高中物理 第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 4.3 牛頓第二定律習(xí)題 新人教版必修1

1、3牛頓第二定律基礎(chǔ)鞏固1(多選)下列對(duì)于牛頓第二定律的表達(dá)式f=ma及其變形公式的理解中,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=fa可知,物體的質(zhì)量與其所受的合外力成正比,與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比c.由a=fm可知,物體的加速度與其所受的合外力成正比,與其質(zhì)量成反比d.由m=fa可知,物體的質(zhì)量可以通過(guò)測(cè)量它所受的合外力和它的加速度而求得解析:a、m、f三個(gè)物理量的決定關(guān)系是力f和質(zhì)量m決定了加速度a,而加速度a不能決定力的大小或質(zhì)量的大小。若知道物體的受力大小和加速度大小,由m=fa可求得物體的質(zhì)量。答案:cd2物體在與其初速度始終共

2、線的合外力f的作用下運(yùn)動(dòng)。取v0方向?yàn)檎?合外力f隨時(shí)間t的變化情況如圖所示,則在0t1這段時(shí)間內(nèi)()a.物體的加速度先減小后增大,速度也是先減小后增大b.物體的加速度先增大后減小,速度也是先增大后減小c.物體的加速度先減小后增大,速度一直在增大d.物體的加速度先減小后增大,速度一直在減小解析:由a=fm知,物體的加速度先減小后增大,因加速度與速度方向始終相同,因此物體的速度一直在增大。答案:c3靜止在光滑水平面上的物體,受到一個(gè)水平拉力,在力剛開(kāi)始作用的瞬間,下列說(shuō)法正確的是()a.物體立即獲得加速度和速度b.物體立即獲得加速度,但速度仍為零c.物體立即獲得速度,但加速度仍為零d.物體的速度

3、和加速度均為零解析:由牛頓第二定律的同時(shí)性可知,力作用的瞬時(shí)即可獲得加速度,但速度仍為零。答案:b4搬運(yùn)工人沿粗糙斜面把一個(gè)物體拉上卡車,當(dāng)力沿斜面向上,大小為f時(shí),物體的加速度為a1;若保持力的方向不變,大小變?yōu)?f時(shí),物體的加速度為a2,則()a.a1=a2b.a1<a2<2a1c.a2=2a1d.a2>2a1解析:a1=f-ffm,a2=2f-ffm=2f-2ff+ffm=2a1+ffm,可知a2>2a1。答案:d5右圖為第八屆珠海航展上中國(guó)空軍“八一”飛行表演隊(duì)駕駛“殲-10”戰(zhàn)機(jī)大仰角沿直線加速爬升的情景。則戰(zhàn)機(jī)在爬升過(guò)程中所受合力方向()a.豎直向上b.與速

4、度方向相同c.與速度方向相反d.與速度方向垂直答案:b6在水平地面上有一質(zhì)量為2 kg的物體,物體在水平拉力f的作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),10 s后拉力大小減為f3,該物體的速度隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示。g取10 m/s2,求:(1)物體受到的拉力f的大小;(2)物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。解析:010 s間物體加速度大小a1=v1t1=0.8 m/s21014 s間物體加速度大小a2=v2t2=2 m/s2根據(jù)牛頓第二定律有f-mg=ma1mg-f3=ma2,可得=0.34,f=8.4 n。答案:(1)8.4 n(2)0.347如圖所示,水平恒力f=20 n,把質(zhì)量m=0.6 kg的木塊壓在豎

5、直墻上,木塊離地面的高度h=6 m。木塊從靜止開(kāi)始向下做勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)2 s到達(dá)地面。求:(1)木塊下滑的加速度a的大小;(2)畫出木塊的受力示意圖;(3)木塊與墻壁之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)(g取10 m/s2)。解析:(1)由h=12at2得a=2ht2=3 m/s2。(2)如圖所示。(3)由牛頓第二定律a=mg-ffm=mg-fnm=mg-fm得=m(g-a)f=0.21。答案:(1)3 m/s2(2)見(jiàn)解析(3)0.218如圖所示,質(zhì)量m=1 kg的球穿在斜桿上,斜桿與水平方向成30°角,球與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù) =36,球受到豎直向上的拉力f=20 n,則球的加速度大小為多少?(g

6、取10 m/s2)解析:球受到重力mg、桿的支持力fn、桿的摩擦力ff和豎直向上的拉力四個(gè)力的作用(如圖所示),建立直角坐標(biāo)系,則由牛頓第二定律得fsin 30°-mgsin 30°-ff=mafcos 30°=mgcos 30°+fnff=fn聯(lián)立以上各式即可解得a=2.5 m/s2。答案:2.5 m/s2能力提升甲1一物體做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖甲所示,則圖乙中能正確反映物體所受合力f隨時(shí)間變化情況的是()乙解析:在02 s內(nèi),物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),24 s內(nèi)物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng),46 s內(nèi)物體做反方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng),且26 s內(nèi)物體的加速度相同

7、,68 s內(nèi)物體做反方向的勻減速直線運(yùn)動(dòng),綜上可知選項(xiàng)b正確。答案:b2三個(gè)完全相同的物塊1、2、3放在水平桌面上,它們與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同。現(xiàn)用大小相同的外力f沿如圖所示的方向分別作用在1和2上,用12f的外力沿水平方向作用在3上,使三者都做加速運(yùn)動(dòng),用a1、a2、a3分別代表物塊1、2、3的加速度,則()a.a1=a2=a3b.a1=a2,a2>a3c.a1>a2,a2<a3d.a1>a2,a2>a3答案:c3a、b兩球的質(zhì)量均為m,兩球之間用輕彈簧相連,放在光滑的水平地面上,a球左側(cè)靠墻。用力f向左推b球?qū)椈蓧嚎s,如圖所示。然后突然將力f撤去,在撤去

8、力f的瞬間,a、b兩球的加速度分別為()a.0,0b.f2m,fmc.0,fmd.f2m,f2m解析:彈簧處于壓縮狀態(tài)時(shí),水平方向b球受到力f和彈簧的彈力f1的作用而靜止,有f=f1,a球受到彈簧的彈力f1'和墻壁的彈力f2的作用而靜止,且f1'=f2。撤去力f的瞬間,a球仍受到彈簧的彈力f1'和墻壁的彈力f2的作用,加速度a1=0;b球只受到彈力f1的作用,加速度a2=f1m=fm。答案:c4(多選)在一東西向的水平直鐵軌上,停放著一列已用掛鉤連接好的車廂。當(dāng)機(jī)車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時(shí),連接某兩相鄰車廂的掛鉤p和q間的拉力大小為f;當(dāng)機(jī)車在西邊

9、拉著車廂以大小為23a的加速度向西行駛時(shí),p和q間的拉力大小仍為f。不計(jì)車廂與鐵軌間的摩擦,每節(jié)車廂質(zhì)量相同,則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為()a.8b.10c.15d.18解析:設(shè)這列車廂的總節(jié)數(shù)為n,每節(jié)車廂質(zhì)量為m,從p、q處將車廂分成東、西兩部分,東邊為x節(jié),西邊為(n-x)節(jié),這列車廂以加速度a向東行駛時(shí),f=(n-x)m·a;以加速度2a3向西行駛時(shí)f=xm·23a,聯(lián)立得 3n=5x,因?yàn)閚、x取正整數(shù),故選項(xiàng)b、c正確。答案:bc5如圖所示,質(zhì)量為m的小球用水平輕彈簧系住,并用傾角為30°的光滑木板ab托住,小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)木板ab突然向下撤離的瞬

10、間,小球的加速度大小為()a.0b.233gc.gd.33g解析:撤離木板瞬間,小球所受重力和彈簧彈力沒(méi)變,二者合力大小等于撤離前木板對(duì)球的支持力fn,由于fn=mgcos30°=233mg,所以撤離木板瞬間小球加速度大小為a=fnm=233g。答案:b6如圖所示,質(zhì)量為60 kg的滑雪運(yùn)動(dòng)員,在傾角為30°的斜坡頂端,從靜止開(kāi)始勻加速下滑90 m到達(dá)坡底,用時(shí) 10 s。若g取10 m/s2,求:(1)運(yùn)動(dòng)員下滑過(guò)程中加速度的大小;(2)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)坡底時(shí)速度的大小;(3)運(yùn)動(dòng)員受到的合外力的大小。解析:(1)由x=12at2得a=2xt2=1.8 m/s2。(2)v=at

11、=18 m/s。(3)f=ma=60×1.8 n=108 n。答案:(1)1.8 m/s2(2)18 m/s(3)108 n7如圖所示,沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的車廂中,懸掛小球的懸線偏離豎直方向37°角,小球和車廂相對(duì)靜止,球的質(zhì)量為1 kg。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)(1)求車廂運(yùn)動(dòng)的加速度,并說(shuō)明車廂的運(yùn)動(dòng)情況。(2)求懸線對(duì)球的拉力大小。解析:(1)車廂的加速度與小球的加速度相同,由小球的受力分析知(如圖所示):a=f合m=gtan 37°=34g=7.5 m/s2。加速度大小為7.5 m/

12、s2,方向向右。車廂向右做勻加速運(yùn)動(dòng)或向左做勻減速運(yùn)動(dòng)。(2)由圖可知,線對(duì)小球的拉力大小為f=mgcos37°=1×100.8 n=12.5 n。懸線對(duì)小球的拉力為12.5 n。答案:(1)7.5 m/s2,方向向右車廂向右做勻加速運(yùn)動(dòng)或向左做勻減速運(yùn)動(dòng)。(2)12.5 n8如圖所示,一質(zhì)量m=5 kg的物體靜止在水平地面上,在斜向上的恒力f的拉動(dòng)下,開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)。已知力f=50 n,物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4,力f與水平方向的夾角=37°。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2)(1)求地面對(duì)物體的支持力

13、的大小;(2)求力f作用5 s時(shí)物體的速度的大小;(3)如果力f作用5 s后撤去,則物體在從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的15 s內(nèi)通過(guò)的位移是多大?解析:對(duì)物體受力如圖所示,以加速度的方向?yàn)閤軸正方向,建立坐標(biāo)系。(1)y軸上受力平衡,有fn+f1=mgf1=fsin 聯(lián)立解得fn=20 n(2)x軸上,物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度大小為a1,根據(jù)牛頓第二定律有f2-ff=ma1f2=fcos 而ff=fn解得a1=6.4 m/s2則5 s末物體的速度大小v=a1t1=32 m/s(3)撤去力f后,物體受到的滑動(dòng)摩擦力為ff=mg物體在水平方向的加速度a2=g=4 m/s2則物體減速到零所用的時(shí)間t2=va2=8 s因?yàn)樵?5+8) s后物體靜止下來(lái),所以物體在從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的15 s內(nèi)通過(guò)的位移x=12v(t1+t2)=208 m答案:(1)20 n