2.0104 kg的飞机，其喷气发动机的推力大小恒为F1.2105 N，方向与速度方向相同，在运动过程中飞机受到的平均阻力大小为飞机重力的0.1倍假设航母处于静止状态，飞机质量视为不变并可看成质点，取g10 m/s2.(1)求飞机在水平跑道运动的时间及到达倾斜跑道末端时的速度大小；(2)为了使飞机在倾斜跑道的末端达到起飞速度100 m/s，外界还需要在整个水平跑道对飞机施加助推力，求助推力F推的大小【解析】(1)飞机在水平跑道上运动时，水平方向受到推力与阻力作用，设加速度大小为a1、末速度大小为v1，运动时间为t1，有F合FFfma1vv2a1l1v1a1t1其中v00，Ff0.1mg，代入已知数据可得a15.0 m/s2，v140 m/s，t18.0 s飞机在倾斜跑道上运动时，沿倾斜跑道受到推力、阻力与重力沿倾斜跑道分力作用，设沿倾斜跑道方向的加速度大小为a2、末速度大小为v2，沿倾斜跑道方向有F合FFfmgsin ma2mgsin mgvv2a2l2其中v140 m/s，代入已知数据可得a23.0 m/s2，v2 m/s41.5 m/s故飞机在水平跑道上运动的时间为8.0 s，到达倾斜跑道末端时的速度大小为41.5 m/s.(2)飞机在水平跑道上运动时，水平方向受到推力、助推力与阻力作用，设加速度大小为a1、末速度大小为v1，有F合F推FFfma1v12v2a1l1飞机在倾斜跑道上运动时，沿倾斜跑道受到推力、阻力与重力沿倾斜跑道分力作用没有变化，加速度大小仍有a23.0 m/s2v22v122a2l2根据题意，v2100 m/s，代入数据解得F推5.2105 N故助推力F推的大小为5.2105 N.【答案】(1)8.0 s41.5 m/s(2)5.2105 N