山东省乐陵市第一中学高三物理三轮牛顿第二定律—教师版——解析版.pdf

第 1 页，共 11 页牛顿第二定律一、单选题（本大题共5 小题，共30 分）1.现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子，其示意图如图所示， 其中加速电压恒定质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的 12 倍 此离子和质子的质量比约为A. 11B. 12C. 121D. 144D（ 乐陵一中） 【分析】本题先电场加速后磁偏转问题，先根据动能定理得到加速得到的速度表达式，再结合带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式求出离子质量的表达式本题综合考查了动能定理和牛顿第二定律，关键要能通过洛伦兹力提供向心力求出质量的表达式解答】根据动能定理得，得，离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有，得，两式联立得：一价正离子电荷量与质子电荷量相等，同一加速电场U 相同，同一出口离开磁场则R 相同，所以，磁感应强度增加到原来的12 倍，离子质量是质子质量的 144 倍，故 ABC 错误， D 正确故选 D2.如图所示， 若干个质量不相等可视为质点的小球用轻细绳穿栓成一串，将绳的一端挂在车厢的顶部当车在平直路面上做匀加速直线运动时，这串小球及绳在车厢中的形状的示意图正确的是A. B. C. D. A（ 乐陵一中） 解：小球的加速度与车厢的加速度相同，对所有小球组成的整体分析，有：总总，解得：对除最上面第一个球外的所有小球分析，根据牛顿第二定律有：总总，第 2 页，共 11 页解得：同理可知，连接小球的绳子与竖直方向的夹角相等，可知小球和细线在一条直线上，向左偏，故A 正确， BCD 错误故选： A抓住小球的加速度与车厢的加速度相同，运用整体法和隔离法分析绳子与竖直方向的夹角，从而确定小球及绳在车厢中的形状本题考查了牛顿第二定律的基本运用，知道小球和车厢具有相同的加速度，掌握整体法和隔离法的灵活运用3.如图所示，自由下落的小球，从它接触竖直放置的弹簧开始到弹簧压缩到最大程度的过程中，小球的速度和加速度的变化情况A. 加速度变大，速度变小B. 加速度变小，速度变大C. 加速度先变小后变大，速度先变大后变小D. 加速度先变小后变大，速度先变小后变大C（ 乐陵一中） 解：开始阶段，弹簧的压缩量较小，因此弹簧对小球向上的弹力小于向下重力，此时合外力大小：，方向向下，随着压缩量的增加，弹力增大，故合外力减小，则加速度减小，由于合外力与速度方向相同，小球的速度增大；当时，合外力为零，此时速度最大；由于惯性物体继续向下运动，此时合外力大小为：，方向向上，物体减速，随着压缩量增大，物体合外力增大，加速度增大故整个过程中加速度先变小后变大，速度先变大后变小，故ABD 错误， C 正确故选： C 本题要正确分析小球下落与弹簧接触过程中弹力变化，即可求出小球合外力的变化情况，进一步根据牛顿第二定律得出加速度变化，从而明确速度的变化情况本题考查了牛顿第二定律的综合应用，学生容易出错的地方是：认为物体一接触弹簧就减速 对弹簧的动态分析也是学生的易错点，在学习中要加强这方面的练习4.如图所示，质量为M 足够长的斜面体始终静止在水平地面上，有一个质量为m的小物块在受到沿斜面向下的力F 的作用下， 沿斜面匀加速下滑，此过程中斜面体与地面的摩擦力为零 已知重力加速度为g，则下列说法正确的是A. 斜面体对地面的压力大小小于B. 斜面体给小物块的作用力大小小于mgC. 若将力F撤掉，小物块将匀速下滑D. 若将力 F 的方向突然改为竖直向下，小物块仍做加速运动C（ 乐陵一中） 解：A、根据题意， 物块沿斜面匀加速下滑，此过程斜面体与地面的摩擦力为0，说明 m 对 M 的压力和m 对 M 的摩擦力的合力竖直向下，大小等于 mg，斜面体受力分析知，斜面体对地面的压力大小等于，故 A错误；B、小物块对斜面体的作用力大小等于mg，根据牛顿第三定律，斜面体给小物块的作用力大小等于mg，故 B 错误；第 3 页，共 11 页C、若将 F 撤掉，则重力、 支持力和摩擦力的合力为0，小物块将匀速下滑，故 C 正确；D、对 m：水平方向，得；若将 F 方向改为竖直向下，则，解得，即小物块仍做匀速运动，故D 错误；故选： C因为斜面体与地面的摩擦力为零，隐含条件“小物块对斜面体作用力的合力竖直向下”，运用隔离法分析斜面体和小物块，结合牛顿第二定律和第三定律分析各选项本题关键是考查物体的受力分析，题目的突破口是“斜面体与地面的摩擦力为零”利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答；注意整体法和隔离法的应用5.如图所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦现用水平恒力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平面的运动情况为A. 物块先向左运动，再向右运动B. 木板向右运动，速度逐渐减小，直到为零C. 物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动D. 木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零C（ 乐陵一中） 解：由题知道： 物块的速度小于木板的速度，两者之间存在滑动摩擦力，物块受到木板的滑动摩擦力方向向左，与其速度方向相反，向右做减速运动，而木板受到物块的滑动摩擦力方向向右，与其速度方向相同，向右做加速运动，当两者速度相等时一起向右做匀速直线运动，所以物块向右运动，速度逐渐减小，木板向右运动，速度逐渐增大，最后一起做匀速运动，故C 正确， ABD 错误故选： C 分析题意可知，开始时，物块的速度小于木板的速度，两者之间存在滑动摩擦力，根据摩擦力的方向与运动方向之间的关系分别分析两个物体的运动情况本题关键要分析得到刚开始时两个物体之间存在滑动摩擦力，考查分析物体受力情况和运动情况的能力， 注意明确当速度相等时二者不再有摩擦力，故将一起做匀速直线运动二、多选题（本大题共4 小题，共24 分）6.如图所示，三个小球A、B、C 的质量均为m，A 与 B、C 间通过铰链用轻杆连接，杆长为 L，B、C 置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长现 A 由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角由变为，A、B、C 在同一竖直平面内运动，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为则此下降过程中第 4 页，共 11 页A. A 的动能达到最大前，B 受到地面的支持力小于B. A 的动能最大时，B 受到地面的支持力等于C. 弹簧的弹性势能最大时，A 的加速度方向竖直向下D. 弹簧的弹性势能最大值为AB（ 乐陵一中） 解： AB、A 的动能最大时，设B 和 C 受到地面的支持力大小均为F，此时整体在竖直方向受力平衡，可得，所以；在 A 的动能达到最大前一直是加速下降，处于失重情况，所以B 受到地面的支持力小于，故A、B正确；B、当 A 达到最低点时动能为零，此时弹簧的弹性势能最大，A 的加速度方向向上，故C 错误；D、A 下落的高度为：，根据功能关系可知，小球A 的机械能全部转化为弹簧的弹性势能，即弹簧的弹性势能最大值为，故 D 错误故选： ABA 的动能最大时受力平衡，根据平衡条件求解地面支持力，根据超重失重现象分析A 的动能达到最大前， B 受到地面的支持力大小；根据功能关系分析弹簧的弹性势能最大值解答本题的关键是弄清楚小球A 在运动过程中的受力情况，知道平衡位置时受力平衡，加速度方向向下属于失重、加速度方向向上属于超重7.我国高铁技术处于世界领先水平，它是由动车和拖车组合而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车 假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比某列动车组由8节车厢组成，其中第1、5 节车厢为动车，其余为拖车，则该列车组A. 启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反B. 做匀加速运动时，第5、6 节与第 6、7 节车厢间的作用力之比为3：2C. 进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比D. 与改为 4 节动车带4 节拖车的动车组最大速度之比为1：2BD（ 乐陵一中） 解：设每节动车的功率为P，牵引力为F，每一节车厢的质量是m，阻力为 kmg，A、启动时乘客的加速度的方向与车厢运动的方向是相同的，所以乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相同故 A 错误；B、做加速运动时，有两节动力车厢，对整个的车进行受力分析得：第 5 页，共 11 页对 6、 7、8 车厢进行受力分析得：对 7、 8车厢进行受力分析得：联立可得：故 B正确；C、设进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离为s，则：可得：可知进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度的平方成正比故C 错误；D、当只有两节动力车时，最大速率为v，则：改为 4 节动车带4节拖车的动车组时：所以：，故 D 正确故选： BD 根据受力分析， 结合牛顿第二定律分析车厢之间的作用力；根据动能定理分析从关闭发动机到停下来滑行的距离；当牵引力和阻力的大小相等时，动车的速度达到最大值，由此可以求得将非动力车改为动力车的数量当机车的速度达到最大时，机车做匀速运动，此时机车处于受力平衡状态，即此时的牵引力和受到的阻力的大小相等，再根据瞬时功率的公式即可解答本题8.如图所示， 一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中A. 桌布对鱼缸摩擦力的方向向左B. 鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等C. 若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力将增大D. 若猫减小拉力，鱼缸有可能滑出桌面BD（ 乐陵一中） 解： A、桌布向右拉出时，鱼缸相对于桌布有向左的运动，故鱼缸受到的摩擦力向右；故A 错误；B、由于鱼缸在桌面上和在桌布上的动摩擦因数相同，故受到的摩擦力相等，则由牛顿第二定律可知，加速度大小相等；但在桌面上做减速运动，则由可知，它在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等；故B 正确；C、 鱼缸受到的摩擦力为滑动摩擦力，其大小与拉力无关， 只与压力和动摩擦因数有关，因此增大拉力时，摩擦力不变；故C 错误；D、猫减小拉力时，桌布在桌面上运动的加速度减小，则运动时间变长；因此鱼缸加速时间变长，桌布抽出时的位移以及速度均变大，则有可能滑出桌面；故D 正确；故选： BD根据摩擦力性质可判断鱼缸受到的摩擦力方向以及拉力变化时摩擦力的变化情况；再根据牛顿第二定律以及运动学公式进行分析，明确拉力变化后运动位移的变化情况本题考查牛顿第二定律以及摩擦力的应用，分析判断鱼缸受到的摩擦力是解题的关键，第 6 页，共 11 页同时，还要注意掌握物体的运动情况，能根据牛顿第二定律进行分析9.如图， 叠放在水平转台上的物体A、B、C 能随转台一起以角速度匀速转动， A、B、C 的质量分别为3m、2m、m， A 与 B、 B和 C 与转台间的动摩擦因数都为， A 和 B、C 离转台中心的距离分别为r、设本题中的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是A. B 对 A 的摩擦力一定为B. B 对 A的摩擦力一定为C. 转台的角速度一定满足：D. 转台的角速度一定满足：BD（ 乐陵一中） 解：A、B、对A受力分析，受重力、支持力以及B对A的静摩擦力，静摩擦力提供向心力，有故 A 错误， B 正确；C、D、由于 A、AB整体、 C 受到的静摩擦力均提供向心力，故对 A，有：对 AB整体，有：对物体 C，有：解得故 C 错误， D 正确；故选 BD分别对 A、AB 整体、 C 受力分析，合力提供向心力，根据向心力公式列式分析本题关键是对A、AB 整体、 C 受力分析， 根据静摩擦力提供向心力以及最大静摩擦力等于滑动摩擦力列式分析三、填空题（本大题共1 小题，共5 分）10.如图所示，质量为的小球固定在竖直轻弹簧上，弹簧劲度系数为k，轻弹簧固定在质量为的底座上， 整个装置置于水平地面上，拉小球使弹簧伸。