2019高中物理第四章牛顿运动定律3牛顿第二定律精练（含解析）新人教 6页

牛顿第二定律1．在光滑的水平桌面上，有一个静止的物体，给物体施以水平作用力，在力作用到物体上的瞬间，则(　　)A．物体同时具有加速度和速度B．物体立即获得加速度，速度仍为零C．物体立即获得速度，加速度仍为零D．物体的速度和加速度均为零【解析】　合外力与加速度是瞬时对应关系，所以在力作用到物体上的瞬时，物体立即获得加速度，但物体的速度还得从零开始增大，不可能立即具有速度，故B正确．【答案】　B2．力F作用于甲物体m1时产生的加速度为a1，此力F作用于乙物体m2时产生的加速度为a2，若将甲、乙两个物体合在一起，仍受此力的作用，产生的加速度则是下列选项中的哪一个(　　)A.　　　　　　　B．C.D．【解析】　力F作用于m1时，F＝m1a1①力F作用于m2时，F＝m2a2②力F作用于m1＋m2时，F＝(m1＋m2)a3③解①②③得a3＝，故选项C正确．【答案】　C3．(2013·温州中学高一检测)如图4－3－8所示，马拖着一根质量为m的光滑树干在水平地面上做加速直线运动，加速度为a.已知马对树干拉力的水平分大小为F1，树干对马的拉力大小为F2，则由牛顿第二定律可知(　　)图4－3－8A．F2＝maB．F1－F2＝maC．F1＋F2＝manD．F1＝ma【解析】　牛顿第二定律F＝ma中，F、m、a三个量必须对应同一个物体，本题中研究对象是树干，不是马．故D正确．【答案】　D4．如图4－3－9所示，重为10N的物体以速度v在粗糙的水平面上向左运动，物体与桌面间的动摩擦因数为0.1.现在给物体施加水平向右的拉力F，其大小为20N，则物体受到的摩擦力和加速度大小为(g取10m/s2)(　　)图4－3－9A．1N,20m/s2　　　　　B．0,21m/s2C．1N,21m/s2D．1N,19m/s2【解析】　物体受到竖直向下的重力G、竖直向上的支持力FN、水平向右的拉力F和摩擦力Ff作用，其滑动摩擦力为：Ff＝μFN＝μG＝1N，由牛顿第二定律得：F＋Ff＝ma，解得a＝21m/s2，C正确．【答案】　C5．(多选)如图4－3－10所示，物体A放在平板小车上，与小车一起运动并保持静止．下面关于物体A的受力情况的说法正确的是(　　)图4－3－10A．向右运动时，一定受到方向向右的摩擦力作用B．向右匀速运动时，不受摩擦力作用C．向右加速运动时，一定受到方向向右的摩擦力作用D．向左运动时，也可能受到方向向右的摩擦力作用【解析】　A物体的受力与它所处的状态有关，匀速运动时，它受的合力应为零，则水平方向不会受摩擦力作用，故A错B正确；A物体向右加速运动时，据牛顿第二定律可知A物体必受向右的合力，这个力只能是摩擦力，故C正确；如果A物体向左做减速运动，A受到的合力向右，D正确．【答案】　BCD6．(2012·江苏高考)将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速n度的大小成正比．下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象，可能正确的是(　　)【解析】　皮球在上升过程中速度越来越小，所以空气阻力越来越小，重力与空气阻力的合力越来越小，所以加速度越来越小，一开始加速度最大，后来减小得越来越慢，最后速度为零时，加速度变为重力加速度，所以答案选C.【答案】　C7．如图4－3－11所示，一物块位于光滑水平桌面上；用一大小为F，方向如图所示的力去推它，使它以加速度a向右运动．若保持力的方向不变而增大力的大小，则(　　)图4－3－11A．a变大B．a不变C．a变小D．因为物块的质量未知，故不能确定a变化的趋势【解析】　由于桌面光滑，故不受摩擦力，物块受力为重力G、桌面对物体的支持力FN、推力F，设推力与水平方向夹角为α，将F沿水平方向和竖直方向分解，由牛顿第二定律得Fcosα＝ma，所以a＝，F方向不变而大小增大，可得a变大．A正确．【答案】　A8．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图是下面哪一个(　　)【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项正确．【答案】　An9．(2014·武汉二中高一检测)如图4－3－12所示，天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同的小球，两小球均保持静止．当突然剪断细绳的瞬间，上面小球A与下面小球B的加速度分别为(以向上为正方向)(　　)图4－3－12A．a1＝g　a2＝gB．a1＝2g　a2＝0C．a1＝－2g　a2＝0D．a1＝0　a2＝g【解析】　分别以A、B为研究对象，分析剪断前和剪断时的受力．剪断前A、B静止，A球受三个力：绳子的拉力FT、重力mg和弹簧弹力F，B球受两个力：重力mg和弹簧弹力F′A球：FT－mg－F＝0　B球：F′－mg＝0　F＝F′　解得FT＝2mg，F＝mg剪断瞬间，A球受两个力，因为绳无弹性，剪断瞬间拉力不存在，而弹簧瞬间形状不可改变，弹力不变．如图，A球受重力mg、弹簧的弹力F.同理B球受重力mg和弹力F′.A球：－mg－F＝ma1，B球：F′－mg＝ma2解得a1＝－2g，a2＝0.【答案】　C10．质量为1kg的物体静止在光滑水平面上，某时刻开始，用一水平向右的大小为2N的力F1拉物体，则(1)物体产生的加速度是多大？2s后物体的速度是多少？(2)若在2s末给物体加上一个大小也是2N水平向左的拉力F2n，则物体的加速度是多少？4s末物质的速度是多少？【解析】　(1)对物体受力分析如图所示，可知物体所受的合外力F1＝2N，由牛顿第二定律得：a＝＝m/s2＝2m/s2.从某时刻开始物体做初速度为0，加速度为2m/s2的匀加速直线运动，则2s末物体的速度：v2＝at＝2×2m/s＝4m/s(2)2s末加上F2后，物体所受的合外力为0，则由牛顿第二定律得：a′＝0从2s末开始物体做匀速直线运动，4s末的速度等于2s末的速度：v4＝4m/s【答案】　(1)2m/s2　4m/s　(2)0　4m/s11．如图4－3－13所示，质量m＝1kg的球穿在斜杆上，斜杆与水平方向成30°角，球与杆之间的动摩擦因数μ＝，球受到竖直向上的拉力F＝20N，则球的加速度为多少？(取g＝10m/s2)图4－3－13【解析】　球受到重力mg、杆的支持力FN、杆的摩擦力Fμ和竖直向上的拉力四个力的作用(如图所示)，建立直角坐标系，则Fsin30°－mgsin30°－Fμ＝maFcos30°＝mgcos30°＋FNFμ＝μFN联立以上各式即可解得a＝2.5m/s2.【答案】　2.5m/s212．自制一个加速度计，其构造是：一根轻杆，下端固定一个小球，上端装在水平轴On上，杆可在竖直平面内左右摆动，用白硬纸作为表面，放在杆摆动的平面上，并刻上刻度，可以直接读出加速度的大小和方向．使用时，加速度计右端朝汽车前进的方向，如图4－3－14所示．图4－3－14(1)硬纸上刻度线b在经过O点的竖直线上，则在b处应标的加速度数值是多少？(2)刻度线c和O点的连线与Ob的夹角为30°，则c处应标的加速度数值是多少？(3)刻度线d和O点的连线与Ob的夹角为45°.在汽车前进时，若轻杆稳定地指在d处，则0.5s内汽车速度变化了多少？【解析】　(1)当轻杆与Ob重合时，小球所受合力为0，其加速度为0，车的加速度亦为0，故b处应标的加速度数值为0.(2)当轻杆与Oc重合时，以小球为研究对象，受力分析如图所示．根据力合成的平行四边形定则和牛顿第二定律得mgtanθ＝ma1，解得a1＝gtanθ＝9.8×m/s2≈5.66m/s2.(3)若轻杆与Od重合，同理可得mgtan45°＝ma2，解得a2＝gtan45°＝9.8m/s2，方向水平向左，与速度方向相反．所以在0.5s内汽车速度应减少，减少量Δv＝a2Δt＝9.8×0.5m/s＝4.9m/s.【答案】　(1)0　(2)5.66m/s2　(3)减少了4.9m/s