专题跟踪检测(五) 牛顿第二定律的综合应用（Word练习）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

专题跟踪检测（五） 牛顿第二定律的综合应用 1．一伞兵从悬停在空中的直升机上由静止跳下，2 s时开启降落伞，其跳伞过程中的v－t图像如图所示，根据图像可知该伞兵(　 ) A．在0～2 s内，做自由落体运动 B．在2～6 s内，加速度方向先向上后向下 C．在0～14 s内，先处于失重状态后处于超重状态 D．在0～24 s内，先做匀加速再做匀减速最终做匀速直线运动 解析：选C　由题中图像可知，该伞兵在0～2 s内做匀加速直线运动，但加速度小于重力加速度，不是自由落体运动，故A错误；由题中图像可知，2～6 s内该伞兵先做加速运动，后做减速运动，故加速度方向先向下后向上，故B错误；0～14 s内该伞兵先做加速运动，后做减速运动，故加速度方向先向下后向上，先处于失重状态后处于超重状态，故C正确；在4～14 s内的加速度大小发生变化，故该伞兵不做匀减速直线运动，D错误。 2．(2023·贵州贵阳模拟)如图所示，一根轻绳跨过光滑的定滑轮，两端各系一个物体P和Q，P的质量保持不变。开始时，P静止在地面上，当Q的质量发生变化时，P的加速度随Q的质量变化的关系图像为下图中的(　 ) 解析：选C　以P、Q整体为研究对象，P的质量不变，当mQ≤mP时，整体受重力和地面的支持力，处于平衡状态，此时加速度a＝0，当mQ>mP时，整体只受重力作用，做匀加速直线运动，由牛顿第二定律，可有mQg－mPg＝(mP＋mQ)a，则有加速度a＝g，当mQ增大时，加速度a增大，且是非均匀增大，随mQ增大，加速度a趋向于g，因此有起初加速度等于零，当mQ>mP后，随mQ增大，加速度a逐渐增大，且趋向于g，因此A、B、D错误，C正确。 3.(2022·全国乙卷)如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距L时，它们加速度的大小均为(　 ) A.　　　B.　　　C.　　　D. 解析：选A　当两球运动至二者相距L时，如图所示，由几何关系可知sin θ＝，设绳子拉力为T，水平方向有2Tcos θ＝F，解得T＝F。对任意小球由牛顿第二定律可得T＝ma，解得a＝，故A正确，B、C、D错误。 4．在地面上以初速度v0竖直向上抛出一小球，经过2t0时间小球落回抛出点，其速率为v1，已知小球在空中运动时所受空气阻力与小球运动的速率成正比，则小球在空中运动时速率随时间的变化规律可能是(　 ) 解析：选A　小球上升过程中，由牛顿第二定律得mg＋kv＝ma，故随速度的减小，加速度逐渐减小，v－t图线切线的斜率逐渐减小；当物体下降过程中，由牛顿第二定律得mg－kv＝ma，则随速度逐渐增大，加速度逐渐减小，v－t图线切线的斜率逐渐减小；由于有阻力作用，故回到地面的速度v1将小于初速度v0，故选A。 5．(多选)如图所示，两段轻绳A、B连接两个小球1、2，悬挂在天花板上。一轻弹簧C一端连接球2，另一端固定在竖直墙壁上。两小球均处于静止状态。轻绳A与竖直方向、轻绳B与水平方向的夹角均为30°，弹簧C沿水平方向。已知重力加速度为g。则(　 ) A．球1和球2的质量之比为1∶1 B．A突然断裂的瞬间，球1的加速度方向竖直向下 C．A突然断裂的瞬间，球1的加速度大小一定大于g D．A突然断裂的瞬间，球2的加速度大小为2g 解析：选BD　把两球作为整体受力分析且由平衡可得F弹＝(m1＋m2)gtan 30°，对2小球受力分析且由平衡可得F弹＝m2gtan 60°，联立解得球1和球2的质量之比为2∶1，故A错误；在轻绳A突然断裂的瞬间，由于轻绳中的拉力发生突变，则此时球1只受重力，则此时球1的加速度方向竖直向下，大小等于重力加速度g，故B正确，C错误；在轻绳A突然断裂的瞬间，由于轻绳中的拉力发生突变，弹簧中的弹力不能突变即为F弹＝m2gtan 60°，由牛顿第二定律可得此时球2的加速度为a＝＝2g，故D正确。 6．(2023·河南孟津模拟)如图，倾角为30°、质量为m的光滑斜面体置于光滑水平面上。轻弹簧的上端固定在斜面体的顶端A处，下端拴接一质量为m的小球。现让系统在水平恒力F作用下以大小为g的加速度水平向左做匀加速直线运动，小球与斜面相对静止且小球未运动到水平面上。已知重力加速度大小为g，弹簧始终与斜面平行，不计空气阻力。则撤去力F时(在撤去力F的瞬间，小球与斜面之间的弹力不变)(　 ) A．弹簧的弹力大小为mg B．小球对斜面的压力大小为mg C．小球的加速度大小变为0 D．斜面体的加速度大小为g 解析：选D　未撤去力F时，对小球由牛顿第二定律可得F合＝m·a＝mg＝mg·tan 60°，即刚好由弹簧的拉力FT和小球的重力mg的合力产生加速度，斜面对小球无作用力，