牛頓第二定律經(jīng)典好題.doc

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牛頓第二定律瞬間問題1如圖所示，一木塊在光滑水平面上受一恒力F作用而運(yùn)動(dòng)，前方固定一個(gè)彈簧，當(dāng)木塊接觸彈簧后()A將立即做變減速運(yùn)動(dòng)B將立即做勻減速運(yùn)動(dòng)C在一段時(shí)間內(nèi)仍然做加速運(yùn)動(dòng)，速度繼續(xù)增大D在彈簧處于最大壓縮量時(shí)，物體的加速度為零解析：因?yàn)樗矫婀饣?，物塊與彈簧接觸前，在推力的作用下做加速運(yùn)動(dòng)，與彈簧接觸后，隨著壓縮量的增加，彈簧彈力不斷變大，彈力小于推力時(shí)，物體繼續(xù)加速，彈力等于推力時(shí)，物體的加速度減為零，速度達(dá)到最大，彈力大于推力后，物體減速，當(dāng)壓縮量最大時(shí)，物塊靜止答案：C2(2017屆瀏陽一中月考)搬運(yùn)工人沿粗糙斜面把一個(gè)物體拉上卡車，當(dāng)力沿斜面向上，大小為F時(shí)，物體的加速度為a1；若保持力的方向不變，大小變?yōu)?F時(shí)，物體的加速度為a2，則()Aa1a2 Ba1a22a1Ca22a1 Da22a1解析：當(dāng)力沿斜面向上，大小為F時(shí)，物體的加速度為a1，則Fmgsinmgcosma1；保持力的方向不變，大小變?yōu)?F時(shí)，物體的加速度為a2,2Fmgsinmgcosma2；可見a22a1；綜上本題選D.答案：D3(2017屆天津一中月考)如圖所示，A、B、C三球質(zhì)量均為m，輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面頂端、另一端與A球相連，A、B間固定一個(gè)輕桿，B、C間由一輕質(zhì)細(xì)線連接傾角為的光滑斜面固定在地面上，彈簧、輕桿與細(xì)線均平行于斜面，初始系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)線被燒斷的瞬間，下列說法正確的是()AA球的受力情況未變，加速度為零BC球的加速度沿斜面向下，大小為gCA、B之間桿的拉力大小為2mgsinDA、B兩個(gè)小球的加速度均沿斜面向上，大小均為gsin解析：細(xì)線被燒斷的瞬間，以A、B整體為研究對象，彈簧彈力不變，細(xì)線拉力突變?yōu)?，合力不為0，加速度不為0，故A錯(cuò)誤；對球C，由牛頓第二定律得：mgsinma，解得：agsin，方向向下，故B錯(cuò)誤；以A、B、C組成的系統(tǒng)為研究對象，燒斷細(xì)線前，A、B、C靜止，處于平衡狀態(tài)，合力為零，彈簧的彈力f3mgsin，燒斷細(xì)線的瞬間，由于彈簧彈力不能突變，彈簧彈力不變，以A、B為研究對象，由牛頓第二定律得：3mgsin2mgsin2ma，則B的加速度agsin，故D正確；由D可知，B的加速度為agsin，以B為研究對象，由牛頓第二定律得Tmgsinma.解得：Tmgsin，故C錯(cuò)誤；故選D.答案：D9如圖所示，質(zhì)量分別為m、2m的兩物塊A、B中間用輕彈簧相連，A、B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，在水平推力F作用下，A、B一起向右做加速度大小為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)突然撤去推力F的瞬間，A、B兩物塊的加速度大小分別為()AaA2a3g BaA2(ag)CaBa DaBag答案AC解析撤去F前，根據(jù)牛頓第二定律，對A、B、彈簧整體有F3mg3ma, 對B有FN2mg2ma，得FN2(ag)m。撤去F的瞬間彈簧彈力不變，大小仍為FN，兩物塊受到的滑動(dòng)摩擦力不變，所以，物塊B受力不變，aBa，對物塊A，由牛頓第二定律得FNmgmaA，有aA2a3g。綜上分析，A、C項(xiàng)正確。整體隔離法的靈活應(yīng)用3.如圖所示，A、B兩物塊疊放在一起，在粗糙的水平面上保持相對靜止地向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中B受到的摩擦力()A方向向左，大小不變 B方向向左，逐漸減小C方向向右，大小不變 D方向向右，逐漸減小解析：A、B兩物塊疊放在一起共同向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，對A、B整體根據(jù)牛頓第二定律有ag，然后隔離B，根據(jù)牛頓第二定律有fABmBamBg，其大小不變，物塊B向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，故加速度方向向左，摩擦力向左；故選A.答案：A4.如圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m和3m的三個(gè)木塊，其中質(zhì)量為2m和3m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連，輕繩能承受的最大拉力為T.現(xiàn)用水平拉力F拉其中一個(gè)質(zhì)量為3m的木塊，使三個(gè)木塊以同一加速度運(yùn)動(dòng)，則以下說法正確的是()A質(zhì)量為2m的木塊受到四個(gè)力的作用B當(dāng)F逐漸增大到T時(shí)，輕繩剛好被拉斷C當(dāng)F逐漸增大到1.5T時(shí)，輕繩還不會(huì)被拉斷D輕繩剛要被拉斷時(shí)，質(zhì)量為m和2m的木塊間的摩擦力為T解析：質(zhì)量為2m的木塊受到重力、質(zhì)量為m的木塊的壓力、m對其作用的向后的摩擦力、輕繩的拉力、地面的支持力五個(gè)力的作用，故A錯(cuò)誤；對整體，由牛頓第二定律可知，a；隔離后面的疊加體，由牛頓第二定律可知，輕繩中拉力為F3ma，由此可知，當(dāng)F逐漸增大到2T時(shí)，輕繩中拉力等于T，輕繩才剛好被拉斷，故B錯(cuò)誤，C正確；輕繩剛要被拉斷時(shí)，木塊加速度a，質(zhì)量為m和2m的木塊間的摩擦力為fma，故D錯(cuò)誤故選C.答案：C4.(2016屆馬鞍山二中、安師大附中、淮北一中、銅陵一中聯(lián)考)如圖所示，在傾角為的固定斜面上有兩個(gè)靠在一起的物體A、B，兩物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，用平行于斜面的恒力F向上推物體A使兩物體沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，且B對A的壓力平行于斜面，則下列說法中正確的是()A只減小A的質(zhì)量，B對A的壓力大小不變B只減小B的質(zhì)量，B對A的壓力大小會(huì)增大C只減小斜面間的傾角，B對A的壓力大小不變D只減小兩物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，B對A的壓力會(huì)增大解析：將A、B看成一個(gè)整體，整體在沿斜面方向上受到沿斜面向下的重力的分力，沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力，沿斜面向上的推力，根據(jù)牛頓第二定律可得agsingcos，隔離B分析可得NmBgsinmBgcosmBa，解得N，由牛頓第三定律可知，B對A的壓力N，若只減小A的質(zhì)量，壓力變大，若只減小B的質(zhì)量，壓力變小，A、B錯(cuò)誤；A、B之間的壓力與斜面的傾角、與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)無關(guān)，C正確，D錯(cuò)誤答案：C4(2016屆河南頂級名校月考)兩個(gè)質(zhì)量分別為m1、m2的物體A和B緊靠在一起放在光滑水平桌面上，如圖所示，如果它們分別受到水平推力2F和F，則A、B之間彈力的大小為()A.F BFC.F DF解析：根據(jù)牛頓第二定律對整體有：2FF(m1m2)a，方向水平向右：對物體B有：FNFm2a，聯(lián)立上述兩式得：FNF，故選項(xiàng)A、B、D均錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確答案：C臨界極值問題6.(2017屆遼寧二中月考)如圖所示，A、B兩物塊的質(zhì)量分別為3m和2m，兩物塊靜止疊放在水平地面上A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(0)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g.現(xiàn)對B施加一水平推力F，則下列說法正確的是()A若Fmg，A、B間的摩擦力一定為零B當(dāng)F7.5mg時(shí)，A相對B滑動(dòng)C當(dāng)F3mg時(shí)，A的加速度為gD若去掉B上的力，而將F3mg的力作用在A上，則B的加速度為0.1g解析：A、B與地面間的最大靜摩擦力為f1(3m2m)g，若Fmg，A、B保持靜止，A、B間的摩擦力一定為零，故A正確；A物體的最大加速度為g，根據(jù)牛頓第二定律有F5ma，解得F7.5mg，故當(dāng)F7.5mg時(shí)，A相對B滑動(dòng)，故B正確；當(dāng)F3mg時(shí)，A、B保持相對靜止，A的加速度為a0.1g，故C錯(cuò)誤；若去掉B上的力，而將F3mg的力作用在A上，B發(fā)生相對滑動(dòng)的臨界加速度a0.25g，對A分析F3mg3ma，解得不發(fā)生相對滑動(dòng)的最小拉力F3.75mg，可知F3mg的力作用在A上，一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，a0.1g，故D正確答案：ABD例3如圖所示，物體A疊放在物體B上，B置于光滑水平面上，A、B質(zhì)量分別為mA6 kg、mB2 kg，A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，開始時(shí)F10 N，此后逐漸增大，在增大到45 N的過程中，則()A.當(dāng)拉力Fv1，則()At2時(shí)刻，小物塊離A處的距離達(dá)到最大B.t2時(shí)刻，小物塊相對傳送帶滑動(dòng)的距離達(dá)到最大C.0t2時(shí)間內(nèi)，小物塊受到的摩擦力方向先向右后向左D.0t3時(shí)間內(nèi)，小物塊始終受到大小不變的摩擦力作用答案B解析小物塊對地速度為零時(shí)，即t1時(shí)刻，向左離開A處最遠(yuǎn)，t2時(shí)刻，小物塊相對傳送帶靜止，此時(shí)不再相對傳送帶滑動(dòng)，所以從開始到此刻，它相對傳送帶滑動(dòng)的距離最大，A錯(cuò)誤、B正確。0t2時(shí)間內(nèi)，小物塊受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，方向始終向右，大小不變，t2時(shí)刻以后小物塊相對傳送帶靜止，與傳送帶一起以速度v1勻速運(yùn)動(dòng)，不再受摩擦力作用，C、D錯(cuò)誤。2.(多選)如圖所示，用皮帶傳送一質(zhì)量為M的物體，二者始終保持相對靜止，則下列關(guān)于物體所受摩擦力的說法正確的是()A皮帶傳送的速度越大，摩擦力越大B皮帶加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度越大，則摩擦力越大C皮帶的速度恒定時(shí)，物塊的質(zhì)量越大，摩擦力越大D摩擦力的方向一定與皮帶速度的方向相同解析：由于二者相對靜止，因此物塊所受的是靜摩擦力，則：若傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)，則fMgsin，與傳送帶的速度無關(guān)，A錯(cuò)誤，C正確；若傳送帶勻加速運(yùn)動(dòng)，則靜摩擦力的方向一定沿傳送帶向上，且fMgsinMa，要求MgcosMgsin，所以fMaMgsin，B正確若傳送帶勻減速向上運(yùn)動(dòng)，分三種情況：若agsin，則物塊所受的靜摩擦力沿斜面向上，即MgsinfMa；若agsin，則物塊所受的靜摩擦力為零；若agsin，則物塊所受的靜摩擦力沿斜面向下之前v2v1，之后做勻速運(yùn)動(dòng)，所以D錯(cuò)誤答案：BC；2如圖所示，傾角為37，長為l16 m的傳送帶，轉(zhuǎn)動(dòng)速度為v10 m/s，在傳送帶頂端A處無初速度的釋放一個(gè)質(zhì)量為m0.5 kg的物體，已知物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，g取10 m/s2。求：(sin370.6，cos370.8)(1)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體從頂端A滑到底端B的時(shí)間；(2)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體從頂端A滑到底端B的時(shí)間。答案(1)4 s(2)2 s解析(1)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體相對傳送帶向下運(yùn)動(dòng)，則物體所受滑動(dòng)摩擦力沿斜面向上，相對傳送帶向下勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有：mg(sin37cos37)ma則agsin37gcos372 m/s2，根據(jù)lat2得t4 s。(2)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)物體下滑速度小于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)，物體相對傳送帶向上運(yùn)動(dòng)，則物體所受滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向下，設(shè)物體的加速度大小為a1，由牛頓第二定律得mgsin37mgcos37ma1則有a110 m/s2設(shè)當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度等于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間為t1，位移為x1，則有t1 s1 s，x1a1t5 mmgcos37，則下一時(shí)刻物體相對傳送帶向下運(yùn)動(dòng)，受到傳送帶向上的滑動(dòng)摩擦力摩擦力發(fā)生突變。設(shè)當(dāng)物體下滑速度大于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)物體的加速度為a2，則a22 m/s2x2lx111 m又因?yàn)閤2vt2a2t，則有10t2t11解得：t21 s(t211 s舍去)所以t總t1t22 s。4. 如圖所示，水平傳送帶A、B兩端相距s3.5 m，工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，取重力加速度大小g10 m/s2。工件滑上A端瞬時(shí)速度vA4 m/s，達(dá)到B端的瞬時(shí)速度設(shè)為vB，則下列說法不正確的是()A若傳送帶不動(dòng)，則vB3 m/sB若傳送帶以速度v4 m/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則vB3 m/sC若傳送帶以速度v2 m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則vB3 m/sD若傳送帶以速度v2 m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則vB2 m/s答案D板塊滑動(dòng)122015保定一模(18分)一長木板靜止在水平地面上，在t0時(shí)刻，一小滑塊以某一速度滑到木板上表面，經(jīng)過2 s滑塊和木板同時(shí)停下，滑塊始終在木板上。木板運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，已知木板和滑塊的質(zhì)量均為0.1 kg，重力加速度g取10 m/s2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，根據(jù)圖象信息解答下面問題：(1)求出木板和滑塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)滑塊剛滑到木板上時(shí)的速度多大？(3)求整個(gè)過程中滑塊和木板之間產(chǎn)生的熱量。答案(1)0.3(2)v04 m/s(3)Q0.6 J解析(1)由圖象求得01 s木板加速度大小a11 m/s212 s木板與滑塊整體加速度大小a21 m/s2木板與地面間摩擦力大小F2ma20.2 N設(shè)木板和滑塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，在01 s內(nèi)mgFma1代入數(shù)據(jù)解得0.3(2)滑塊在滑上木板01 s過程中mgmav0atv由圖象可得v04 m/s(3)由圖象可知，從開始到木板與滑塊共速過程的位移s木0.5 ms塊1 m2.5 m設(shè)滑塊和木板之間產(chǎn)生的熱量為Q，熱量只在01 s的過程中產(chǎn)生Qmg(s塊s木)代入數(shù)據(jù)解得Q0.6 J。10如圖甲所示，有一傾角為30的光滑固定斜面，斜面底端的水平面上放一質(zhì)量為M的木板開始時(shí)質(zhì)量為m1 kg的滑塊在水平向左的力F作用下靜止在斜面上，今將水平力F變?yōu)樗较蛴?，?dāng)滑塊滑到木板上時(shí)撤去力F，滑塊滑上木板的過程不考慮能量損失，此后滑塊和木板在水平方向上運(yùn)動(dòng)的vt圖象如圖乙所示，g10 m/s2.求：(1)水平作用力F的大??；(2)滑塊開始下滑時(shí)的高度；(3)木板的質(zhì)量解析：(1)滑塊受到水平推力F、重力mg和支持力FN處于平衡Fmgtan，代入數(shù)據(jù)可得：F N.(2)滑塊滑到木板上的初速度為10 m/s，當(dāng)F變?yōu)樗较蛴抑?，由牛頓第二定律可得：mgsinFcosma，解得a10 m/s2下滑的位移：x，解得x5 m故下滑的高度hxsin302.5 m.(3)由圖象可知，二者先發(fā)生相對滑動(dòng)，當(dāng)達(dá)到共同速度后一塊做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1，滑塊與木反間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2，二者共同減速時(shí)的加速度大小a11 m/s2發(fā)生相對滑動(dòng)時(shí)，木板的加速度a21 m/s2滑塊減速的加速度大小為a34 m/s2對整體受力分析可得a11g可得10.1在02 s內(nèi)分別對m和M做受力分析對M：a2，對m：a3代入數(shù)據(jù)解方程可得M1.5 kg.答案：(1) N(2)2.5 m(3)1.5 kg6如圖所示，質(zhì)量M8 kg的小車放在水平光滑的平面上，在小車左端加一水平推力F8 N，當(dāng)小車向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到1.5 m/s時(shí)，在小車前端輕輕地放上一個(gè)大小不計(jì)、質(zhì)量為m2 kg的小物塊，物塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，小車足夠長，求：(1)放上小物塊后，小物塊及小車的加速度各為多大？(2)經(jīng)多長時(shí)間兩者達(dá)到相同的速度？(3)從小物塊放上小車開始，經(jīng)過t1.5 s小物塊通過的位移大小為多少？(取g10 m/s2)解析：(1)物塊的加速度amg2 m/s2，小車的加速度：aM0.5 m/s2.(2)二者均做加速運(yùn)動(dòng)，但是木塊的加速度大由amtv0aMt，得：t1 s.(3)在開始1 s內(nèi)小物塊的位移：s1amt21 m，最大速度：vamt2 m/s.假設(shè)在接下來的0.5 s物塊與小車相對靜止，一起做加速運(yùn)動(dòng)，則加速度：a0.8 m/s2，此時(shí)二者之間的摩擦力fmamg，因此假設(shè)成立此0.5 s內(nèi)的位移：s2vtat21.1 m，通過的總位移ss1s22.1 m.答案：(1)2 m/s20.5 m/s2(2)1 s(3)2.1 m7.如圖所示，水平地面上依次排放兩塊完全相同的木板，長度均為l2 m，質(zhì)量均為m2100 kg，一質(zhì)量為m1100 kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))以v06 m/s的速度沖上A木板的左端，物體與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)20.2.(最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等；取g10 m/s2)(1)若物體滑上木板A時(shí)，木板不動(dòng)，而滑上木板B時(shí)，木板B開始滑動(dòng)，求1應(yīng)滿足的條件；(2)若10.5，求物體滑到木板A末端時(shí)的速度和在木板A上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間解析：(1)若滑上木板A時(shí)，木板不動(dòng)，由受力分析得1m1g2(m12m2)g；若滑上木板B時(shí)，木板B開始滑動(dòng)，由受力分析得1m1g2(m1m2)g，聯(lián)立方程，代入數(shù)據(jù)得0.410.6.(2)若10.5，則物體在木板A上滑動(dòng)時(shí)，木板A不動(dòng)設(shè)貨物在木板A上做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a1，由牛頓第二定律得1m1gm1a1，設(shè)物體滑到木板A末端時(shí)的速度為v1，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得vv2a1l，設(shè)在木板A上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v1v0a1t，代入數(shù)據(jù)得v14 m/s，t0.4 s.答案：(1)0.410.6(2)4 m/s0.4 s8如圖所示，有1、2、3三個(gè)質(zhì)量均為m1 kg的物體，物體2與物體3通過不可伸長輕繩連接，跨過光滑的定滑輪，設(shè)長板2到定滑輪足夠遠(yuǎn)，物體3離地面高H5.75 m，物體1與長板2之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2.長板2放在光滑的水平桌面上從靜止開始釋放，同時(shí)物體1(視為質(zhì)點(diǎn))在長板2的左端以v4 m/s的初速度開始向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中恰好沒有從長板2的右端掉下求：(1)長板2的長度L0；(2)當(dāng)物體3落地時(shí)，物體1在長板2的位置解析：(1)1在向左的滑動(dòng)摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a1g2 m/s2，對2和3分別由牛頓第二定律可得：Fmgma2，mgFma2，二式相加得a2(gg)6 m/s2；設(shè)經(jīng)過時(shí)間t1，三者速度達(dá)到相等，設(shè)為v1，則v1va1t1a2t1，解得v13 m/s，t10.5 s，則1和2運(yùn)動(dòng)的位移分別為x1(vv1)t11.75 m；x2v1t10.75 mH，而L0x1x2，解得L01 m.(2)假設(shè)速度相同時(shí)三者相對靜止，對整體由牛頓第二定律得mg3ma，解得a.對物塊1，當(dāng)受到滑動(dòng)摩擦力時(shí)，其加速度最大最大值為g，小于，故1與2要發(fā)生相對滑動(dòng)，物體1相對于2向后滑動(dòng)，其加速度大小a32 m/s2，方向向右對2和3整體由牛頓第二定律得：a4(gg)4 m/s2，故2和3做勻加速運(yùn)動(dòng)設(shè)再經(jīng)過時(shí)間t2物體3落地，則對2可得Hx2v1t2a4t，解得t21 s，物體1的位移x3v1t2a3t4 m而Hx2x31 m，所以當(dāng)物體3落地時(shí)，物體1在長木板2的最左端答案：(1)1 m(2)物體1在長木板2的最左端13