2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運動和力的關(guān)系3牛頓第二定律練習(xí)含解析新人教版必修第一冊

PAGE5-第3節(jié)牛頓其次定律考點1對牛頓其次定律的理解1.下列有關(guān)牛頓其次定律F=kma中比例系數(shù)k的說法正確的是()。A.在任何狀況下都等于1B.k的數(shù)值是由質(zhì)量、加速度和力的大小確定的C.k的數(shù)值是由質(zhì)量、加速度和力的單位確定的D.在任何單位制中,k都等于1答案：C解析：在F=kma中,k的數(shù)值是由F、m、a三者的單位確定的,假如m的單位用kg,a的單位用m/s2,力的單位用N,則可使k=1,C項正確。2.(多選)下列對牛頓其次定律的理解正確的是()。A.由F=ma可知,F與a成正比,m與a成反比B.牛頓其次定律說明當(dāng)物體有加速度時,物體才受到外力的作用C.加速度的方向總跟合外力的方向一樣D.當(dāng)外力停止作用時,加速度隨之消逝答案：CD解析：物體的質(zhì)量與加速度無關(guān),故A錯誤;B項違反了因果關(guān)系;選項C、D符合矢量性和瞬時性關(guān)系,故選C、D。3.(多選)關(guān)于牛頓其次定律,下列說法中正確的是()。A.牛頓其次定律的表達(dá)式F=ma在任何狀況下都適用B.某一瞬時的加速度,只能由這一瞬時的外力確定,而與這一瞬時之前或之后的外力無關(guān)C.在公式F=ma中,若F為合力,則a等于作用在該物體上的每一個力產(chǎn)生的加速度的矢量和D.物體的運動方向肯定與物體所受合力的方向一樣答案：BC解析：牛頓其次定律只適用于宏觀物體在低速時的運動,A錯誤;F=ma具有同時性,B正確;假如F=ma中F是合力,則a為合力產(chǎn)生的加速度,即各分力產(chǎn)生加速度的矢量和,C正確;假如物體做減速運動,則v與F反向,D錯誤?？键c2牛頓其次定律的簡潔應(yīng)用4.(福建福州2024高一期中)如圖4-3-1所示,質(zhì)量m=10kg的物體在水平地面上向左運動,物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.2,與此同時物體受到一個水平向右的推力F=20N的作用,g取10m/s2,則物體產(chǎn)生的加速度是()。圖4-3-1A.0B.4m/s2,水平向右C.2m/s2,水平向左 D.2m/s2,水平向右答案：B解析：物體在水平地面上向左運動,豎直方向受重力、支持力,相互平衡。在水平方向上受水平向右的推力、水平向右的滑動摩擦力。水平向右的推力大小為F=20N,滑動摩擦力大小為f=μN=μmg=0.2×10×10N=20N,所以合力大小為F合=F+f=(20+20)N=40N,方向水平向右,依據(jù)牛頓其次定律得:加速度a=F合m=4010m/s2=4m/s2,5.(湖北黃石2024高一月考)力F1單獨作用在物體A上時產(chǎn)生的加速度大小a1=5m/s2,力F2單獨作用在物體A上時產(chǎn)生的加速度大小a2=2m/s2,那么力F1和F2同時作用在物體A上時產(chǎn)生的加速度大小a不行能是()。A.5m/s2 B.3m/s2C.8m/s2 D.7m/s2答案：C解析：設(shè)物體A的質(zhì)量為m,則F1=ma1,F2=ma2,當(dāng)F1和F2同時作用在物體A上時,合力的大小范圍是F1-F2≤F≤F1+F2,即ma1-ma2≤ma≤ma1+ma2,故加速度的大小范圍為3m/s2≤a≤7m/s2,選項C不行能。6.(多選)如圖4-3-2所示,一輛有動力驅(qū)動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)在某一段時間內(nèi)小球與小車相對靜止且彈簧處于壓縮狀態(tài),若忽視小球與小車間的摩擦力,則在此段時間內(nèi)小車可能是()。圖4-3-2A.向右做加速運動 B.向右做減速運動C.向左做加速運動 D.向左做減速運動答案：AD解析：彈簧處于壓縮狀態(tài),故小球受到合力方向向右,小球加速度方向向右。若小車原速度方向向右,則小車向右做加速運動,A項正確;若小車原速度方向向左,則小車向左做減速運動,D項正確。7.(四川蓉城名校聯(lián)盟2024第一次聯(lián)考)質(zhì)量為m的物體在受到豎直向上的拉力F的作用下豎直向下運動,其運動的速度隨時間改變的v-t圖像如圖4-3-3所示。假設(shè)物體受到恒定的空氣阻力作用,在0~t0、t0~3t0、3t0~4t0時間內(nèi)F的大小分別為F1、F2和F3,則()。圖4-3-3A.F1>F2>F3 B.F1<F2<F3C.F1>F3>F2 D.F1=F3>F2答案：B解析：由v-t圖像可知,物體在0~t0的時間內(nèi)向下做勻加速直線運動,加速度大小為a1=v0t0,設(shè)物體受到恒定的空氣阻力大小為f,由牛頓其次定律可知mg-F1-f=ma1,解得F1=mg-mv0t0-f;物體在t0~3t0的時間內(nèi)向下做勻速直線運動,則由力的平衡條件可知F2+f=mg即F2=mg-f;物體在3t0~4t0的時間內(nèi)向下做勻減速直線運動,加速度大小為a3=v0t0,由牛頓其次定律可知F3+f-mg=ma3,解得F3=mg+mv0t0-f8.(湖北黃岡2024高一檢測)如圖4-3-4所示,物塊A和B疊放在一起,置于光滑水平面上,A與B間是粗糙的,A的質(zhì)量為m,B的質(zhì)量為2m,現(xiàn)用水平恒力F1、F2分別作用于A和B(如圖甲、乙所示),結(jié)果均可以使A和B剛好不滑動,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則F1和F2的大小關(guān)系為()。圖4-3-4A.F1=2F2 B.F1=F2C.2F1=F2 D.3F1=F2答案：C解析：F1作用于A時,F13m=μmg2m,F2作用于B時,F23m=μmgm,因此有29.(吉林吉化一中2024高一期末)(多選)在光滑水平面上放著緊靠在一起的A、B兩物體,如圖4-3-5所示,B的質(zhì)量是A的2倍,B受到向右的恒力FB=2N,A受到的水平力FA=(9-2t)N(t的單位是s,以向右為力的正方向),從t=0起先計時,則()。圖4-3-5A.A物體在2s末時刻的加速度是初始時刻的511B.t>4s后,B物體做勻加速度直線運動C.t=4.5s時,A物體的速度為零D.t>4.5s后,A、B的加速度方向相反答案：BD解析：設(shè)A的質(zhì)量為m,則B的質(zhì)量為2m,在兩物體保持相對靜止時,把AB看成一個整體,依據(jù)牛頓其次定律得:a=FA+FB3m=11-2t3m,對B隔離分析:設(shè)A對B的作用力大小為N,則有:N+FB=2ma,解得:N=13(16-4t),由此可知當(dāng)t=4s時,N=0,此后A、B分別,B物體做勻加速直線運動,故B正確;當(dāng)t=0時,可得:a1=FA+FB3m=113m,當(dāng)t=2s時,加速度為:a2=FA+FB3m=73m,則A物體在2s末時刻的加速度是初始時刻的711,故A錯誤;t=4.5s時,A的加速度為:aA=FAm=9-2×4.5m=0,說明t=4.5s之前A在做加速運動,此時A的速度不為零,而且速度方向與B相同,故C錯誤;t>4.5s10.一質(zhì)量為m=0.2kg的滑塊(可視為質(zhì)點)靜置在水平面上。若以水平向右為正方向,滑塊在隨時間的改變規(guī)律如圖4-3-6所示的水平力F作用下,從A點由靜止起先向右運動。已知滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.05,取g=10m/s2,求:圖4-3-6(1)t=4s時滑塊的速度大小v4。答案：滑塊受到的滑動摩擦力大小f=μmg=0.1N,由題圖可知0~3s內(nèi)水平力F1=0.5N,方向水平向右,滑塊水平向右做初速度為零的勻加速直線運動,則v3=a1t3。依據(jù)牛頓其次定律有F1-f=ma1,解得v3=6m/s。3~4s內(nèi)水平力大小F2=1.1N,方向水平向左。滑塊水平向右做勻減速直線運動,則v4=v3-a2t34,依據(jù)牛頓其次定律有F2+f=ma2,解得v4=0。(2)t=7s時滑塊與A點間的距離x。答案：0~3s內(nèi)滑塊的位移大小x3=0+v323~4s內(nèi)滑塊的位移大小x34=v3+v由題圖可知4~7s內(nèi)水平力F3=1.3N,方向水平向左,滑塊水平向左做初速度為零的勻加速直線運動,則x47=12a3t依據(jù)牛頓其次定律有F3-f=ma3,t=7s時滑塊與A點間的距離x=x47-x3-x34,解得x=15m。考點3瞬時性問題11.(湖北黃岡中學(xué)2024高一診斷)(多選)如圖4-3-7所示,小球P、Q的質(zhì)量相等,其間用輕繩b相連,光滑斜面的傾角為θ,系統(tǒng)靜止時,輕繩a、b均與斜面平行,則在輕繩a被突然剪斷的瞬間,下列說法正確的是()。圖4-3-7A.兩球的加速度大小均為gsinθB.Q球的加速度為零C.P球的加速度方向沿斜面對上,Q球的加速度方向沿斜面對下D.在Q球到達(dá)底端前,兩球的速度始終相等答案：AD解析：輕繩b拉力為零,Q、P整體所受合力為2mgsinθ,由F=ma知,aQ=aP=gsinθ,A項正確,B、C兩項錯誤;由v=at知,D項正確。12.(天津南開中學(xué)2024期末考試)如圖4-3-8所示,質(zhì)量相等的三個物塊A、B、C,A與天花板之間、B與C之間均用輕彈簧相連,A與B之間用細(xì)線相連,當(dāng)系統(tǒng)靜止后,突然剪斷A、B間的細(xì)線,則此瞬間A、B、C的加速度分別為(取向下為正)()。圖4-3-8A.-g、2g、0 B.-2g、2g、0C.-2g、2g、g D.-2g、g、g答案：B解析：設(shè)A、B、C的質(zhì)量均