六五文档>基础教育>试卷>十年(2014-2023)高考物理真题分项汇编专题08 牛顿第二定律(解析版)-(全国通用)
十年(2014-2023)高考物理真题分项汇编专题08 牛顿第二定律(解析版)-(全国通用)
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专题08牛顿第二定律一、多选题1.(2023·湖南)如图,光滑水平地面上有一质量为的小车在水平推力的作用下加速运动。车厢内有质量均为的A、B两小球,两球用轻杆相连,A球靠在光滑左壁上,B球处在车厢水平底面上,且与底面的动摩擦因数为,杆与竖直方向的夹角为,杆与车厢始终保持相对静止假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是(    )  A.若B球受到的摩擦力为零,则B.若推力向左,且,则的最大值为C.若推力向左,且,则的最大值为D.若推力向右,且,则的范围为【答案】CD【解析】A.设杆的弹力为,对小球A:竖直方向受力平衡,则杆水平方向的分力与竖直方向的分力满足竖直方向则若B球受到的摩擦力为零,对B根据牛顿第二定律可得可得对小球A、B和小车整体根据牛顿第二定律A错误;B.若推力向左,根据牛顿第二定律可知加速度向左,小球A所受向左的合力的最大值为对小球B,由于,小球B受到向左的合力则对小球A,根据牛顿第二定律可得对系统整体根据牛顿第二定律解得B错误;C.若推力向左,根据牛顿第二定律可知加速度向左,小球A向左方向的加速度由杆对小球A的水平分力提供,小球A所受向左的合力的最大值为小球B所受向左的合力的最大值由于可知则对小球B,根据牛顿第二定律对系统根据牛顿第二定律联立可得的最大值为C正确;D.若推力向右,根据牛顿第二定律可知系统整体加速度向右,由于小球A可以受到左壁向右的支持力,理论上向右的合力可以无限大,因此只需要讨论小球B即可,当小球B所受的摩擦力向左时,小球B向右的合力最小,此时当小球所受摩擦力向右时,小球B向右的合力最大,此时对小球B根据牛顿第二定律对系统根据牛顿第二定律代入小球B所受合力分范围可得的范围为D正确。故选CD。2.(2022·湖南)球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机,总质量为。飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率平方成正比(即,为常量)。当发动机关闭时,飞行器竖直下落,经过一段时间后,其匀速下落的速率为;当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动,经过一段时间后,飞行器匀速向上的速率为。重力加速度大小为,不考虑空气相对于地面的流动及飞行器质量的变化,下列说法正确的是( )A.发动机的最大推力为B.当飞行器以匀速水平飞行时,发动机推力的大小为C.发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时,飞行器速率为D.当飞行器以的速率飞行时,其加速度大小可以达到【答案】BC【解析】A.飞行器关闭发动机,以v1=匀速下落时,有飞行器以v2=向上匀速时,设最大推力为Fm联立可得,A错误;B.飞行器以v3=匀速水平飞行时B正确;C.发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时解得C正确;D.当飞行器最大推力向下,以v5=的速率向上减速飞行时,其加速度向下达到最大值解得am=2.5gD错误。故选BC。3.(2022·全国)如图,质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上,二者用一轻弹簧水平连接,两滑块与桌面间的动摩擦因数均为。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动P,使两滑块均做匀速运动;某时刻突然撤去该拉力,则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前( )A.P的加速度大小的最大值为B.Q的加速度大小的最大值为C.P的位移大小一定大于Q的位移大小D.P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小【答案】AD【解析】设两物块的质量均为m,撤去拉力前,两滑块均做匀速直线运动,则拉力大小为撤去拉力前对Q受力分析可知,弹簧的弹力为AB.从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前的过程中,以向右为正方向,撤去拉力瞬间弹簧弹力不变为,两滑块与地面间仍然保持相对滑动,此时滑块P的加速度为解得此刻滑块Q所受的外力不变,加速度仍为零,过后滑块P做减速运动,故PQ间距离减小,弹簧的伸长量变小,弹簧弹力变小。根据牛顿第二定律可知P减速的加速度减小,滑块Q的合外力增大,合力向左,做加速度增大的减速运动。故P加速度大小的最大值是刚撤去拉力瞬间的加速度为。Q加速度大小最大值为弹簧恢复原长时解得故滑块Q加速度大小最大值为,A正确,B错误;C.滑块PQ水平向右运动,PQ间的距离在减小,故P的位移一定小于Q的位移,C错误;D.滑块P在弹簧恢复到原长时的加速度为解得撤去拉力时,PQ的初速度相等,滑块P由开始的加速度大小为做加速度减小的减速运动,最后弹簧原长时加速度大小为;滑块Q由开始的加速度为0做加速度增大的减速运动,最后弹簧原长时加速度大小也为。分析可知P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小,D正确。故选AD。4.(2015·海南)如图所示,升降机内有一固定斜面,斜面上放一物体,开始时升降机做匀速运动,物块相对斜面匀速下滑,当升降机加速上升时A.物块与斜面间的摩擦力减小B.物块与斜面间的正压力增大C.物块相对于斜面减速下滑D.物块相对于斜面匀速下滑【答案】BD【解析】当升降机加速上升时,物体有竖直向上的加速度,则物块与斜面间的正压力增大,根据滑动摩擦力公式可知接触面间的正压力增大,物体与斜面间的摩擦力增大,故A错误,B正确;设斜面的倾角为,物体的质量为m,当匀速运动时有,即,假设物体以加速度a向上运动时,有,,因为,所以,故物体仍做匀速下滑运动,C错误,D正确.5.(2015·海南)如图所示,物块a、b和c的质量相同,a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连,通过系在a上的细线悬挂于固定点O;整个系统处于静止状态;现将细绳剪断,将物块a的加速度记为a1,S1和S2相对原长的伸长分别为△l1和△l2,重力加速度大小为g,在剪断瞬间A.a1=3g B.a1=0 C.△l1=2△l2 D.△l1=△l2【答案】AC【解析】设物体的质量为m,剪断细绳的瞬间,绳子的拉力消失,弹簧还没有来得及改变,所以剪断细绳的瞬间a受到重力和弹簧的拉力,剪断前对bc和弹簧组成的整体分析可知,故a受到的合力,故加速度,A正确,B错误;设弹簧的拉力为,则,根据胡克定律可得,C正确,D错误.6.(2014·山东)一质点在外力作用下做直线运动,其速度随时间变化的图象如图.在图中标出的时刻中,质点所受合外力的方向与速度方向相同的有A. B. C. D.【答案】AC【解析】如果质点所受合力的方向与速度方向相同,物体做加速运动;合力的方向与速度方向相反,物体做减速运动.AC、在、时刻,速度都在不断增加,因此合力的方向与速度方向相同,A、C正确;BD、在、时刻,速度在不断减小,合力的方向与速度方向相反,B、D错误.二、单选题7.(2023·全国)一同学将排球自O点垫起,排球竖直向上运动,随后下落回到O点。设排球在运动过程中所受空气阻力大小和速度大小成正比。则该排球(   )A.上升时间等于下落时间 B.被垫起后瞬间的速度最大C.达到最高点时加速度为零 D.下落过程中做匀加速运动【答案】B【解析】A.上升过程和下降过程的位移大小相同,上升过程的末状态和下降过程的初状态速度均为零。对排球受力分析,上升过程的重力和阻力方向相同,下降过程中重力和阻力方向相反,根据牛顿第二定律可知,上升过程中任意位置的加速度比下降过程中对应位置的加速度大,则上升过程的平均加速度较大。由位移与时间关系可知,上升时间比下落时间短,A错误;B.上升过程排球做减速运动,下降过程排球做加速运动。在整个过程中空气阻力一直做负功,小球机械能一直在减小,下降过程中的最低点的速度小于上升过程的最低点的速度,故排球被垫起时的速度最大,B正确;C.达到最高点速度为零,空气阻力为零,此刻排球重力提供加速度不为零,C错误;D.下落过程中,排球速度在变,所受空气阻力在变,故排球所受的合外力在变化,排球在下落过程中做变加速运动,D错误。故选B。8.(2022·江苏)高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因数为0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度。若书不滑动,则高铁的最大加速度不超过( )A. B. C. D.【答案】B【解析】书放在水平桌面上,若书相对于桌面不滑动,则最大静摩擦力提供加速度解得书相对高铁静止,故若书不动,高铁的最大加速度。故选B。9.(2021·北京)某同学使用轻弹簧、直尺钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图所示,弹簧上端固定,在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时,弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处;下端悬挂钢球,静止时指针位于直尺40cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上,就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向,重力加速度大小为g。下列说法正确的是(   )A.30cm刻度对应的加速度为-0.5g B.40cm刻度对应的加速度为gC.50cm刻度对应的加速度为2g D.各刻度对应加速度的值是不均匀的【答案】A【分析】由题知,不挂钢球时,弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处,则弹簧的原长l0=0.2m;下端悬挂钢球,静止时指针位于直尺40cm刻度处,则根据受力平衡有mg=k(l-l0)可计算出k=【解析】A.由分析可知,在30cm刻度时,有F弹-mg=ma(取竖直向上为正方向)代入数据有a=  -0.5gA正确;B.由分析可知,在40cm刻度时,有mg=F弹则40cm刻度对应的加速度为0,B错误;C.由分析可知,在50cm刻度时,有F弹-mg=ma(取竖直向上为正方向)代入数据有a=0.5gC错误;D.设刻度对应值为x,结合分析可知,x=(取竖直向上为正方向)经过计算有a=(x>0.2)或a=(x<0.2)根据以上分析,加速度a与刻度对应值为x成线性关系,则各刻度对应加速度的值是均匀的,D错误。故选A。10.(2021·浙江)2021年5月15日,天问一号着陆器在成功着陆火星表面的过程中,经大气层的减速,速度从减为;打开降落伞后,经过速度进一步减为;与降落伞分离,打开发动机减速后处于悬停状态;经过对着陆点的探测后平稳着陆。若打开降落伞至分离前的运动可视为竖直向下运动,则着陆器( )A.打开降落伞前,只受到气体阻力的作用B.打开降落伞至分离前,受到的合力方向竖直向上C.打开降落伞至分离前,只受到浮力和气体阻力的作用D.悬停状态中,发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力【答案】B【解析】A.打开降落伞前,在大气层中做减速运动,则着陆器受大气的阻力作用以及火星的引力作用,选项A错误;B.打开降落伞至分离前做减速运动,则其加速度方向与运动方向相反,加速度方向向上,则合力方向竖直向上,B正确;C.打开降落伞至分离前,受到浮力和气体的阻力以及火星的吸引力作用,选项C错误;D.悬停状态中,发动机喷火的反作用力是气体对发动机的作用力,由于还受到火星的吸引力,则与气体的阻力不是平衡力,选项D错误。故选B。11.(2019·浙江)如图所示,A、B、C为三个实心小球,A为铁球,B、C为木球.A、B两球分别连在两根弹簧上,C球连接在细线一端,弹簧和细线的下端固定在装水的杯子底部,该水杯置于用绳子悬挂的静止吊篮内.若将挂吊篮的绳子剪断,则剪断的瞬间相对于杯底(不计空气阻力,ρ木<ρ水<ρ铁)A.A球将向上运动,B、C球将向下运动B.A、B球将向上运动,C球不动C.A球将向下运动,B球将向上运动,C球不动D.A球将向上运动,B球将向下运动,C球不动【答案】D【解析】开始时A球下的弹簧被压缩,弹力向上;B球下的弹簧被拉长,弹力向下;将挂吊篮的绳子剪断的瞬时,系统的加速度为g,为完全失重状态,此时水对球的浮力也为零,小球的重力也视为零,则A球将在弹力作用下相对于杯底向上运动,B球将在弹力作用下相对于杯底向下运动,C球相对于杯底不动;故选D.12.(2014·北京)应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入,例如平伸手掌托起物体,由静止开始竖直向上运动,直至将物体抛出。对此现象分析正确的是( )A.受托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态B.受托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态C.在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度D.在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度【答案】D【解析】AB.手托物体由静止开始向上运动,一定先做加速运动,物体处于超

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