2020高中物理 15 牛頓第二定律（含解析）教科版1

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE10-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時分層作業(yè)(十五）牛頓第二定律(時間:40分鐘分值：100分)［合格基礎(chǔ)練］一、選擇題(本題共6小題，每小題6分）1．關(guān)于牛頓第二定律,以下說法中正確的是(）A．由牛頓第二定律可知,加速度大的物體，所受的合外力一定大B．牛頓第二定律說明了，質(zhì)量大的物體，其加速度一定小C．由F＝ma可知，物體所受到的合外力與物體的質(zhì)量成正比D．對同一物體而言，物體的加速度與物體所受到的合外力成正比，而且在任何情況下，加速度的方向始終與物體所受的合外力方向一致D[由F＝ma知,只有當(dāng)m一定時,a與F成正比，故選項(xiàng)A錯誤;同理當(dāng)F一定時,m越大，a越小，故選項(xiàng)B錯誤;物體所受的合外力與其質(zhì)量無關(guān)，故選項(xiàng)C錯誤；由牛頓第二定律內(nèi)容知選項(xiàng)D正確．]2．(多選）在牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F＝kma中,有關(guān)比例系數(shù)k的說法，正確的是()A．k的數(shù)值由F、m、a的數(shù)值決定B．k的數(shù)值由F、m、a的單位決定C．在國際單位制中k＝1D．在任何情況下k都等于1BC[物理公式在確定物理量之間的數(shù)量關(guān)系的同時也確定了物理量的單位關(guān)系．在F＝kma中，只有m的單位取kg，a的單位取m/s2,F的單位取N時,k才等于1。即在國際單位制中k＝1，故B、C正確．]3．雨滴在空氣中下落，當(dāng)速度比較大的時候，它受到的空氣阻力與其速度的二次方成正比,與其橫截面積成正比，即f＝kSv2，則比例系數(shù)k的單位是()A．kg/m4 B．kg/m3C．kg/m2 D．kg/mB[由f＝kSv2知，kSv2最終結(jié)果的單位應(yīng)為kg·m/s2；由f＝kSv2，代入S、v單位可得k的單位為kg/m3，故選項(xiàng)B正確．］4．如圖所示，質(zhì)量為m＝10kg的物體在水平面上向左運(yùn)動，物體與水平面間動摩擦因數(shù)為0.2。與此同時物體受到一個水平向右的推力F＝20N的作用，則物體產(chǎn)生的加速度是(）A．0 B．4m/s2，水平向右C．2m/s2，水平向左 D．2m/s2，水平向右B[取向右為正方向，由牛頓第二定律得F＋f＝ma，而f＝μmg，解得a＝eq\f(F＋μmg,m)＝4m/s2,故物體的加速度大小是4m/s2，方向向右,B正確．]5．聲音在空氣中的傳播速度v與空氣密度ρ、壓強(qiáng)p有關(guān)，下列速度的表達(dá)式（k為比例系數(shù)，無單位）中可能正確的是()A．v＝keq\f（p，ρ) B．v＝eq\r（\f(kp,ρ）)C．v＝eq\r（\f(kρ,p）） D．v＝eq\r（kρp)B［由各物理量的單位之間的關(guān)系確定算式是否正確．壓強(qiáng)p可由公式p＝eq\f（F,S）求得，則其單位為eq\f（kg·m/s2，m2)＝kg/（m·s2）．密度ρ可由公式ρ＝eq\f（m，V）求得，則ρ的單位為kg/m3。由于題中k無單位，則keq\f（p,ρ）的單位為m2/s2,顯然不是速度的單位，A錯誤;而eq\r(\f(kp，ρ))的單位為m/s,B可能正確；又eq\r(\f(kρ，p）)的單位為s/m，也不是速度的單位,C錯誤;eq\r（kρp)單位為kg/（m2·s)，不是速度的單位，D錯誤．]6．(多選)一質(zhì)點(diǎn)在外力作用下做直線運(yùn)動,其速度v隨時間t變化的圖像如圖所示．在題圖中標(biāo)出的時刻中，質(zhì)點(diǎn)所受合外力的方向與速度方向相同的有()A．t1 B．t2C．t3 D．t4AC［已知質(zhì)點(diǎn)在外力作用下做直線運(yùn)動,根據(jù)它的速度—時間圖像可知,在圖中標(biāo)出的t1時刻所在的過程中,質(zhì)點(diǎn)的速度越來越大，但斜率越來越小，說明質(zhì)點(diǎn)做加速度越來越小的變加速直線運(yùn)動,因此t1時刻質(zhì)點(diǎn)所受合外力的方向與速度方向相同，因此A選項(xiàng)正確；在圖中標(biāo)出的t2時刻所在的過程中，質(zhì)點(diǎn)在做勻減速直線運(yùn)動,因此質(zhì)點(diǎn)所受合外力方向與速度方向相反，故B選項(xiàng)不正確;在圖中標(biāo)出的t3時刻所在的過程中,質(zhì)點(diǎn)在做反向的勻加速直線運(yùn)動,所以t3時刻質(zhì)點(diǎn)所受合外力的方向與速度方向也相同,由此可知C選項(xiàng)也正確;同理t4時刻所在的過程中,質(zhì)點(diǎn)在做反向變減速直線運(yùn)動,因此合外力的方向與速度的方向相反，故D選項(xiàng)不正確．]二、非選擇題（14分)7．如圖所示,一質(zhì)量為1kg的小球套在一根固定的足夠長的直桿上,小球與桿間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5,直桿與水平面夾角θ為37°.現(xiàn)小球在豎直向上的拉力F＝15N作用下從A點(diǎn)由靜止出發(fā)沿桿向上運(yùn)動．g取10m/s2。試求小球的加速度的大?。╯in37°＝0。6,cos37°＝0。8）［解析]對小球受力分析:Fcos37°＝N＋mgcos37°Fsin37°－mgsin37°－f＝maf＝μN(yùn)解得：a＝1m/s2.[答案］1m/s2[等級過關(guān)練］一、選擇題(本題共4小題，每小題6分）1．（多選)物體在力F作用下運(yùn)動，F(xiàn)的方向與物體運(yùn)動方向一致，其F。t圖像如圖所示，則物體（）A．在t1時刻加速度最大B．在0~t1時間內(nèi)做勻加速運(yùn)動C．從t1時刻后便開始返回運(yùn)動D．在0～t2時間內(nèi)，速度一直在增大AD［根據(jù)牛頓第二定律得,質(zhì)量一定時，力越大,加速度越大，由圖像可知0～t1時間內(nèi)力F逐漸增大,t1時刻力F最大，加速度最大，所以物體做加速度逐漸增大的變加速運(yùn)動，A正確,B錯誤；t1時刻后力F開始減小，但方向未發(fā)生變化，所以物體繼續(xù)向前加速運(yùn)動，C錯誤，D正確．]2．（多選)如圖所示，長木板靜止在光滑的水平地面上,一木塊以速度v滑上木板，已知木板質(zhì)量是M，木塊質(zhì)量是m，二者之間的動摩擦因數(shù)為μ，那么，木塊在木板上滑行時(）A．木板的加速度大小為eq\f（μg,M)B．木塊的加速度大小為μgC．木板做勻加速直線運(yùn)動D．木塊做勻減速直線運(yùn)動BCD[木板所受合力是m施加的摩擦力μmg,所以木板的加速度為eq\f（μmg，M)，做勻加速直線運(yùn)動；木塊同樣受到摩擦力作用,其加速度為eq\f（μmg，m）＝μg,做勻減速直線運(yùn)動,故A錯誤，B、C、D正確．]3．趣味運(yùn)動會上運(yùn)動員手持網(wǎng)球拍托球沿水平面勻加速跑，設(shè)球拍和球質(zhì)量分別為M、m，球拍平面和水平面之間夾角為θ，球拍與球保持相對靜止，它們間摩擦力及空氣阻力不計(jì)，則（)A．運(yùn)動員的加速度為gtanθB．球拍對球的作用力為mgC．運(yùn)動員對球拍的作用力為(M＋m)gcosθD．若加速度大于gsinθ，球一定沿球拍向上運(yùn)動A［網(wǎng)球受力如圖甲所示，根據(jù)牛頓第二定律得Nsinθ＝ma,又Ncosθ＝mg，解得a＝gtanθ，N＝eq\f(mg，cosθ)，故A正確，B錯誤;以球拍和球整體為研究對象，受力如圖乙所示，根據(jù)平衡,運(yùn)動員對球拍的作用力為F＝eq\f（M＋mg，cosθ）,故C錯誤；當(dāng)a>gtanθ時，網(wǎng)球才向上運(yùn)動,由于gsinθ<gtanθ，故球不一定沿球拍向上運(yùn)動，故D錯誤．甲乙]4．如圖所示,物塊m放在斜面體上處于靜止，現(xiàn)用力拉著斜面體使之水平向右加速運(yùn)動的過程中，加速度a逐漸增大,物塊m仍相對斜面靜止，則物塊所受支持力N和摩擦力f的大小變化情況是（）A．N增大，f減小 B．N增大，f增大C．N減小，f不變 D．N減小，f增大D[物塊m受力情況如圖所示，將N、f正交分解，并由牛頓第二定律得：fcosθ－Nsinθ＝ma，fsinθ＋Ncosθ＝mg。即f＝mgsinθ＋macosθ,N＝mgcosθ－masinθ。所以,當(dāng)加速度a逐漸增大時，N減小，f增大，D對．］二、非選擇題（本題共2小題，共26分）5．（13分）用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動的加速度．該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器．用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2。0kg的滑塊，滑塊可無摩擦地滑動，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出．現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動方向固定在汽車上,傳感器b在前,傳感器a在后．汽車靜止時，傳感器a、b的示數(shù)均為10N．（g取10m/s2）（1)若傳感器a的示數(shù)為14N、b的示數(shù)為6。0N，求此時汽車的加速度大小和方向．(2)當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動時，傳感器a的示數(shù)為零？[解析］（1)a、b顯示的是彈簧的壓力,傳感器a的示數(shù)為14N、b的示數(shù)為6。0N時，說明左、右兩側(cè)彈簧對滑塊的彈力大小分別為F1＝14N，方向向右;F2＝6。0N，方向向左．根據(jù)牛頓第二定律得F1－F2＝ma1，a1＝eq\f(F1－F2，m）＝eq\f（14－6.0,2。0）m/s2＝4。0m/s2，方向水平向右．（2）若使a傳感器示數(shù)為零，則左側(cè)彈簧將恢復(fù)原長，其彈力減小了10N，則右側(cè)彈簧壓縮量增大,其壓力將增大10N,即右側(cè)彈簧對滑塊的壓力F2′為20N．根據(jù)牛頓第二定律得F2′＝ma2，a2＝eq\f（F2′，m）＝eq\f（20,2。0）m/s2＝10m/s2，方向水平向左．當(dāng)汽車以方向向左，大小為10m/s2的加速度運(yùn)動時，傳感器a的示數(shù)為零．［答案］（1）4.0m/s2水平向右（2)方向向左，大小為10m/s26．(13分)水平傳送帶AB以v＝200cm/s的速度勻速運(yùn)動，如圖所示,A、B相距0.011km，一物體（可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)由靜止釋放,物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0。2,則物體從A沿傳送帶運(yùn)動到B所需的時間為多少？（取g＝10m/s2)［解析]統(tǒng)一單位：v＝200cm/s＝2m/s，x＝0.011km＝11m．開始時，物體受的摩擦力f＝μmg，由牛頓第二定律可得物體的加速度a＝eq\f（f,m)＝μg＝0.2×1