2025届高考物理一轮总复习第3单元牛顿运动定律作业8牛顿第二定律的应用2课件新人教版

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微练一　连接体问题1.(多选)(2023年浙江淳安中学高二期末)质量为m'的小车上放置质量为m的物块,水平向右的牵引力作用在小车上,二者一起在水平地面上向右运动。下列说法正确的是(　　)
A.如果二者一起向右做匀速直线运动,则物块与小车间不存在摩擦力作用B.如果二者一起向右做匀速直线运动,则物块与小车间存在摩擦力作用C.如果二者一起向右做匀加速直线运动,则小车受到物块施加的水平向左的摩擦力作用D.如果二者一起向右做匀加速直线运动,则小车受到物块施加的水平向右的摩擦力作用
解析 如果二者一起向右做匀速直线运动,假设物块与小车间存在摩擦力,对物块受力分析可知,物块在竖直方向受重力与小车对物块的支持力,合力为零,而水平方向只会受到小车对物块的摩擦力,因此水平方向合力不为零,根据牛顿第二定律可知,物块将做加速运动,假设不成立,即如果二者一起向右做匀速直线运动,物块与小车间不存在摩擦力作用,故A正确,B错误;如果二者一起向右做匀加速直线运动,根据以上分析,结合牛顿第二定律可知,物块必定受到小车对其水平向右的摩擦力作用,由牛顿第三定律可知,小车将受到物块施加的水平向左的摩擦力作用,故C正确,D错误。
2.(多选)如图所示,质量为m'、上表面光滑的斜面体放置在水平面上,另一质量为m的物块沿斜面向下滑动时,斜面体一直静止不动。已知斜面倾角为θ,重力加速度为g,则(　　)A.地面对斜面体的支持力为(m'+m)gB.地面对斜面体的摩擦力为零C.斜面倾角θ越大,地面对斜面体的支持力越小D.斜面倾角θ不同,地面对斜面体的摩擦力可能相同
解析 物块在水平方向和竖直方向的加速度大小分别为ax=gsin θcs θ, ay=gsin2θ,设地面对斜面体的支持力大小为FN,摩擦力大小为Ff,根据牛顿第二定律可得(m'+m)g-FN=may,Ff=max,解得FN=(m'+m)g-mgsin 2θ<(m'+m)g, Ff=mgsin θcs θ,由上面两式可知,地面对斜面体的支持力小于(m'+m)g,且斜面倾角θ越大,地面对斜面体的支持力越小;地面对斜面体的摩擦力不为零,且当斜面倾角θ取互余的两个值时,Ff大小相等。综上所述可知A、B错误,C、D正确。
3.(多选)(2023浙江桐乡一中期末)如图所示,质量分别为m1和m2的小物块,通过轻绳相连,并接在装有光滑定滑轮的小车上。如果按图甲所示,装置在水平力F1作用下做匀加速运动时,两个小物块恰好相对静止;如果互换两个小物块,如图乙所示,装置在水平力F2作用下做匀加速运动时,两个小物块也恰好相对静止,一切摩擦不计,则(　　)
C.两种情况下小车对质量为m2的小物块的作用力大小之比为m2∶m1D.两种情况下小车对质量为m2的小物块的作用力大小之比为m1∶m2
微练二　临界极值问题(弹力临界)4.(多选)(2023浙江丽水中学月考)如图所示,5颗完全相同的象棋棋子整齐叠放在水平面上,第5颗棋子最左端与水平面上的A点重合,所有接触面间的动摩擦因数均相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将水平向右的恒力F作用在第3颗棋子上,恒力作用一小段时间后,五颗棋子的位置情况可能是(　　)
解析 设两棋子间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,最上面两个棋子向右运动的最大加速度为am= =μg,设最上面三个棋子一起以am向右加速运动时,水平恒力大小为F0,则F0-μ·3mg=3mam,所以F0=6μmg,当0≤F≤3μmg时,所有棋子均静止不动;当3μmg6μmg时,第三个棋子和上面两个棋子发生相对滑动,此时第三个棋子以大于am的加速度向右匀加速运动,上面两个棋子以am的加速度向右加速运动,而第四个棋子不可能发生运动,因为第四个棋子上表面受到的最大静摩擦力为3μmg,下表面受到的最大静摩擦力为4μmg,同理第五个棋子也不可能运动,故A错误,C正确。
5.如图甲所示,轻质弹簧下端固定在水平面上,上端连接物体B,B上叠放着物体A,系统处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体A上,使物体A开始向上做匀加速运动。以系统静止时的位置为坐标原点,竖直向上为位移x正方向,对物体A施加竖直向上的拉力,物体A以a0做匀加速运动,物体B的加速度随位移变化的a-x图像如图乙所示,坐标上的值为已知量,重力加速度g。以下说法正确的是(　　)
A.在图乙PQ段中,拉力F恒定不变B.在图乙QS段中,物体B的速度逐渐减小C.物体B位移为x1时,物体A、B之间弹力大小为0D.物体B位移为x2时,弹簧达到原长状态
解析 以物体A、B为整体分析,PQ段一起向上匀加速运动,受弹簧弹力、重力和拉力F,合力恒定,向上运动过程中弹簧弹力减小,所以拉力F增大,故A错误;QS段物体B的加速度在减小,但方向仍然向上,故其速度仍在增大,故B错误;在x1时物体B的加速度开始减小,而物体A的加速度保持不变,故此时两物体刚好分离,物体A、B之间弹力大小为0,故C正确;位移为x2时,物体B的加速度为0,合力为0,弹簧弹力大小等于物体B的重力,故弹簧处于压缩状态,故D错误。
微练三　动力学图像问题6.引体向上是高中学生体质健康标准的选测项目,如图甲所示,质量为60 kg的男同学用双手抓住单杠做引体向上,在竖直向上的运动过程中,他重心运动的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,重力加速度大小取10 m/s2,由图像可知(　　)
A.t=0.5 s时,单杠对他的支持力约为582 NB.t=1.1 s时,他向上运动到最高点C.t=1.5 s时,他处于失重状态D.t=1.5 s时,单杠对他的支持力约为600 N
解析 由v-t图像的斜率表示加速度可知,t=0.5 s时,加速度为 =0.3 m/s2,根据牛顿第二定律可得FN-mg=ma,解得单杠对他的支持力为FN=mg+ma=618 N,故A错误;由v-t图像可知,0~1.1 s向上做加速运动,1.1 s后向上做减速运动,可知t=1.1 s时,并不是向上运动到最高点,故B错误;由v-t图像可知,t=1.5 s时,他的加速度方向向下,处于失重状态,单杠对他的支持力小于重力,即小于600 N,故C正确,D错误。
7.(2023浙江奉化中学高三模拟)人站在力传感器上完成下蹲和站起动作,传感器记录的力随时间变化的图像(F-t图像)如图所示,则(　　)
A.下蹲过程中的最大加速度为6 m/s2B.人在下蹲过程中,力传感器的示数先变大,后变小C.人在站起过程中,先失重后超重D.人在8 s内完成了两次下蹲和两次站起动作
解析 由图可知,力传感器受到的最小压力为200 N,则根据牛顿第二定律得最大加速度为 =6 m/s2,故A正确;人在下蹲过程中,先加速下降再减速下降,所以力传感器的示数先变小,后变大,故B错误;人在站起过程中,先加速起立再减速起立,所以先超重后失重,故C错误;人在下蹲过程中,力传感器的示数先变小,后变大,人在站起过程中,力传感器的示数先变大,后变小,所以人在8 s内完成了一次下蹲和一次站起动作,故D错误。
8.(多选)如图所示,一总质量为m的热气球从地面开始匀加速竖直上升。假设上升过程中,热气球总质量保持不变,所受的空气阻力与热气球上升的速度成正比。热气球上升过程所受的浮力用F表示,所用时间用t表示,上升的高度用h表示。则表示F-t和F-h的关系图像可能正确的是(　　)
解析 对热气球,根据牛顿第二定律有F-mg-kv=ma,即F=m(g+a)+kv,根据匀加速运动公式v=at,整理得F=m(g+a)+kat,故A正确,B错误;根据匀加速运动
9.(多选)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,轻弹簧左端连接物体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μA<μB,则A、B分离时弹簧处于压缩状态D.若μA<μB,则A、B分离时弹簧处于伸长状态
解析 A、B分离时两物体向左的速度相等,向右的加速度相等,物体之间的弹力恰好为零,对物体A进行分析有μAmAg=mAa1,解得a1=μAg,若μA>μB,则有μAg>μBg,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,为拉力,则此时弹簧处于拉伸状态,A错误,B正确;A、B分离时两物体向左的速度相等,向右的加速度相等,物体之间的弹力恰好为零,对物体A进行分析有μAmAg=mAa2,解得a2=μAg,若μA<μB,则有μAg<μBg,由于两物体加速度相等,则弹簧对物体B的弹力方向必定向左,有μBmBg-F2=mBa2,解得F2=(μB-μA)mBg,方向向左,为支持力,则此时弹簧处于压缩状态,C正确,D错误。
10.(2023浙江平湖中学高三模拟)如图所示,一个长度L=1 m、质量m'=2 kg的木板静止在光滑的水平面上,木板的左端放置一个质量m=1 kg、可视为质点的物块,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2。现对物块施加一水平向右的恒定拉力F,使物块相对木板向右滑动。则下列说法正确的是(　　)A.拉力F>7 NB.物块离开木板时速度的最小值为4 m/sC.物块离开木板的最短时间为1 sD.木板获得的最大速度为2 m/s
11.(多选)水平面上放置一质量为m的滑块B,上方有如图所示的凹槽,质量也为m的圆柱A能放置在凹槽POQ中,其截面图如图所示,圆心与两条边接触的左端点连线跟竖直方向夹角α=30°。
一质量为m'的物体C通过跨过定滑轮的不可伸长的轻质细绳与B相连,细绳张紧后由静止释放C,不计一切摩擦,B离定滑轮足够远,下列说法正确的是(　　 )A.如果A、B能保持相对静止,B对A的作用力大小为B.如果A、B能保持相对静止,绳子对B的作用力大小为m'gC.当m'>( +1)m时,A会从凹槽中滚出D.如果调整OP边的倾斜程度使得α=45°时,无论m'为多大,OQ边对圆柱A的支持力一定不为0