【物理】2020届一轮复习人教版应用牛顿第定律处理类问题课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版应用牛顿第定律处理类问题课时作业

应用牛顿第二定律处理“四类”问题 1.在儿童蹦极游戏中，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 1 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断裂，则小明( ) 图 1 A.加速度为零，速度为零 B.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 答案 B 解析 根据题意，腰间左右两侧的橡皮绳的弹力等于重力.小明左侧橡皮绳断裂，则小明此时 所受合力方向沿原断裂橡皮绳的方向斜向下，大小等于 mg，所以小明的加速度 a＝g，沿原 断裂橡皮绳的方向斜向下，选项 B 正确. 2.两个质量分别为 m1、m2 的物体 A 和 B 紧靠在一起放在光滑水平桌面上，如图 2 所示，如果 它们分别受到水平推力 2F 和 F，则 A、B 之间弹力的大小为( ) 图 2 A. m2 m1＋m2 F B. m1 m1＋m2 F C.m1＋2m2 m1＋m2 F D.2m1＋m2 m1＋m2 F 答案 C 解析 根据牛顿第二定律对整体有：2F－F＝(m1＋m2)a，方向水平向右；对物体 B 有：FN－F ＝m2a，联立上述两式得：FN＝m1＋2m2 m1＋m2 F，故选项 A、B、D 均错误，选项 C 正确. 3.电梯在 t＝0 时由静止开始上升，运动的 a－t 图象如图 3 所示(选取向上为正)，电梯内乘客 的质量 m0＝50 kg，重力加速度 g 取 10 m/s2，下列说法正确的是( ) 图 3 A.第 9 s 内乘客处于失重状态 B.1～8 s 内乘客处于平衡状态 C.第 2 s 内乘客对电梯的压力大小为 550 N D.第 9 s 内电梯速度的增加量为 1 m/s 答案 C 4.(多选)如图 4 甲所示，质量为 m＝2 kg 的物块静止放置在粗糙水平地面 O 处，物块与水平 地面间的动摩擦因数μ＝0.5，在水平拉力 F 作用下物块由静止开始沿水平地面向右运动，经 过一段时间后，物块回到出发点 O 处，取水平向右为速度的正方向，物块运动过程中其速度 v 随时间 t 变化规律如图乙所示，重力加速度 g 取 10 m/s2，则( ) 图 4 A.物块经过 4 s 回到出发点 B.物块运动到第 3 s 时改变水平拉力的方向 C.3.5 s 时刻水平力 F 的大小为 4 N D.4.5 s 时刻水平力 F 的大小为 16 N 答案 CD 5.如图 5 所示，质量为 m 的小球用一水平轻弹簧系住，并用倾角为 60°的光滑木板 AB 托住， 小球恰好处于静止状态，在木板 AB 突然向下撤离的瞬间，小球的加速度为( ) 图 5 A.0 B.大小为 g，方向竖直向下 C.大小为 3g，方向垂直木板向下 D.大小为 2g，方向垂直木板向下 答案 D 解析 撤离木板 AB 瞬间，木板对小球的支持力消失，而小球所受重力和弹力不变，且二力 的合力与原支持力等大反向. 6.(多选)(2017·河北保定一模)如图 6 所示，一质量 M＝3 kg、倾角为α＝45°的斜面体放在光滑水 平地面上，斜面体上有一质量为 m＝1 kg 的光滑楔形物体.用一水平向左的恒力 F 作用在斜面体 上，系统恰好保持相对静止地向左运动.重力加速度为 g＝10 m/s2，下列判断正确的是( ) 图 6 A.系统做匀速直线运动 B.F＝40 N C.斜面体对楔形物体的作用力大小为 5 2 N D.增大力 F，楔形物体将相对斜面体沿斜面向上运动 答案 BD 解析 对整体受力分析如图甲所示，由牛顿第二定律有 F＝(M＋m)a，对楔形物体受力分析 如图乙所示，由牛顿第二定律有 mgtan 45°＝ma，可得 F＝40 N，a＝10 m/s2，A 错，B 对.斜 面体对楔形物体的作用力 FN2＝ mg sin 45° ＝ 2mg＝10 2 N，C 错.外力 F 增大，则斜面体加速度 增加，楔形物体不能获得那么大的加速度，将会相对斜面体沿斜面上滑，D 对. 7.如图 7 所示，质量分别为 m1、m2 的两个物体通过轻弹簧连接，在力 F 的作用下一起沿水平 方向做匀加速直线运动(m1 在光滑地面上，m2 在空中).已知力 F 与水平方向的夹角为θ.则 m1 的加速度大小为( ) 图 7 A. Fcos θ m1＋m2 B. Fsin θ m1＋m2 C.Fcos θ m1 D.Fsin θ m2 答案 A 解析 把 m1、m2 看成一个整体，在水平方向上加速度相同，由牛顿第二定律可得：Fcos θ＝ (m1＋m2)a，所以 a＝ Fcos θ m1＋m2 ，选项 A 正确. 8.(2014·北京理综·18)应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入. 例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出.对此现象分析正确的 是( ) A.手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态 B.手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 C.在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D.在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 答案 D 解析 手托物体抛出的过程，必有一段加速过程，其后可以减速，可以匀速，当手和物体匀 速运动时，物体既不超重也不失重；当手和物体减速运动时，物体处于失重状态，选项 A 错 误；物体从静止到运动，必有一段加速过程，此过程物体处于超重状态，选项 B 错误；当物 体离开手的瞬间，物体只受重力，此时物体的加速度等于重力加速度，选项 C 错误；手和物 体分离之前速度相同，分离之后手速度的变化量比物体速度的变化量大，物体离开手的瞬间， 手的加速度大于重力加速度，所以选项 D 正确. 9.(2018·湖南怀化质检)如图 8 所示，A、B、C 三球质量均为 m，轻质弹簧一端固定在斜面顶 端、另一端与 A 球相连，A、B 间固定一个轻杆，B、C 间由一轻质细线连接.倾角为θ的光滑 斜面固定在地面上，弹簧、轻杆与细线均平行于斜面，初始系统处于静止状态，细线被烧断 的瞬间，下列说法正确的是( ) 图 8 A.A 球受力情况未变，加速度为零 B.C 球的加速度沿斜面向下，大小为 g C.A、B 之间杆的拉力大小为 2mgsin θ D.A、B 两个小球的加速度均沿斜面向上，大小均为 1 2gsin θ 答案 D 解析 细线被烧断的瞬间，以 A、B 整体为研究对象，弹簧弹力不变，细线拉力突变为 0，合 力不为 0，加速度不为 0，故 A 错误；对球 C，由牛顿第二定律得：mgsin θ＝ma，解得：a ＝gsin θ，方向沿斜面向下，故 B 错误；以 A、B、C 组成的系统为研究对象，烧断细线前， A、B、C 静止，处于平衡状态，合力为零，弹簧的弹力 F＝3mgsin θ，烧断细线的瞬间，由 于弹簧弹力不能突变，弹簧弹力不变，以 A、B 整体为研究对象，由牛顿第二定律得：3mgsin θ －2mgsin θ＝2ma，则 A、B 的加速度 a＝1 2gsin θ，故 D 正确；由 D 可知，B 的加速度为 a ＝1 2gsin θ，以 B 为研究对象，由牛顿第二定律得 FT－mgsin θ＝ma，解得：FT＝3 2mgsin θ，故 C 错误；故选 D. 10.(多选)如图 9 所示，在竖直平面内，A 和 B 是两个相同的轻弹簧，C 是橡皮筋，它们三者 间的夹角均为 120°，已知 A、B 对小球的作用力均为 F，此时小球平衡，C 处于拉直状态， 已知当地重力加速度为 g.则剪断橡皮筋的瞬间，小球的加速度可能为( ) 图 9 A.g－F m ，方向竖直向下 B.F m －g，方向竖直向上 C.0 D.F m ＋g，方向竖直向下 答案 BC 解析 由于橡皮筋 C 只能提供向下的拉力，所以轻弹簧 A 和 B 对小球的作用力一定是拉力. 可能有两种情况：(1)橡皮筋可能被拉伸，设拉力为 FT，由平衡条件可知，2Fcos 60°＝mg＋ FT，解得橡皮筋拉力 FT＝F－mg.剪断橡皮筋的瞬间，小球所受合外力等于橡皮筋拉力 FT＝F －mg，方向竖直向上，由牛顿第二定律，F 合＝ma，解得小球的加速度 a＝F m －g，选项 B 正 确；(2)橡皮筋可能没有发生形变，拉力为零，则剪断橡皮筋的瞬间，小球的加速度为零，选 项 C 正确. 11.如图 10 甲所示，在倾角为 30°的足够长的光滑斜面上，有一质量为 m 的物体，受到沿 斜面方向的力 F 作用，力 F 按图乙所示规律变化(图中纵坐标是 F 与 mg 的比值，力沿斜 面向上为正).则物体运动的速度 v 随时间 t 变化的规律是(物体初速度为零，重力加速度取 10 m/s2)( ) 图 10 答案 C 解析 在 0～1 s 内，a1＝F－mgsin 30° m ＝g 2 ，方向沿斜面向上，物体向上做匀加速直线运动， 1 s 末物体速度 v1＝a1t1＝5 m/s；在 1～2 s 内，拉力为零，a2＝mgsin 30° m ＝g 2 ，方向沿斜面向 下，物体沿斜面向上做匀减速直线运动，2 s 末速度为零；在 2～3 s 内，a3＝F＋mgsin 30° m ＝3g 2 ， 方向沿斜面向下，物体沿斜面向下做匀加速直线运动，3 s 末物体速度 v3＝a3t3＝15 m/s，故 C 正确，A、B、D 错误. 12.(2018·四川德阳模拟)如图 11 甲所示，长木板 B 固定在光滑水平面上，可看做质点的物体 A 静止叠放在 B 的最左端.现用 F＝6 N 的水平力向右拉物体 A，经过 5 s 物体 A 运动到 B 的 最右端，其 v－t 图象如图乙所示.已知 A、B 的质量分别为 1 kg、4 kg，A、B 间的最大静摩擦 力等于滑动摩擦力，g 取 10 m/s2. 图 11 (1)求物体 A、B 间的动摩擦因数； (2)若 B 不固定，求 A 运动到 B 的最右端所用的时间. 答案 (1)0.4 (2)5 2 s 解析 (1)根据 v－t 图象可知物体 A 的加速度为 aA＝Δv Δt ＝10 5 m/s2＝2 m/s2 以 A 为研究对象，根据牛顿第二定律可得 F－μmAg＝mAaA 解得μ＝F－mAaA mAg ＝0.4 (2)由题图乙可知木板 B 的长度为 l＝1 2 ×5×10 m＝25 m 若 B 不固定，则 B 的加速度为 aB＝μmAg mB ＝0.4×1×10 4 m/s2＝1 m/s2 设 A 运动到 B 的最右端所用的时间为 t，根据题意可得 1 2aAt2－1 2aBt2＝l，解得 t＝5 2 s.