届高三高考物理复习知识点复习卷牛顿第二定律两类动力学问题 1.docx
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届高三高考物理复习知识点复习卷牛顿第二定律两类动力学问题1
牛顿第二定律、两类动力学问题
1.(2019·菏泽一模)一小物块从倾角为α=30°够长的斜面底端以初速度v0=10m/s沿斜面向上运动(如图所示),已知物块与斜面间的动摩擦因数μ=
,g取10m/s2,则物块在运动时间t=1.5s时离斜面底端的距离为( )
A.3.75mB.5m
C.6.25mD.15m
2.(2019·芜湖模拟)如图所示,PQ为圆的竖直直径,AQ、BQ、CQ为三个光滑倾斜轨道,分别与圆相交于A、B、C三点。
现让三个小球(可以看成质点)分别沿着AQ、BQ、CQ轨道自轨道顶端由静止滑下到Q点,运动的平均速度分别为v1、v2和v3。
则有( )
A.v2>v1>v3B.v1>v2>v3
C.v3>v1>v2D.v1>v3>v2
3.(2019·浙江金、丽、衢十二校联考)如图所示,在同一竖直线上有A、B两点,相距为h,B点离地高度为H。
现从A、B两点分别向P点安放两个光滑的固定斜面AP和BP,并让两个相同小物块(可看成质点)从两斜面的A、B点同时由静止滑下,发现两小物块同时到达P点,则( )
A.OP间距离为
B.OP间距离为
C.两小物块运动到P点的速度相同
D.两小物块的运动时间均为
4.(2019·雅安中学月考)航模兴趣小组设计出一架遥控飞机,其质量m=2kg,动力系统提供的恒定升力F=28N。
试飞时,飞机从地面由静止开始竖直上升。
设飞机飞行时所受的阻力大小不变,恒为f=4N,g取10m/s2。
某一次试飞过程中,飞机飞行t=6s时遥控器出现故障,飞机立即失去升力。
为使飞机落回地面时速度刚好为零,则飞机应在距离地面多高处恢复升力( )
A.36mB.30m
C.24mD.18m
5.(多选)(2019·北京海淀区期中)如图所示,在上端开口的饮料瓶的侧面戳一个小孔,瓶中灌水,手持饮料瓶静止时,小孔中有水喷出,则下列说法正确的是( )
A.将饮料瓶竖直向上抛出,上升过程饮料瓶处在超重状态
B.将饮料瓶竖直向上抛出,下降过程饮料瓶处在失重状态
C.将饮料瓶放在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船内,并与飞船保持相对静止,则水不流出
D.饮料瓶静置于绕地球公转的月球表面,则水不流出
6.(多选)(2019·泰安一模)雨滴在空气中下落时会受到空气阻力的作用。
假设阻力大小只与雨滴的速率成正比,所有雨滴均从相同高处由静止开始下落,到达地面前均达到最大速率。
下列判断正确的是( )
A.达到最大速率前,所有雨滴均做匀加速运动
B.所有雨滴的最大速率均相等
C.较大的雨滴最大速率也较大
D.较小的雨滴在空中运动的时间较长
7.(2019·日照第一中学检测)如图所示,质量为2kg的物体B和质量为1kg的物体C用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上。
再将一个质量为3kg的物体A轻放在B上的一瞬间,物体B的加速度大小为(取g=10m/s2)( )
A.0B.15m/s2
C.6m/s2D.5m/s2
8.(2019·莱州质检)为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅上表面始终保持水平,如图所示。
当此车加速下坡时,一位乘客正盘腿坐在座椅上,则下列说法正确的是( )
A.乘客所受合外力可能竖直向下
B.支持力可能大于重力
C.若乘客未接触座椅靠背,则应受到向前(水平向左)的摩擦力作用
D.可能处于超重状态
9.如图所示,在建筑装修中,工人用质量为5.0kg的磨石A对地面和斜壁进行打磨,已知A与地面、A与斜壁之间的动摩擦因数μ均相同。
(g取10m/s2且sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)当A受到与水平方向成θ=37°斜向下的推力F1=50N打磨地面时,A恰好在水平地面上做匀速直线运动,求A与地面间的动摩擦因数μ;
(2)若用A对倾角θ=37°的斜壁进行打磨,当对A加竖直向上推力F2=60N时,则磨石A从静止开始沿斜壁向上运动2m(斜壁长>2m)时的速度大小为多少?
10.在风洞实验室中进行如图所示的实验。
在倾角为37°的固定斜面上,有一个质量为1kg的物块,在风洞施加的水平恒力F作用下,从A点由静止开始运动,经过1.2s到达B点时立即关闭风洞,撤去恒力F,物块到达C点时速度变为零,通过速度传感器测得这一过程中物块每隔0.2s的瞬时速度,表给出了部分数据:
t/s
0.0
0.2
0.4
0.6
…
1.4
1.6
1.8
…
v/(m·s-1)
0.0
1.0
2.0
3.0
…
4.0
2.0
0.0
…
已知:
sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。
求:
(1)A、C两点间的距离;
(2)水平恒力F的大小。
11.如图所示,一质量为1kg的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角θ为30°。
现小球在F=20N的竖直向上的拉力作用下,从A点静止出发向上运动,已知杆与球间的动摩擦因数为
,g取10m/s2。
试求:
(1)小球运动的加速度大小;
(2)若F作用1.2s后撤去,求小球上滑过程中距A点最大距离。
答案
1.(2019·菏泽一模)一小物块从倾角为α=30°够长的斜面底端以初速度v0=10m/s沿斜面向上运动(如图所示),已知物块与斜面间的动摩擦因数μ=
,g取10m/s2,则物块在运动时间t=1.5s时离斜面底端的距离为( )
A.3.75mB.5m
C.6.25mD.15m
B [小物块沿斜面向上运动时加速度大小为a=gsinα+μgcosα=10m/s2,物块运动到最高点的时间t=
=1s<1.5s。
由于mgsinα=μmgcosα,小物块运动到最高点速度为0时即停止,故此时小物块离斜面底端的距离为x=
=5m,故B正确。
]
2.(2019·芜湖模拟)如图所示,PQ为圆的竖直直径,AQ、BQ、CQ为三个光滑倾斜轨道,分别与圆相交于A、B、C三点。
现让三个小球(可以看成质点)分别沿着AQ、BQ、CQ轨道自轨道顶端由静止滑下到Q点,运动的平均速度分别为v1、v2和v3。
则有( )
A.v2>v1>v3B.v1>v2>v3
C.v3>v1>v2D.v1>v3>v2
A [本题考查等时圆模型。
设任一轨道的倾角为θ,圆的直径为d。
根据牛顿第二定律得到a=gsinθ,轨道的长度为x=dsinθ,则有x=
at2得t=
=
=
,可见,小球下滑时间与轨道的倾角无关。
则有t1=t2=t3。
因x2>x1>x3,根据
=
可知,v2>v1>v3,故选A。
]
3.(2019·浙江金、丽、衢十二校联考)如图所示,在同一竖直线上有A、B两点,相距为h,B点离地高度为H。
现从A、B两点分别向P点安放两个光滑的固定斜面AP和BP,并让两个相同小物块(可看成质点)从两斜面的A、B点同时由静止滑下,发现两小物块同时到达P点,则( )
A.OP间距离为
B.OP间距离为
C.两小物块运动到P点的速度相同
D.两小物块的运动时间均为
A [本题考查根据斜面上物块的受力情况分析其运动情况。
设斜面的倾角为θ,则物块下滑的加速度为a=gsinθ,设OP的距离为x,则
=
at2=
gsinθ·t2,因两物块在斜面上下滑的时间相等,即t1=t2则有cosθ1·sinθ1=cosθ2·sinθ2,由图可知
·
=
·
,解得x=
,选项A正确,B错误;根据机械能守恒可知,两物块开始下落的高度不同,则下落到底端的速度不同,选项C错误;
是物块从A点做自由落体运动到O点的时间,因此两小物块的运动时间均大于
,选项D错误。
]
4.(2019·雅安中学月考)航模兴趣小组设计出一架遥控飞机,其质量m=2kg,动力系统提供的恒定升力F=28N。
试飞时,飞机从地面由静止开始竖直上升。
设飞机飞行时所受的阻力大小不变,恒为f=4N,g取10m/s2。
某一次试飞过程中,飞机飞行t=6s时遥控器出现故障,飞机立即失去升力。
为使飞机落回地面时速度刚好为零,则飞机应在距离地面多高处恢复升力( )
A.36mB.30m
C.24mD.18m
C [飞机失去升力前做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律有F-mg-f=ma1,代入数据解得a1=2m/s2,t=6s时,速度v1=a1t=2×6m/s=12m/s,前6s内的位移x1=
a1t2=
×2×62m=36m,6s后失去升力,根据牛顿第二定律有mg+f=ma2,解得a2=12m/s2,匀减速上升的位移x2=
=
m=6m,飞机能达到的最大高度h=x1+x2=36m+6m=42m,飞机失去升力下降阶段做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律有mg-f=ma3,解得a3=8m/s2,恢复升力后向下做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律有F+f-mg=ma4,解得a4=6m/s2,开始恢复升力的速度设为v,则
+
=h,解得v=12
m/s,此时飞机离地面的高度h1=
=24m,故C正确。
]
5.(多选)(2019·北京海淀区期中)如图所示,在上端开口的饮料瓶的侧面戳一个小孔,瓶中灌水,手持饮料瓶静止时,小孔中有水喷出,则下列说法正确的是( )
A.将饮料瓶竖直向上抛出,上升过程饮料瓶处在超重状态
B.将饮料瓶竖直向上抛出,下降过程饮料瓶处在失重状态
C.将饮料瓶放在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船内,并与飞船保持相对静止,则水不流出
D.饮料瓶静置于绕地球公转的月球表面,则水不流出
BC [无论是竖直向上还是竖直向下抛出,抛出之后的物体都只受到重力的作用,加速度为g,处于完全失重状态,A错误,B正确;将饮料瓶放在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船内,并与飞船保持相对静止,因飞船内的物体也是处于完全失重状态,可知水不流出,C正确;饮料瓶静置于绕地球公转的月球表面,不是完全失重状态,则水会流出,D错误。
]
6.(多选)(2019·泰安一模)雨滴在空气中下落时会受到空气阻力的作用。
假设阻力大小只与雨滴的速率成正比,所有雨滴均从相同高处由静止开始下落,到达地面前均达到最大速率。
下列判断正确的是( )
A.达到最大速率前,所有雨滴均做匀加速运动
B.所有雨滴的最大速率均相等
C.较大的雨滴最大速率也较大
D.较小的雨滴在空中运动的时间较长
CD [设雨滴下落时受到的阻力为f=kv,根据牛顿第二定律:
mg-kv=ma,则雨滴下落时,随着速率的增加,加速度逐渐减小,则达到最大速率前,所有雨滴均做加速度减小的变加速运动,选项A错误;当a=0时速率最大,则vm=
,质量越大,则最大速率越大,选项B错误,C正确;较小的雨滴在空中运动的最大速率较小,整个过程的平均速率较小,则在空中运动的时间较长,选项D正确。
]
7.(2019·日照第一中学检测)如图所示,质量为2kg的物体B和质量为1kg的物体C用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上。
再将一个质量为3kg的物体A轻放在B上的一瞬间,物体B的加速度大小为(取g=10m/s2)( )
A.0B.15m/s2
C.6m/s2D.5m/s2
C [开始时弹簧的弹力等于B的重力,即F=mBg。
放上A的瞬间,弹簧弹力不变,对整体分析,根据牛顿第二定律得:
(mA+mB)g-F=(mA+mB)a,解得a=6m/s2,故选项C正确。
]
8.(2019·莱州质检)为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅上表面始终保持水平,如图所示。
当此车加速下坡时,一位乘客正盘腿坐在座椅上,则下列说法正确的是( )
A.乘客所受合外力可能竖直向下
B.支持力可能大于重力
C.若乘客未接触座椅靠背,则应受到向前(水平向左)的摩擦力作用
D.可能处于超重状态
C [
本题考查斜面上运动物体的受力与超失重状态。
当车加速下坡时,加速度方向沿斜坡向下,乘客的加速度与车的加速度相同,乘客所受合外力沿斜坡向下,故A项错误。
乘客的加速度沿斜坡向下,将加速度分解成水平方向和竖直方向,则乘客的加速度有竖直向下的分量,乘客处于失重状态,所受支持力小于重力,故B、D项错误。
若乘客未接触座椅靠背,乘客的加速度沿斜坡向下,将加速度分解成水平方向和竖直方向,则乘客受力如图,即乘客受到向前(水平向左)的摩擦力作用,故C项正确。
]
9.如图所示,在建筑装修中,工人用质量为5.0kg的磨石A对地面和斜壁进行打磨,已知A与地面、A与斜壁之间的动摩擦因数μ均相同。
(g取10m/s2且sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)当A受到与水平方向成θ=37°斜向下的推力F1=50N打磨地面时,A恰好在水平地面上做匀速直线运动,求A与地面间的动摩擦因数μ;
(2)若用A对倾角θ=37°的斜壁进行打磨,当对A加竖直向上推力F2=60N时,则磨石A从静止开始沿斜壁向上运动2m(斜壁长>2m)时的速度大小为多少?
[解析]
(1)A恰好在水平地面上做匀速直线运动,滑动摩擦力等于推力的水平分力,即Ff=F1cosθ=40N
μ=
=
=0.5。
(2)将重力及向上的推力合成后,将二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解。
在沿斜面方向有:
(F2-mg)cosθ-Ff1=ma
在垂直斜面方向上有:
FN=(F2-mg)sinθ
则Ff1=μ(F2-mg)sinθ
解得a=1m/s2,x=
at2,解得t=2s,v=at=2m/s。
[答案]
(1)0.5
(2)2m/s
10.在风洞实验室中进行如图所示的实验。
在倾角为37°的固定斜面上,有一个质量为1kg的物块,在风洞施加的水平恒力F作用下,从A点由静止开始运动,经过1.2s到达B点时立即关闭风洞,撤去恒力F,物块到达C点时速度变为零,通过速度传感器测得这一过程中物块每隔0.2s的瞬时速度,表给出了部分数据:
t/s
0.0
0.2
0.4
0.6
…
1.4
1.6
1.8
…
v/(m·s-1)
0.0
1.0
2.0
3.0
…
4.0
2.0
0.0
…
已知:
sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。
求:
(1)A、C两点间的距离;
(2)水平恒力F的大小。
[解析]
(1)物块匀加速运动过程中的加速度为:
a1=
=
m/s2=5m/s2
关闭风洞时的速度为:
v=a1t=5×1.2m/s=6m/s
关闭风洞后物块匀减速运动的加速度为:
a2=
=
m/s2=-10m/s2
匀加速过程的位移:
x1=
a1t2=
×5×1.22m=3.6m
匀减速过程的位移:
x2=
=
m=1.8m
A、C两点间的距离为:
x=x1+x2=3.6m+1.8m=5.4m。
(2)由牛顿第二定律得
匀加速过程:
Fcos37°-mgsin37°-μ(mgcos37°+Fsin37°)=ma1
匀减速过程:
-(mgsin37°+μmgcos37°)=ma2
联立两式代入数据得:
F=30N。
[答案]
(1)5.4m
(2)30N
11.如图所示,一质量为1kg的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角θ为30°。
现小球在F=20N的竖直向上的拉力作用下,从A点静止出发向上运动,已知杆与球间的动摩擦因数为
,g取10m/s2。
试求:
(1)小球运动的加速度大小;
(2)若F作用1.2s后撤去,求小球上滑过程中距A点最大距离。
[解析]
(1)在力F作用下,由牛顿第二定律得
(F-mg)sin30°-μ(F-mg)cos30°=ma1
解得a1=2.5m/s2。
(2)刚撤去F时,小球的速度
v1=a1t1=3m/s
小球的位移x1=
t1=1.8m
撤去力F后,小球上滑时,由牛顿第二定律得
mgsin30°+μmgcos30°=ma2
解得a2=7.5m/s2
小球上滑时间t2=
=0.4s
上滑位移x2=
t2=0.6m
则小球上滑的最大距离为
xm=x1+x2=2.4m。
[答案]
(1)2.5m/s2
(2)2.4m