高中物理人教必修一4.3牛頓第二定律解析版

1、人教版高一物理必修第一冊(cè)課堂同步精選練習(xí)4.3牛頓第二定律（解析版）一、選擇題（本題共5小題，每小題6分，滿分30分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有一個(gè)或一個(gè)以上選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得3分,選不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分。）慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中,這個(gè)系統(tǒng)的重要元件之一是“加速度計(jì)”。加速度計(jì)的構(gòu)造原理示意圖如圖所示,沿導(dǎo)彈長(zhǎng)度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊,滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連,兩彈簧的另一端與固定壁相連,滑塊原來(lái)靜止,彈簧處于自然長(zhǎng)度,滑塊上有指針,可通過(guò)標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移,然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)。設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng),

2、指針向左偏離O點(diǎn)的距離為x,則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度() A.方向向右,大小為2kxm B.方向向左,大小為2kxmC.方向向右,大小為kxm D.方向向左,大小為kxm【答案】A【解析】指針向左偏離O點(diǎn)的距離為x,則左邊彈簧的壓縮量為x,右邊彈簧的伸長(zhǎng)量為x,滑塊受到向右的彈力為F=2kx,根據(jù)牛頓第二定律,導(dǎo)彈的加速度為a=Fm=2kxm,故選A。如圖所示,小車(chē)內(nèi)有一光滑的斜面,當(dāng)小車(chē)在水平軌道上向左做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),質(zhì)量為m的小物塊恰好能與斜面保持靜止,斜面的傾角為,重力加速度為g。則下列說(shuō)法正確的是() A.小車(chē)的加速度為g tan B.小車(chē)的加速度為g sin C.斜面對(duì)物塊的支持

3、力為mg cos D.斜面對(duì)物塊的支持力為mgcos【答案】AD【解析】物塊受到支持力FN和重力mg,合力方向向左,大小為ma,如圖所示,則 tan =mamg,cos =mgFN,解得a=g tan ,FN=mgcos。如圖所示。彈簧左端固定,右端自由伸長(zhǎng)到O點(diǎn)并系住物體m?，F(xiàn)將彈簧壓縮到A點(diǎn),然后釋放,物體一直可以運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。如果物體受到的阻力恒定,則() A.物體從A到O先加速后減速B.物體從A到O加速運(yùn)動(dòng),從O到B減速運(yùn)動(dòng)C.物體運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)所受合力為零D.物體從A到O的過(guò)程加速度逐漸減小【答案】A【解析】對(duì)物體受力分析,豎直方向受重力和支持力,二力平衡;水平方向受彈簧彈力和摩擦力。剛

4、從A點(diǎn)釋放時(shí),彈力大于摩擦力,物體向右加速運(yùn)動(dòng),隨著物體向右運(yùn)動(dòng),彈簧壓縮量減小,彈力減小,到達(dá)O點(diǎn)之前某一位置C,彈力等于摩擦力,由C至O彈力小于摩擦力,物體開(kāi)始減速;O至B過(guò)程受向左的拉力和向左的摩擦力,加速度向左,物體一直做減速運(yùn)動(dòng)。如圖所示,質(zhì)量均為m的A、B兩球之間系著一條輕彈簧放在光滑水平面上,A球靠緊墻壁,現(xiàn)用力F將B球向左推壓彈簧,平衡后,突然將力F撤去的瞬間,則() A.A球的加速度為F2m B.A球的加速度為零C.B球的加速度為Fm D.B球的加速度為零【答案】BC【解析】用力F向左推B球壓縮彈簧,平衡后彈簧的彈力大小等于F,撤去F的瞬間,彈簧的彈力不變。對(duì)A球,水平方向上

5、受彈簧的彈力和墻壁的彈力,合力為零,則A球的加速度為零;對(duì)B,水平方向上受彈簧的彈力,則B球的加速度a=Fm。故B、C正確,A、D錯(cuò)誤。如圖所示,放在固定斜面上的物塊以加速度a沿斜面勻加速下滑,若在物塊上再施加一個(gè)豎直向下的恒力F,則()A.物塊可能勻速下滑B.物塊仍以加速度a勻加速下滑C.物塊將以大于a的加速度勻加速下滑D.物塊將以小于a的加速度勻加速下滑【答案】C【解析】未加F時(shí),物體受重力、支持力和摩擦力,根據(jù)牛頓第二定律有:a=g sin -g cos 當(dāng)施加F后,加速度a=(mg+F)sin-(mg+F)cosm,因?yàn)間 sin g cos ,所以F sin F cos ,可見(jiàn)aa,

6、即加速度增大,故C正確。二、非選擇題（本題共7小題，每小題10分，滿分70分）放在水平面上的物體質(zhì)量m=40 kg,它與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.3?，F(xiàn)用與水平面成37角斜向下的力F推物體,使其由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),若F的大小為400 N,(sin 37=0.6,cos 37=0.8)求:(1)物體運(yùn)動(dòng)中的加速度;(2)物體運(yùn)動(dòng)前2 s內(nèi)的位移。【答案】(1)3.2 m/s2(2)6.4 m【解析】(1)F cos 37-(mg+F sin 37)=ma,則a=Fcos37-(mg+Fsin37)m=320-0.364040 m/s2=3.2 m/s2;(2)x=12at2=123.24 m=6.4

7、m。7.在平直公路上有A、B兩輛汽車(chē),質(zhì)量均為6.0103 kg,運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力均為車(chē)重的115。它們的v-t圖線分別如圖中a、b所示。求:(1)A車(chē)的加速度aA和牽引力FA;(2)03 s內(nèi)B車(chē)的位移xB和牽引力FB?！敬鸢浮恳?jiàn)解析【解析】(1)由題圖可得A車(chē)勻加速的加速度為aA=vt=148 m/s2=1.75 m/s2由牛頓第二定律得FA-kmg=maA則FA=kmg+maA=1.45104 N(2)03 s內(nèi)B車(chē)的位移等于B車(chē)圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積xB=9 m由圖可得B車(chē)勻減速的加速度為aB=vt=-23 m/s2由牛頓第二定律得FB-kmg=maBFB=kmg+maB=0 N8.有經(jīng)

8、驗(yàn)的司機(jī)能通過(guò)控制油門(mén)使汽車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),某品牌轎車(chē)連同司機(jī)在內(nèi)總質(zhì)量為m=1 500 kg,當(dāng)轎車(chē)受到大小為F1=500 N的牽引力時(shí)恰好在水平路面上勻速行駛。現(xiàn)司機(jī)通過(guò)控制油門(mén)使轎車(chē)受到F2=2 000 N的牽引力,從v0=5 m/s開(kāi)始加速。假設(shè)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力保持不變,試求:(1)轎車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受到的阻力大小;(2)轎車(chē)做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小?！敬鸢浮恳?jiàn)解析【解析】(1)轎車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平衡,則Ff=F1=500 N(2)由牛頓第二定律F2-Ff=ma則a=F2-Ffm=2 000-5001 500 m/s2=1 m/s29.如圖所示,質(zhì)量M=5.0103 kg的直升機(jī)用

9、纜繩吊著質(zhì)量m=1.5103 kg的汽車(chē),從靜止開(kāi)始一起豎直加速上升。已知纜繩對(duì)汽車(chē)的拉力FT=1.59104 N,求:(1)汽車(chē)向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小a;(2)加速上升時(shí),空氣對(duì)直升機(jī)和汽車(chē)整體作用力F的大小。 【答案】(1)0.6 m/s2(2)6.89104 N【解析】(1)對(duì)汽車(chē),由牛頓第二定律:FT-mg=ma代入數(shù)據(jù)解得:a=0.6 m/s2;(2)對(duì)直升機(jī)和汽車(chē)整體,由牛頓第二定律:F-(M+m)g=(M+m)a代入數(shù)據(jù)解得:F=6.89104 N。10.如圖所示,木塊質(zhì)量m=2 kg,在與水平方向成=37角、斜向右上方的恒定拉力F作用下,以a=2.0 m/s2的加速度從靜止

10、開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),在3 s末時(shí)撤去拉力F。已知木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4,取重力加速度g=10 m/s2, sin 37=0.6, cos 37=0.8。求拉力F的大小?！敬鸢浮縁=11.54 N【解析】對(duì)木塊受力分析,可知水平方向F cos -Ff=ma豎直方向F sin +FN=mg摩擦力公式Ff=FN由以上三個(gè)方程可以解得F=11.54 N。11.民用航空客機(jī)的機(jī)艙一般都設(shè)有緊急出口,飛機(jī)發(fā)生意外情況著陸后,打開(kāi)緊急出口的艙門(mén),會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)氣囊(由斜面AC部分和水平面CD部分構(gòu)成的)。如圖所示為某氣囊斜面,機(jī)艙離底端的豎直高度AB=3.0 m,斜面長(zhǎng)AC=5.0 m,斜面與水

11、平面CD段間有一段小圓弧平滑連接。一個(gè)質(zhì)量m=60 kg的旅客從氣囊上由靜止開(kāi)始滑下,最后滑上水平面上的某點(diǎn)靜止。已知旅客與氣囊斜面部分及水平面部分間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為=0.5(不計(jì)空氣阻力,g=10 m/s2, sin 37=0.6,cos 37=0.8)。求人在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小(計(jì)算結(jié)果可保留根號(hào))。 【答案】a=2 m/s2【解析】mg sin -Ff=ma,FN=mg cos Ff=FN則a=g sin -g cos =2 m/s212.一足夠長(zhǎng)斜面的傾角為=37,一個(gè)物體以v0=12 m/s的初速度從斜面A點(diǎn)處沿斜面向上運(yùn)動(dòng),物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.25。已知重力加速度g=10 m/s2, sin 37=0.6, co