第3章 第2讲 牛顿第二定律的理解及应用-【创新教程】2025年高考物理总复习大一轮课时作业word（人教版）

课时冲关9　牛顿第二定律的理解及应用 [基础对点练] 1．(牛顿第二定律的理解)(多选)关于速度、加速度、合力的关系，下列说法正确的是(　　) A．原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平推力的瞬间，物体立刻获得加速度 B．加速度的方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同 C．在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的 D．合力变小，物体的速度一定变小 解析：ABC　[由牛顿第二定律可知选项A、B正确；初速变为0的匀加速直线运动中，v、a、F三者的方向相同，选项C正确；合力变小，加速度变小，但速度是变大还是变小取决于加速度与速度的方向关系，选项D错误．] 2．(牛顿第二定律的应用)(多选)如图所示，甲、乙两车均在光滑的水平面上，质量都是M，人的质量都是m，甲车上的人用力F推车，乙车上的人用等大的力F拉绳子(绳与滑轮的质量和摩擦力均不计)，人与车始终保持相对静止．下列说法正确的是(　　) A．甲车的加速度大小为 B．甲车的加速度大小为0 C．乙车的加速度大小为 D．乙车的加速度大小为0 解析：BC　[对甲：以整体为研究对象，水平方向不受力，所以甲车的加速度大小为0；对乙：以整体为研究对象，水平方向受向左的2F的拉力，故乙车的加速度大小为 .则B、C正确，A、D错误．] 3. (牛顿第二定律的应用)如图所示，滑滑梯时为使小朋友能顺利沿倾斜滑板滑下，某研究小组测量出滑板的水平跨度为6 m，高度为2.4 m．则设计时该滑板与儿童裤料之间的动摩擦因数应小于(　　 ) A．0.2　 B．0.3　　 C．0.4　　 D．0.5 解析：C　[为使儿童能够顺利滑下，即下滑加速度大于等于零，设滑梯与水平面的夹角为θ，根据牛顿第二定律有mg sinθ－μmg cosθ＝ma≥0， 根据几何关系tanθ＝＝，解得μ≤0.4，故选C.] 4. (瞬时性问题)(多选)如图所示，有一质量为m的物块分别与轻绳P和轻弹簧Q相连，其中轻绳P竖直，轻弹簧与竖直方向的夹角为θ，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是(　　) A．剪断轻绳瞬间，物块的加速度大小为g B．剪断轻绳瞬间，物块的加速度大小为gsinθ C．弹簧Q可能处于压缩状态 D．轻绳P的弹力大小等于mg 解析：AD　[轻绳P竖直，根据受力平衡可知，轻弹簧Q弹力为零，弹簧Q处于原长状态，轻绳P的弹力大小等于mg，故C错误，D正确；剪断轻绳瞬间，由于弹簧处于原长，所以物体只受重力，物块的加速度大小为g，故A正确，B错误．] 5．(等时圆模型)倾角为30°的长斜坡上有C、O、B三点，CO＝OB＝10 m，在O点竖直固定一长10 m的直杆AO.A端与C点、坡底B点间各连有一光滑的钢绳，且各穿有一钢球(视为质点)，将两球从A点由静止开始、同时分别沿两钢绳滑到钢绳末端，如图所示，则小球在钢绳上滑行的时间tAC和tAB分别为(取g＝10 m/s2)(　　) A. s和4 s　　　　　　 B. s和2 s C．2 s和2 s D．4 s和 s 解析：C　[根据几何关系知，AB与水平面间的夹角为60°，AC与水平面间的夹角为30°，AB的长度为x1＝BCcos 30°＝10m，AC的长度x2＝10 m，根据牛顿第二定律得小球在AB钢绳上下滑的加速度为a1＝gsin 60°＝5 m/s2，小球在AC钢绳上下滑的加速度为a2＝gsin 30°＝5 m/s2，由x＝at2得tAB＝＝ s＝2 s，tAC＝＝s＝2 s，故选C.] 6．(已知运动求受力)如图所示，水平桌面由粗糙程度不同的AB、BC两部分组成，且AB＝BC.小物块P(可视为质点)以某一初速度从A点滑上桌面，最后恰好停在C点，已知物块经过AB与BC两部分的时间之比为1∶4，则物块P与桌面上AB、BC部分之间的动摩擦因数μ1、μ2之比为(P物块在AB、BC上所做两段运动可看作匀变速直线运动)(　　) A．1∶4 B．8∶1 C．1∶1 D．4∶1 解析：B　[设B点的速度为vB，根据匀变速直线运动平均速度的推论有：t1＝t2，又t1∶t2＝1∶4，解得：vB＝，在AB上的加速度大小为：a1＝μ1g＝，在BC上的加速度大小为：a2＝μ2g＝，联立解得：μ1∶μ2＝8∶1，故选B.] 7．(已知受力求运动)(2024·广州六校联考)某种型号焰火礼花弹从专用炮筒中射出后，在4 s末到达离地面100 m的最高点时炸开，构成各种美丽的图案．假设礼花弹从炮筒中竖直向上射出时的初速度是v0，上升过程中所受的阻力大小始终是自身重力的k倍，g＝10 m/s2，那么v0和k分别等于(　　) A．40 m/s,1.25 B．40 m/s,0.25 C．50 m/s,1.25 D．50 m/s,0.25 解析：D　[上升过程中所受的阻力f＝kmg，根据牛顿第二定律得：a＝＝(k＋1)g，根据h＝at2，得：a＝＝12.5 m/s2，所以v0＝at＝50 m/s，而(k＋1)g＝12.5 m/s2，所以k＝0.25.故选D.] 8．(瞬时性问题)(2024·吉林调研)如图所示，质量为4 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上面．质量为1 kg的物体B用细线悬挂起来，A、B紧挨在一起但A、B之间无压力．某时刻将细线剪断，则细线剪断瞬间，B对A的压力大小为(g取10 m/s2)(　　) A．0　 B．8 N　　 C．10 N　　 D．50 N 解析：B　[剪断细线前，物体A、B间无压力，则弹簧的弹力F＝mAg＝40 N，剪断细线的瞬间，对物体A、B整体分析，整体加速度a＝＝2 m/s2，对物体B隔离分析，有mBg－FN＝mBa，解得FN＝mBg－mBa＝8 N，故B正确．] [能力综合练] 9.民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一连接出口与地面的斜面，乘客可沿斜面滑行到地面(如图所示)．假设某型号的飞机舱口下沿距地面高度为4 m，气囊所形成的斜面长度为8 m，一质量为60 kg的乘客在气囊顶端由静止沿斜面滑下时，可视为做匀加速直线运动．假设乘客与气囊间的动摩擦因数为，g取10 m/s2，那么下列说法正确的是(　　) A．该乘客滑至气囊底端所经历的时间约为1 s B．该乘客滑至气囊底端所经历的时间约为3 s C．该乘客滑至气囊底端时的速度大小为4 m/s D．该乘客滑至气囊底端时的速度大小为8 m/s 解析：D　[设斜面的倾角为θ，则sin θ＝＝，解得θ＝30°； 对乘客受力分析，根据牛顿第二定律可得mgsin θ－μmgcos θ＝ma、解得乘客的加速度a＝4 m/s2，根据位移—时间关系可得斜面长度L＝ at2，解得该乘客滑至气囊底端所经历的时间t＝＝s＝2 s，故A、B错误；根据速度—时间关系可得，该乘客滑至气囊底端时的速度大小为v＝at＝8 m/s，故C错误，D正确．] 10. (多选)如图所示，一折杆固定在小车上，∠A＝θ，B端固定一个质量为m的小球，设小车向右的加速度为a，AB杆对小球的作用力大小为F，则下列说法正确的是(　　) A．当a＝0时，F＝ ，方向沿AB杆 B．当a＝g tan θ时，F＝ ，方向沿AB杆 C．无论a取何值，F都等于m ，方向都沿AB杆 D．无论a取何值，F都等于m ，方向与AB杆所在直线无关 解析：BD　[对小球受力分析，小球一共受两个力：重力和杆对小球的弹力；因为小车和小球相对静止，小车有向右的加速度，小球也有向右的加速度．设弹力与竖直方向夹角为α，画出小球的受力示意图如图所示， 则F cos α＝mg、F sin α＝ma，解得F＝ 、tan α＝ .当a＝0时，F＝mg、α＝0，即力F的方向竖直向上，故A错误．当a＝g tan θ时，F＝ ＝ 、α＝θ，即力F的方向沿AB杆，故B正确；无论a取何值，F都等于 ，方向与a取值大小有关，与AB杆所在直线无关，故C错误，D正确．] 11.某段特殊期间，人们都宅在家中无法出门，但有些外卖小哥还在工作．为安全起见，某次工作中，小哥把外卖物品送到顾客阳台正下方的平地上，然后操作无人机带动外卖物品由静止开始竖直向上做匀加速直线运动．一段时间后，外卖物品又匀速上升30 s，最后再匀减速2 s恰好到达顾客家的阳台且速度为零．遥控器上显示无人机上升过程中的最大速度为1 m/s，最大高度为32 m．已知外卖物品质量为2 kg，其受到的空气阻力恒为重力的0.02倍(g取10 m/s2)．求： (1)无人机匀加速上升的高度； (2)上升过程中，无人机对外卖物品的最大作用力． 解析：(1)设匀加速运动时间为t，根据匀变速运动的平均速度以及匀速运动规律可知 ·t＋vm·t1＋ ·t2＝32 m， 其中vm＝1 m/s，t1＝30 s，t2＝2 s， 可以得到t＝2 s， 故匀加速阶段的加速度为a1＝ ＝0.5 m/s2， 匀加速阶段上升的高度为h1＝ a1t2＝1 m. (2)无人机对外卖物品的最大作用力在匀加速上升阶段，根据牛顿第二定律可知 F－mg－F阻＝ma1， 其中F阻＝0.02mg，代入数据整理可以得到F＝21.4 N，方向竖直向上． 答案：(1)1 m　(2)21.4 N，方向竖直向上 12.如图所示，倾角θ＝30°的光滑斜面与粗糙的水平面平滑连接．现将一小滑块(可视为质点)从斜面上的A点由静上释放，最终停在水平面上的C点．已知A点距离水平面的高度h＝0.8 m，B点距离C点的距离L＝2 m(假设滑块经过B点时的速度大小不变，g取10 m/s2)．求： (1)滑块在运动过程中的最大速度的大小； (2)滑块与水平面的动摩擦因数μ； (3)滑块从A点释放后，写出速度大小v与时间t的关系的表达式． 解析：(1)滑块先在斜面上做匀加速运动，然后在水平面上做匀减速运动，所以滑块运动到B点时速度最大，设为vm，设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1， 根据牛顿第二定律，有mgsin 30°＝ma1， 根据运动学公式，有v＝2a1， 解得vm＝4 m/s. 即滑块在运动过程中的最大速度为4 m/s. (2)设滑块在水平面上运动的加速度大小为a2， 根据牛顿第二定律，有μmg＝ma2， 根据运动学公式，有v＝2a2L， 解得μ＝0.4. 即滑块与水平面间的动摩擦因数μ为0.4. (3)设t时刻速度大小为v，在斜面上运动的时间t1＝＝ s＝0.8 s，在水平面上运动的时间为t2＝＝1 s，所以当t<0.8 s时，v＝a1t＝5t(m/s)， 当t1≤t<t1＋t2，即0.8 s≤t<1.8 s时，v＝vm－a2(t－t1)＝7.2－4t(m/s)，当t≥t1＋t2＝1.8 s时，v＝0. 答案：(1)4 m/s　(2)0.4　(3)见解析 学科网（北京）股份有限公司 $$