第2讲牛顿第二定律的实验及基本应用练解析版2022年高考一轮复习讲练测新高考江苏

第2讲牛顿第二定律的实验及基本应用（练）一、单选题（2020•江苏南京市•高三开学考试）物体的运动情况或所受合外力的情况如图所示，四幅图的图线都是直线，从图中可以判断这四个质量一定的物体的某些运动特征.下列说法正确的是A.甲物体受到不为零且恒定的合外力B.乙物体受到的合外力越来越大C.丙物体受到的合外力为零D.丁物体的加速度越来越大【答案】D【解析】甲图中物体做匀速直线，处于平衡状态，此时所受合力为零，A错误：乙图中物体做匀加速直线运动，加速度恒定，根据牛顿第二定律，所受合外力恒定，B错误；丙图中加速度恒定，同样所受合包力恒定不变，C错误；丁图中，根据牛顿第二定律，F=ma,所受合外力越来越大，因此加速度越来越大，D正确.（2020•江苏高三专题练习）质量为m的木箱在粗糙水平地面上，当用水平推力厂作用于物体上时，物体产生的加速度为a,若作用力变为2凡而方向不变，则木箱产生的加速度优（ ）A.等于a B.等于2a C.小于2a,大于aD.大于2a【答案】D【解析】当水平拉力变为2尸时，物体所受的滑动摩擦力大小没有变化，设物体所受的滑动摩擦力大小为号，当拉力变为2尸时物体的加速度为优，根据牛顿第•.定律得F-Ff=ma-2F-Ff=ma解得、、Ff〜

ci=2a+—>2am故选D«（2020•南通西藏民族中学高三期中）质量为卬的一物体，用细线挂在电梯的天花板上.当电梯以号的加速度竖直加速下降时，细线对物体的拉力大小为（）4 2 1A.—mg B.mg C.-mg D.—mg【答案】c【解析】对物体做受力分析可知，物体受到竖直向上的拉力和竖直向下的重力，根据牛顿第二定律有mg-Ft-ma代入数据有足_2mg3故选C«4.如图所示，光滑水平面上放置质量分别为0、2m和3卬的三个木块，其中质量为2卬和36的木块间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为北现用水平拉力尸拉其中一个质量为30的木块，使三个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是（ ）m 2m 3m-父///////////////////////A.质量为20的木块受到四个力的作用B.当尸逐渐增大到7时，轻绳刚好被拉断C.当厂逐渐增大到1.57时，轻绳还不会被拉断2D.轻绳刚要被拉断时，质量为〃和2卬的木块间的摩擦力为一丁3【答案】C【解析】A.对质量为2m的木块受力分析可知，受重力、地面对木块的支持力、质量为加的木块的压力和摩擦力，轻绳对木块的拉力共5个力，A错误：BC.由轻绳能承受的最大拉力T,有T

a=——

3m由整体可知片6wa=6〃xZ-=2r3mB错误，C正确：D.质量m和2m的木块间的摩擦力TTF-maFm'X. =—3m3D错误。故选Co（2021•江苏高三专题练习）如图所示，一个质量为0的均匀光滑球放在倾角为。的固定斜面上，并被斜面上一挡板档住，处于静止状态。已知重力加速度为g,设球对挡板的压力大小为球对斜面的压力大小则（ ）A.Fi-mgsin。 B.即mgcos0C.A：E=sin/1 D.撤去挡板瞬间球的加速度为外an。【答案】C【解析】A.球对挡板的压力A大小为耳=mgtan，,A错误；B.球对斜面的压力£大小为招=」三，B错误：cost/C.二力的比值为Fl:F2=mgtan0:---二sin。：1

cos。C正确；1）.撤去挡板瞬间球的加速度为mgsin0-ma解得a=gsin6,I）错误。故选C.故选C.mg（2020•宜兴市官林中学高三月考）如图所示，光滑水平面上，AB两物体用轻弹簧连接在一起，A、B的质量分别为眼、破，在拉力厂作用下，AB共同做匀加速直线运动，加速度大小为a,某时刻突然撤去拉力F,此瞬时A和B的加速度大小为以和a2,则（ ）B.A.4=0,a?=0B.C.4= C.4= D.4=a,nt々=-Q〜niy【答案】D【解析】ABCD.突然撤去拉力瞬间，物体A受力情况不变，因此物体A的加速度劭=%由牛顿第二定律可得-mxa撤去拉力后，物块B在水平方向只受弹簧弹力的作用，由牛顿笫二定律可得联立可得m,

=—a-m2ABC错误，D正确：故选Do（2020•江苏省木渎高级中学高三月考）一质量为0的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用人表示，速度大小用丫表示。市:力加速度大小为g。以下判断正

确的是（)确的是（)A.0~右时间内，/增大，F^>mg B. &时间内，v减小,R〈mgC.6t3时间内，r增大，R<mg D.小右时间内，r减小，Rynig【答案】D【解析】A.由于s-f图像的斜率表示速度，可知在0~力时间内速度增加，即乘客的加速度向F，处于失重状态，则R〈mg,选项A错误：B.在力“上时间内速度不变，即乘客的匀速下降，则尺=侬，选项B错误；CD.在/：,时间内速度减小，即乘客的减速下降，超重，则K>mg,选项C错误，I）正确；故选D。8.（2020•江苏省前黄高级中学高三月考）下图是某同学站在压力传感器上做下蹲-起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间.由图线可知，该同学的体重约为650N,除此以外，还可以得到以下信息iooor**"0800匕另600H-（N*00{boo「一^'"1 2 3 4. 5〜时间（s）71s时人处在下蹲的最低点2s时人处于下蹲静止状态C.该同学做了2次下蹲-起立的动作D.下蹲过程中人始终处于失重状态【答案】B【解析】人在下蹲的过程中，先加速向下运动，此时加速度方向向下，故人处于失重状态，最后人静止，故下半段是人减速向下的过程，此时加速度方向向匕人处于超重状态，故下蹲过程中先是失重后超重，选项D错误：在1s时人的失重最大，即向下的加速度最大，故此时人并没有静止，它不是下蹲的最低点，选项A错误；2s时人经历了失量和超市:两个过程，故此时处于卜蹲静止状态，选项B正确；该同学在前2s时是下蹲过程，后2s是起立的过程，所以共做了1次下蹲起立的动作，选项C错误.（2020•无锡市市北高级中学高三月考）汽车紧急刹车后，停止运动的车轮在水平地面上滑动直至停止，在地面上留下的痕迹称为刹车线。由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度。已知汽车轮胎与地面之间的动摩擦因数为0.80,测得刹车线长25m。汽车在刹车前的瞬间的速度大小为（重力加速度g取lOm/s?）（ ）A.10m/sB.20m/sC.30m/sD.40m/s【答案】B【分析】分析刹车后汽车的合外力，进而求得加速度；再根据匀变速运动规律，由位移求得速度。运动学问题，一般先根据物体受力，利用牛顿第二定律求得加速度，然后再由运动学规律求解相关位移、速度等问题。【解析】刹车后汽车的合外力为摩擦力f=加速度f ,?a=—=jLig=8m/s~

m又有刹车线长25m,故可由匀变速直线运动规律得到汽车在刹乍前的瞬间的速度大小v=ytlas=\/2x8x25m/s=20m/s故ACD错误，B正确°故选Bo（2020•江苏省滨海中学高三期中）将一质量为/〃的小球靠近墙面整直向上抛出，图甲是向上运动小球的频闪照片，图乙是下降时的频闪照片，。是运动的最高点，甲乙两次闪光频率相同，重力加速度为g,假设小球所受的阻力大小不变，则可估算小球受到的阻力大小约为（ ）TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"iTi illii IIII 111i]L」1r1^ r1^ii iiiii iiiIWI甲 乙1

D.—mg,11

D.—mgA.mg B.-mg C.—mg【答案】D【解析】设每块砖的厚度是d,向上运动上运动时：9止30&》①向下运动时：3d-d=a'T②联立①②得：a3 ...-=T ③a1根据牛顿第二定律，向上运动时：向下运动时：联立③④⑤得：「If=2mg故选D。（2020•江苏高考真题）中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为凡若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（ ）A.F19F F FB.- C. D.20 19 20【答案】c【解析】根据题意可知第2节车厢对第3节乍厢的牵引力为£因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有F-38/=38ma设倒数第3节车厢时倒数第2节车厢的牵引力为则根据牛顿第二定律有F}-2f=2ma联立解得耳=故选Co二、多选题（2020•江苏盐城市•盐城中学高三月考）质量为m=60kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他的重心的速率随时间变化的图像如图所示.取「lOm/s?,由图像可知（ ）Q0.5s时他的加速度约为0.3m/s24s时他处于超重状态Ql.1s时他受到单杠的作用力的大小是620ND.片1.5s时他处于失重状态【答案】ABD【解析】A.根据速度图象的斜率表示加速度可知，LO.5s时，他的加速度Av

a=—=0.3m/s"Ar故A正确;

B.片0.4s时他向上加速运动，加速度方向竖直向匕他处于超重状态，故B正确;Ll.1s时他的加速度为零，他受到的单杠的作用力刚好等于重力600N,故C错误;Ll.5s时他向上做减速运动，加速度方向向F,他处于失重状态，故D正确。故选ABDo实验题13.（2020•江苏泰州市•泰州中学高三月考）某同学使用如图甲装置测量木板和物块（底面平整，上有凹13.槽）间的动摩擦因数，已知当地重力加速度为g。槽）间的动摩擦因数，已知当地重力加速度为g。实验步骤：电磁打点纸带①调整木板处于水平状态，物块凹槽内放置两个磋码保证物块和祛码的总质量远大于小吊盘和重物质量之②按住小车挂上带有适当重物的小吊盘，测出小吊盘和重物总质量m③接通打点计时器电源释放小车获得带有点迹的纸带④改变小吊盘中重物质量重复步骤②③⑤选纸带上消晰的部分每5个间隔标注一个计数点，测量位移，如图乙，求出与不同必相对应的加速度a⑥以卬为纵坐标，a为横坐标，在坐标纸上作//ra关系图线，如图丙，测得斜率为A,纵轴截距为b甲14.70乙

甲14.70乙丙完成下列填空：(1)某次实验中测得的纸带如图乙所示，则小车加速度4m/T(计算结果保留三位有数字)。(2)假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，根据图像内斜率和截距可得木板和物块间的动摩擦因数〃=(用题中所给的字母表示)b【答案】1.01 —kg【解析】[1]相邻计数点的时间间隔T=5x0.02s=0.1s根据逐差法求解加速度Cl=XCECl=XCE-XAC4T221.60-8.79-8.79xl0-2m/s2=1()lm/s24x0.12[2]据题意知，绳子拉力近似等于小吊盘和重物的总重:力；设物块和跌码的总质枇为M,由牛顿第二定律得mg-/jMg=Ma变形得m=—a+/jM

g故图像斜率,M

k-——g纵轴截距b=/.iM解得14.(2020•南京市大厂高级中学高三开学考试)小明在课本上查到“木一木”的动摩擦因数为0.3,打算对这个数据进行检验，设计了以下实验:(1)如图所示，将质量为材的待测木块放在水平放置的长木板匕通过跨过滑轮的细绳与沙桶相连，增加沙桶中沙的质量，直到轻推木块，木块恰能做匀速直线运动，若此时沙桶及沙的总质量为小，则动摩擦因数〃=(2)由于找不到天平，小明进行了如下实验步骤：①取下沙桶，在木板上固定打点计时器，将纸带一端系在木块上，并穿过打点计时器；②将木板不带滑轮的一端垫高，直到轻推木块，木块能做匀速直线运动；③挂上沙桶(沙桶及沙的总质量保持不变)，接通电源，待打点稳定后释放木块，得到如图纸带(相邻两计数点间还有1个点未画出)。已知打点计时器的频率为50Hz,根据纸带数据，可求得木块运动的加速度a=m/s2.(保留2位有效数字)。(3)若当地的重力加速度大小为9.8m/s2,则可求得〃=(保留2位有效数字)。【答案】— 2.4 0.32M【解析】(1)[1].由题意可知，物块匀速运动时满足mg—/iMg即m

-

M[2].根据Ar=aT2解得_ _(6.96+6.57+6.19-5.80-5.42-5.04)x10-2皿,4mzs2a~9T2- 9x0.042 s-•s[3].由牛顿第二定律mg=juMg联立解得4=0.32四、解答题（2020•江苏）某人在一超市购物，通过下坡通道时，不小心将购物车松开，购物车由静止开始沿通道下滑，经过0.5s的反应时间后，该人开始匀加速追购物车，且人的最大速度为6m/s,则再经过2s,该人追上购物车。已知通道可看作斜面，倾角为37°，购物车与通道之间的摩擦力等于购物车对通道压力的g，则人在加速过程中的加速度大小约为多少？（整个运动过程中空气阻力忽略不计，重力加速度g取lOm/s2,sin37°=0.6，cos37°=0.8）【答案】3.13m/s2【解析】对小车受力分析知N=〃zgcos37mgsin37-f=maT联立以上式子，加速度a=2m/s2则1?13x乍=—=—x2x(2+0.5)~=6.25m.v设人的加速度为a',加速到6m/s时间为〃，则/=一,a3=?+皿-，-4)=%.即J+6x(2-£]=6.25m2a\a)解得a=—m/s2=3.13m/s2

7(2020•江苏南通市•海门市第一中学高三期中)江苏省公安厅交警总队组织沿江8市交警部门组建「无人机执法小分队，今年国庆期间，利用无人机灵活机动的特点，进行低空巡查和悬停抓拍交通违法行为。如图所示，为一架小型四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，无人机连同装备的质量为02kg,其动力系统所能提供的最大作用力为月=36N,运动过程中所受空气阻力大小恒为FNN。取g=10m/s、(1)无人机在地面上从静止开始，以最大作用力竖直向上起飞，到达离地高度为方=12m的位置所需要的时间t为多少？(2)无人机现由悬停抓拍改做低空巡查，从静止开始以a考m/s”的加速度沿水平线做匀加速直线运动，求在此过程中其动力系统所提供的作用力用的大小和方向。(方向可用角度的正切值表示)【答案】(1)2s；(2)&=106\,方向与水平夹arctan2度角斜向上【解析】(1)无人机竖直向上做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：F/r=mg-/=ma代入得：a^6m/s-；由运动学公式得:代入得：r^2s（2）无人机沿水平方向做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得:F「f=ma在竖直方向处于二力平衡为：Fy=mg且——代人得动力系统所提供的作用力为：F2=1075N又有tan^/=—=2

Fx则用的方向与水平夹arctan2度角斜向上（2020•江苏苏州市•崇真中学高三月考）如图所示，一质量炉0.4kg的小物块，以%=2m/s的初速度，在与斜面平行的拉力作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经片2s的时间物块由4点运动到8点，A.8之间的距离£10nu已知斜面倾角”30,物块与斜面之间的动摩擦因数“=立。重力加速度g取lOm/s）3求：（D物块到达6点时速度的大小，物块加速度的大小；（2）拉力厂的大小;（3）到6点处撤去F,物块还能向上滑行多远？【答案】(l)8m/s；3m/s2；(2)5.2N；(3)3.2m

【解析】(1)根据r 1 2L—v^t—-cit带入数据可得10=2x2+—6fx222解得a^Sm/s2物块到达夕点时速度=%+a/=2+3x2m/s=8m/s(2)由牛顿第二定律F—mgsin0—/dmgcos0=ma解得户5.2N(3)撤去/="后的加速度mgsin0+Ringcos0=ma解得a'=10m/s2还能上滑的距离82x=-A-= m=3.2m2a2x10(2021•浙江高考真题)如图所示，质量炉2kg的滑块以％=16m/s的初速度沿倾角。=37。的斜面上滑,经片2s滑行到最高点。然后，滑块返回到出发点。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,求滑块(1)最大位移值X;(2)与斜面间的动摩擦因数；(3)从最高点返回到出发点的过程中重力的平均功率几【答案】(l)16m；(2)0.25：(3)67.9W【解析】(1)小车向上做匀减速直线运动，有x=%

2得x=16m(2)加速度Av_.2

a}=--=8m/s上滑过程mssin0+umvcos。.八 _4= =gsin夕+〃gcos0m得〃=0.25(3)下滑过程mgsin。一〃机geos。 .„ „..2a2=-2 =gsin夕一〃gcos0=4m/sm由运动学公式v,= =80m/s=11.3m/s用力的平均功率P=wgvcos(90°-6>)=48近W=67.9W.（2020•浙江高考真题）一个无风晴朗的冬日，小明乘坐游戏滑雪车从静止开始沿斜直雪道匀变速下滑，滑行54m后进入水平雪道，继续滑行40.5m后匀减速到零。已知小明和滑雪车的总质量为60kg,整个滑行过程用时10.5s,斜直雪道倾角为37°(sin37°=0.6)„求小明和滑雪车:(1)滑行过程中的最大速度%的大小；(2)在斜直雪道上滑行的时间一(3)在斜直雪道上受到的平均阻力Ff的大小。水平