1、专题三牛顿第二定律的应用课时作业(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)1为了使雨滴能尽快地淌离房顶，要设计好房顶的高度，设雨滴沿房顶下淌时做无初速度无摩擦的运动，那么如图所示的四种情况中符合要求的是()C设屋檐的底角为，底边长为2L(不变)。雨滴做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得加速度agsin ，位移大小xat2，而x，2sin cos sin 2，联立以上各式得t 。当45时，sin 21为最大值，时间t最短，故选项C正确。2.(2020山东日照模拟)物块在1 N的合外力作用下沿x轴做匀变速直线运动，图示为其位置坐标和速率的二次方的关系图线，则关于该物块的有关物理量
2、大小的判断正确的是()A质量为1 kgB经过坐标原点时速度为2 m/sC加速度为1 m/s2D加速度为0.5 m/s2D本题根据x v2图象考查根据受力情况分析运动情况。根据图象求出解析式为xv22，与v2v2ax对比可得a0.5 m/s2，由Fma可得m2 kg，由图象可看出x0时，v2 m2/s2，则v0 m/s，D正确。3.(2020东北三省三校一模)如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，该平面内有AM、BM、CM三条光滑固定轨道，其中A、C两点处于同一个圆上，C是圆上任意一点，A、M分别为此圆与y轴、x轴的切点。B点在y轴上且BMO60，O为圆心。现将a、b、c三个小球分别从A、
3、B、C点同时由静止释放，它们将沿轨道运动到M点，如所用时间分别为tA、tB、tC，则tA、tB、tC大小关系是()AtAtCtBBtAtCtBCtAtCtBD由于C点的位置不确定，无法比较时间大小关系B由“等时圆”模型可知，A、C在圆周上，B点在圆周外，故tAtC12 N，故A错误；由a t图象的特点知加速度一直为正，故B错误；a t图象与时间轴围成图形的面积为v，而初速度为零，故3 s末速度最大为8 m/s，故C正确；整个过程中，物体一直做加速运动，故D错误。7(2020四川绵阳涪城模拟)如图所示，一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上，另一端连着A小球，同时水平细线一端连着A球，另一端固定在右侧竖
4、直墙上，弹簧与竖直方向的夹角是60，A、B两小球分别连在另一根竖直弹簧两端。开始时A、B两球都静止不动，A、B两小球的质量相等，重力加速度为g，若不计弹簧质量，在水平细线被剪断瞬间，A、B两球的加速度分别为()AaAaBgB.aA2g，aB0CaAg，aB0 D.aA2g，aB0D以A、B球整体作为研究对象，A处于静止状态，受力平衡，由平衡条件得：细线拉力FT2mgtan 602mg，剪断细线瞬间弹簧的弹力没有变化，A球受到的合力与原来细线的拉力大小相等，方向相反，由牛顿第二定律得：aA2g，B球的受力情况不变，加速度仍为0，故D正确。8如图所示，水平木板上有质量m1.0 kg的物块，受到随时
5、间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物体所受摩擦力Ff的大小。重力加速度g取10 m/s2。下列判断正确的是()A5 s内拉力对物块做功为零B4 s末物块所受合力大小为4.0 NC物块与木板之间的动摩擦因数为0.4D. 69 s内物块的加速度大小为2.0 m/s2D由题可得：物块所受的最大静摩擦力为4 N，滑动摩擦力为3 N，物块在4 s末就开始运动了，故5 s内拉力对物块做了功，A项错误；4 s末物块所受拉力为4 N，所受最大静摩擦力也为4 N，合力大小为0，B项错误；物块与木板之间的滑动摩擦力为3 N，物块对木板的压力为10 N，物块与木板之间的动摩擦因数为0.3，C项错误；6
6、9 s内拉力大小为5 N，物块所受的滑动摩擦力为3 N，合力为2 N，由牛顿第二定律可得，物块的加速度大小为2.0 m/s2，D项正确。9.倾角为30的光滑斜面上，质量m3 kg的物块在恒力F的作用下，从斜面底端匀加速上滑，经3 s后，撤去力F，又经过3 s，物块恰好滑回斜面底端，已知重力加速度g10 m/s2，求：(1)力F的大小和前3 s内物块的位移大小；(2)物块滑回底端时的速度大小。解析：(1)前3 s，设加速度大小为a1，由牛顿第二定律：Fmgsin ma1位移为xa1t2，3 s末，速度为v1a1t后3 s，设加速度大小为a2，由牛顿运动定律：mgsin ma2位移为xv1ta2t
7、2解得：Fmgsin 20 N，x7.5 m(2)设物块滑回底端时的速度大小为v2，整个过程由动能定理：Fxmv0解得：v210 m/s答案：(1)20 N7.5 m(2)10 m/s10.(2020江苏泰州联考)有时候投篮后篮球会停在篮网里不掉下来，如图所示，弹跳好的同学就会轻拍一下让它掉下来。我们可以把篮球下落的情境理想化：篮球脱离篮网静止下落，碰到水平地面后反弹，如此数次落下和反弹。若规定竖直向下为正方向，碰撞时间不计，空气阻力大小恒定，则下列图象中可能正确的是()A篮球向下运动时，受重力和空气阻力作用，根据牛顿第二定律有mgF阻ma1，解得a1g；篮球反弹向上运动时，受重力和空气阻力作
8、用，根据牛顿第二定律有mgF阻ma2，解得a2g，联立得a1a2，即下落的加速度小于上升的加速度，故v t图线正方向的斜率小于负方向的斜率，由于碰撞中存在能量损失，所以篮球弹起时的速度越来越小，故A正确，B、C、D错误。11(2020山东滕州一中检测)(多选)如图甲所示，一小滑块从斜面上A点由静止释放，经过时间4t0到达B处，在5t0时刻滑块运动到水平面的C点停止，滑块与斜面和水平面间的动摩擦因数相同。已知滑块在运动过程中所受的摩擦力大小与时间的关系如图乙所示，设滑块运动到B点前后速率不变。以下说法正确的是()A滑块在斜面和水平面上的位移大小之比为165B滑块在斜面和水平面上的加速度大小之比为
9、14C斜面的倾角为45D滑块与斜面间的动摩擦因数BD设滑块到达B点的速度为v，滑块在斜面上的位移x14t0，在水平面上的位移x2t0，滑块在斜面和水平面上的位移大小之比，故A错误；滑块从A到B的过程中va14t0，滑块从B到C的过程中va2t0，加速度大小之比，故B正确；由图乙可得Ff2mg5 N，Ff1mgcos 4 N，所以cos 0.8，即37，故C错误；滑块在斜面上运动的过程中mgsin mgcos ma1，在水平面上运动的过程中ma2mg，解得，故D正确。12可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏。如图所示，有一企鹅在倾角为37的倾斜冰面上，先以加速度a0.5 m/s2从冰面底部由静止开始沿直
10、线向上“奔跑”，t8 s时，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)。若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数0.25，已知sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2。求：(1)企鹅向上“奔跑”的位移大小；(2)企鹅在冰面滑动的加速度大小；(3)企鹅退滑到出发点时的速度大小。(计算结果可用根式表示)解析：(1)在企鹅向上“奔跑”的过程中有xat2，解得x16 m。(2)在企鹅卧倒以后将进行两个过程的运动，第一个过程是从卧倒到最高点，第二个过程是从最高点滑回到出发点，两次过程根据牛顿第二定律分别有mgsin 37mgcos 37ma1mgsin 37mgcos 37ma2解得a18 m/s2，a24 m/s2。(3)企鹅从卧倒滑到最高点的过程中，做匀减速直线运动，设时间为t，位移为xt，xa1t2，解得x1 m。企鹅从最高点滑到出发点的过程中，设末速度为v，初速度为0，则有v2022a2(xx)解得v2 m/s。答案：(1)16 m(2)8 m/s24 m/s2(3)2 m/s
