2020版高中物理 第六章 力与运动 第2节 牛顿第二定律试题 鲁科版必修1 7页

第2节　牛顿第二定律 ‎【二维选题表】‎ 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 力学单位制的认识 ‎1(易)‎ 牛顿第二定律的 理解 ‎2(易),3(易)‎ 探究a与F,m的关系 ‎4(易),‎ ‎8(中),‎ ‎14(中)‎ ‎4(易),‎ ‎8(中),‎ ‎14(中)‎ 牛顿第二定律的 应用 ‎6(易),7(易),5(中),9(中),10(中),11‎ ‎(中),12(中),13(中),‎ ‎15(难)‎ ‎13(中)‎ ‎15(难)‎ 基础训练 ‎1.(多选)下列有关力学单位制的说法中,正确的是(　CD　)‎ A.在力学的分析计算中,只能采用国际单位制单位,不能采用其他 单位 B.力学单位制中,选为基本单位的物理量有长度、时间、力 C.力学单位制中,采用国际单位制的基本单位有千克、米、秒 D.单位制中的导出单位可以用基本单位来表示 解析:在物理计算中,一般规定统一使用国际单位制单位,但在有些计算中,只要方程两边的单位统一,不必采用国际单位制单位也可以计算出答案.力学单位制中的基本物理量是长度、时间、质量,其国际单位制单位分别是米、秒、千克.选项C,D正确,A,B错误.‎ ‎2.(2017·河北保定高一期末)关于力、加速度、速度的说法中正确的是(　D　)‎ A.质量不变的物体受到的合外力大,加速度就大,速度也就大 B.质量不变的物体受到的合外力大,加速度就大,速度反而小 C.质量不变的物体受到的合外力大,速度就大,加速度是不能确定的 D.质量不变的物体受到的合外力大,加速度就大,速度不能确定 解析:根据牛顿第二定律,质量不变的物体受到合外力大,加速度就大,但物体的速度不能确定,故选项A,B,C错误,D正确.‎ ‎3.下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解,正确的是(　C　)‎ A.由F=ma可知,物体所受的合外力与其质量成正比,与其运动的加速度成反比 B.由m=可知,物体的质量与其受的合外力成正比,与其运动的加速度成反比 7‎ C.由a=可知物体的加速度与其所受合外力成正比,与其质量成反比 D.虽然m=成立,但m与F,a无关,所以不能用此公式计算物体的质量 解析:牛顿第二定律的表达式F=ma表明了各物理量间的数量关系,即已知任意两个量,可求出第三个量,但物体的质量是由物体本身决定的,与其受力大小及运动的加速度大小无关;作用在物体上的合外力,是由和它相互作用的物体产生的,与物体的质量和加速度无关,故选项C正确.‎ ‎4.(多选)在利用打点计时器和小车探究加速度与合外力、质量的关系实验时,下列说法中正确的是(　BCD　)‎ A.平衡摩擦力时,应将重物通过定滑轮拴在小车上 B.连接重物和小车的细绳应跟长木板保持平行 C.平衡摩擦力后,长木板的位置不能移动 D.小车释放前应靠近打点计时器,且应先接通电源再释放小车 解析:选项A中平衡摩擦力时,不能将重物通过细绳拴在小车上,选项A错误;选项B,C,D符合正确的操作方法,选项B,C,D正确.‎ ‎5.(2017·济南一中高一检测)用3 N的水平恒力,使在水平面上的一质量为‎2 kg的物体从静止开始运动,在2 s内通过的位移是‎2 m, 则物体的加速度大小和所受摩擦力的大小分别是(　B　)‎ A.‎0.5‎ m‎/s2,2 N B‎.1 m/s2,1 N ‎ C‎.2 m/s2,0.5 N D.‎1.5 m/s2,0‎ 解析:物体做匀加速直线运动,根据x=v0t+at2,代入数据解得a=‎1 m/s2,根据牛顿第二定律得F-f=ma,解得f=F-ma=(3-2×1)N=1 N ,故选B.‎ ‎6. (2017·济南模拟)如图所示,质量m=‎10 kg的物体在水平面上向左运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,与此同时物体受到一个水平向右的推力F=20 N的作用,则物体产生的加速度是(g取‎10 m/s2)‎ ‎(　B　)‎ A.0 ‎ B‎.4 m/s2,水平向右 C‎.2 m/s2,水平向左 ‎ D‎.2 m/s2,水平向右 解析:物体受的合力的方向水平向右,且力F的方向和f的方向相同,则加速度大小a=== m/s2=‎4 m/s2,故选项B正确.‎ 7‎ ‎7.(2017·安阳高一检测)竖直起飞的火箭在推动力F的作用下产生‎10 m/s2的加速度,若推动力增大到‎2F,则火箭的加速度将达到(g取 ‎10 m‎/s2,空气阻力不计)(　C　)‎ A‎.20 m/s2 B‎.25 m/s2 ‎ C‎.30 m/s2 D‎.40 m/s2‎ 解析:设火箭的质量为m,‎ 根据牛顿第二定律可得,F-mg=ma,‎ 所以F=2mg 当推动力增大到‎2F时,‎2F-mg=ma′,‎ 即3mg=ma′‎ 所以a′=‎30 m/s2.‎ ‎8.(2017·河北省沧州市高一月考)某实验小组设计了如图(甲)所示的实验装置,通过改变重物的质量,利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象.他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条a-F图线,如图(乙)所示.滑块和位移传感器发射部分的总质量m=　　　　kg;滑块和轨道间的动摩擦因数μ=　　　　.(重力加速度g取‎10 m/s2) ‎ 解析:与纵轴相交的图线是在轨道倾斜的情况下做实验得到的,与横轴相交的图线是在轨道水平时做实验得到的.由牛顿第二定律可知F-μmg=ma,整理得a=F-μg.图线可知斜率=2,纵轴截距-μg=-2,故m=‎0.5 kg,μ=0.2.‎ 答案:0.5　0.2‎ ‎9. 如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向的夹角θ=37°,小球和车厢相对静止,小球的质量为‎1 kg(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g=‎10 m/s2).求:‎ ‎(1)车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况;‎ ‎(2)悬线对小球的拉力大小.‎ 解析:法一　合成法 ‎(1)由于车厢沿水平方向运动,所以小球有水平方向的加速度,所受合力F沿水平方向.‎ 选小球为研究对象,受力分析如图(甲)所示.‎ 7‎ 由几何关系可得 F=mgtan θ 小球的加速度a==gtan θ=‎7.5 m/s2,方向向右.‎ 则车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动.‎ ‎(2)悬线对小球的拉力大小为 T== N=12.5 N.‎ 法二　正交分解法 以水平向右为x轴正方向建立坐标系,并将悬线对小球的拉力T正交分解,如图(乙)所示.‎ 则沿水平方向有Tsin θ=ma 竖直方向有Tcos θ-mg=0‎ 联立解得 a=‎7.5 m/s2,T=12.5 N 且加速度方向向右,故车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动.‎ 答案:(1)见解析　(2)12.5 N 素养提升 ‎10.(2017·北京西城区高一检测)在水平面上做匀加速直线运动的物体,在水平方向上受到拉力和阻力的作用.如果使物体的加速度变为原来的2倍.下列方法中可以实现的是(　D　)‎ A.将拉力增大到原来的2倍 B.将阻力减小到原来的倍 C.将物体的质量增大到原来的2倍 D.将物体的拉力和阻力都增大到原来的2倍 解析:设物体的质量为m,拉力和阻力分别为F和f,根据牛顿第二定律得:F-f=ma.将拉力增大到原来的2倍,‎2F-f=ma′,得到a′>‎2a,即加速度大于原来的2倍,故选项A错误;将阻力减小到原来的倍,F-f=‎ ma′,得到a′>‎2a,加速度大于原来的2倍,故选项B错误;将物体的质量增大到原来的2倍,合力不变,加速度变为原来的一半,故选项C错误;将物体的拉力和阻力都增大到原来的2倍,‎2F-2f=ma′,a′=‎2a,即加速度等于原来的2倍,故选项D正确.‎ ‎11.(2017·山东师大附中高一检测)(多选)钢球在足够深的油槽上方某一高度由静止下落,落入油槽中以后,球受的阻力正比于其速率,则球在油中的运动情况可能是(　BCD　)‎ A.先加速后减速,最后静止 ‎ B.一直匀速运动 7‎ C.先加速后匀速 ‎ D.先减速后匀速 解析:设阻力为f=kv,若落入油槽中时重力大于阻力,则球做加速运动,即mg-kv=ma,速度增大,f增大,当f增大到等于重力时球做匀速运动,此后阻力不变,重力不变,球做匀速运动;即球先加速后匀速,加速度一直减小,故C正确;若落入油槽时,重力等于阻力,则球做匀速运动,选项B正确;若落入油槽中时重力小于阻力,则球做减速运动,即kv-mg=ma,速度减小,f减小,当f减小到等于重力时球做匀速运动,此后阻力不变,重力不变,球做匀速运动;即球先减速后匀速,故D正确.‎ ‎12. 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匀加速运动.若木块与地面之间的动摩擦因数为μ,则木块的加速度为(　D　)‎ A. B.‎ C. D.‎ 解析: 对木块作受力分析,如图所示,在竖直方向上合力为零,即 Fsin α+N=mg,在水平方向上由牛顿第二定律有Fcos α-μN=ma.联立可得a=,故选项D正确.‎ ‎13. 先后用相同材料制成的橡皮条彼此平行地沿水平方向拉同一质量为m的物块,且每次使橡皮条的伸长量均相同,物块m在橡皮条的拉力作用下所产生的加速度a与所拉橡皮条的数目n的关系如图所示,若更换物块所在水平面的材料再重复这个实验,则图中直线与水平轴间的夹角θ将(　B　)‎ A.变大 B.不变 C.变小 D.与水平面的材料有关 解析:设每根橡皮条拉力大小为F,物块与水平面间动摩擦因数为μ,由牛顿第二定律得nF-μmg=ma,得a=-μg,由数学知识得a-n图象的斜率等于,由题意知,F,m不变,图象斜率保持不变,则θ保持不变,故B正确.‎ 7‎ ‎14.如图(1)所示为“探究加速度与物体受力与质量的关系”实验装置图,图中A为小车,B为装有砝码的托盘,C为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电火花打点计时器相连,计时器接50 Hz交流电,小车的质量为m1,托盘及砝码的质量为m2.‎ ‎(1)下列说法正确的是　　　　. ‎ A.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力 B.实验时应先释放小车后接通电源 C.本实验m2应远大于m1‎ D.在用图象探究加速度与质量关系时,应作a图象 ‎(2)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a-F图象,可能是图(2)中的图线　　　　(选填“甲”“乙”或“丙”). ‎ ‎(3)如图(3)所示为某次实验得到的纸带,纸带中相邻计数点间的距离已标出,相邻计数点间还有四个点没有画出,由此可求得小车的加速度大小为　　　　m/s2.(结果保留两位有效数字). ‎ 解析:(1)平衡摩擦力,假设木板倾角为θ,则有f=mgsin θ=‎ μmgcos θ,m约掉了,故不需要重新平衡摩擦力,故A错误;实验时应先接通电源后释放小车,故B错误;让小车的质量m1远远大于托盘及砝码的质量m2,故C错误;根据牛顿第二定律F=ma,所以a=F,当F一定时,a与成正比,故D正确.‎ ‎(2)遗漏了平衡摩擦力这一步骤,就会出现当有拉力时,物体不动的情况,故图线为丙.‎ ‎(3)设第1段位移为x1,第2段位移为x2,第3段位移为x3,计时器打点的时间间隔为0.02 s.从比较清晰的点起,每两计数点间还有4个点未画出,说明时间间隔T=0.1 s,由Δx=aT2得a=,解得a=‎0.50 m/s2‎ 答案:(1)D　(2)丙　(3)0.50‎ ‎15. (2017·青岛模拟)如图所示,在海滨游乐场里有一种滑沙运动.某人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始滑下,滑到斜坡底端B点后,沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来.如果人和滑板的总质量m=‎60 kg,滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为μ=0.5,斜坡的倾角θ=37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),斜坡与水平滑道间是平滑连接的,整个运动过程中空气阻力忽略不计,重力加速度g取‎10 m/s2.求:‎ 7‎ ‎(1)人从斜坡上滑下的加速度为多大?‎ ‎(2)若由于场地的限制,水平滑道的最大距离BC为L=‎20.0 m,则人在斜坡上滑下的距离AB应不超过多少?‎ 解析:(1)人在斜坡上受力如图(甲)所示,建立如图(甲)所示的坐标系,设人在斜坡上滑下的加速度为a1,由牛顿第二定律得mgsin θ-f1=‎ ma1,N1-mgcos θ=0,由摩擦力计算公式得f1=μN1,‎ 联立解得人滑下的加速度为a1=g(sin θ-μcos θ)=10×(0.6-‎ ‎0.5×0.8) m/s2=‎2 m/s2.‎ ‎(2)人在水平滑道上受力如图(乙)所示,由牛顿第二定律得 f2=ma2,N2-mg=0‎ 由摩擦力计算公式得f2=μN2,联立解得人在水平滑道上运动的加速度大小为a2=μg=‎5 m/s2‎ 设从斜坡上滑下的距离为LAB,对AB段和BC段分别由匀变速运动的公式得-0=‎2a1LAB,0-=-‎‎2a2L 联立解得LAB=‎50 m.‎ 答案:(1)‎2 m/s2　(2)‎‎50 m 7‎