【步步高】2022高考物理大一轮复习 3.2 牛顿第二定律及应用

3.2　牛顿第二定律及应用1．物体受10N的水平拉力作用，恰能沿水平面匀速运动，当撤去这个拉力后，物体将(　　)．A．匀速运动B．立即停止运动C．产生加速度，做匀减速运动D．产生加速度，做匀加速运动解析　由题意知物体所受阻力为10N，撤去拉力后，物体的合力等于阻力，此后产生加速度，且加速度方向与速度方向相反，故撤去拉力后，物体做匀减速直线运动．A、B、D错，C对．答案　C图3－2－12．如图3－2－1所示，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态．现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2.重力加速度大小为g，则有(　　)．A．a1＝0，a2＝gB．a1＝g，a2＝gC．a1＝0，a2＝gD．a1＝g，a2＝g解析　抽出木板的瞬间，弹簧的弹力未变，故木块1所受合力仍为零，其加速度为a1＝0.对于木块2受弹簧的弹力F1＝mg和重力Mg作用，根据牛顿第二定律得a2＝＝g，因此选项C正确．答案　C3.“儿童蹦极”中，拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳．质量为m的小明如图3－2－2所示静止悬挂时，两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，若此时小明左侧橡皮绳在腰间断裂，则小明此时(　　)．图3－2－2A．速度为零6\nB．加速度a＝g，沿原断裂橡皮绳的方向斜向下C．加速度a＝g，沿未断裂橡皮绳的方向斜向上D．加速度a＝g，方向竖直向下解析　橡皮绳断裂时速度不能发生突变，A正确；两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，可知两橡皮绳夹角为120°，小明左侧橡皮绳在腰间断裂时，弹性极好的橡皮绳的弹力不能发生突变，对小明进行受力分析可知B正确，C、D错误．答案　AB4．“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动．某人做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图3－2－3所示．将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为g.据图可知，此人在蹦极过程中的最大加速度约为(　　)．图3－2－3A．gB．2gC．3gD．4g解析　在蹦极过程中，经过足够长的时间后，人不再上下振动，而是停在空中，此时绳子拉力F等于人的重力mg，由F－t图线可以看出，F0＝mg；在人上下振动的过程中，弹力向上，重力向下，当人在最低点时，弹力达到一个周期中的最大值，在第一个周期中，弹力最大为Fm＝F0＝3mg，故最大加速度为am＝＝2g.选项B正确．答案　B5．质量为1kg的物体，受水平恒力作用，由静止开始在光滑的水平面上做加速运动，它在t秒内的位移为xm，则F的大小为(　　)．A.B.C.D.解析　由x＝at2得：a＝m/s2，对物体由牛顿第二定律得：F＝ma＝1×N＝N.6\n答案　A6．A、B两物体以相同的初速度在一水平面上滑动，两个物体与水平面间的动摩擦因数相同，且mA＝3mB，则它们能滑动的最大距离xA和xB的关系为(　　)．A．xA＝xBB．xA＝3xBC．xA＝xBD．xA＝9xB解析　由μmg＝ma知a＝μg，再由x＝得x＝，x与μ有关，与m无关，A正确．答案　A7．在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹．在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10m/s2，则汽车刹车前的速度为(　　)．A．7m/sB．14m/sC．10m/sD．20m/s解析　设汽车刹车后滑动的加速度大小为a，由牛顿第二定律得：μmg＝ma，解得：a＝μg.由匀变速直线运动速度—位移关系式v02＝2ax，可得汽车刹车前的速度为：v0＝＝＝m/s＝14m/s，因此B正确．答案　B图3－2－48．同学们小时候都喜欢玩滑梯游戏，如图3－2－4所示，已知斜面的倾角为θ，斜面长度为L，小孩与斜面的动摩擦因数为μ，小孩可看成质点，不计空气阻力，则下列有关说法正确的是(　　)．A．小孩下滑过程中对斜面的压力大小为mgcosθB．小孩下滑过程中的加速度大小为gsinθC．到达斜面底端时小孩速度大小为D．下滑过程小孩所受摩擦力的大小为μmgcosθ解析　对小孩由牛顿第二定律，在下滑过程中，小孩受重力mg，支持力N＝mgcosθ，摩擦力f＝μN，mgsinθ－μN＝ma，故a＝gsinθ－μgcosθ＝(sinθ－μcosθ)g，到达底端时的速度大小为v＝＝，故A、D对，B、C错．答案　AD图3－2－59．如图3－2－56\n所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接．下图中v、a、f和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程．下图中正确的是(　　)．解析　物体在斜面上下滑，受到重力、支持力和摩擦力的作用，其合外力为恒力，加速度为恒量，物体做匀加速直线运动，其加速度图象应为一平行横轴的直线段，速度v＝at，其速度图象应为一向上倾斜的直线段，路程s＝，路程随时间变化的图象应为一开口向上的抛物线，A、B、D错误；物体滑到水平面上后，在摩擦力作用下做匀减速运动，其摩擦力大于在斜面上运动时的摩擦力，所以C正确．答案　C10．在一种速降娱乐项目中，人乘坐在吊篮中，吊篮通过滑轮沿一条倾斜的钢索向下滑行．现有两条彼此平行的钢索，它们的起、终点分别位于同一高度．小红和小明分别乘吊篮从速降的起点由静止开始下滑，在他们下滑的过程中，当吊篮与滑轮达到相对静止状态时，分别拍下一张照片，如图3－2－6所示．已知两人运动过程中，空气阻力的影响可以忽略，则(　　)．图3－2－6A．小明到达终点用时较短B．小红到达终点用时较短C．小明到达终点时速度较大D．两人的运动都一定是匀速运动解析　由照片可看出，小明运动时所受的合外力比小红大，加速度较大，小明到达终点6\n用时较短，选项A正确，B错误；由于两条钢索彼此平行，它们的起、终点分别位于同一高度，位移x相等，由v2＝2ax可知，加速度较大的小明到达终点时速度较大，选项C正确；两人由静止开始下滑，两人的运动都一定是加速运动，选项D错误．答案　AC11.如图3－2－7所示，水平恒力F＝20N，把质量m＝0.6kg的木块压在竖直墙上，木块离地面的高度H＝6m．木块从静止开始向下做匀加速运动，经过2s到达地面．(取g＝10m/s2)求：(1)木块下滑的加速度a的大小；(2)木块与墙壁之间的动摩擦因数．解析　(1)由H＝at2得图3－2－23a＝＝m/s2＝3m/s2.(2)木块受力分析如图所示，根据牛顿第二定律有mg－f＝ma，N＝F又f＝μN，解得μ＝＝＝0.21.答案　(1)3m/s2　(2)0.215．(2022·山东卷，24)如图3－2－16所示，在高出水平地面h＝1.8m的光滑平台上放置一质量M＝2kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A，其右段长度l1＝0.2m且表面光滑，左段表面粗糙．在A最右端放有可视为质点的物块B，其质量m＝1kg，B与A左段间动摩擦因数μ＝0.4.开始时二者均静止，现对A施加F＝20N水平向右的恒力，待B脱离A(A尚未露出平台)后，将A取走．B离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离x＝1.2m．(取g＝10m/s2)求：图3－2－16(1)B离开平台时的速度vB.6\n(2)B从开始运动到刚脱离A时，B运动的时间tB和位移xB.(3)A左段的长度l2.解析　(1)设物块B平抛运动的时间为t，由运动学知识可得h＝gt2①x＝vBt②联立①②式，代入数据得vB＝2m/s③(2)设B的加速度为aB，由牛顿第二定律和运动学的知识得μmg＝maB④vB＝aBtB⑤xB＝aBtB2⑥联立③④⑤⑥式，代入数据得tB＝0.5s⑦xB＝0.5m⑧(3)设B刚开始运动时A的速度为v1，由动能定理得Fl1＝Mv12⑨设B运动后A的加速度为aA，由牛顿第二定律和运动学的知识得F－μmg＝MaA⑩l2＋xB＝v1tB＋aAtB2⑪联立⑦⑧⑨⑩⑪式，代入数据得l2＝1.5m⑫答案　(1)2m/s　(2)0.5s　0.5m　(3)1.5m6