课时作业9 牛顿第二定律的应用-(课时作业)【红对勾讲与练】2025年高考物理大一轮复习全新方案

第三章 运动和力的关系 3 课时作业9 牛顿第二定律的应用 - 1.下列处于失重状态的物体是 ( ) A.匀速下落的雨滴 B.向下减速运动的电梯 C.斜向上抛出的小球 D.摆动到最低点时的摆球 2.探究超重和失重规律时,一位体重为G 的同学 站在一个压力传感器上完成一次下蹲动作。 传感器和计算机相连,经计算机处理后得到压 力F 随时间t变化的图像,则下列图像中可能 正确的是 ( ) A B C D 3.(多选)(2023·云南保山模拟)如图甲中的塔 吊是现代工地必不可少的建筑设备,图乙为建 筑材料被吊车竖直提升过程的运动图像(竖直 向上为正方向),根据图像下列判断正确的是 ( ) A.在0~10 s钢索最容易发生断裂 B.30~36 s材料处于超重状态 C.36~46 s材料处于失重状态 D.46 s时材料离地面的距离最大 4.(2023·山东邹平一中质检)如图所示,轻绳一 端连接一质量为m 的物体,另一端固定在左侧 竖直墙壁上,轻绳与竖直墙壁间夹角为45°,物 体右侧与一轻弹簧相连,轻弹簧另一端固定于 右侧竖直墙壁上,此时物体对光滑地面的压力 恰好为0,重力加速度g=10 m/s2,下列说法 正确的是 ( ) A.此时物体一定受四个力作用 B.若突然撤去弹簧,则物体将向左加速运动 C.突然剪断轻绳的瞬间,物体的加速度大小为 14.1 m/s2 D.若突然剪断轻绳,此时物体受三个力作用 5.(2022·辽宁卷)如图所示,一小 物块从长1 m的水平桌面一端 以初速度v0 沿中线滑向另一端,经过1 s从另 一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ,g 取10 m/s2。下列v0、μ 值可能正确的是 ( ) A.v0=2.5 m/s B.v0=1.5 m/s C.μ=0.28 D.μ=0.25 6.如图所示,物块1、2间用刚性轻质杆连接,物 块3、4间用轻质弹簧相连,物块1、3质量为m, 2、4质量为M,两个系统均置于水平放置的光 滑木板上,并处于静止状态。现将两木板沿水 平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2、 3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4。已知 重力加速度大小为g,则有 ( ) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -407- hh A.a1=a2=a3=a4=0 B.a1=a2=a3=a4=g C.a1=a2=g,a3=0,a4= m+M M g D.a1=g,a2= m+M M g ,a3=0,a4= m+M M g 7.(2024·九省联考河南卷)如图,在平直路面上 进行汽车刹车性能测试。当汽车速度为v0 时 开始刹车,先后经过路面和冰面(结冰路面), 最终停在冰面上。刹车过程中,汽车在路面与 在冰面所受阻力之比为7︰1,位移之比为8︰ 7。则汽车进入冰面瞬间的速度为 ( ) A. 1 2v0 B. 1 3v0 C. 1 8v0 D. 1 9v0 8.(2022·浙江6月选考)物流公司通过滑轨把 货物直接装运到卡车中,如图所示,倾斜滑轨 与水平面成24°角,长度l1=4 m,水平滑轨长 度可调,两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑 轨顶端由静止开始下滑,其与滑轨间的动摩擦 因数均为μ= 2 9 ,货物可视为质点(取cos 24°= 0.9,sin 24°=0.4,g 取10 m/s2)。 (1)求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1 的 大小; (2)求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小; (3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过 2 m/s,求水平滑轨的最短长度l2。 4  9.(多选)蹦床属于体操运动的一种,有“空中芭 蕾”之称。某次比赛过程中,一运动员做蹦床 运动时,利用力传感器测得运动员所受蹦床弹 力F 随时间t的变化图像如图所示。若运动 员仅在竖直方向运动,不计空气阻力,重力加 速度大小g 取10 m/s2。依据图像给出的信息 判断,下列说法正确的是 ( ) A.运动员的质量为60 kg B.运动员的最大加速度为45 m/s2 C.运动员离开蹦床后上升的最大高度为5 m D.9.3 s至10.1 s内,运动员一直处于超重 状态 10.如图甲、乙所示,细绳拴一个质量为m 的小 球,小球分别用固定在墙上的轻质铰链杆和 轻质弹簧支撑,平衡时细绳与竖直方向的夹 角均为53°,轻杆和轻弹簧均水平。已知重力 加速度为g,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。下 列结论正确的是 ( ) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -408- 第三章 运动和力的关系 3 A.甲、乙两种情境中,小球静止时,细绳的拉 力大小均为4 3mg B.甲图所示情境中,细绳烧断瞬间小球的加 速度大小为4 3g C.乙图所示情境中,细绳烧断瞬间小球的加 速度大小为5 3g D.甲、乙两种情境中,细绳烧断瞬间小球的加 速度大小均为5 3g 11.某同学使用轻弹簧、直尺、钢球 等制作了一个“竖直加速度测量 仪”。如图所示,弹簧上端固定, 在弹簧旁沿弹簧长度方向固定 一直尺。不挂钢球时,弹簧下端 指针位于直尺20 cm刻度处;下 端悬挂钢球,静止时指针位于直 尺40 cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加 速度标在直尺上,就可用此装置直接测量竖 直方向的加速度。取竖直向上为正方向,重 力加速度大小为g。下列说法正确的是 ( ) A.30 cm刻度对应的加速度为-0.5g B.40 cm刻度对应的加速度为g C.50 cm刻度对应的加速度为2g D.各刻度对应加速度的值是不均匀的 12.随着人工智能技术的不断 发展,无人机有着非常广 阔的 应 用 前 景。春 播 时 节,一架携药总质量m= 20 kg的无人机即将在田间执行喷洒药剂任 务,无人机悬停在距一块试验田 H1=30 m 的高空,t=0时刻,它以加速度a1=2 m/s2 竖直向下匀加速运动h1=9 m后,立即向下 做匀减速运动直至速度为0,重新悬停,然后 水平飞行喷洒药剂。若无人机田间作业时喷 洒的安全高度为1~3 m,无人机下降过程中 空气阻力恒为20 N,求:(g 取10 m/s2) (1)无人机从t=0时刻到重新悬停在 H2= 1 m处的总时间t; (2)无人机在安全高度范围内重新悬停,向下 匀减速时能提供的最大竖直升力大小; (3)若无人机在高度 H2=3 m处悬停时动力 系统发生故障,失去竖直升力的时间为2 3 s, 要使其不落地,恢复升力时的最小加速度。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -409- 参 考 答 案 14.D 将加速度a 沿 水 平 和 竖 直 两个 方 向 分 解, 对 重 物 受 力 分 析如 图 所 示,水 平 方 向 有 Ff= max,竖直方向有FN-mg=may,又 ay ax = 3 4 ,FN =1.15mg,联 立 解 得 Ff=0.2mg,由 牛 顿 第 三 定 律 知,重 物 对 车 厢 地 板 的 摩 擦 力 大 小 为 0.2mg,D正确。 课时作业9 牛顿第二定律的应用 1.C 匀速下落的雨滴,加速度为0,既不 处于 失 重 状 态 也 不 处 于 超 重 状 态,A 错误;向下减速运动的电梯,具有向上 的加速度,电梯处于超重状态,B错误; 斜向上抛 出 的 小 球,具 有 向 下 的 加 速 度,小球处于失重状态,C正确;摆动到 最低点时的摆球,具有向上的加速度, 摆球处于超重状态,D错误。 2.D 人在压力传感器上下蹲时,先加速 下降,然后减速下降,即加速度方向先 向下后向上,人先失重后超重,D正确。 3.AC 在0~10 s过程中,材料向上加 速,处于超重状态,钢索的拉力大于重 力,在10~30 s的过程中,材料做匀速 直线运动,重力等于拉力,30~36 s的 过程中,材 料 向 上 减 速,处 于 失 重 状 态,36~46 s的过程中,材料向下加速, 处于失重状态,钢索的拉力小于重力, 故在0~10 s钢索最容易发生断裂,A、 C正确,B错误;由题图可知36 s后材 料开始向下运动,36 s时材料离地面的 距离最大,D错误。 4.D 由题意可知,此时物体对光滑地面 的压力恰好为0,对物体受力分析,物 体受到重 力、轻 绳 的 拉 力 和 轻 弹 簧 的 弹力,共 三 个 力 作 用,A错 误;若 突 然 撤去弹簧,则轻绳的拉力发生突变,物 体受到重力、地面的支持力,共两个力 作用,处于静止状态,B错误;在没有剪 断轻绳前,对物体,由共点力平衡条件 可得F弹=mgtan 45°=mg,突然剪断 轻绳的瞬间,弹簧弹力不会突变,物体 受到重力、轻 弹 簧 的 弹 力 和 地 面 的 支 持力三个 力 的 作 用,由 牛 顿 第 二 定 律 可得F弹=ma,解得a=10 m/s2,C错 误,D正确。 5.B 物块沿中线做匀减速直线运动,则 v= x t = v0+v 2 ,由题意知x=1 m,t= 1 s,v>0,代 入 数 据 有v0<2 m/s,A 错误,B正 确;对 物 块 作 受 力 分 析 有 a=-μg,v2-v20=2ax,整理有v20+ 2ax>0,联立可得μ<0.2,C、D错误。 6.C 在抽出木板的瞬间,物块1、2与刚 性轻杆接 触 处 的 形 变 立 即 消 失,受 到 的合力均 等 于 各 自 重 力,所 以 由 牛 顿 第二定律知a1=a2=g;而物块3、4间 轻弹簧的 形 变 还 来 不 及 改 变,此 时 弹 簧对3向上的弹力大小和对物块4向 下的弹力大小仍为 mg,因此物块3的 加速度满足a3=0;由牛顿第二定律得 物块4的加速度满足a4= M+m M g ,C 正确。 7.B 设汽车在路面与在冰面所受阻力 分别为f1、f2,汽车进入冰面瞬间的速 度为v1,由牛顿第二定律f=ma,则汽 车在路面与在冰面上运动的加速度大 小之 比 为 a1 a2 = f1 f2 = 7 1 ,由 运 动 学 公 式,在路面上有v20-v21=2a1x1,在冰 面上有v21=2a2x2,其中 x1 x2 = 8 7 ,解得 汽车进入冰面瞬间的速度为v1= v0 3 , 故选B。 8.(1)2 m/s2 (2)4 m/s (3)2.7 m 解析:(1)根 据 牛 顿 第 二 定 律 可 得 mgsin 24°-μmgcos 24°=ma1,a1= 2 m/s2。(2)匀 加 速 v2=2a1l1,v= 4 m/s。(3)匀 减 速 v21-v2=2a2l2, a2=-μg,l2=2.7 m。 9.ABC 由 题 图 所 给 信 息 可 知,开 始 时 运动员静 止 在 蹦 床 上,所 受 弹 力 与 重 力大小相等,即mg=600 N,运动员的 质量m=60 kg,A正确;在蹦床上时受 到的最大弹力Fm=3 300 N,最大加速 度am= Fm-mg m =45 m/s2,B正 确; 由题图知,运 动 员 离 开 蹦 床 后 在 空 中 运动的时间t=2 s,上升和下落的时间 均为1 s,则 最 大 高 度 为h= 1 2gt 2= 5 m,C正确;9.3 s至10.1 s内,运 动 员先失重、后超重、再失重,D错误。 10.C 甲、乙两种情 境 中,小 球 静 止 时,轻杆对小球与 轻弹 簧 对 小 球 的 作用 力 都 是 水 平 向 右,如 图 所 示, 由平 衡 条 件 得 细 绳的拉 力 大 小 都 为 T = mg cos 53°= 5 3mg ,A错 误;甲 图 所 示 情 境 中,细 绳烧断 瞬 间,小 球 即 将 做 圆 周 运 动, 所以小球的加速度大小为a1=g,乙 图所示情境中,细绳烧断瞬间弹簧的 弹力不变,则小球所受的合力与烧断 前细绳 拉 力 的 大 小 相 等、方 向 相 反, 则此瞬间小球的加速度大小为a2= T m= 5 3g ,C正确,B、D错误。 11.A 由题知,不挂钢球时,弹簧下端指 针位于直尺20 cm刻度处,则弹簧的 原长l0=0.2 m;下端悬挂钢球,静止 时指针位于直尺40 cm刻度处,则根 据受力平衡有mg=k(l-l0),可计算 出k= mg 0.2 ;由分析可知,在30 cm刻 度时,有F弹-mg=ma(取竖直向上 为正方向),代入数据有a=-0.5g, A正 确;由 分 析 可 知,在40 cm 刻 度 时,有 mg=F弹 ,则40 cm 刻 度 对 应 的加速度为0,B错误;由 分 析 可 知, 在50 cm 刻 度 时,有 F弹 -mg=ma (取竖直向上为正方向),代入数据有 a=0.5g,C错 误;设 刻 度 对 应 值 为 x,结合分析可知 mg 0.2 ·Δx-mg m =a , Δx=x -0.2,经 过 计 算 有 a = gx-0.4g 0.2 ,根据以上分析,加速度a 与刻度对应值x 呈线性关系,则各刻 度对应加速度的值是均匀的,D错误。 12.(1) 29 3 s (2)200 N (3)18 m/s2 解析:(1)无 人 机 向 下 匀 加 速 运 动 过 程h1= 1 2a1t 2 1,得t1 =3 s,v1 = a1t1=6 m/s,无 人 机 减 速 过 程 有 H1-h1-H2= v1 2t2 ,得t2= 20 3 s,所 以总时间t=t1+t2= 29 3 s。(2)无人 机减速过程有0-v21=-2a2h2,无人 机重 新 悬 停 距 试 验 田 的 安 全 高 度 H2=3 m 时,加 速 度 a2 最 大,由 H2=H1-h1-h2,则a2=1 m/s2, 无人机向下匀减速运动时,由牛顿第 二定律可得F+f-mg=ma2,则升 力F=200 N。(3)失去竖直升力后, 由牛顿第二定律 mg-f=ma3,恢复 动力时v=a3t',则v=6 m/s,H2= v2 2a3 + v2 2a4 ,联立解得a4=18 m/s2。 专题强化练3 动力学图像、 连接体和临界极值问题 1.C 对两物块整体作受力分析有 F= 2ma,再 对 于 后 面 的 物 块 有 FTmax= ma,FTmax=2 N,联立解得F=4 N,C 正确。 2.C 对两小球组成的整体进行分析,加 速度a= F 5m ,对质量为3m 的 小 球 分 析,根据 牛 顿 第 二 定 律 有 F弹 =kx= 3ma,可 得 x= 3F 5k ,A、B、D 错 误,C 正确。 3.A 假设物块P静止时弹簧的压缩量 为x0,则由力 的 平 衡 条 件 可 知kx0= mg,在弹簧恢复原长前,当物块P向上 做匀加速 直 线 运 动 时,由 牛 顿 第 二 定 律得F+k(x0-x)-mg=ma,由以 上两式解得F=kx+ma,显然F 和x 为一次函数关系,且在F 轴上有截距, A正确,B、C、D错误。 4.A P静止在水平桌面上时,由平衡条 件有FT1=mQg=2.0 N,Ff=FT1= 2.0 N<μmPg=2.5 N,推力F 作用在 P上后,轻绳的张力变为原来的一半, 即FT2= FT1 2 =1.0 N,故Q加速下降, 有mQg-FT2=mQa,可得a=5 m/s2, 而P将以大小相等的加速度向右加速 而受滑动 摩 擦 力,对P由 牛 顿 第 二 定 律得FT2+F-μmPg=mPa,解得F= 4.0 N。 5.C 物块甲运动至最高点时,挡板对乙 的 弹 力 最 小 值 为 0,对 乙 有 F弹1 = mgsin θ,对甲有F弹1+mgsin θ=ma, 物块甲运 动 至 最 低 点 时,根 据 对 称 性 有F弹2-mgsin θ=ma,对 乙 受 力 分 析,挡 板 对 乙 的 弹 力 最 大 值 为 FN= F弹2+mgsin θ=4mgsin θ,故选C。 6.BD t=0时,FA0=3 N,FB0=8 N,设 A和B的共同加速度大小为a,根据牛 顿第二定律有FA0+FB0=(m1+m2)a, 代入数据解得a= 11 3 m/s2,A错误;A 和B开始分离时,A和B速度相等,无 相互作用力,且加速度相同,根据牛顿 第二定律有FA=m1a'、FB=m2a',联 立解得t= 2 7 s,当t=1 s时,A、B已 分离,FB1=5 N,对B由牛顿第二定律 有aB= FB1 m2 =2.5 m/s2,C错 误,B、D 正确。 7.B 对重物受力分析可得FAsin 30°+ FBsin 60°=mg,FBcos 60°-FAcos 30°= ma,联立解得 1 2× 233mg- 33FA - 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -633-