高中物理粤教版 (2019)必修 第一册第三节 牛顿第二定律一课一练

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第一册第三节 牛顿第二定律一课一练，共8页。试卷主要包含了6 m/s2等内容，欢迎下载使用。

A．此时轻绳的拉力大小为mg
B．此时轻绳的拉力大小为Mg
C．此时A运动的加速度大小为(1－sin2α)g
D．此时A运动的加速度大小为eq \f(M－m,M)g
2. 在两个足够长的固定的相同斜面体上(其斜面光滑)，分别有如图甲、乙所示的两套装置，斜面体B的上表面水平且光滑，长方体D的上表面与斜面平行且光滑，p是固定在B、D上的小柱，完全相同的两只弹簧一端固定在p上。另一端分别连在A和C上。在A与B、C与D分别保持相对静止状态沿斜面自由下滑的过程中，下列说法正确的是( )
A．两弹簧都处于拉伸状态
B．两弹簧都处于压缩状态
C．弹簧L1处于压缩状态，弹簧L2处于原长
D．弹簧L1处于拉伸状态，弹簧L2处于压缩状态
3. 如图甲所示，静止在水平面C上足够长的木板B左端放着小物块A。某时刻，A受到水平向右的拉力F作用，F随时间t的变化规律如图乙所示。A、B间最大静摩擦力大于B、C之间的最大静摩擦力，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则在拉力逐渐增大的过程中，下列反映A、B运动过程中的加速度及A与B间摩擦力f1、B与C间摩擦力f2随时间变化的图线中，正确的是( )
4. 两物块A、B并排放在水平地面上，且两物块接触面为竖直面。现用一水平推力F作用在物块A上，使A、B由静止开始一起向右做匀加速运动，如图甲所示。在A、B的速度达到6 m/s时，撤去推力F。已知A、B质量分别为mA＝1 kg、mB＝3 kg，A与水平地面间的动摩擦因数为μ＝0.3，B与地面没有摩擦，B物块运动的v­t图像如图乙所示。g取10 m/s2，求：
(1)推力F的大小；
(2)A物块刚停止运动时，物块A、B之间的距离。
5.如图所示为一架四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前得到越来越广泛的应用。若一架质量m＝2 kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力为F＝36 N，运动过程中所受空气阻力大小恒为f＝4 N，g取10 m/s2。
(1)无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞，求在t＝5 s时离地面的高度h；
(2)当无人机悬停在距离地面高度H＝100 m处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而坠落。求无人机坠落到地面时的速度大小v；
(3)在第(2)问条件下，若无人机坠落过程中，由于遥控设备的干预，动力设备重新启动提供向上最大升力。为保证安全着地，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t1。
6. 如图所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小球A用细线悬挂于支架前端，质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端。B与小车平板间的动摩擦因数为μ。若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角，则此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为( )
A．mg，竖直向上
B．mgeq \r(1＋μ2)，斜向左上方
C．mgtan θ，水平向右
D．mgeq \r(1＋tan2 θ)，斜向右上方
7. 如图所示，斜面体ABC放在粗糙的水平地面上。滑块在斜面底端以初速度v0＝9.6 m/s沿斜面上滑。斜面倾角θ＝37°，滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.45。整个过程斜面体保持静止不动，已知滑块的质量m＝1 kg，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2。试求：
(1)滑块回到出发点时的速度大小。
(2)定量画出斜面体与水平地面之间的摩擦力Ff随时间t变化的图像。
参考答案
1. AD
解析：第一次按题图甲放置时A静止，则由平衡条件可得Mgsin α＝mg，第二次按题图乙放置时，对A、B整体由牛顿第二定律得，Mg－mgsin α＝(m＋M)a，联立得a＝(1－sin α)g＝eq \f(M－m,M)g，对B，由牛顿第二定律得T－mgsin α＝ma，解得T＝mg，故A、D正确，B、C错误。
2. C
解析：由于斜面光滑，它们整体沿斜面下滑的加速度相同，为gsin α。对于题图甲，以A为研究对象，重力与支持力的合力沿竖直方向，而A沿水平方向的加速度：ax＝acs α＝gsin α·cs α，该加速度由水平方向弹簧的弹力提供，所以弹簧L1处于压缩状态；对于题图乙，以C为研究对象，重力与斜面支持力的合力大小：F合＝mgsin α，即C不能受到弹簧的弹力，弹簧L2处于原长状态。故选项C正确，A、B、D错误。
3. ACD
解析：当拉力小于B、C之间的最大静摩擦力时，A、B保持静止没有加速度，所以B项错误；此时f1＝f2＝F，即两个摩擦力都随拉力增大而增大，在拉力增大到等于B、C之间的最大静摩擦力至A、B间达到最大静摩擦力这段时间，A、B一起向前加速，加速度a＝eq \f(F－f2max,mA＋mB)，A、B间的静摩擦力f1＝mBa＋f2max＝eq \f(mBF＋mAf2max,mA＋mB)，B、C之间变成了滑动摩擦力保持不变，所以D项正确；当拉力再增大时，A、B之间也发生了相对滑动，A、B之间变成了滑动摩擦力，即不再变化，此时A的加速度a′＝eq \f(F－f1max,mA)，综上所述可知A、C项正确。
4. (1)15 N (2)6 m
解析：(1)在水平推力F作用下，物块A、B一起做匀加速运动，加速度为a，由B物块的v­t图像得
a＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(6,2) m/s2＝3 m/s2
对于A、B整体，由牛顿第二定律得
F－μmAg＝(mA＋mB)a
代入数据解得F＝15 N。
(2)设物块A做匀减速运动的时间为t，撤去推力F后，A、B两物块分离，A在摩擦力作用下做匀减速运动，B做匀速运动，对A，由牛顿第二定律
－μmAg＝mAaA
解得
aA＝－μg＝－3 m/s2
由加速度的定义得A减速所用的时间为
t＝eq \f(0－v0,aA)＝eq \f(0－6,－3) s＝2 s
物块A通过的位移xA＝eq \f(v0,2)t＝6 m。
物块B通过的位移xB＝v0t＝6×2 m＝12 m。
物块A刚停止时A、B间的距离Δx＝xB－xA＝6 m。
5.(1)75 m (2)40 m/s (3)eq \f(5\r(5),3) s
解析：(1)设无人机上升时加速度为a，由牛顿第二定律，有
F－mg－f＝ma
解得a＝6 m/s2。
由位移与时间的关系
h＝eq \f(1,2)at2
解得h＝75 m。
(2)设无人机坠落过程中加速度为a1，由牛顿第二定律，有
mg－f＝ma1
解得a1＝8 m/s2。
由速度与位移的关系
v2＝2a1H
解得v＝40 m/s。
(3)设飞行器恢复升力后向下减速时加速度为a2，由牛顿第二定律，有
F－mg＋f＝ma2
解得a2＝10 m/s2。
设飞行器恢复升力时速度大小为vm，则有
eq \f(vm2,2a1)＋eq \f(vm2,2a2)＝H
又由vm＝a1t1，解得t1＝eq \f(5\r(5),3) s。
6. D
解析：
以小球A为研究对象，分析受力如图，根据牛顿第二定律得
mAgtanθ＝mAa
得a＝gtan θ，方向水平向右。
再对物块B研究得：小车对B的摩擦力为
f＝ma＝mgtan θ
方向水平向右，
小车对B的支持力大小为N＝mg，方向竖直向上。
则小车对物块B产生的作用力的大小为
F＝eq \r(N2＋f2)＝mgeq \r(1＋tan2 θ)，方向斜向右上方，故D正确。
7. (1)4.8 m/s (2)见解析图
解析：(1)滑块沿斜面上滑过程，由牛顿第二定律
mgsin θ＋μmgcs θ＝ma1
解得a1＝9.6 m/s2。
设滑块上滑位移大小为L，则由v02＝2a1L，解得L＝4.8 m。
滑块沿斜面下滑过程，由牛顿第二定律
mgsin θ－μmgcs θ＝ma2
解得a2＝2.4 m/s2。
根据v2＝2a2L，解得v＝4.8 m/s。
(2)滑块沿斜面上滑过程用时
t1＝eq \f(v0,a1)＝1 s
对斜面体与滑块构成的系统受力分析可得
Ff1＝ma1cs θ＝7.68 N
滑块沿斜面下滑过程用时
t2＝eq \f(v,a2)＝2 s
对斜面体与滑块构成的系统受力分析可得
Ff2＝ma2cs θ＝1.92 N
Ff随时间变化如图所示。