新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第3单元牛顿运动定律作业7牛顿第二定律的应用1(人教版)

这是一份新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第3单元牛顿运动定律作业7牛顿第二定律的应用1(人教版)，共7页。试卷主要包含了5 m/sB，28D，某游乐场的海豚表演如图所示，7 m/s等内容，欢迎下载使用。

微练一 动力学的两类基本问题
1.如图所示,一物块从长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和μ的值可能正确的是( )
A.v0=2.5 m/sB.v0=1.5 m/s
C.μ=0.28D.μ=0.25
2.如图所示,固定在水平地面上、倾角θ=30°的斜面底端有一挡板,其顶端有一轻质小滑轮,一根不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮,两端分别与物块A、B连接,物块A的质量为4m,物块B的质量为m。开始时将物块B按在地面上,物块A距挡板的距离为d,突然放手后物块A开始下滑,与挡板碰撞后速度立刻变为0。不计一切摩擦,则物块B上升的最大高度为( )
A.dB.C.D.
3.(2023浙江湖州高三模拟)“雪地魔毯”是滑雪场常见的一种设备,它类似于机场的传送带,主要用于将乘客从雪道底端运送到顶端。一名穿戴雪具的游客,从雪道底端静止站上“雪地魔毯”,“雪地魔毯”长L=150 m,倾角θ=11.6°(sin θ=0.2,cs θ=0.98),“雪地魔毯”以v=5 m/s的速度向上滑行,经过t=35 s游客滑到“雪地魔毯”的顶端。g取10 m/s2,人与“雪地魔毯”间的动摩擦因数为一定值,不计其他阻力,则( )
A.游客在“雪地魔毯”上一直做匀加速运动
B.游客在“雪地魔毯”上匀加速运动的时间为20 s
C.游客在“雪地魔毯”上受到的摩擦力的方向可能改变
D.游客与“雪地魔毯”间的动摩擦因数约为0.26
4.(多选)一热气球悬停在距地面65 m处(无人区),由于工作人员操作失误,热气球在很短时间内漏掉了一部分气体,被及时堵住后热气球在竖直方向由静止开始向下做匀加速直线运动,30 s后速度增加到3 m/s,此时工作人员立即抛出一些压舱物,热气球开始做匀减速直线运动,又过了30 s热气球再次到达之前的高度。已知热气球漏掉一部分气体后的总质量为600 kg,堵住后受到的浮力大小不变,热气球受到的阻力可以忽略不计,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.热气球向下做匀加速直线运动的加速度大小为0.1 m/s2
B.热气球堵住后受到的浮力大小为5 600 N
C.热气球距地面的最小距离为20 m
D.抛出的压舱物的质量为23.3 kg
微练二 牛顿运动定律解决多过程直线运动问题
5.玩“打水漂”时,使用的小石片质量m=10 g,水平初速度v0=4 m/s,在水面上滑行时受到水的阻力恒为Ff=0.2 N,小石片每次接触水面Δt=0.05 s后弹起,弹起时竖直方向的速度与此时沿水平面滑行的速度之比为k=0.5,弹跳数次后速度减为零,然后沉入水底,不计空气阻力的影响,g取10 m/s2,则下列说法正确的是( )
A.小石片从接触水面开始至沉入水底,在水面弹起的次数为4
B.小石片从接触水面开始至沉入水底,在水面弹起的次数为5
C.小石片从接触水面开始至沉入水底,在空中运动的总时间为0.6 s
D.小石片从接触水面开始至沉入水底,在空中运动的总时间为0.8 s
6.(多选)某游乐场的海豚表演如图所示。小海豚从水池冲出,以10 m/s的速度滑过坡道底端的O点,经过1.0 s向上滑过坡道上P点时的速度为3.2 m/s。该坡道为直道,足够长且倾角θ=37°,已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.小海豚和坡道之间的动摩擦因数为0.1
B.小海豚上滑的加速度大小为3.2 m/s2
C.小海豚滑过P点后还能继续向上滑3.2 m
D.小海豚下滑回到O点时速度大小约为8.7 m/s
微练三 超重与失重问题
7.近年来国家推行老旧小区安装电梯的惠民政策,此举解决了部分高层住户上下楼的问题。若取竖直向上方向为正方向,某人某次乘电梯的速度随时间变化关系如图乙所示,则以下四个时刻,人处于超重状态的是( )
A.3 s末B.5 s末
C.6 s末D.8 s末
8.(2023浙江杭州高三模拟)为了研究自由落体运动,某同学用手机软件同步采集了手机下落过程中加速度随时间变化的数据,如图所示。实验时,质量为m的手机竖直放置,由静止开始自由下落,最终落到蹦床上,分析数据,下列说法正确的是( )
A.MN时段手机处于超重状态
B.NP时段手机处于失重状态
C.N时刻手机下降到最低点
D.手机落到蹦床后,蹦床对手机的最大弹力约为8mg
9.(2023浙江宁波高三模拟)在教室内将两端开口的洁净玻璃管竖直插入液体中,管中液面如图所示。当把该装置放在竖直加速的电梯中,且电梯的加速度aA.若电梯向上加速,则玻璃管内外的液面高度差将变大
B.若电梯向上加速,则玻璃管内外的液面高度差保持不变
C.若电梯向下加速,则玻璃管内外的液面高度差将变大
D.若电梯向下加速,则玻璃管内外的液面高度差保持不变
B组 综合提升
10.幼儿园组织推轮胎加速跑比赛,孩子们既玩得开心又锻炼了身体。比赛中小朋友保持两只手臂相互平行推动轮胎使其沿水平地面由静止开始做匀加速直线运动,2 s末速度变为1 m/s。已知轮胎的质量为5 kg,轮胎与地面间的动摩擦因数为0.5,手臂与水平地面间的夹角为37°,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,g取10 m/s2。
(1)求轮胎的加速度大小;
(2)求小朋友对轮胎的推力;
(3)4 s末小朋友撤去推力,求轮胎可以继续向前运动的距离。
11.某研究小组设计了一个总高度H0=24 m的低速风洞,用来研究某物体在竖直方向上的运动特性,如图所示,风洞分成一个高度为H1=16 m的无风区和一个受风区,某物体质量m=10 kg,在无风区中受到空气的恒定阻力,大小为20 N,在受风区受到空气对它竖直向上的恒定作用力。某次实验时该物体从风洞顶端由静止释放,且运动到风洞底端时速度恰好为0,重力加速度g取10 m/s2,求在本次实验中:
(1)该物体的最大速度;
(2)该物体在受风区受到空气对它的作用力大小;
(3)该物体第一次从风洞底端上升的最大距离。
参考答案
作业7 牛顿第二定律的应用1
1.B 解析 物块水平方向沿中线做匀减速直线运动,则,由题干知x=1m,t=1s,v>0,代入数据有v0<2m/s,故A不可能,B可能;对物块,由牛顿第二定律有ma=-μmg,v2-=2ax,整理有-2μgx>0,由于v0<2m/s,可得μ<0.2,故C、D不可能。
2.B 解析 根据题意,设物块A开始下滑时的加速度大小为a,物块A接触挡板时的速度大小为v,则由牛顿第二定律有4mgsin30°-mg=5ma,由运动学公式有v2=2ad,联立解得v2=,之后物块B以速度v向上运动,上升的高度为h1=,则物块B上升的最大高度为h=d+h1=,故选B。
3.D 解析 若游客在“雪地魔毯”上一直做匀加速运动,则游客的位移x≤t=87.5m,因为L=150m>87.5m,故游客在“雪地魔毯”上不是一直做匀加速运动,选项A错误;设游客在“雪地魔毯”上匀加速运动的时间为t1,则L=t1+v(t-t1),解得t1=10s,选项B错误;游客在“雪地魔毯”上先受到滑动摩擦力,方向沿“雪地魔毯”向上,然后受静摩擦力,方向也沿“雪地魔毯”向上,选项C错误;游客加速阶段的加速度a==0.5m/s2,根据μmgcsθ-mgsinθ=ma,解得μ=0.26,选项D正确。
4.AD 解析 热气球向下做匀加速直线运动的加速度大小a=m/s2=0.1m/s2,故A正确;根据牛顿运动定律有mg-F=ma,解得F=5940N,故B错误;设抛出一些压舱物后,热气球的加速度大小为a',则热气球回到原高度时有at2=-at2+a't2,把t=30s代入上式,解得a'=0.3m/s2,热气球开始减速到下降到最低点时,所用的时间为t'=,可得热气球下降的最大高度为h=at2+a'=60m,所以热气球距地面的最小距离为hmin=65m-60m=5m,故C错误;设抛出的压舱物的质量为Δm,抛出后根据牛顿运动定律,有F-(m-Δm)g=(m-Δm)a',解得Δm=23.3kg,故D正确。
5.C 解析 小石片与水接触的过程中有Ff=ma,所以a=20m/s2,速度减小量为Δv=aΔt=1m/s,小石片在水面滑行的次数为=4,所以在水面弹起的次数为3,故A、B错误。小石片第n次弹起时,水平分速度为vnx=v0-n·Δv=4-n,竖直分速度vny=0.5×(v0-n·Δv)=2-0.5n,第n次在空中运动的时间为tn=2×,所以小石片从接触水面开始至沉入水底,在空中运动的时间为t=t1+t2+t3=0.6s,故C正确,D错误。
6.AD 解析 设小海豚向上滑行的加速度大小为a,则a==6.8m/s2,选项B错误;设小海豚与坡道之间的动摩擦因数为μ,小海豚的质量为m,根据牛顿第二定律可得mgsinθ+Ff=ma,Ff=μFN,FN=mgcsθ,联立解得μ=0.1,选项A正确;小海豚滑过P点后还能继续向上滑的距离为x=m=0.75m,选项C错误;小海豚上滑的最大距离为x=,小海豚沿斜面下滑的加速度为a',则mgsinθ-Ff=ma',则小海豚重新回到O点的速度v'满足v'2=2a'x,解得v'=v1≈8.7m/s,选项D正确。
7.A 解析 3s末电梯向上加速运动,人处于超重状态,A正确;5s末电梯向上匀速运动,人处于平衡状态,B错误;6s末电梯向上匀速运动,人处于平衡状态,C错误;8s末电梯向上减速运动,人处于失重状态,D错误。
8.D 解析 MN时段手机有向下的加速度,处于失重状态,故A错误;NP时段手机有向上的加速度,处于超重状态,故B错误;N时刻手机加速度为零,速度不为零,手机仍在向下运动,未到达最低点,故C错误;由图可知,当手机加速度方向向上时,手机加速度的最大值为70m/s2,根据牛顿第二定律F-mg=ma,解得F=8mg,故手机落到蹦床后,蹦床对手机的最大弹力约为8mg,故D正确。
9.C 解析 若电梯向上加速,则液体将处于超重状态,液体向下的压力增大,则可知玻璃管内的液面要下降,玻璃管内外的液面高度差将减小,故A、B错误;若电梯向下加速,则液体将处于失重状态,液体向下的压力减小,则可知玻璃管内的液面要上升,玻璃管内外的液面高度差将变大,故C正确,D错误。
10.答案 (1)0.5 m/s2 (2)55 N (3)0.4 m
解析 (1)由匀变速直线运动公式
v=v0+at
解得轮胎的加速度大小为
a=0.5m/s2。
(2)对轮胎受力分析,竖直方向有
FN=mg+Fsin37°
水平方向有
Fcs37°-μFN=ma
联立解得,小朋友对轮胎的推力为
F=55N。
(3)撤去推力时,轮胎的速度为
v1=at1=2m/s
由牛顿第二定律可得
μmg=ma1
由运动学公式可得,轮胎可以继续向前运动的距离为
x=m=0.4m。
11.答案 (1)16 m/s (2)260 N (3)m
解析 (1)在无风区对该物体由牛顿第二定律得
mg-Ff=ma1
解得
a1=8m/s2
物体在无风区做匀加速直线运动,有
=2a1H1
解得最大速度为
vmax=16m/s。
(2)物体在受风区向下运动时做匀减速直线运动,则有
=2a2(H0-H1)
解得
a2=16m/s2
由牛顿第二定律得
F-mg=ma2
解得物体在受风区受到空气对它的作用力大小为
F=260N。
(3)物体在受风区向上运动时做匀加速直线运动,到分界线时速度大小为16m/s,再次进入无风区后做匀减速直线运动,由牛顿第二定律得
mg+Ff=ma3
解得
a3=12m/s2
向上做匀减速运动的位移为
H2=m
第一次上升的最大高度为
H=H0-H1+H2=m。