高中物理學(xué)考復(fù)習(xí)優(yōu)化練習(xí)7牛頓第二定律及其綜合應(yīng)用(含超重與失重)含答案

優(yōu)化集訓(xùn)7牛頓第二定律及其綜合應(yīng)用(含超重與失重)基礎(chǔ)鞏固1.光滑水平面上,質(zhì)量為4kg的物體在水平推力F1的作用下由靜止開始運動,0~2s內(nèi)的位移為6m;質(zhì)量為2.5kg的物體在水平推力F2的作用下由靜止開始運動,0~3s內(nèi)的位移為9m。則F1與F2的比值為()A.1∶3 B.3∶4C.12∶5 D.9∶82.如圖所示,質(zhì)量為60kg的人站在水平地面上,用定滑輪裝置將質(zhì)量為m=40kg的重物送入井中。當(dāng)重物以2m/s2的加速度加速下落時,忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及繩子與定滑輪間的摩擦及空氣阻力,g取10m/s2,則人對地面的壓力大小為()A.200N B.920NC.320N D.280N3.(2022浙江溫州高二月考)一輛貨車載著完全相同的圓柱形空油桶,每只油桶的質(zhì)量均為m。油桶平整排列在車廂底層,相互緊貼并被牢牢固定,上一層只有一只油桶c,自由地擺放在油桶a、b上面,如圖所示。汽車沿水平路面行駛過程中油桶c始終和其他油桶間保持相對靜止,忽略油桶間的摩擦作用,重力加速度為g。下列說法正確的是()A.當(dāng)貨車做勻速直線運動時,油桶a所受的合力為mgB.當(dāng)貨車做勻速直線運動時,油桶c對a的壓力大小為F=33C.當(dāng)貨車做勻速直線運動時,油桶c對a的壓力大小為mgD.當(dāng)貨車向右的加速度增大到33g時,油桶c就脫離a運動到b4.如圖所示為可以盛放一定數(shù)量雞蛋的托盤,假設(shè)其中一顆雞蛋質(zhì)量45g。現(xiàn)將這盤雞蛋平放在加速度大小為5m/s2的行駛的汽車中,忽略空氣阻力,則托盤對這顆雞蛋的作用力約是()A.0.45N B.0.23NC.0.50N D.0.68N5.如圖所示,一物塊在粗糙的水平面上從A點以一定的初速度開始向右滑行,同時在物塊上施加一水平向左大小恒定的拉力F,物塊在運動過程中受到水平面的滑動摩擦力大小等于0.6F,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則物塊從A點向右運動到最大距離處所用時間與從右側(cè)最大距離處再回到A點所用時間之比為()A.14 B.C.12 D.6.水平地面上放著一輛手推小車,小車的水平板上放置一金屬桶,金屬桶始終與小車保持相對靜止,則()A.當(dāng)小車水平向左開始運動時,金屬桶不受摩擦力B.當(dāng)小車水平向右開始運動時,金屬桶受到水平向左的摩擦力C.當(dāng)小車水平向右減速運動時,金屬桶對小車的摩擦力水平向右D.當(dāng)小車水平向左減速運動時,金屬桶受到的摩擦力水平向左7.如圖所示,輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上,彈簧下端懸掛一個小鐵球,在電梯運行時,乘客發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長量比電梯靜止時的伸長量大,這一現(xiàn)象表明()A.電梯一定是在下降B.電梯一定是在上升C.電梯的加速度方向一定是向下D.電梯的加速度方向一定是向上8.(2021浙江杭州學(xué)軍中學(xué)高一期末)若以向上為正方向,某電梯運動的v-t圖像如圖所示,則電梯中的乘客()A.0~t1時間內(nèi)處于失重狀態(tài)B.t1~t2時間內(nèi)處于失重狀態(tài)C.t4~t5時間內(nèi)處于超重狀態(tài)D.t6~t7時間內(nèi)處于超重狀態(tài)能力提高9.如圖所示,小鳥沿虛線斜向上加速飛行,空氣對其作用力可能是()A.F1 B.F2 C.F3 D.F410.(2021年浙江7月學(xué)考)某大型游樂場的海豚表演如圖所示。小海豚從水池中沖出,以10m/s的速度滑過坡道底端的O點,經(jīng)過1s向上滑過坡道上A點時速度為3.2m/s。該坡道為直道,足夠長且傾角θ為37°。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,求此小海豚上滑過程中:(1)滑行的加速度大小;(2)小海豚和坡道間動摩擦因數(shù)μ;(3)滑過A點還能上行的距離。11.如圖所示為一架能夠垂直起降的無人機,無人機的質(zhì)量為m=2kg,當(dāng)無人機在地面上由靜止開始以最大升力豎直向上起飛,經(jīng)時間t=4s時離地面的高度為h=48m,已知無人機運動過程中所受空氣阻力的大小恒為Ff=4N,g取10m/s2。(1)無人機動力系統(tǒng)所能提供的最大升力為多少?(2)當(dāng)無人機懸停在距離地面高度H=180m處時,無人機由于信號故障突然失去全部升力,由靜止開始豎直墜落,若無人機到達地面時速度剛好減為0,則開始下落后經(jīng)多長時間需要立刻恢復(fù)最大升力?12.(2022浙江杭州高一月考)冬奧會高山滑雪的滑道如圖甲所示,滑道可簡化為如圖乙所示的兩個傾角不同的斜面,兩斜面間平滑連接,已知斜面AB長L1=100m、傾角為37°,斜面BC的傾角為11°(sin11°=0.2),長度足夠長。滑雪板質(zhì)量m=10kg,質(zhì)量m0=65kg的某運動員,從斜面AB的頂端由靜止下滑經(jīng)B點后滑上斜面BC,在距B點L2=25m的位置速度減小為零后停下,測得他在BC段上的滑行時間是2.5s,兩段運動均可看作勻變速直線運動,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:(1)整個滑雪過程中游客的最大速率;(2)滑雪板與AB段滑道的動摩擦因數(shù);(3)運動員在BC段滑行的過程中,運動員所受摩擦力的大小。

優(yōu)化集訓(xùn)7牛頓第二定律及其綜合應(yīng)用(含超重與失重)1.C解析由位移公式得x1=12a1t12,由牛頓第二定律得F1=m1a1,兩式聯(lián)立解得F1=12N;同理可得F2=5N,則F1∶F2=122.D解析先以重物為研究對象,重物受到重力與繩子的拉力,根據(jù)牛頓第二定律,有mg-F=ma,則F=m(g-a)=40×(10-2)N=320N;再以人為研究對象,人在重力m0g、繩子的拉力F、地面的支持力FN這三個力的作用下,處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件有m0g=F+FN,則FN=m0g-F=600N-320N=280N,由牛頓第三定律可知,人對地面的壓力大小為FN'=FN=280N,選項D正確。3.B解析當(dāng)貨車做勻速直線運動時,油桶a處于平衡狀態(tài),所受合力為零,故A錯誤;當(dāng)貨車做勻速直線運動時,根據(jù)對稱性可知,a、b對c的支持力大小相等,且方向之間的夾角為60°,則根據(jù)平衡條件有2FNcos30°=mg,解得FN=3mg3,根據(jù)牛頓第三定律可知油桶c對a的壓力大小為F=FN=3mg3,故B正確,C錯誤;假設(shè)當(dāng)貨車向右的加速度增大到a0時,c和b之間的作用力恰好為零,則根據(jù)牛頓第二定律和力的合成有tan60°=mgma0,解得a0=33g,此時c不可能脫離4.C解析對雞蛋進行受力分析,可知在豎直方向上,雞蛋受到蛋托對其的支持力,FN=G=mg=0.045×10N=0.45N在水平方向上根據(jù)牛頓第二定律可得F=ma=0.045×5N=0.225N則合力為F合=FN2+F2=0.505.C解析向右滑動時,F+0.6F=ma1,x=12a1t12,當(dāng)物塊向左運動時,F-0.6F=ma2,x=12a2t26.C解析當(dāng)小車水平向左開始運動時,加速度a的方向向左,金屬桶受到向左摩擦力,A錯誤;當(dāng)小車水平向右開始運動時,加速度a的方向向右,金屬桶受到水平向右的摩擦力,B錯誤;當(dāng)小車水平向右減速運動時,加速度a的方向向左,金屬桶受到向左的摩擦力,再由牛頓第三定律,金屬桶對小車的摩擦力水平向右,C正確;當(dāng)小車水平向左減速運動時,金屬桶受到的摩擦力水平向右,D錯誤。7.D解析在電梯運行時,乘客發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長量比電梯靜止時的伸長量大,彈簧的彈力增大了,彈力大于鐵球的重力,根據(jù)牛頓第二定律得知,小球的加速度方向一定向上,而速度方向可能向上,也可能向下,電梯可能加速上升,也可能減速下降,故選D。8.D解析由v-t圖像可知,0~t1時間內(nèi),電梯的加速度為正,說明電梯在加速上升,乘客處于超重狀態(tài),故A錯誤;在t1~t2時間內(nèi),電梯的加速度為0,乘客做勻速運動,既不超重也不失重,故B錯誤;在t4~t5時間內(nèi),電梯在加速下降,則加速度的方向向下,該乘客處于失重狀態(tài),故C錯誤;在t6~t7時間內(nèi),電梯在減速下降,則加速度的方向向上,該乘客處于超重狀態(tài),故D正確。9.B解析小鳥沿虛線斜向上加速飛行,說明合力方向沿虛線向上,只有F2和重力的合力可能沿虛線向上,故選B。10.解析(1)小海豚向上滑動時加速度大小為a-a=v得a=6.8m/s2。(2)根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ+μmgcosθ=ma得μ=0.1。(3)小海豚繼續(xù)向上滑動距離為x由vA2=得x=vA22a=0.答案(1)6.8m/s2(2)0.1(3)0.75m11.解析(1)無人機提供最大升力時,設(shè)其向上的加速度為a1,根據(jù)位移公式h=12a1t解得a1=6m/s2設(shè)無人機動力系統(tǒng)所能提供的最大升力為F,根據(jù)牛頓第二定律F-mg-Ff=ma1解得F=36N。(2)無人機失去升力豎直墜落時的加速度為a2,則a2=mg-Ffm=設(shè)剛開始下落經(jīng)t1時間需要恢復(fù)最大升力,恢復(fù)最大升力時的速度為v1=a2t1下落的高度為h1=v恢復(fù)最大升力后,加速度為a3,則a3=F+Ff-mg從恢復(fù)到下落到地面的位移h2=v利用h1+h2=H解得v1=40m/st1=5s。答案(1)36N(2)5s12.解析(1)從B到C階段vm2tBC解得vm=20