2025新高考物理二轮复习【核心素养测评】十 牛顿第二定律（练习，含解析）

这是一份2025新高考物理二轮复习【核心素养测评】十 牛顿第二定律（练习，含解析），共19页。
【基础巩固练】
1.(6分)(生活情境)(2024·六安模拟)如图所示,质量为m的手机静置在支架斜面上,斜面与水平面的夹角为θ,手机与接触面的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.若支架静止不动,支架斜面对手机的摩擦力大小为μmgcsθ,方向沿斜面向上
B.手持支架向上匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动,手机受到的支持力与静止时受到的支持力相等
C.手持支架向左做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动,手机可能不受支持力
D.手持支架向右做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动,手机可能不受摩擦力
2.(6分)(生产生活情境)(2022·江苏选择考)高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因数为0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10 m/s2。若书不滑动,则高铁的最大加速度不超过( )
A.2.0 m/s2 B. 4.0 m/s2 C.6.0 m/s2 D. 8.0 m/s2
3.(6分)(体育运动情境)(2023·全国乙卷)一同学将排球自O点垫起,排球竖直向上运动,随后下落回到O点。设排球在运动过程中所受空气阻力大小和速度大小成正比,则该排球( )
A.上升时间等于下落时间
B.被垫起后瞬间的速度最大
C.达到最高点时加速度为零
D.下落过程中做匀加速运动
4.(6分)(2023·宁波模拟)如图所示,有3根光滑杆AC、BC和BD,其端点正好在同一个竖直的圆周上,A为最高点,D为最低点。现有一穿孔的小球,分别穿过3根杆从杆的顶端静止滑下,从A到C、B到C、B到D的时间分别为t1、t2、t3。下列判断正确的是( )
A.t1>t2>t3B.t1=t2=t3
C.t1=t3t2
【加固训练】
(2023·渭南模拟)如图所示,OA、OB是竖直面内两根固定的光滑细杆,O、A、B位于同一圆周上,OB为圆的直径。每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出),两个滑环都从O点无初速释放,用t1、t2分别表示滑环到达A、B所用的时间,则( )
A.t1=t2B.t1t2D.无法比较t1、t2的大小
5.(6分)(2023·长沙模拟)如图,粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块A、B、C,质量均为m,B、C之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力F拉C,使三者由静止开始一起做匀加速运动,运动过程中把一块橡皮泥粘在某一块上面,系统仍加速运动,且始终没有相对滑动,则在粘上橡皮泥并达到稳定后,下列说法正确的是( )
A.若粘在木块A上面,绳的拉力不变
B.若粘在木块A上面,绳的拉力减小
C.若粘在木块C上面,A、B间摩擦力增大
D.若粘在木块C上面,绳的拉力和A、B间摩擦力都减小
6.(10分)如图所示,一质量m=0.4 kg的小物块,以v0=2 m/s的初速度,在与斜面成某一夹角的拉力F作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t=2 s的时间物块由A点运动到B点,A、B之间的距离 L=10 m。已知斜面倾角θ=30°,物块与斜面之间的动摩擦因数μ=33。重力加速度g取10 m/s2。
(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。
(2)拉力F与斜面的夹角多大时,拉力F最小?拉力F的最小值是多少?
【综合应用练】
7.(6分)(科技前沿情境)(2022·上海等级考)神舟十三号在返回地面的过程中打开降落伞后,在大气层中经历了竖直向下的减速运动。若返回舱所受的空气阻力随速度的减小而减小,则加速度大小( )
A.一直减小B.一直增大
C.先增大后减小D.先减小后增大
8.(6分)(多选)(2023·武汉模拟)水平地面上有两物体A、B,质量分别为mA、mB,与地面的动摩擦因数分别为μA、μB,轻弹簧左端拴接物体B,右端固定在墙壁上。在水平力F作用下,A、B均静止,如图所示。现撤去水平力F,A、B向左运动,且最终A、B分离。下列说法正确的是( )
A.若μA>μB,则A、B分离时弹簧处于压缩状态
B.若μA>μB,则A、B分离时弹簧处于伸长状态
C.若μAt3B.t1=t2=t3
C.t1=t3t2
【解析】选C。如图所示连接AD两点,设AC与AD的夹角为θ,则
AC=2Rcsθ,a=gcsθ
根据x=12at2,得t=2xa=4Rcsθgcsθ=2Rg
时间与角度无关,BD与AC的情形类似,故t1=t3,由等时圆可知t2>t3,故选C。
【拓展】这类为等时圆问题,利用上述结论以点B为最高点画圆,如图,图中小球沿杆分别下滑到D、F的时间相等,而BC比BF长,下滑时间会长一点,故t2>t3。
【加固训练】
(2023·渭南模拟)如图所示,OA、OB是竖直面内两根固定的光滑细杆,O、A、B位于同一圆周上,OB为圆的直径。每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出),两个滑环都从O点无初速释放,用t1、t2分别表示滑环到达A、B所用的时间,则( )
A.t1=t2B.t1t2D.无法比较t1、t2的大小
【解析】选C。如图所示,以O点为最高点,取合适直径作经过B点的等时圆,可得A点在等时圆的外边。
作出过O点的直径OD,连接BD,设∠BOD为θ。
则OB=2Rcsθ,a=gcsθ
根据x=12at2,得t2=2Rg
可见时间与角度无关,即小滑块从O到C与从O到B所用的时间相同。图示位移OA>OC,可得t1>t2,故C正确,A、B、D错误。
【解题技巧】
根据等时圆规律,小滑环从O到C与从O到B所用时间相等,均为t2,图示位移OA>OC,可得t1>t2。
5.(6分)(2023·长沙模拟)如图,粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块A、B、C,质量均为m,B、C之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力F拉C,使三者由静止开始一起做匀加速运动,运动过程中把一块橡皮泥粘在某一块上面,系统仍加速运动,且始终没有相对滑动,则在粘上橡皮泥并达到稳定后,下列说法正确的是( )
A.若粘在木块A上面,绳的拉力不变
B.若粘在木块A上面,绳的拉力减小
C.若粘在木块C上面,A、B间摩擦力增大
D.若粘在木块C上面,绳的拉力和A、B间摩擦力都减小
【解析】选D。设橡皮泥的质量为Δm,因无相对滑动,所以,无论橡皮泥粘到哪块木块上,以橡皮泥和三个木块为研究对象,根据牛顿第二定律都有:F-3μmg-μΔmg =(3m+Δm)a,则加速度a都将减小。若粘在A木块上面,以C为研究对象,C受F、摩擦力μmg、绳子拉力T,由牛顿第二定律有:F-μmg-T=ma,a减小,F、μmg不变,则T增大,故A、B错误;若粘在C木块上面,a减小,对A有fA=ma,可见A的摩擦力减小,以AB为整体有T-2μmg=2ma,得T=2ma+2μmg,则T减小,故C错误,D正确。
6.(10分)如图所示,一质量m=0.4 kg的小物块,以v0=2 m/s的初速度,在与斜面成某一夹角的拉力F作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t=2 s的时间物块由A点运动到B点,A、B之间的距离 L=10 m。已知斜面倾角θ=30°,物块与斜面之间的动摩擦因数μ=33。重力加速度g取10 m/s2。
(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。
答案:(1)3 m/s2 8 m/s
【解析】(1)物块做匀加速直线运动,设加速度大小为a,到达B点时速度大小为v,根据运动学公式,有:L=v0t+12at2 ①
v=v0+at ②
联立解得:a=3 m/s2,v=8 m/s
(2)拉力F与斜面的夹角多大时,拉力F最小?拉力F的最小值是多少?
【解析】(2)设拉力F与斜面的夹角为α,对物块受力分析,受重力、拉力、支持力和滑动摩擦力,如图
根据牛顿第二定律,有:平行斜面方向:Fcsα-mgsin30°-Ff=ma
垂直斜面方向:Fsinα+FN-mgcs30°=0
其中:Ff=μFN
联立解得:F=mg(sin30°+μcs30°)+macsα+μsinα=mg(sin30°+μcs30°)+ma233sin(60°+α)
故当α=30°时,拉力F有最小值,为Fmin=1353 N。
答案: (2)30° 1353 N
【综合应用练】
7.(6分)(科技前沿情境)(2022·上海等级考)神舟十三号在返回地面的过程中打开降落伞后,在大气层中经历了竖直向下的减速运动。若返回舱所受的空气阻力随速度的减小而减小,则加速度大小( )
A.一直减小B.一直增大
C.先增大后减小D.先减小后增大
【解析】选A。打开降落伞后,返回舱受到重力和向上的空气阻力f,竖直向下做减速运动,根据牛顿第二定律可得加速度大小为:a=f-mgm,速度减小,f减小,由于质量不变,所以加速度减小,选项A正确。
8.(6分)(多选)(2023·武汉模拟)水平地面上有两物体A、B,质量分别为mA、mB,与地面的动摩擦因数分别为μA、μB,轻弹簧左端拴接物体B,右端固定在墙壁上。在水平力F作用下,A、B均静止,如图所示。现撤去水平力F,A、B向左运动,且最终A、B分离。下列说法正确的是( )
A.若μA>μB,则A、B分离时弹簧处于压缩状态
B.若μA>μB,则A、B分离时弹簧处于伸长状态
C.若μAμBg,由于两物体加速度相等,则弹簧对物体B的弹力方向必定向右,有F1+μBmBg=mBa1,解得F1=(μA-μB)mBg,方向向右,此时弹簧处于伸长状态,A错误,B正确;若μA