教科版高中物理必修第一冊(cè)第4章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第3節(jié)牛頓第二定律練習(xí)含答案

第3節(jié)牛頓第二定律課后訓(xùn)練鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.(多選)初始時(shí)靜止在光滑水平面上的物體,受到一個(gè)逐漸減小的水平力的作用,則這個(gè)物體運(yùn)動(dòng)情況為()A.速度不斷增大,但增大得越來(lái)越慢B.加速度不斷增大,速度不斷減小C.加速度不斷減小,速度不斷增大D.加速度不變,速度先減小后增大答案:AC解析:水平面光滑,說(shuō)明物體不受摩擦力作用,故物體所受合力大小等于水平力的大小,力逐漸減小,合外力也逐漸減小,由公式F=ma可知,當(dāng)F逐漸減小時(shí),a也逐漸減小,但速度逐漸增大。2.甲、乙、丙、丁四個(gè)質(zhì)量一定物體的運(yùn)動(dòng)情況或所受合外力的情況分別如圖所示,四幅圖的圖線(xiàn)都是直線(xiàn),則從圖中可以判斷()A.甲物體受到不為零且恒定的合外力B.乙物體受到的合外力越來(lái)越大C.丙物體受到的合外力為零D.丁物體的加速度越來(lái)越大答案:D解析:甲圖中物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),處于平衡狀態(tài),此時(shí)所受合力為零,故A錯(cuò)誤;乙圖中物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),加速度恒定,根據(jù)牛頓第二定律,所受合外力恒定,故B錯(cuò)誤;丙圖中加速度恒定,根據(jù)牛頓第二定律可知其所受合力不為零,且恒定不變,故C錯(cuò)誤;丁圖中物體所受合外力越來(lái)越大,根據(jù)牛頓第二定律F=ma知,物體的加速度越來(lái)越大,故D正確。3.飛機(jī)起飛后在某段時(shí)間內(nèi)斜向上加速直線(xiàn)飛行,用F表示此時(shí)空氣對(duì)飛機(jī)的作用力,下列關(guān)于F的示意圖正確的是()答案:A解析:飛機(jī)斜向上加速直線(xiàn)飛行,加速度斜向上,故其合力也斜向上;飛機(jī)受重力和空氣對(duì)其作用力,根據(jù)平行四邊形法則作圖如右圖,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。4.如圖所示,質(zhì)量為m的物體在水平拉力F作用下,沿粗糙水平面做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),加速度大小為a;若其他條件不變,僅將物體的質(zhì)量減為原來(lái)的一半,物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a',則()A.a'<a B.a<a'<2aC.a'=2a D.a'>2a答案:D解析:對(duì)物體,由牛頓第二定律得F-μmg=maF-μ·m2g=m2解得a=Fm-μg,a'=2Fm-μg=2(Fm-μg)+μg=2a+μg>2a,故D正確,A、5.豎直向上飛行的子彈,達(dá)到最高點(diǎn)后又返回原處,假設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中子彈受到的阻力與速率成正比,則在整個(gè)過(guò)程中,加速度和速度的大小變化可能是()A.加速度始終變小,速度先變小后變大B.加速度始終變大,速度先變小后變大C.加速度先變小后變大,速度先變小后變大D.加速度先變大后變小,速度先變小后變大答案:A解析:空氣阻力的大小與速率成正比,在上升過(guò)程中,速度不斷變小,則阻力不斷變小,根據(jù)a=F合m=mg+fm知,加速度不斷變小;在下降的過(guò)程中,速度不斷變大,阻力不斷變大,根據(jù)a=F合m=mg-f6.如圖所示,一質(zhì)量為m的人站在傾角為θ的自動(dòng)扶梯的水平踏板上,隨扶梯一起沿扶梯斜向上先勻加速運(yùn)動(dòng),后勻速運(yùn)動(dòng)。重力加速度大小為g。下列說(shuō)法正確的是()A.在勻加速運(yùn)動(dòng)階段,人受到的支持力大于mgB.在勻加速運(yùn)動(dòng)階段,人受到的靜摩擦力為零C.在勻速運(yùn)動(dòng)階段,人受到的合力不為零D.在勻速運(yùn)動(dòng)階段,人受到的支持力大小為mgcosθ答案:A解析:將加速度沿水平方向和豎直方向分解,如圖所示,則a1=acosθ,a2=asinθ根據(jù)牛頓第二定律可知,人受到的靜摩擦力f1=ma1人受到的支持力為N1,N1-mg=ma2解得N1=mg(1+agsinθ),f1=macosθ,即在勻加速運(yùn)動(dòng)階段,人受到的支持力大于mg,故A正確,B在勻速運(yùn)動(dòng)階段,人處于平衡狀態(tài),人受到的合力為零,故C錯(cuò)誤。在勻速運(yùn)動(dòng)階段,人受到的支持力大小與重力平衡,即mg,故D錯(cuò)誤。7.如圖所示,一木塊沿傾角θ=37°的光滑固定斜面自由下滑。g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)求木塊的加速度大小。(2)若木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,求木塊加速度大小。答案:(1)6m/s2(2)2m/s2解析:(1)木塊的受力情況如圖(a)所示,木塊受重力mg、支持力N兩個(gè)力作用,合外力大小為mgsinθ,根據(jù)牛頓第二定律得mgsinθ=ma1,所以a1=gsinθ=10×0.6m/s2=6m/s2。(a)(b)(2)若斜面粗糙,木塊的受力情況如圖(b)所示,建立直角坐標(biāo)系。在x方向上(沿斜面方向)mgsinθ-f=ma2①在y方向上(垂直斜面方向)N=mgcosθ②又因?yàn)閒=μN(yùn)③由①②③得a2=gsinθ-μgcosθ=(10×0.6-0.5×10×0.8)m/s2=2m/s2。能力提升1.如圖所示,A、B兩物體用兩根輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)分別懸掛在天花板上,兩細(xì)線(xiàn)與水平方向夾角分別為60°和45°,A、B間連接的輕質(zhì)彈簧恰好處于水平狀態(tài),則下列判斷正確的是()A.A、B的質(zhì)量之比為1∶3B.A、B所受彈簧彈力大小之比為2C.快速剪斷A、B細(xì)線(xiàn)的瞬間,A、B的瞬時(shí)加速度大小之比為2D.快速撤去彈簧的瞬間,A、B的瞬時(shí)加速度大小之比為2答案:C解析:對(duì)A、B兩個(gè)物體受力分析,如圖所示,A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài),受力平衡,對(duì)物體A有tan60°=mAgF彈,解得mA=3F彈g,對(duì)物體B,有F彈=mBg,解得mB=F彈g,則mAmB=31,故A錯(cuò)誤;同一根彈簧彈力相等,A、B所受彈簧彈力大小之比為1∶1,故B錯(cuò)誤;快速剪斷細(xì)線(xiàn)的瞬間,彈簧彈力不變,物體所受合力FA合=(mAg)2+F彈2=23mAg,FB合=2.如圖所示,質(zhì)量為m的小球用兩根細(xì)線(xiàn)連接,細(xì)線(xiàn)OA的另一端連接在車(chē)廂頂,細(xì)線(xiàn)OB另一端連接于側(cè)壁,細(xì)線(xiàn)OA與豎直方向的夾角為θ=37°,OB保持水平,重力加速度大小為g,車(chē)向左做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)OB段細(xì)線(xiàn)拉力為OA段拉力的兩倍時(shí),小車(chē)的加速度大小為()A.g B.54g C.32g D.答案:D解析:小球受力如圖所示,在豎直方向,由平衡條件得Fcos37°=mg,在水平方向,由牛頓第二定律得2F-Fsin37°=ma,解得a=74g,故D3.(多選)如圖所示,固定斜面上的物塊沿斜面下滑,若在物塊上施加一個(gè)豎直向下的恒力F,下列判斷正確的有()A.若物塊原來(lái)勻速下滑,則施加F后仍保持勻速下滑B.若物塊原來(lái)勻速下滑,則施加F后變?yōu)榧铀傧禄珻.若物塊原來(lái)加速下滑,則施加F后加速度保持不變D.若物塊原來(lái)加速下滑,則施加F后加速度增大答案:AD解析:若物塊原來(lái)勻速下滑,則有mgsinθ=μmgcosθ①施加一個(gè)豎直向下的力,可以等效認(rèn)為重力加速度變化為g',此時(shí)有mg+F=mg'②即①式此時(shí)變?yōu)閙g'sinθ=μmg'cosθ物塊仍保持勻速下滑,故A正確,B錯(cuò)誤;若物塊原來(lái)加速下滑,設(shè)加速度為a,則根據(jù)牛頓第二定律,有mgsinθ-μmgcosθ=ma③施加力F后,有mg'sinθ-μmg'cosθ=ma'④聯(lián)立②③④,得a'>a即若物塊原來(lái)加速下滑,則施加F后加速度增大,故C錯(cuò)誤,D正確。4.分別在兩個(gè)星球A、B表面上做實(shí)驗(yàn):如圖(a)所示,在同一個(gè)固定的斜面上,用平行于斜面的力分別推兩個(gè)不同的物塊向上運(yùn)動(dòng),得到了加速度a和力F的關(guān)系圖像如圖(b)所示,兩圖像在縱軸上交于同一點(diǎn),則根據(jù)圖像()(a)(b)A.可以比較出兩個(gè)物塊的質(zhì)量大小B.可以比較出兩個(gè)星球表面的重力加速度大小C.可以比較出兩個(gè)物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)大小D.可以比較出兩個(gè)物塊受到的摩擦力的大小答案:A解析:對(duì)物塊受力分析,設(shè)星球表面的重力加速度大小為g',由牛頓第二定律得F-mg'sinθ-μmg'cosθ=ma整理得a=1mF-g'sinθ-μg'cos圖像的斜率反映質(zhì)量的倒數(shù),A的斜率大于B的斜率,所以mA<mB,故A正確;圖像縱軸的截距交于同一點(diǎn),說(shuō)明對(duì)兩個(gè)物塊g'sinθ+μg'cosθ相等,無(wú)法比較星球表面的重力加速度、物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)及物塊受到的摩擦力的大小,故B、C、D錯(cuò)誤。5.(多選)如圖所示,一細(xì)繩跨過(guò)一輕質(zhì)定滑輪(不計(jì)細(xì)繩和滑輪質(zhì)量,不計(jì)滑輪與軸之間摩擦),繩的一端懸掛一質(zhì)量為m的物體A,另一端懸掛一質(zhì)量為M(M>m)的物體B,此時(shí)A物體加速度為a1。如果用力F代替物體B,使物體A產(chǎn)生的加速度為a2,那么()A.如果a1=a2,則F=MgB.如果F=Mg,則a1<a2C.如果a1=a2,則F>MgD.如果F=2mMgm+M,則答案:BD解析:第一個(gè)圖中,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)A有T-mg=ma1對(duì)B有Mg-T=Ma1聯(lián)合解得a1=(第二個(gè)圖中,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)A有F-mg=ma2解得a2=F如果a1=a2,則(M-m)gM+m=F-mgm如果F=Mg,則a2=F-mgm=Mg-mgm=(6.如圖所示,質(zhì)量為m=2kg的物體放在水平地面上,用F=10N的水平拉力使它由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)t=3s物體的速度為v=6m/s。求:(1)物體運(yùn)動(dòng)加速度a的大小;(2)物體3s內(nèi)的位移x的大小;(3)物體