第三节 牛顿第二定律-2022年高考物理一轮复习学案+题型考点分析+课时训练（人教版必修第一册）

【课时训练】 第三节 牛顿第二定律 1．两个质量均为m的小球，用两条轻绳连接，处于平衡状态（图1）；若只将A、B间的轻绳换成轻质弹簧（图2），其他不变。现突然迅速剪断两图中的轻绳OA，让小球下落，在剪断轻绳的瞬间（图1中小球A和B球的加速度大小分别为a1和a2，图2中小球A和B球的加速度大小分别为a1'和a2'），则正确的是（　　） A．a1＝g B．a1'＝0 C．a2'＝0 D．a1'＝2a1 【解析】 图1中，在剪断轻绳的瞬间，A、B两球由于用绳连接，一起下落，对A、B整体，根据牛顿第二定律得 或者 ，可得 ，图2中，在剪断绳前，根据平衡条件得知，弹簧的弹力大小等于mg，绳OA对A物体的拉力2mg。在剪断绳的瞬间，弹簧的弹力没有来得及变化，B的受力情况没有变化，则B所受的合力为0，则 ，A所受的合力大小等于绳的拉力大小2mg，由牛顿第二定律可得 ，解得 ，故选ACD。 【答案】ACD 2．研究发现猫（质量为m）从7到8层楼以上不慎坠落到地面，已知空气阻力不能忽略，且满足f＝ CρAv2，C为系数是常量，ρ为空气的密度，A为垂直于速度方向的面积，假设下落距离足够长，则下列说法正确的是（　　） A．猫的下落是自由落体运动 B．猫在下落过程中一定是一直做加速运动 C．猫最终的速度v＝ D．若下落过程猫舒展身体，使A为原来2倍，则最终速度为原来的 倍 【解析】 AB．猫下落过程中受到重力和空气阻力，且空气阻力是会随速度的变化而增大，所以根据牛顿第二定律可知，猫做加速度减小的加速运动，当速度增大到使得阻力等于重力时，加速度为零，速度达到最大，之后猫做匀速直线运动，AB错误；CD．当加速为零时 ，解得猫的速度为 ，根据速度的表达式可知，当面积变为原来的两倍，最终的速度变为原来的 倍，CD正确。故选CD。 【答案】 CD 3．如图所示，粗糙的水平细杆上套环A，环A与球B间用劲度系数为k的轻质弹簧相连，质量分别为mA、mB，由于B球受到水平风力作用，A与B球起做向右加速运动。已知此时弹簧与竖直方向的夹角为θ，则下列说法中正确的是（　　） A．弹簧的形变量为 B．风力增大为原来的两倍时，弹簧与竖直方向的夹角增大到原来的两倍 C．风力增大为原来的两倍时，A与B球一起运动的加速度增大到原来的两倍 D．风力增大为原来的两倍时，杆对A环的支持力不变 【解析】 A．对小球B受力分析，在竖直方向上，受力平衡，则弹簧的弹力为 ，所以形变量为 。A正确； BCD．对AB做整体分析，杆对A环的支持力与系统的总重力相等，风力加倍时，也不变。根据牛顿第二定律有 风力加倍时，有 比较两式，有 ，对B球分析，有 ， 风力加倍时，有 结合加速度关系有 ，所以有 结合正切函数的倍角公式可知，当 时， 得 ，BC错误，D正确。故选AD。 【答案】 AD 4．如图所示x、y、z为三个物块，K为轻质弹簧，L为轻线，系统处于平衡状态。现若将L突然剪断，用ax、ay分别表示刚剪断时x、y的加速度，则有（　　） A．ax=0、ay=0 B．ax=0、ay≠0 C．ax≠0、ay≠0 D．ax≠0、ay=0 【解析】 将L突然剪断后，线的拉力立即就没有了，所以y原来受到的线的拉力没有了，而上面受到的弹簧的拉力不变，所以y就有了合力，产生了加速度，所以ay≠0，对于物体x，由于上下的弹簧的拉力都没发生变化，x的受力不变，加速度为0，故B选项正确。故选B。 【答案】 B 5．乘坐缆车观光衡山已经是一条非常热门又成熟的旅游线路。如图，质量为M的缆车车厢通过悬臂固定悬挂在缆绳上，车厢水平底板上放置一质量为m的货物，在缆绳牵引下货物随车厢一起斜向上加速运动。若运动过程中悬臂和车厢始终处于竖直方向，重力加速度大小为g，则（　　） A．车厢对货物的作用力大小大于mg B．车厢对货物的作用力方向平行于缆绳向上 C．悬臂对车厢的作用力大于 D．悬臂对车厢的作用力方向沿悬臂竖直向上 【解析】 D．货物随车厢一起斜向上加速运动，由牛顿第二定律可知车厢与货物的重力和悬臂对车厢作用力的合力方向应与加速度方向一致，故悬臂对车厢的作用力方向是斜向上的，故选项D错误；C．由于车厢和货物在竖直方向有向上的分加速度，处于超重状态，故悬臂对车厢的作用力大于 ，故选项C正确；AB．同理，对车厢中货物用隔离法分析可知，车厢对货物的作用力大小大于 ，方向是斜向上的，但不平行于缆绳，故选项A正确，B错误。故选AC。 【答案】 AC 6．物块在1 N的合外力作用下沿x轴做匀变速直线运动，如图所示为其位置坐标和速率的二次方的关系图线，则关于该物块的有关物理量大小的判断正确的是(　　) A．质量为1 kg B．经过坐标原点时速度为2 m/s C．加速度为1 m/s2