中考物理复习初高中知识衔接分类汇编专题03牛顿第二定律 5页

1 专题 03 牛顿第二定律 1、（2018 贵阳 29 题）如图甲所示是我们经常看到的场景，满载木材的货车，车厢尾部没有 任何遮挡，一旦货车突然向前加速，木材就可能向后滑出，对后面的车辆造成严重伤害．这 引起了小光的思考，只要货车加速，木材就会滑出吗？ 为此他请教了老师，老师解释道：这要看车加速的程度，物理学中用“加速度”这个物理量 来描述物体加速的快慢程度，要让物体加速运动，就需要有外力对它作用，要使木材不滑落， 必须有其他物体对它施加摩擦力，使它产生和车相同大小的加速度，与车保持相对静止，一 起向前运动． 小光将以上情景简化成了如图乙所示的模型，水平车厢中有一根质量分布均匀的木头． 请你根据以上信息解答下列问题： （1）若木头的质量为 100 kg，它的重力是多大？（取 g＝10 N/kg） （2）若车厢长 3 m，木头长 4 m，在木头从车厢滑出的过程中，车厢对木头的摩擦力为 100 N，则这一过程中摩擦力至少对木头做了多少功？（提示：木头重心 O 在其中点处，当重心 滑过车厢尾部，木头就会倾倒） （3）小光查阅资料得知：物体运动时加速度与外力的合力大小关系为：a＝F 合 m ，a 表示加速 度，其单位是 m/s2，若货车加速度为 1.5 m/s2，请结合上述数据计算说明这根木头是否会滑 落． （4）在甲图场景中，若货车在水平路面上沿直线加速行驶，请指出车厢内哪一部分木材最 易滑落？并解释为什么另一部分不易滑落？ 解析：（1） NmgG 100010100  （2）有图可知，木头只在车厢上滑动了 1m，由 100 1 100W fs J    ； （3） 2/1100 100 smm f m Fa  合 ； 所以木头的加速度小于货车的加速度，所以会滑落； 2 （4）上部分木头更容易滑落，应为下部分木材与周围木材产生的压力较大，导致他的摩擦 力较大能产生与车之间相同的加速度，所以容易滑下。 2、（2014 贵阳 29 题）在一次太空知识讲座中，老师让同学们做一个实验：用弹簧测力计竖 直悬挂一个重物，分别使重物处于静止和匀速下降，再让其加速下降．同学们发现，重物在 静止和匀速下降时，弹簧测力计的示数相同——都等于物体所受的重力；而加速下降时，却 看到弹簧测力计的示数明显减小，好像物体的重力突然间减小了。 老师解释说：“这在物理学上称为失重现象，失重就是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力 小于物体实际所受重力的现象．如当人们乘电梯加速下降时，人对电梯底面的压力就小于人 受到的重力”．小勇在老师指导下到电梯内做失重实验，如图甲．他将一体重秤放在电梯水 平地面上，然后站上秤台，如图乙所示．在电梯向下运动的过程中，他记录下体重秤在不同 时间段的示数及对应的时间，描绘出了体重秤的示数随时间 t 的变化图像，如图丙所示．已 知小勇的实际质量为 60 kg（g 取 10 N/kg）。 （1）求电梯静止时，小勇对秤台的压力。 （2）若电梯在 10 s 内下降的距离为 18 m，求电梯这段运动时间内的平均速度。 （3）根据图丙分析，小勇在哪段时间内处于失重状态？求此时他对秤台的压力。 （4）若下降中体重秤示数为零，即说明他对体重秤压力为零，我们称这种现象为完全失重．如 果物体所受合力的大小与物体质量关系为 F 合＝ma，其中 a 称为加速度，单位为 N/kg.请计 算小勇完全失重时加速度 a 的大小。 解析：（1）小勇对秤台的压力 F=G=mg=60kg×10N/kg=600N； （2） s m t sv 10 18 =1.8m/s； （3）已知小勇的实际质量为 60kg．由图象可知，在 0～t1 阶段，小勇的质量为 45kg，此时 处于失重状态， 对秤台的压力等于其重力，F′=G′=m′g=45kg×10N/kg=450N； 3 （4）F 合=G﹣FN， ∵小勇完全失重， ∴FN=0， ∴F 合=G= ma ， g Ga  = kg N 60 600 =10N/kg． 答：（1）电梯静止时，小勇对秤台的压力为 600N； （2）电梯这段运动时间内的平均速度为 1.8m/s； （3）根据图丙分析，小勇在 0～t1 阶段处于失重状态；此时他对秤台的压力为 450N． （4）小勇完全失重时加速度 a 的大小为 10N/kg。 3、如图甲所示，水平地面上有一质量为 100kg 的大木箱，其底面积为 0.5m2，工人师傅用水 平方向的力把木箱沿直线向前推动，在这个过程中，所用力 F 的大小以及木箱的运动速度大 小随时间的变化情况如图乙、丙所示，若已知 m 合Fa  ，其中 合F 表示合力，a 表示加速度 （加速度表示速度变化量与发生这一变化所用时间之比 t v   ，描述物体速度变化快慢的物理 量，单位 m/s2），m 表示物体的质量，g 取 10N/kg。求： （1）木箱静止时对水平地面的压强； （2）在 4-～10s 内，推力所做的功； （3）在 2～4s 内，木箱所受的加速度。 解析：（1）木箱静止在水平地面时，对水平地面的压力：F=G=mg=200kg×10N/kg=2000N， 对水平地面的压强： S FP  = 25.0 2000 m N =4000Pa； （2）由图象可知在 4～10s 内的运动速度 3v =2m/s，用 F3=200N 的力推， 4 由 vts  可得，在 4～10s 内移动的距离为： 333 tvs  =2m/s×6s=12m， 推力做功： FsW  =200N×12m=2400J； （4） 2/12 )/0/2( sms smsm t vv t va ot   ； 4、王春玲那同学查阅资料可得物体所受到的力合加速度的关系可写成 maF 合 ，其中 a 加 速度（加速度表示速度变化量与发生这一变化所用时间之比 t v   ，描述物体速度变化快慢的 物理量，单位 m/s2，加速度越大，表明物体单位时间内的速度变化量越大，加速度为零，表 明物体做匀速直线运动），运用你所学的知识解答一下实际问题。 美国建筑师凯文⋅ 朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市（如图所示），漂浮城市 装有动力装置，可以移动。该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的，强风能从中通过， 可以确保当飓风来临时，把飓风对建筑的破坏降至最低。该漂浮城市高达 360m，占地 270 万平方米，漂浮城市的质量为 1.6 kg1110 ，可容纳多达 4 万居民。酒店、商店只要是普通 城市有的，这里都一应俱全。漂浮城市的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为 8.0×108W。若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量，漂浮城市在 平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始，漂浮城市受到水 平方向的牵引力 F 随运动时间 t 的变化关系如下图甲所示，漂浮城市的运动速度 v 与时间 t 的关系如图乙所示。（g 取 10N/kg）请回答下列问题： （1）漂浮城市运动时，从 50s 到 100s 内牵引力做了多说功？ （2）漂浮城市在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为多少？ （3）0-50s 的加速度是多少？ 解析：（1）有图可知，在 50s 到 100s 漂浮城市做匀速直线运动，牵引力等于阻力，所以 5 NfF 8108 阻牵 ， 运 动 的 路 程 等 于 mssmvts 2550/5.0  ， 根 据 W=Fs=8 810 N 25m=2 1010 J； （2）根据 PtW  可知，在 50s 到 100s 内太阳能总吸收的能量为 PtW 总 = J108 10450sW10×8.0  ， 由 （ 1 ） 得 有W =20000J ； 所 以 %50%100104 102%100 10 10   J J W W 总 有 ； （3）0-50s 的牵引力 NF 9104.2 牵 , Nf 8108阻 在水平方向上加速度 kg/01.0106.1 108104.2 m - 11 89 Nkg NNfFa   阻牵