微專(zhuān)題16牛頓第二定律的理解與應(yīng)用

微專(zhuān)題16牛頓第二定律的理解與應(yīng)用訓(xùn)練目標(biāo)1.理解牛頓第二定律的“四性〞：矢量性、瞬時(shí)性、同一性、獨(dú)立性.2.能利用牛頓第二定律分析簡(jiǎn)單的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題．題組一對(duì)牛頓第二定律的理解1．根據(jù)牛頓第二定律，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A．物體加速度的大小跟它的質(zhì)量和速度大小的乘積成反比B．物體所受合力必須到達(dá)一定值時(shí)，才能使物體產(chǎn)生加速度C．物體加速度的大小跟它所受作用力中的任一個(gè)力的大小成正比D．當(dāng)物體質(zhì)量改變，但其所受合力的水平分力不變時(shí)，物體水平加速度的大小與其質(zhì)量成反比2.如圖1所示，一根輕彈簧豎直固定在水平地面上，在彈簧的正上方有一個(gè)物塊，物塊從高處自由下落到彈簧上端，將彈簧壓縮，從物塊與彈簧接觸開(kāi)始到彈簧被壓縮到最短的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()圖1A．加速度先減小后增大B．加速度先增大后減小C．速度先增大后減小到零D．速度逐漸減小到零題組二牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用3．(2023·中原名校摸底測(cè)試)如圖2所示，質(zhì)量為10kg的物體A拴在一個(gè)被水平拉伸的彈簧一端，彈簧的勁度系數(shù)為100N/m，此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)了5cm，物體A和車(chē)均處于靜止?fàn)顟B(tài)．g＝10m/s2，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()圖2A．物體A與車(chē)間的最大靜摩擦力大小一定等于5NB．假設(shè)讓小車(chē)和物體一起以1m/s2的加速度向右運(yùn)動(dòng)，那么物體受摩擦力方向向右，大小為5NC．假設(shè)設(shè)法把小車(chē)下面的水平面突然撤去，讓小車(chē)自由下落，那么撤去水平面的瞬間，物體A受兩個(gè)力作用D．假設(shè)設(shè)法把小車(chē)下面的水平面突然撤去，讓小車(chē)自由下落，那么撤去水平面的瞬間，物體A加速度大小為0.5m/s24．(2023·山東淄博一中模擬)如圖3所示，一質(zhì)量為m的滑塊以初速度v0從固定斜面的底端沿斜面向上滑動(dòng)一段距離后，又沿斜面向下滑回到斜面底端，假設(shè)滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，那么此過(guò)程中以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()圖3A．向上和向下滑動(dòng)過(guò)程的摩擦力大小都等于μmgcosθB．滑塊在最高點(diǎn)時(shí)速度為零，所以加速度也等于零C．向下滑動(dòng)過(guò)程的加速度大于向上滑動(dòng)過(guò)程的加速度D．向上滑動(dòng)過(guò)程的時(shí)間小于向下滑動(dòng)過(guò)程的時(shí)間題組三牛頓第二定律和圖象問(wèn)題的結(jié)合5．(2023·東北三省四市二次聯(lián)考)某物體質(zhì)量為1kg，在水平拉力作用下沿粗糙水平地面做直線運(yùn)動(dòng)，其速度—時(shí)間圖象如圖4所示，根據(jù)圖象可知()圖4A．物體所受的拉力總是大于它所受的摩擦力B．物體在第3s內(nèi)所受的拉力大于1NC．在0～3s內(nèi)，物體所受的拉力方向始終與摩擦力方向相反D．物體在第2s內(nèi)所受的拉力為零6．(2023·廣東六校第一次聯(lián)考)物體A、B原來(lái)靜止于光滑水平面上．從t＝0時(shí)刻開(kāi)始，A沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)，速度隨時(shí)間變化如圖5甲所示；B受到如圖乙所示的水平拉力作用．那么在0～4s的時(shí)間內(nèi)()圖5A．物體A所受合力保持不變B．物體A的速度不斷減小C．2s末物體B改變運(yùn)動(dòng)方向D．2s末物體B速度到達(dá)最大7．(2023·重慶·5)以不同初速度將兩個(gè)物體同時(shí)豎直向上拋出并開(kāi)始計(jì)時(shí)，一個(gè)物體所受空氣阻力可忽略，另一個(gè)物體所受空氣阻力大小與物體速率成正比，以下用虛線和實(shí)線描述兩物體運(yùn)動(dòng)的v—t圖像可能正確的選項(xiàng)是()8．如圖6甲所示，質(zhì)量為m＝1kg的物體置于傾角為θ＝37°的固定且足夠長(zhǎng)的斜面上，對(duì)物體施以平行于斜面向上的拉力F，t1＝1s時(shí)撤去拉力，物體運(yùn)動(dòng)的局部v－t圖象如圖乙所示．取g＝10m/s2，試求：甲乙圖6(1)拉力F的大?。?2)t＝4s時(shí)物體的速度v的大?。鸢?．D[根據(jù)牛頓第二定律F合＝ma可知，物體加速度的大小跟它的質(zhì)量成反比，與其所受到的合外力成正比，故A錯(cuò)誤；根據(jù)瞬時(shí)性特點(diǎn)可知，物體受合力的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生加速度，故B錯(cuò)誤；物體實(shí)際的加速度是與合外力成正比，不是與每個(gè)力成正比，故C錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律可知，當(dāng)物體在某一方向所受合力不變時(shí)，物體在這一方向的加速度大小與其質(zhì)量成反比，故D正確．]2．AC[整個(gè)過(guò)程中，物塊受到豎直向下的重力恒定不變，在物塊與彈簧接觸的初始階段，豎直向上的彈力從零逐漸增大，所以合力方向向下，大小逐漸減小，物塊的速度增大；彈簧繼續(xù)被壓縮，在經(jīng)過(guò)某一位置時(shí)，彈力等于重力，此時(shí)合力為零，加速度減小到零，速度到達(dá)最大；而后隨著彈簧繼續(xù)被壓縮，彈力繼續(xù)增大，彈力大于重力，合力方向向上，大小逐漸增大，所以加速度開(kāi)始反向增大，而速度方向仍然向下，物塊開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí)，彈力最大，加速度最大，速度減為零．綜上分析，選項(xiàng)A、C正確．此題答案為A、C.]3．BC[彈簧伸長(zhǎng)了5cm，只能說(shuō)明彈力F＝kx＝5N，物體A與車(chē)間的靜摩擦力為5N，不能說(shuō)明物體A與車(chē)間的最大靜摩擦力大小一定等于5N，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．假設(shè)讓小車(chē)和物體一起以1m/s2的加速度向右運(yùn)動(dòng)，對(duì)物體A，由牛頓第二定律，F(xiàn)＋Ff＝ma，解得Ff＝5N，即物體所受摩擦力方向向右，大小為5N，選項(xiàng)B正確．假設(shè)設(shè)法把小車(chē)下面的水平面突然撤去，讓小車(chē)自由下落，那么撤去水平面的瞬間，物體A與車(chē)之間壓力為零，摩擦力為零，物體A受重力和彈簧彈力兩個(gè)力作用，其合力為eq\r(mg2＋F2)＝eq\r(10025)N≈100.1N，由牛頓第二定律可知，物體A的加速度大小為10.01m/s2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]4．AD[對(duì)滑塊受力分析可知，向上滑動(dòng)過(guò)程中，受沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力、重力和斜面的支持力作用，加速度a1＝μgcosθ＋gsinθ；向下滑動(dòng)過(guò)程中，滑塊受沿斜面向上的滑動(dòng)摩擦力、重力和斜面的支持力作用，加速度a2＝gsinθ－μgcosθ，所以a1>a2，向上和向下滑動(dòng)過(guò)程的摩擦力大小都等于Ff＝μFN＝μmgcosθ；滑塊在最高點(diǎn)時(shí)速度為零，加速度不為零；由于a1>a2，L＝eq\f(1,2)at2，所以向上滑動(dòng)過(guò)程的時(shí)間小于向下滑動(dòng)過(guò)程的時(shí)間，只有A、D對(duì)．]5．BC[由題圖可知，第2s內(nèi)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即拉力與摩擦力平衡，所以A、D選項(xiàng)錯(cuò)誤；第3s內(nèi)物體的加速度大小為1m/s2，根據(jù)牛頓第二定律可知物體所受合外力大小為1N，所受拉力大于1N，選項(xiàng)B正確；物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，拉力方向始終和速度方向相同，摩擦力方向始終和運(yùn)動(dòng)方向相反，選項(xiàng)C正確．]6．AD[由題圖甲可知，A做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，物體A所受合力保持不變，速度先減小后增大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；2s末物體B所受水平拉力為零，加速度為零，速度方向不變，速度到達(dá)最大值，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．]7．D[不受空氣阻力的物體，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度不變，v—t圖像為圖中虛線所示．受的空氣阻力大小與速率成正比關(guān)系的物體，上升過(guò)程中：mg＋kv＝ma，a＝g＋eq\f(kv,m)，開(kāi)始時(shí)加速度最大，上升過(guò)程中a始終大于g，v—t圖像斜率均大于虛線斜率，只有選項(xiàng)D符合題意．]8．(1)30N(2)2m/s解析(1)設(shè)力F作用時(shí)物體的加速度為a1，對(duì)物體進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律可知，F(xiàn)－mgsinθ－μmgcosθ＝ma1，撤去力F后，由牛頓第二定律有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma2，根據(jù)圖象乙可知：a1＝20m/s2，a2＝10