2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)分層作業(yè)15牛頓第二定律含解析新人教版必修1

PAGE6-課時(shí)分層作業(yè)(十五)牛頓其次定律(時(shí)間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．(多選)下列對(duì)牛頓其次定律的表達(dá)式F＝ma及其變形公式的理解，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＝eq\f(F,a)可知，物體的質(zhì)量與其所受合外力成正比，與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比C．由a＝eq\f(F,m)可知，物體的加速度與其所受合外力成正比，與其質(zhì)量成反比D．由m＝eq\f(F,a)可知，物體的質(zhì)量可以通過測(cè)量它的加速度和它所受的合外力而求出CD[牛頓其次定律的表達(dá)式F＝ma表明白各物理量之間的數(shù)量關(guān)系，即已知兩個(gè)量，可求第三個(gè)量，作用在物體上的合外力，可由物體的質(zhì)量和加速度計(jì)算，并不由它們確定，A錯(cuò)；質(zhì)量是物體本身的屬性，由物體本身確定，與物體是否受力無關(guān)，B錯(cuò)；由牛頓其次定律知加速度與合外力成正比，與質(zhì)量成反比，m可由其他兩量求得，故C、D對(duì)．]2．在光滑的水平桌面上，有一個(gè)靜止的物體，給物體施以水平作用力，在力作用到物體上的瞬間，則()A．物體同時(shí)具有加速度和速度B．物體馬上獲得加速度，速度仍為零C．物體馬上獲得速度，加速度仍為零D．物體的速度和加速度均為零B[合外力與加速度是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以在力作用到物體上的瞬間，物體馬上獲得加速度，但物體的速度還得從零起先增大，不行能馬上具有速度，故B正確．]3．如圖所示，質(zhì)量m＝10kg的物體在水平面上向右運(yùn)動(dòng)，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，與此同時(shí)物體受到一個(gè)水平向左的推力F＝20N的作用，取g＝10m/s2，則物體的加速度是()A．0 B．4m/s2，水平向右C．4m/s2，水平向左 D．2m/s2，水平向右C[物體在水平面上向右運(yùn)動(dòng)，豎直方向受重力、支持力，其合力為0.在水平方向上受水平向左的推力、水平向左的滑動(dòng)摩擦力．推力大小為F＝20N，滑動(dòng)摩擦力大小為Ff＝μFN＝μmg＝0.2×10×10N＝20N所以合力大小為F合＝F＋Ff＝20N＋20N＝40N，方向水平向左，依據(jù)牛頓其次定律得加速度為a＝eq\f(F合,m)＝eq\f(40,10)m/s2＝4m/s2，方向水平向左．選項(xiàng)C正確．]4．隨著居民生活水平的提高，家庭轎車越來越多，行車平安就更加顯得重要．在行車過程中規(guī)定必需要運(yùn)用平安帶．假設(shè)某次急剎車時(shí)，由于平安帶的作用，使質(zhì)量為70kg的乘員具有的加速度大小約為6m/s2，此時(shí)平安帶對(duì)乘員的作用力最接近()A．100NB．400NC．800ND．1000NB[依據(jù)牛頓其次定律：F＝ma＝70×6N＝420N，B正確．]5．靜止在光滑水平面上的物體在水平推力F作用下起先運(yùn)動(dòng)，推力隨時(shí)間的改變?nèi)鐖D所示，關(guān)于物體在0～t1時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀況，正確的描述是()A．物體先做勻加速運(yùn)動(dòng)，后做勻減速運(yùn)動(dòng)B．物體的加速度始終增大C．物體的速度先增大后減小D．物體的速度始終增大D[由題可知，物體的合力等于推力F，方向始終沿正方向，依據(jù)牛頓其次定律分析可知：物體先從靜止起先做加速直線運(yùn)動(dòng)，推力F減小時(shí)，其方向仍與速度相同，接著做加速直線運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤，D正確．物體的合力等于推力F，推力先增大后減小，依據(jù)牛頓其次定律得知：加速度先增大，后減小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．]6．(多選)“兒童蹦極”中，拴在腰間左右兩側(cè)的是彈性極好的橡皮繩．質(zhì)量為m的小明，如圖所示，靜止懸掛時(shí)(小明兩側(cè)繩長相同)，兩橡皮繩的拉力大小均恰為mg，若此時(shí)小明左側(cè)橡皮繩斷裂，則小明此時(shí)()A．速度為零B．加速度a＝g，沿原斷裂繩的方向斜向下C．加速度a＝g，沿未斷裂繩的方向斜向上D．加速度a＝g，方向豎直向下AB[速度不能發(fā)生突變，左側(cè)橡皮繩斷裂瞬間，小明速度為零，選項(xiàng)A正確．?dāng)嗔亚?，F(xiàn)T左＝FT右＝mg，受力分析如圖所示．橡皮繩形變量比較大，不會(huì)發(fā)生突變，斷裂瞬間，F(xiàn)T右與mg合力沿?cái)嗔牙K的反向延長線，大小等于mg，選項(xiàng)B正確．]二、非選擇題(14分)7．一個(gè)質(zhì)量為20kg的物體，從斜面的頂端由靜止勻加速滑下，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，斜面與水平面間的夾角為37°(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．(1)求物體沿斜面下滑過程中的加速度；(2)給物體一個(gè)初速度，使之沿斜面上滑，求上滑的加速度．[解析](1)沿斜面下滑時(shí)，物體受力如圖所示．由牛頓其次定律得：mgsin37°－Ff＝ma1 ①FN＝mgcos37° ②又Ff＝μFN ③所以a1＝gsin37°－μgcos37°＝4.4m/s2，方向沿斜面對(duì)下．(2)物體沿斜面上滑時(shí)，摩擦力沿斜面對(duì)下由牛頓其次定律得：mgsin37°＋Ff＝ma2 ④聯(lián)立②③④得a2＝gsin37°＋μgcos37°＝7.6m/s2，方向沿斜面對(duì)下．[答案](1)4.4m/s2，沿斜面對(duì)下(2)7.6m/s2，沿斜面對(duì)下一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1.(多選)如圖所示，一跳床運(yùn)動(dòng)員從跳床正上方某一高度處由靜止起先自由下落，接觸跳床后把跳床壓縮到肯定程度后停止下落．在運(yùn)動(dòng)員下落的這一全過程中，下列說法中正確的是()A．運(yùn)動(dòng)員剛接觸跳床瞬間速度最大B．從運(yùn)動(dòng)員接觸跳床起加速度變?yōu)樨Q直向上C．從運(yùn)動(dòng)員接觸跳床到到達(dá)最低點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)員的速度先增大后減小D．從運(yùn)動(dòng)員接觸跳床到到達(dá)最低點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)員的加速度先減小后增大CD[運(yùn)動(dòng)員的加速度大小確定于運(yùn)動(dòng)員受到的合外力．從接觸跳床到到達(dá)最低點(diǎn)，彈力從零起先漸漸增大，所以合力先減小后增大，因此加速度先減小后增大．當(dāng)合力與速度同向時(shí)運(yùn)動(dòng)員速度增大，所以當(dāng)運(yùn)動(dòng)員所受彈力和重力大小相等時(shí)運(yùn)動(dòng)員速度最大．]2．一輕彈簧上端固定，下端掛一重物，平衡時(shí)彈簧伸長了4cm，再將重物向下拉1cm，然后放手，則在釋放瞬間重物的加速度是(g取10m/s2)()A．2.5m/s2 B．7.5m/s2C．10m/s2 D．12.5m/s2A[彈簧伸長量為4cm時(shí)，重物處于平衡狀態(tài)，故mg＝kΔx1；再將重物向下拉1cm，則彈簧的伸長量變?yōu)棣2＝5cm，在重物被釋放瞬間，由牛頓其次定律可得kΔx2－mg＝ma；由以上兩式解得a＝2.5m/s2，故選項(xiàng)A正確．]3．如圖所示，一傾角為α的光滑斜面對(duì)右做勻加速運(yùn)動(dòng)，物體A相對(duì)于斜面靜止，則斜面運(yùn)動(dòng)的加速度為()A．gsinα B．gcosαC．gtanα D．eq\f(g,tanα)C[物體隨斜面體一起沿水平方向運(yùn)動(dòng)，則加速度肯定在水平方向，物體受到重力和垂直斜面對(duì)上的支持力，兩者合力方向肯定水平向右，如圖所示由牛頓其次定律得mgtanα＝ma，則a＝gtanα，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤．]4．如圖所示，輕彈簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物塊P，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上，使其向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．以x表示P離開靜止位置的位移，在彈簧復(fù)原原長前，下列表示F和x之間關(guān)系的圖象可能正確的是()ABCDA[假設(shè)物塊靜止時(shí)彈簧的壓縮量為x0，則由力的平衡條件可知kx0＝mg，在彈簧復(fù)原原長前，當(dāng)物塊向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓其次定律得F＋k(x0－x)－mg＝ma，由以上兩式解得F＝kx＋ma，明顯F和x為一次函數(shù)關(guān)系，且在F軸上有截距，則A正確，B、C、D錯(cuò)誤．]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)一個(gè)有鋼滑板的雪橇，鋼滑板與雪地的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02，雪橇連同雪橇上的貨物總質(zhì)量為1000kg，當(dāng)馬水平拉雪橇在水平雪地上以2m/s2的加速度勻加速前進(jìn)時(shí)，(1)雪橇受到的摩擦力是多大？(2)馬的拉力是多大？(g取10m/s2)[解析](1)雪橇受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，即Ff＝μFN＝μmg＝0.02×1000×10N＝200N.(2)對(duì)雪橇，由牛頓其次定律可得F－Ff＝ma，所以，拉力F＝ma＋Ff＝1000×2N＋200N＝2200N.[答案](1)200N(2)2200N6．(14分)自制一個(gè)加速度計(jì)，其構(gòu)造是：一根輕桿，下端固定一個(gè)小球，上端裝在水平軸O上，桿可在豎直平面內(nèi)左右搖擺，用白硬紙作為表面，放在桿搖擺的平面上，并刻上刻度，可以干脆讀出加速度的大小和方向．運(yùn)用時(shí)，加速度計(jì)右端朝汽車前進(jìn)的方向，如圖所示，g取9.8m/s2.(1)硬紙上刻度線b在經(jīng)過O點(diǎn)的豎直線上，則在b處應(yīng)標(biāo)的加速度數(shù)值是多少？(2)刻度線c和O點(diǎn)的連線與Ob的夾角為30°，則c處應(yīng)標(biāo)的加速度數(shù)值是多少？(3)刻度線d和O點(diǎn)的連線與Ob的夾角為45°.在汽車前進(jìn)時(shí)，若輕桿穩(wěn)定地指在d處，則0.5s內(nèi)汽車速度改變了多少？[解析](1)當(dāng)輕桿與Ob重合時(shí)，小球所受合力為0，其加速度為0，車的加速度亦為0，故b處應(yīng)標(biāo)的加速度數(shù)值為0.(2)解法一：合成法當(dāng)輕桿與Oc重合時(shí)，以小球?yàn)樘接憣?duì)象，受力分析如圖甲所示．依據(jù)力的合成的平行四邊形定則和牛頓其次定律得mgtanθ＝ma1，解得a1＝gtanθ＝9.8×eq\f(\r(3),3)m/s2≈5.66m/s2.甲解法二：正交分解法建立直角坐標(biāo)系，并將輕桿對(duì)小球的拉力正交分解，如圖乙所示．乙則沿水平方向有：Fsinθ＝ma，豎直方向有：Fcosθ－mg＝0