内容正文:
第2讲 牛顿第二定律的应用
(建议用时:40分钟)
题组一 瞬时问题
1.如图所示,质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根不可伸长的轻绳BC系住,当小球静止时,橡皮筋处在水平方向上.下列判断正确的是( B )
A.在AC被突然剪断的瞬间,BC对小球的拉力不变
B.在AC被突然剪断的瞬间,小球的加速度大小为gsin θ
C.在BC被突然剪断的瞬间,小球的加速度大小为gcos θ
D.在BC被突然剪断的瞬间,小球的加速度大小为gsin θ
2.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质量均为m,2、4质量均为m0,两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.重力加速度大小为g,则有( C )
A.a1=a2=a3=a4=0
B.a1=a2=a3=a4=g
C.a1=a2=g,a3=0,a4=g
D.a1=g,a2=g,a3=0,a4=g
3.如图所示,一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上,另一端连着A小球,同时水平细线一端连着A球,另一端固定在右侧竖直墙上,弹簧与竖直方向的夹角是60°,A、B两小球分别连在另一根竖直弹簧两端.开始时A、B两球都静止不动,A、B两小球的质量相等,重力加速度为g,若不计弹簧质量,在水平细线被剪断瞬间,A、B两球的加速度分别为( D )
A.aA=aB=g
B.aA=2g,aB=0
C.aA=g,aB=0
D.aA=2g,aB=0
4.(多选)如图所示,物块a、b和c的质量相同,a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连,通过系在a上的细线悬挂于固定点O.整个系统处于静止状态.现将细线剪断.将物块a的加速度的大小记为a1,S1和S2相对于原长的伸长分别记为Δl1和Δl2,重力加速度大小为g.在剪断的瞬间( AC )
A.a1=3g B.a1=0
C.Δl1=2Δl2 D.Δl1=Δl2
题组二 超重和失重问题
5.如图所示,跳高运动员起跳后向上运动,越过横杆后开始向下运动,则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态分别为( A )
A.失重、失重 B.超重、超重
C.失重、超重 D.超重、失重
6.如图所示是某同学站在压力传感器上做下蹲——起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线,纵坐标为压力,横坐标为时间.由图线可知,该同学的体重约为650 N,除此以外,还可以得到以下信息( B )
A.1 s时人处在下蹲的最低点
B.2 s时人处于下蹲静止状态
C.该同学做了2次下蹲——起立的动作
D.下蹲过程中人始终处于失重状态
7.如图所示,固定在水平面上的斜面体C上放有一个斜劈A,A的上表面水平且放有物块B.若A、B运动过程中始终保持相对静止.下列说法正确的是( C )
A.若C斜面光滑,A和B由静止释放,在向下运动时,B物块可能只受两个力作用
B.若C斜面光滑,A和B以一定的初速度沿斜面减速上滑,则B处于超重状态
C.若C斜面粗糙,A和B以一定的初速度沿斜面减速上滑,则B受水平向左的摩擦力
D.若C斜面粗糙,A和B以一定的初速度沿斜面加速下滑,则B处于超重状态
题组三 动力学的两类基本问题
8.(多选)如图所示,一物块从倾角为θ的斜面底端以初速度v0沿足够长的斜面上滑,经时间t速度减为零,再经2t时间回到出发点,下列说法正确的是( BC )
A.物块上滑过程的加速度大小是下滑过程加速度大小的2倍
B.物块返回斜面底端时的速度大小为
C.物块与斜面之间的动摩擦因数为tan θ
D.物块与斜面之间的动摩擦因数为tan θ
9.如图所示,弯折杆ABCD的D端接一个小球,杆和球的总质量为m,一小环套在杆AB段上用绳吊着,恰好能一起以加速度a竖直向上做匀加速运动,杆AB段与水平方向的夹角为θ,则( C )
A.杆对环的压力为mgsin θ+masin θ
B.环与杆的摩擦力为mgcos θ+macos θ
C.环对杆的作用力为mg+ma
D.杆和球处于失重状态
10.竖直向上抛的物体在上升过程中由于受到空气阻力,加速度大小为g,若空气阻力大小不变,那么这个物体下降过程中的加速度大小为( C )
A.g B.g
C.g D.g
11.如图所示,质量为M的框架放在水平地面上,一轻弹簧上端固定在框架上,下端固定一个质量为m的小球,小球上下振动时框架始终没有跳起,当框架对地面压力为零的瞬间,小球的加速度大小为( D )
A.g B.
C. D.
12.用细绳拴一个质量为m的光滑小球,小球将一固定在墙上的水平轻质弹簧压缩了x(小球与弹簧不拴连),弹簧劲度系数为k,如图所示.将细绳剪断后( D )
A.小球立即获得的加速度
B.小球在细绳剪断瞬间起开始做平抛运动
C.小球落地的时间小于
D.小球落地的速度大于
13.如图甲所示,两物体A、B并排放在水平面上,且两物体接触面为竖直面,现用一水平推力F作用在物体A上,使A、B由静止开始一起向右做匀加速运动,在A、B的速度达到6 m/s时,撤去推力F.已知A、B质量分别为mA=1 kg、mB=3 kg,A与水平面间的动摩擦因数为μ=0.3,B与水平面间没有摩擦,B物体运动的v-t图像如图乙所示,g取10 m/s2,求:
(1)推力F的大小;
(2)A物体刚停止运动时,物体A、B之间的距离Δx.
解析 (1)在水平推力F作用下,物体A、B一起做匀加速运动,设加速度为a,由B物体的v-t图像得a==3 m/s2,
对于A、B整体,由牛顿第二定律得F-μmAg=(mA+mB)a,
解得F=15 N.
(2)设物体A匀减速运动的时间为t,撤去推力F后,A、B两物体分离,A在摩擦力作用下做匀减速运动,B做匀速运动,对A有μmAg=mAaA,
代入数据得aA=μg=3 m/s2,
t==2 s,
物体A通过的位移xA=t=6 m,
物体B通过的位移xB=v0t=12 m,
物体A刚停止时A、B间的距离
Δx=xB-xA=6 m.
答案 (1)15 N (2)6 m
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