2019_2020版高中物理刷题首选卷第四章第三节牛顿第二定律（对点练巩固练）（含解析）新人教 14页

第三节　牛顿第二定律一、选择题1．(牛顿第二定律的理解)(多选)关于力和运动的关系，下列说法中正确的是(　　)A．物体受到的合力越大，其速度改变量越大B．物体受到的合力不为零且不变，物体速度一定会改变C．物体受到的合力变化，加速度就一定变化D．物体受到的合力不变，其运动状态就不改变答案　BC解析　由牛顿第二定律知，物体受到的合力发生变化，加速度就一定变化，物体受到的合力越大，加速度就越大，而速度改变量不仅与加速度有关，而且还与时间有关，故A错误，C正确；运动状态不变即速度不变，若加速度不为零且不变，其速度一定变化，故B正确，D错误。2.(牛顿第二定律的应用)如图所示，A、B两物体叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力(　　)A．方向向左，大小不变B．方向向左，逐渐减小C．方向向右，大小不变D．方向向右，逐渐减小答案　A解析　根据题目条件得知，物体B具有水平向左的恒定加速度，由牛顿第二定律知，物体B受到的合力水平向左且恒定，对物体B受力分析可知，物体B在水平方向的合力就是物体A施加的静摩擦力，因此，物体B受到的摩擦力方向向左，且大小不变，保持恒定，A正确，B、C、D错误。3．(牛顿第二定律的应用)(多选)力F1单独作用于一个物体时，物体具有的加速度大小为2m/s2，力F2单独作用于同一物体时，物体具有的加速度大小为4m/s2，当F1、F2共同作用于该物体时，物体具有的加速度大小可能是(　　)A．2m/s2B．4m/s2C．6m/s2D．8m/s2n答案　ABC解析　据牛顿第二定律有F1＝2m，F2＝4m，当二力同向时可使物体产生最大加速度，即2m＋4m＝ma1，a1＝6m/s2。当二力方向相反时可使物体有最小加速度，即4m－2m＝ma2，a2＝2m/s2，当二力共同作用该物体时，产生的加速度在2～6m/s2之间。故选A、B、C。4．(牛顿第二定律的应用)以初速度v0竖直向上抛出一个小球，小球所受的空气阻力与速度大小成正比，从抛出到落地小球运动的v－t图是(　　)答案　A解析　上升阶段，小球所受空气阻力随小球速度的减小而减小。小球所受合力F＝G＋Ff，合力越来越小，所以上升阶段小球的加速度越来越小。下降阶段，小球所受空气阻力随小球速度的增大而增大，小球所受合力F′＝G－Ff，合力越来越小，所以下降阶段小球的加速度也越来越小。v－t图象中，只有A项所表示的运动加速度越来越小，A正确。5．(牛顿第二定律的应用)(多选)如图所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在这段时间内小车可能是(　　)A．向右做加速运动B．向右做减速运动C．向左做加速运动D．向左做减速运动答案　AD解析　小球水平方向受到向右的弹簧弹力F，由牛顿第二定律可知，小球必定具有向右的加速度，小球与小车相对静止，故小车可能向右做加速运动或向左做减速运动。故选A、D。6．(牛顿第二定律的应用)三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数都相同。现用大小相同的外力F沿图示方向分别作用在物块1和2上，用的外力沿水平方向作用在物块3上，使三者都做加速运动，令a1、a2、a3分别代表物块1、2、3的加速度，则(　　)nA．a1＝a2＝a3B．a1＝a2，a2>a3C．a1>a2，a2a2，a2>a3答案　C解析　分析1、2、3三个物块的受力情况如图所示。则Ff1＝μ(mg－Fsin60°)，Ff2＝μ(mg＋Fsin60°)，Ff3＝μmg。由牛顿第二定律得：Fcos60°－Ff1＝ma1，Fcos60°－Ff2＝ma2，－Ff3＝ma3。因Ff2>Ff3>Ff1，故a1>a3>a2。C正确。7.(瞬时加速度)如图所示，质量为m的小球用水平轻质弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态。当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为(　　)A．0B.gC．gD.g答案　B解析　未撤离木板时，小球受重力G、弹簧的拉力F和木板的弹力FN的作用处于静止状态，通过受力分析可知，木板对小球的弹力大小为＝mg。在撤离木板的瞬间，弹簧的弹力大小和方向均没有发生变化，而小球的重力是恒力，故此时小球受到重力G、弹簧的拉力F，合力与木板提供的弹力大小相等，方向相反，故可知加速度的大小为g，由此可知B正确。8．(瞬时加速度)(多选)如图所示，质量均为m的A、B两球之间系着一根不计质量的弹簧，放在光滑的水平面上，A球紧靠竖直墙壁，今用水平力F将B球向左推压弹簧，平衡后，突然将F撤去，在这瞬间(　　)nA．B球的速度为零，加速度为零B．B球的速度为零，加速度大小为C．在弹簧第一次恢复原长之后A才离开墙壁D．在A离开墙壁后，A、B两球均向右做匀速运动答案　BC解析　撤去F瞬间，弹簧弹力大小仍为F，故B的加速度为，此时B球还没有运动，故B球的速度为零，A错误，B正确。弹簧恢复原长后由于B的运动而被拉长，它对A球产生拉力，使A球离开墙壁，C正确。A离开墙壁后，弹簧不断伸长、收缩，对A、B仍有作用力，即A、B的合力不为零，两球仍做变速直线运动，D错误。9．(牛顿第二定律的应用)如图所示，水平传送带A、B两端相距s＝3.5m，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，取重力加速度g＝10m/s2。工件滑上A端时速度vA＝4m/s，到达B端时速度设为vB，则下列说法不正确的是(　　)A．若传送带不动，则vB＝3m/sB．若传送带以速率v＝4m/s逆时针匀速转动，则vB＝3m/sC．若传送带以速率v＝2m/s顺时针匀速转动，则vB＝3m/sD．若传送带以速率v＝2m/s顺时针匀速转动，则vB＝2m/s答案　D解析　工件在传送带上滑动时的加速度大小a＝＝1m/s2。若传送带不动，工件做匀减速运动，由v－v＝2(－a)s，则vB＝3m/s，A正确；若传送带逆时针匀速转动，工件受力不变，a不变，v－v＝－2as，vB＝3m/s，B正确；传送带顺时针匀速转动的速度为2m/s，则工件在传送带上做匀减速运动，当运动s＝3.5m时减速至3m/s>2m/s，故一直减速，vB＝3m/s，C正确，D错误。10．(牛顿第二定律的应用)(多选)如图所示，甲、乙两车均在光滑的水平面上，质量都n是M，人的质量都是m，甲车上的人用力F推车，乙车上的人用等大的力F拉绳子(绳与轮的质量和摩擦均不计)；人与车始终保持相对静止。下列说法正确的是(　　)A．甲车的加速度大小为B．甲车的加速度大小为0C．乙车的加速度大小为D．乙车的加速度大小为0答案　BC解析　对甲图中人和车组成的系统受力分析，在水平方向的合外力为0(人的推力F是内力)，故a甲＝0，A错误，B正确；乙图中，人拉轻绳的力为F，则绳拉人和绳拉车的力均为F，对人和车组成的系统受力分析，水平方向合外力为2F，由牛顿第二定律知：a乙＝，则C正确，D错误。故选B、C。二、非选择题(按照题目要求作答，计算题须写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题注明单位)11．(综合)某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x。(空气阻力对本实验的影响可以忽略)(1)滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________。(2)滑块与斜面间的动摩擦因数为________。n(3)以下能引起实验误差的是________。a．滑块的质量b．当地重力加速度的大小c．长度测量时的读数误差d．小球落地和滑块撞击挡板不同时答案　(1)　(2)　(3)cd解析　(1)由自由落体运动规律得H＝gt2由匀加速直线运动规律得x＝at2所以＝。(2)设斜面与水平面夹角为θ，对滑块，根据牛顿第二定律有mgsinθ－μmgcosθ＝ma又sinθ＝，cosθ＝解得μ＝。(3)从实验原理和理论计算结果看，能引起实验误差的是c、d。12.(牛顿第二定律的应用)如图所示，静止在水平地面上的小黄鸭质量m＝20kg，受到与水平面夹角为53°的斜向上的拉力，小黄鸭开始沿水平地面运动。若拉力F＝100N，小黄鸭与地面的动摩擦因数为0.2，求：(1)把小黄鸭看做质点，作出其受力示意图；(2)小黄鸭对地面的压力；(3)小黄鸭运动的加速度的大小。(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10m/s2)答案　(1)见解析　(2)120N，方向竖直向下(3)a＝1.8m/s2n解析　(1)受力示意图如图所示。(2)根据平衡条件可得：Fsin53°＋N＝mg所以解得N＝mg－Fsin53°＝120N，方向竖直向上；根据牛顿第三定律，小黄鸭对地面的压力N′＝N＝120N，方向竖直向下。(3)受到的摩擦力为滑动摩擦力，所以f＝μN＝24N根据牛顿第二定律得：Fcos53°－f＝ma，解得a＝1.8m/s2。课时作业2对应学生用书P53(建议用时：30分钟)　　　　　　　　　　　　　　　　一、选择题1.(牛顿第二定律的应用)如图所示，在质量为m的物体上加一个竖直向上的拉力F，使物体以加速度a竖直向上做匀加速运动，若不计阻力，下面说法正确的是(　　)A．若拉力改为2F，物体加速度为2aB．若质量改为，物体加速度为2aC．若质量改为2m，物体加速度为D．若质量改为，拉力改为，物体加速度不变n答案　D解析　根据题意得：F－mg＝ma，解得：a＝＝－g。若拉力改为2F，物体加速度a1＝＝－g>2a，故A错误；若质量改为，物体加速度a2＝＝－g>2a，故B错误；若质量改为2m，物体加速度a3＝＝－g<，故C错误；若质量改为，拉力改为，物体加速度a4＝＝－g＝a，故D正确。2.(牛顿第二定律的应用)如图所示，位于水平地面上的质量为M的小木块，在大小为F、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做加速运动。若木块与地面之间的动摩擦因数为μ，则木块的加速度为(　　)A.B.C.D.答案　D解析　取M为研究对象，其受力情况如图所示。在竖直方向合力为零，即Fsinα＋FN＝Mg，在水平方向由牛顿第二定律得Fcosα－Ff＝Ma，且Ff＝μFN。由以上三式可得a＝，D正确。3．(牛顿第二定律与图象结合)如图甲所示，某人通过动滑轮将质量为m的货物提升到一定高处，动滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度a与竖直向上的拉力T之间的函数关系如图乙所示。则下列判断正确的是(　　)nA．图线与纵轴的交点的绝对值为gB．图线的斜率在数值上等于物体的质量mC．图线与横轴的交点N的值TN＝mgD．图线的斜率在数值上等于物体质量的倒数答案　A解析　由题结合牛顿第二定律可得：2T－mg＝ma，则有a＝－g，由a－T图象可判断，纵轴截距的绝对值为g，A正确；图线的斜率在数值上等于，则B、D错误；横轴截距代表a＝0时，TN＝，则C错误。4．(牛顿第二定律与图象结合)(多选)一质点在外力作用下做直线运动，其速度v随时间t变化的图象如图所示。在图中标出的时刻中，质点所受合外力的方向与速度方向相同的有(　　)A．t1B．t2C．t3D．t4答案　AC解析　v－t图象中，纵轴表示各时刻的速度，t1、t2时刻速度为正，t3、t4时刻速度为负，图线上各点切线的斜率表示该时刻的加速度，t1、t4时刻加速度为正，t2、t3时刻加速度为负，根据牛顿第二定律，加速度与合外力方向相同，故t1时刻合外力与速度均为正，t3时刻合外力与速度均为负，A、C正确，B、D错误。5.(牛顿第二定律的应用)如图所示，质量为m1和m2的两物块放在光滑的水平地面上。用轻质弹簧将两物块连接在一起。当用水平力F作用在m1上时，两物块均以加速度a做匀加速运动，此时，弹簧伸长量为x，若用水平力F′作用在m1上时，两物块均以加速度a′＝2an做匀加速运动。此时弹簧伸长量为x′。则下列关系正确的是(　　)A．F′＝2FB．x′>2xC．F′>2FD．x′<2x答案　A解析　把两个物块看做整体，由牛顿第二定律可得：F＝(m1＋m2)a，F′＝(m1＋m2)a′，又a′＝2a，可得出F′＝2F，隔离物块m2，由牛顿第二定律得：kx＝m2a，kx′＝m2a′，解得：x′＝2x，故A正确，B、C、D均错误。6．(牛顿第二定律与图象结合)如图甲所示，一个质量为3kg的物体放在粗糙水平地面上，从零时刻起，物体在水平力F作用下由静止开始做直线运动。在0～3s时间内物体的加速度a随时间t的变化规律如图乙所示，则(　　)A．F的最大值为12NB．0～1s和2～3s内物体加速度的方向相反C．3s末物体的速度最大，最大速度为8m/sD．在0～1s内物体做匀加速运动，2～3s内物体做匀减速运动答案　C解析　由a－t图象知加速度最大时a＝4m/s2，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma知，F最大值大于12N，故A错误；0～1s和2～3s内，加速度均为正方向，故B错误；3s末速度最大，由a－t图面积知Δv＝8m/s，所以vmax＝8m/s，故C正确；0～1s和2～3s内加速度a与速度v均同向，都做加速运动，但a不是定值，所以不是匀加速运动，故D错误。7.(牛顿第二定律的应用)如图所示，质量为M的长平板车放在倾角为α的光滑斜面上，车上站着一质量为m的人，若要平板车静止在斜面上，车上的人必须(　　)A．匀速向下奔跑nB．以加速度a＝gsinα，向下加速奔跑C．以加速度a＝gsinα，向下加速奔跑D．以加速度a＝gsinα，向上加速奔跑答案　C解析　作出平板车的受力图，如图甲所示，求出人对平板车的摩擦力Ff＝Mgsinα；作出人的受力图，如图乙，则mgsinα＋Ff′＝ma，且Ff′＝Ff，由以上三式联立解得a＝gsinα。故C正确。8．(牛顿第二定律的应用)(多选)质量分别为M和m的物块形状大小均相同，将它们通过轻绳跨过光滑定滑轮连接，如图甲所示，绳子平行于倾角为α的斜面，M恰好能静止在斜面上，不考虑M、m与斜面之间的摩擦。若互换两物块位置，按图乙放置，然后释放M，斜面仍保持静止。则下列说法正确的是(　　)A．轻绳的拉力等于MgB．轻绳的拉力等于mgC．M运动的加速度大小为(1－sinα)gD．M运动的加速度大小为g答案　BC解析　互换位置前，M静止在斜面上，则有：Mgsinα＝mg，互换位置后，对M有Mg－T＝Ma，对m有：T′－mgsinα＝ma，又T＝T′，解得：a＝(1－sinα)g，T＝mg，故A、D错误，B、C正确。n9.(牛顿第二定律的应用)如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧，把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是(　　)A．小球刚接触弹簧瞬间速度最大B．从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C．从小球接触弹簧至到达最低点，小球的速度先增大后减小D．从小球接触弹簧至到达最低点，小球的加速度先增大后减小答案　C解析　小球从接触弹簧开始，在向下运动过程中受到重力和弹簧弹力的作用，但开始时由于弹簧的压缩量较小，弹力小于重力，合力方向竖直向下，且逐渐减小，小球将继续向下做加速度逐渐减小的加速运动，直到重力与弹簧弹力相等时，合力为零，加速度也为零，速度最大；重力与弹簧弹力相等后，小球再向下运动，则弹簧弹力将大于重力，合力方向变为竖直向上，且不断增大，小球将做加速度逐渐增大的变减速运动，直到速度为零，故从接触弹簧至到达最低点，小球的速度先增大后减小，加速度先减小后增大。故C正确，A、B、D错误。二、非选择题(按照题目要求作答，计算题须写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题注明单位)10.(牛顿第二定律的应用)如图所示，小球M处于静止状态，弹簧与竖直方向的夹角为θ，烧断BO绳的瞬间，试求小球M的加速度的大小和方向。答案　gtanθ　方向水平向右n解析　烧断BO绳前，小球受力平衡，由此求得BO绳的拉力F′＝mgtanθ；烧断瞬间，BO绳的拉力消失，而弹簧还是保持原来的长度，弹力与烧断前相同。此时，小球受到的作用力是弹力和重力，如图所示，其合力方向水平向右，与烧断前BO绳的拉力大小相等，方向相反，即F合＝mgtanθ，由牛顿第二定律得加速度a＝＝gtanθ，方向水平向右。11．(牛顿第二定律与图象结合)如图甲所示，用水平力F拉动物体在水平面上做加速直线运动，当改变拉力的大小时，物体运动的加速度a也随之变化，a和F的关系如图乙所示，取g＝10m/s2。(1)根据图线所给的信息，求物体的质量及物体与水平面间的动摩擦因数；(2)若改用质量是原来2倍的同种材料的物体，请在图乙的坐标系上画出这种情况下的a－F图线(要求写出作图的根据)。答案　(1)0.50kg　0.20　(2)见解析解析　(1)根据牛顿第二定律：F－μmg＝ma所以a＝F－μg可见a－F图象为一条直线，直线的斜率k＝＝2.0kg－1解得物体的质量m＝0.50kg纵轴截距为－μg＝－2.0m/s2解得物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.20。(也可以用横轴截距求动摩擦因数：当F＝1.0N时，物体的加速度为零，物体所受阻力nf＝F＝1.0N，由F＝μmg解得物体与水平面的动摩擦因数μ＝＝0.20，用其他方法结果正确的同样可以)(2)当物体质量加倍时，物体的加速度a＝F－μg。直线斜率k′＝＝1.0kg－1，纵轴的截距不变。作出如图所示的图线。12．(牛顿第二定律与图象结合)固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向推力F的作用下向上运动，推力F与小环速度v随时间t变化规律的图象如图所示，取重力加速度g＝10m/s2。求：(1)小环的质量m；(2)细杆与地面间的倾角α。答案　(1)1kg　(2)30°解析　由题图得，小环前2s做匀加速直线运动，它的加速度为：a＝＝0.5m/s2有：F1－mgsinα＝ma，F1＝5.5N小环2s后做匀速直线运动，则有：F2＝mgsinα，F2＝5N代入数据可解得：m＝1kg，α＝30°。