教科版高中物理必修第一冊(cè)第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律3牛頓第二定律練習(xí)含答案

3牛頓第二定律基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練題組一對(duì)牛頓第二定律的理解1.(2022四川雅安中學(xué)期中)關(guān)于牛頓第二定律,下列說(shuō)法中正確的是()A.物體受到力作用時(shí),運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定改變B.物體受到力作用時(shí),加速度一定不為零C.任何情況下,加速度的方向總與合力的方向相同,但與速度的方向不一定相同D.當(dāng)物體受到幾個(gè)力作用時(shí),可把物體的加速度看成是各個(gè)力單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的各個(gè)加速度的代數(shù)和2.(多選題)(2024廣東廣州六十五中月考)在牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F=kma中,有關(guān)比例系數(shù)k的說(shuō)法正確的是()A.k的數(shù)值由F、m、a的數(shù)值決定B.k的數(shù)值由F、m、a的單位決定C.當(dāng)m的單位取g時(shí),k不等于1D.在任何情況下k都等于1題組二牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用3.(2024湖南懷化期末)某人想測(cè)量地鐵啟動(dòng)過(guò)程中的加速度,他把一根細(xì)繩的下端綁上一支圓珠筆,細(xì)繩的上端用電工膠布臨時(shí)固定在地鐵的豎直扶手上。在地鐵啟動(dòng)后的某段加速過(guò)程中,細(xì)繩偏離了豎直方向,他用手機(jī)拍攝了當(dāng)時(shí)情景的照片,拍攝方向跟地鐵前進(jìn)方向垂直。細(xì)繩偏離豎直方向的角度約為30°,g取10m/s2,估算此時(shí)地鐵的加速度的大小是()A.6m/s2B.7.5m/s2C.10m/s2D.5m/s24.豎直起飛的火箭在推力F的作用下產(chǎn)生10m/s2的加速度,若推力增大到2F,則火箭的加速度將達(dá)到(g取10m/s2)()A.20m/s2B.25m/s2C.30m/s2D.40m/s25.(2024山東濟(jì)寧期末)我國(guó)是世界上第三個(gè)擁有空間站的國(guó)家,空間站的建立為我國(guó)在科技領(lǐng)域展示了廣闊的前景。空間站的質(zhì)量可采用動(dòng)力學(xué)方法測(cè)量,如圖所示,已知飛船質(zhì)量為m,其推進(jìn)器的平均推力為F,在飛船與空間站對(duì)接后,推進(jìn)器工作Δt時(shí)間內(nèi),飛船和空間站速度變化為Δv,則空間站的質(zhì)量為()A.FΔvΔtB.FΔtΔv6.如圖所示,質(zhì)量為1kg的物體靜止在水平面上,物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,物體受到大小為20N、與水平方向成37°角斜向右下的推力F作用時(shí),沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求物體加速度的大小。題組三瞬時(shí)加速度的求解7.(2023四川成都外國(guó)語(yǔ)學(xué)校月考)如圖所示,質(zhì)量為m的小球在輕彈簧和水平輕繩作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧與豎直方向夾角為θ。設(shè)重力加速度為g,剪斷輕繩的瞬間,小球加速度大小和方向分別為()A.g,沿豎直方向B.gsinθ,沿切線方向C.gcosθ,沿水平方向D.gtanθ,沿水平方向8.(2024福建莆田期末)如圖所示,質(zhì)量均為m的A、B兩球之間系著一根不計(jì)質(zhì)量的彈簧,放在光滑的水平面上,A球緊靠豎直墻壁,現(xiàn)用水平力向左推B球,使彈簧壓縮,平衡后,突然將F撤去,在這一瞬間()A.A球的加速度為FB.A球的加速度大小為FC.B球的加速度大小為FD.B球的加速度為零9.“兒童蹦極”中,拴在腰間左右兩側(cè)的是彈性橡皮繩,質(zhì)量為m的小麗靜止懸掛時(shí),兩橡皮繩的拉力大小均恰為mg,若此時(shí)左側(cè)橡皮繩斷裂,則小麗此時(shí)的()A.加速度為零B.加速度a=g,沿?cái)嗔严鹌だK的方向斜向下C.加速度a=g,沿未斷裂橡皮繩的方向斜向上D.加速度a=g,方向豎直向下10.(經(jīng)典題)如圖所示,質(zhì)量均為m的A、B兩球用輕彈簧連接,A球用細(xì)線懸掛起來(lái),兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果將懸掛A球的細(xì)線剪斷,此時(shí)關(guān)于A、B兩球的瞬時(shí)加速度大小,正確的是(已知重力加速度為g)()A.aA為2g,aB為0B.aA和aB均為gC.aA為0,aB為2gD.aA和aB均為g11.(2024福建福州期末)如圖所示,質(zhì)量相等的A、B兩球,放置在傾角為θ的光滑斜面上,A、B由輕彈簧連接,一細(xì)線一端連接A,另一端連接斜面頂部掛板,系統(tǒng)靜止時(shí),彈簧軸線與細(xì)線均平行于斜面,重力加速度為g,在細(xì)線被燒斷的瞬間()A.A球加速度大小為gsinθB.A球加速度大小為2gsinθC.B球加速度大小為2gsinθD.B球加速度大小為gsinθ

能力提升練題組一對(duì)牛頓第二定律的理解1.(多選題)(2023安徽合肥百花中學(xué)期末)如圖,一輛有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的小車上有一水平放置的彈簧,其左端固定在小車上,右端與一小球相連,設(shè)在某一段時(shí)間內(nèi)小球與小車相對(duì)靜止且彈簧處于壓縮狀態(tài),若忽略小球與小車間的摩擦力,則在此段時(shí)間內(nèi)小車可能是()A.向右做加速運(yùn)動(dòng)B.向右做減速運(yùn)動(dòng)C.向左做加速運(yùn)動(dòng)D.向左做減速運(yùn)動(dòng)題組二牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用2.(2022河北邯鄲測(cè)試)一小球自由下落的頻閃照片如圖所示,照片中的數(shù)字是小球距釋放點(diǎn)的距離(單位是cm),頻閃儀的閃光頻率為25Hz。若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.8m/s2,則小球在下落過(guò)程中受到的空氣阻力與重力的比值約為()A.13.(多選題)(2023吉林長(zhǎng)春外國(guó)語(yǔ)學(xué)校期中)如圖甲所示,某人通過(guò)動(dòng)滑輪將質(zhì)量為m的貨物提升到一定高度處,動(dòng)滑輪的質(zhì)量和輪軸處摩擦均不計(jì),貨物獲得的加速度a與豎直向上的拉力FT之間的函數(shù)關(guān)系如圖乙所示。則下列判斷正確的是(重力加速度為g)()A.圖線與縱軸的交點(diǎn)的絕對(duì)值為gB.圖線的斜率在數(shù)值上等于物體質(zhì)量的倒數(shù)C.圖線與橫軸的交點(diǎn)N的值為mgD.圖線的斜率在數(shù)值上等于物體質(zhì)量倒數(shù)的2倍4.(多選題)(2024山東濟(jì)南期末)生活中可用輕桿、小球和硬紙板制作一個(gè)簡(jiǎn)易加速度計(jì),用于粗略測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的加速度。如圖所示,將畫有角度的硬紙板豎直固定在汽車內(nèi),并保持硬紙板平面與汽車前進(jìn)方向平行。輕桿上端裝上轉(zhuǎn)軸并固定于硬紙板上的O點(diǎn),輕桿下端固定一小球,輕桿可在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng),重力加速度為g,忽略空氣阻力。汽車沿水平地面向左行駛過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)小球向左擺動(dòng),當(dāng)輕桿與豎直方向夾角為30°時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.汽車在加速行駛B.汽車在減速行駛C.汽車加速度大小為0.5gD.汽車加速度大小為335.(2024安徽阜陽(yáng)期末)如圖所示,一只質(zhì)量為m的老鷹斜向下俯沖進(jìn)行狩獵,該過(guò)程可視為做加速度大小為g2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),且該直線路徑與水平方向成30°角,重力加速度為g,則老鷹在俯沖過(guò)程中,空氣對(duì)其作用力大小為()A.12mgB.13mgC.32mg6.(多選題)(2024山東濟(jì)寧育才中學(xué)開學(xué)考試)在水平地面上運(yùn)動(dòng)的小車車廂底部有一質(zhì)量為m1的木塊,木塊和車廂通過(guò)一根輕質(zhì)彈簧相連接,彈簧的勁度系數(shù)為k,在車廂的頂部用一根細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m2的小球。某段時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ,在這段時(shí)間內(nèi)木塊與車廂保持相對(duì)靜止,如圖所示。不計(jì)木塊與車廂底部的摩擦,則下列說(shuō)法正確的是(重力加速度為g)()A.小車可能向右做減速運(yùn)動(dòng)B.小車可能向右做加速運(yùn)動(dòng)C.在這段時(shí)間內(nèi)彈簧的伸長(zhǎng)量為m1gD.在這段時(shí)間內(nèi)彈簧的壓縮量為m1g題組三瞬時(shí)加速度的求解7.(2023山東臨沭一中開學(xué)考試)如圖所示,質(zhì)量為m的小球用細(xì)線L1、L2分別連在天花板和豎直墻壁上,小球處于靜止?fàn)顟B(tài),細(xì)線L1與豎直方向的夾角為α,細(xì)線L2處于水平,重力加速度為g,則在剪斷細(xì)線L2的瞬間,小球的加速度和細(xì)線L1的拉力大小分別為()A.gsinα,mgcosαB.gsinα,mgC.gtanα,mgcosαD.gtanα,mg8.(2024山東淄博期末)如圖所示,物塊A、B和C的質(zhì)量相同,A和B之間用細(xì)繩相連,B和C之間用輕彈簧相連,系在A上的細(xì)繩另一端懸掛于固定點(diǎn)O,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將A、B間的細(xì)繩剪斷,重力加速度大小為g,在剪斷細(xì)繩瞬間()A.物塊A的加速度大小為2gB.物塊B的加速度大小為2gC.物塊C的加速度大小為gD.O、A間細(xì)繩的拉力大小為09.(2024廣西柳州高級(jí)中學(xué)期末)如圖所示,一根細(xì)線一端系在天花板上,另一端系在籃子上。籃子內(nèi)放有一個(gè)質(zhì)量m=0.3kg的物塊,物塊與水平輕質(zhì)彈簧相連,彈簧的另一端與固定擋板相連,此時(shí)彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài),彈簧的彈力為3N,物塊保持靜止?fàn)顟B(tài)。取重力加速度g=10m/s2,用剪刀把繩子剪斷的瞬間,物塊的加速度大小是()A.a=0B.a=10m/s2C.a=102m/s2D.a=20m/s210.(2024四川內(nèi)江六中月考)如圖所示,物塊1、2間用輕質(zhì)桿連接,物塊3、4間用輕質(zhì)彈簧相連,物塊1、3質(zhì)量均為m,物塊2、4質(zhì)量均為M,兩個(gè)系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上,并處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出,設(shè)抽出后的瞬間,物塊1、2、3、4的加速度大小分別為a1、a2、a3、a4,重力加速度大小為g,則有()A.a1=a2=a3=a4=0B.a1=a2=a3=a4=gC.a1=a2=g,a3=0,a4=m+D.a1=g,a2=m+MMg,a3=0,a4=m3牛頓第二定律基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1.C2.BC3.A4.C5.B7.D8.C9.B10.A11.B1.C物體受到不為零的合力作用時(shí),運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定改變,A錯(cuò)誤;物體受到合力不為零的力時(shí),一定有加速度,B錯(cuò)誤;任何情況下,加速度的方向總與合力的方向相同,但與速度的方向不一定相同,C正確;當(dāng)物體受到幾個(gè)力作用時(shí),可把物體的加速度看成是各個(gè)力單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的各個(gè)加速度的矢量和,D錯(cuò)誤。易錯(cuò)易混關(guān)于牛頓第二定律理解的三大誤區(qū)(1)誤認(rèn)為先有力,后有加速度:物體的加速度和合力是同時(shí)產(chǎn)生的,不分先后,但有因果性。力是產(chǎn)生加速度的原因,沒(méi)有力就沒(méi)有加速度。(2)誤認(rèn)為質(zhì)量與力成正比,與加速度成反比:不能根據(jù)m=Fa得出m∝F,m∝1a的結(jié)論,物體的質(zhì)量m是由自身決定的(3)誤認(rèn)為作用力與m和a都成正比:不能由F=ma得出F∝m,F∝a的結(jié)論,物體所受合力的大小是由物體的受力情況決定的,與物體的質(zhì)量和加速度無(wú)關(guān)。2.BC在F=kma中,只有m的單位取kg,a的單位取m/s2,F的單位取N時(shí),k才等于1,故B、C正確。3.A對(duì)圓珠筆進(jìn)行受力分析,如圖所示。由此可得mg與細(xì)繩拉力的合力F合,根據(jù)牛頓第二定律有F合=ma,由圖可分析出F合mg=ag=tan30°,解得a≈6m/s4.C推力為F時(shí),F-mg=ma1,當(dāng)推力為2F時(shí),2F-mg=ma2,聯(lián)立可得a2=2a1+g=30m/s2,故C正確。5.B飛船和空間站整體的加速度a=ΔvΔt,由牛頓第二定律可知F=(M+m)a,解得M=FΔtΔ6.答案5m/s2解析取物體為研究對(duì)象,受力分析如圖所示,建立直角坐標(biāo)系。在水平方向上:Fcos37°-Ff=ma①在豎直方向上:FN=mg+Fsin37°②又因?yàn)镕f=μFN③聯(lián)立①②③并代入數(shù)據(jù)得a=5m/s2。7.D輕繩未剪斷時(shí),輕繩的拉力T=mgtanθ,當(dāng)剪斷輕繩的瞬間,彈簧彈力不能突變,則彈簧彈力與重力的合力水平向左,大小F合=T=mgtanθ,則小球的加速度為a=F合m=gtanθ,方向水平向左,選知識(shí)歸納輕繩、輕彈簧的區(qū)別1.輕繩(或接觸面):一種發(fā)生微小形變產(chǎn)生彈力的物體,若剪斷(或脫離)后,其中彈力立即發(fā)生變化,不需要形變恢復(fù)時(shí)間,一般題目中所給細(xì)繩或接觸面在不加特殊說(shuō)明時(shí),均可按此模型處理。2.輕彈簧(或橡皮繩):此類物體形變量大,形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間,在解決瞬時(shí)問(wèn)題時(shí),可將其彈力看成不變來(lái)處理。8.C有外力F時(shí),對(duì)B由平衡條件得彈簧的彈力大小F彈=F,撤去F的瞬間,彈簧的彈力來(lái)不及突變,故彈簧彈力大小仍為F,由于A的受力情況沒(méi)有發(fā)生變化,故A的加速度為零,而B的受力情況發(fā)生了變化,由牛頓第二定律有F彈=maB,解得F撤去時(shí)B球的加速度大小為aB=Fm,選項(xiàng)C正確方法技巧 解決瞬時(shí)加速度問(wèn)題的基本思路(1)分析原狀態(tài)(給定狀態(tài))下物體的受力情況,求出各力大小(若物體處于平衡狀態(tài),則利用平衡條件;若處于加速狀態(tài),則利用牛頓第二定律)。(2)分析當(dāng)狀態(tài)變化時(shí)(燒斷細(xì)線、剪斷彈簧、抽出木板、撤去某個(gè)力等),哪些力變化,哪些力不變,哪些力消失(被剪斷的繩、線、彈簧中的彈力,被撤去物體接觸面上的彈力都立即消失)。(3)求物體在狀態(tài)變化后所受的合外力,利用牛頓第二定律,求出瞬時(shí)加速度。9.B當(dāng)小麗處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),拉力F=mg,兩繩之間的夾角為120°,若小麗左側(cè)橡皮繩斷裂,則小麗此時(shí)所受合力沿?cái)嗔严鹌だK的方向斜向下,由牛頓第二定律F=ma知mg=ma,a=g,故選項(xiàng)B正確。10.A剪斷細(xì)線前,以B為研究對(duì)象可知,彈簧的彈力大小F=mg,以A、B整體為研究對(duì)象可知細(xì)線的拉力大小為2mg。剪斷細(xì)線瞬間,彈簧的彈力不變,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)A分析mg+F=maA,F=mg,得aA=2g。對(duì)B分析F-mg=maB,F=mg,得aB=0,故選項(xiàng)A正確。11.B在燒斷細(xì)線前,根據(jù)共點(diǎn)力平衡得,彈簧的彈力大小為F=mgsinθ,A球所受合力為F合=mgsinθ+F=2mgsinθ,根據(jù)牛頓第二定律得,A球的瞬時(shí)加速度方向沿斜面向下,大小為a=F合m=2gsinθ,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;燒斷細(xì)線的瞬間,彈簧彈力不變,B所受合力為零,則B的瞬時(shí)加速度為零能力提升練1.AD2.C3.AD4.BD5.C6.AC7.A8.B9.C10.C1.AD彈簧處于壓縮狀態(tài),小球水平方向受到向右的彈簧彈力,由牛頓第二定律可知,小球必定具有向右的加速度,小球與小車相對(duì)靜止,故小車可能向右做加速運(yùn)動(dòng)或向左做減速運(yùn)動(dòng)。故A、D正確,B、C錯(cuò)誤。2.C頻閃儀的閃光周期為0.04s,設(shè)小球運(yùn)動(dòng)的加速度為a,根據(jù)逐差法可得a=(12.42-3.16)-3.164×0.042×10-2m/s2≈9.5m/s2,由牛頓第二定律得mg-f=ma,所以小球在下落過(guò)程中受到的空氣阻力與重力的比值為fmg3.AD由牛頓第二定律有2FT-mg=ma,得a=2FTm-g,圖線與縱軸的交點(diǎn)為-g,絕對(duì)值為g,A正確;圖線的斜率在數(shù)值上等于2m,B錯(cuò)誤,D正確;當(dāng)a=0時(shí),圖線與橫軸的交點(diǎn)N4.BD汽車沿水平地面向左行駛過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)小球向左擺動(dòng),當(dāng)輕桿與豎直方向夾角為30°時(shí),以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,根據(jù)牛頓第二定律有mgtan30°=ma,解得加速度大小為a=33g,方向向右;則汽車加速度大小為33g,汽車在向左減速行駛,選B、5.C老鷹受重力和空氣作用力且兩個(gè)力的合力方向沿老鷹運(yùn)動(dòng)方向,受力如圖所示根據(jù)牛頓第二定律有F合=ma=12mg,則由幾何關(guān)系可知空氣對(duì)其作用力大小為F=32mg,選6.AC由題意知,木塊、小車、小球相對(duì)靜止,具有相同的加速度,對(duì)小球進(jìn)行受力分析,小球受重力和細(xì)線的拉力,在兩個(gè)力作用下小球在豎直方向處于平衡狀態(tài),水平方向產(chǎn)生加速度,所以有Tsinθ=m2a,Tcosθ=m2g,所以可得小球的加速度a=gtanθ,方向水平向左,則小車的加速度為a車=a=g