2022-2023版高中物理 第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 4.3 牛頓第二定律習(xí)題 新人教版必修1

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1、2022-2023版高中物理 第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 4.3 牛頓第二定律習(xí)題 新人教版必修1 1(多選)下列對于牛頓第二定律的表達(dá)式F=ma及其變形公式的理解中,正確的是(　　) A.由F=ma可知,物體所受的合外力與物體的質(zhì)量成正比,與物體的加速度成反比 B.由m C.由a D.由m 解析:a、m、F三個(gè)物理量的決定關(guān)系是力F和質(zhì)量m決定了加速度a,而加速度a不能決定力的大小或質(zhì)量的大小。若知道物體的受力大小和加速度大小,由m 答案:CD 2 物體在與其初速度始終共線的合外力F的作用下運(yùn)動(dòng)。取v0方向?yàn)檎?合外力F隨時(shí)間t的變化情況如圖所示,則在0~t1這段時(shí)間內(nèi)(　　

2、) A.物體的加速度先減小后增大,速度也是先減小后增大 B.物體的加速度先增大后減小,速度也是先增大后減小 C.物體的加速度先減小后增大,速度一直在增大 D.物體的加速度先減小后增大,速度一直在減小 解析:由a,物體的加速度先減小后增大,因加速度與速度方向始終相同,因此物體的速度一直在增大。 答案:C 3靜止在光滑水平面上的物體,受到一個(gè)水平拉力,在力剛開始作用的瞬間,下列說法正確的是(　　) A.物體立即獲得加速度和速度 B.物體立即獲得加速度,但速度仍為零 C.物體立即獲得速度,但加速度仍為零 D.物體的速度和加速度均為零 解析:由牛頓第二定律的同時(shí)性可知,力作用的

3、瞬時(shí)即可獲得加速度,但速度仍為零。 答案:B 4搬運(yùn)工人沿粗糙斜面把一個(gè)物體拉上卡車,當(dāng)力沿斜面向上,大小為F時(shí),物體的加速度為a1;若保持力的方向不變,大小變?yōu)?F時(shí),物體的加速度為a2,則(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.a1=a2 B.a12a1 解析:a1a2>2a1。 答案:D 5 右圖為第八屆珠海航展上中國空軍“八一”飛行表演隊(duì)駕駛“殲-10”戰(zhàn)機(jī)大仰角沿直線加速爬升的情景。則戰(zhàn)機(jī)在爬升過程中所受合力方向(　　) A.豎直向上 B.與速度方向相同 C.與速度方向相反 D.與速度方向垂直 答案:B

4、 6在水平地面上有一質(zhì)量為2 kg的物體,物體在水平拉力F的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),10 s后拉力大小減 (1)物體受到的拉力F的大小; (2)物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。 解析:0~10 s間物體加速度大小a1m/s2 10~14 s間物體加速度大小a2m/s2 根據(jù)牛頓第二定律有 F-μmg=ma1 μmgμ=0.34,F=8.4 N。 答案:(1)8.4 N　(2)0.34 7 如圖所示,水平恒力F=20 N,把質(zhì)量m=0.6 kg的木塊壓在豎直墻上,木塊離地面的高度h=6 m。木塊從靜止開始向下做勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過2 s到達(dá)地面。求: (1)木塊下滑的加速度a

5、的大小; (2)畫出木塊的受力示意圖; (3)木塊與墻壁之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)(g取10 m/s2)。 解析:(1)由ham/s2。 (2)如圖所示。 (3)由牛頓第二定律 a 得μ 答案:(1)3 m/s2　(2)見解析　(3)0.21 8 如圖所示,質(zhì)量m=1 kg的球穿在斜桿上,斜桿與水平方向成30°角,球與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù) μ 解析:球受到重力mg、桿的支持力FN、桿的摩擦力Ff和豎直向上的拉力四個(gè)力的作用(如圖所示),建立直角坐標(biāo)系,則由牛頓第二定律得 Fsin 30°-mgsin 30°-Ff=ma Fcos 30°=mgcos 30°+FN

6、Ff=μFN 聯(lián)立以上各式即可解得a=2.5 m/s2。 答案:2.5 m/s2 能力提升 甲 1一物體做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖甲所示,則圖乙中能正確反映物體所受合力F隨時(shí)間變化情況的是(　　) 乙 解析:在0~2 s內(nèi),物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),2~4 s內(nèi)物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng),4~6 s內(nèi)物體做反方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng),且2~6 s內(nèi)物體的加速度相同,6~8 s內(nèi)物體做反方向的勻減速直線運(yùn)動(dòng),綜上可知選項(xiàng)B正確。 答案:B 2三個(gè)完全相同的物塊1、2、3放在水平桌面上,它們與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同?，F(xiàn)用大小相同的外力F沿如圖所示的方向分別作用在1和2上, A.

7、a1=a2=a3 B.a1=a2,a2>a3 C.a1>a2,a2a2,a2>a3 答案:C 3 A、B兩球的質(zhì)量均為m,兩球之間用輕彈簧相連,放在光滑的水平地面上,A球左側(cè)靠墻。用力F向左推B球?qū)椈蓧嚎s,如圖所示。然后突然將力F撤去,在撤去力F的瞬間,A、B兩球的加速度分別為(　　) A.0,0 B C.0 解析:彈簧處于壓縮狀態(tài)時(shí),水平方向B球受到力F和彈簧的彈力F1的作用而靜止,有F=F1,A球受到彈簧的彈力F1'和墻壁的彈力F2的作用而靜止,且F1'=F2。撤去力F的瞬間,A球仍受到彈簧的彈力F1'和墻壁的彈力F2的作用,加速度a1=0;B球只受到

8、彈力F1的作用,加速度a2 答案:C 4(多選)在一東西向的水平直鐵軌上,停放著一列已用掛鉤連接好的車廂。當(dāng)機(jī)車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時(shí),連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F;當(dāng)機(jī)車在西邊拉著車廂以大小 A.8 B.10 C.15 D.18 解析:設(shè)這列車廂的總節(jié)數(shù)為n,每節(jié)車廂質(zhì)量為m,從P、Q處將車廂分成東、西兩部分,東邊為x節(jié),西邊為(n-x)節(jié),這列車廂以加速度a向東行駛時(shí),F=(n-x)m·a;以加速F=xm·3n=5x,因?yàn)閚、x取正整數(shù),故選項(xiàng)B、C正確。 答案:BC ★5 如圖所示,質(zhì)量為m的小球用水平輕彈簧系住,并用傾角為30°

9、的光滑木板AB托住,小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間,小球的加速度大小為(　　) A.0 B C.g D 解析:撤離木板瞬間,小球所受重力和彈簧彈力沒變,二者合力大小等于撤離前木板對球的支持力FN,由于FNa 答案:B 6 如圖所示,質(zhì)量為60 kg的滑雪運(yùn)動(dòng)員,在傾角θ為30°的斜坡頂端,從靜止開始勻加速下滑90 m到達(dá)坡底,用時(shí) 10 s。若g取10 m/s2,求: (1)運(yùn)動(dòng)員下滑過程中加速度的大小; (2)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)坡底時(shí)速度的大小; (3)運(yùn)動(dòng)員受到的合外力的大小。 解析:(1)由xam/s2。 (2)v=at=18 m/s。 (3)F=

10、ma=60×1.8 N=108 N。 答案:(1)1.8 m/s2　(2)18 m/s　(3)108 N ★7 如圖所示,沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的車廂中,懸掛小球的懸線偏離豎直方向37°角,小球和車廂相對靜止,球的質(zhì)量為1 kg。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) (1)求車廂運(yùn)動(dòng)的加速度,并說明車廂的運(yùn)動(dòng)情況。 (2)求懸線對球的拉力大小。 解析:(1)車廂的加速度與小球的加速度相同,由小球的受力分析知(如圖所示):a37°m/s2。 加速度大小為7.5 m/s2,方向向右。車廂向右做勻加速運(yùn)動(dòng)或向左做勻減速運(yùn)動(dòng)。 (2)由圖可

11、知,線對小球的拉力大小為 FN=12.5 N。 懸線對小球的拉力為12.5 N。 答案:(1)7.5 m/s2,方向向右　車廂向右做勻加速運(yùn)動(dòng)或向左做勻減速運(yùn)動(dòng)。 (2)12.5 N ★8 如圖所示,一質(zhì)量m=5 kg的物體靜止在水平地面上,在斜向上的恒力F的拉動(dòng)下,開始向右運(yùn)動(dòng)。已知力F=50 N,物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4,力F與水平方向的夾角θ=37°。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2) (1)求地面對物體的支持力的大小; (2)求力F作用5 s時(shí)物體的速度的大小; (3)如果力F作用5 s后撤去,則物體在從靜止開始運(yùn)動(dòng)的

12、15 s內(nèi)通過的位移是多大? 解析:對物體受力如圖所示,以加速度的方向?yàn)閤軸正方向,建立坐標(biāo)系。 (1)y軸上受力平衡,有 FN+F1=mg　F1=Fsin θ 聯(lián)立解得FN=20 N (2)x軸上,物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度大小為a1,根據(jù)牛頓第二定律有 F2-Ff=ma1 F2=Fcos θ 而Ff=μFN 解得a1=6.4 m/s2 則5 s末物體的速度大小 v=a1t1=32 m/s (3)撤去力F后,物體受到的滑動(dòng)摩擦力為 Ff=μmg 物體在水平方向的加速度a2=μg=4 m/s2 則物體減速到零所用的時(shí)間t2s 因?yàn)樵?5+8) s后物體靜止下來,所以物體在從靜止開始運(yùn)動(dòng)的15 s內(nèi)通過的位移 xm 答案:(1)20 N　(2)32 m/s　(3)208 m