高中物理必修：第4章 第3節(jié)同步練習(xí)及解析

PAGEPAGE1高中物理必修一同步練習(xí)及解析1．對(duì)牛頓第二定律的理解錯(cuò)誤的是()A．由F＝ma可知，F(xiàn)與a成正比，m與a成反比B．牛頓第二定律說(shuō)明當(dāng)物體有加速度時(shí)，物體才受到外力的作用C．加速度的方向總跟合外力的方向一致D．當(dāng)外力停止作用時(shí)，加速度隨之消失解析：選AB.物體的質(zhì)量與加速度無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)違反了因果關(guān)系，C、D符合矢量性和瞬時(shí)性關(guān)系，故選A、B.2．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(shuō)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(guó)際單位制中，k＝1D．在任何情況下k都等于1解析：選BC.物理公式在確定物理量數(shù)量關(guān)系的同時(shí)也確定了物理量的單位，在F＝kma中，只有m的單位取kg，a的單位取m/s2，F(xiàn)的單位取N時(shí)，k才等于1.即各物理量在國(guó)際單位制下，k＝1，故B、C正確．3.如圖4－3－9所示，粗糙水平面上的物體在水平拉力F作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)使F不斷減小，則在滑動(dòng)過(guò)程中()圖4－3－9A．物體的加速度不斷減小，速度不斷增大B．物體的加速度不斷增大，速度不斷減小C．物體的加速度先變大再變小，速度先變小再變大D．物體的加速度先變小再變大，速度先變大再變小解析：選D.由牛頓第二定律得：F－Ff＝ma.所以a＝eq\f(F－Ff,m)，開(kāi)始時(shí)物體加速運(yùn)動(dòng)，則F＞Ff，當(dāng)F逐漸減小時(shí)，a減小，當(dāng)F減小到等于Ff時(shí)，a＝0，F(xiàn)再減小，a的方向改變，大小為a＝eq\f(Ff－F,m)，F(xiàn)減小a增大．所以加速度先減小后反向增大，物體先加速后減速，故D正確．4．如圖4－3－10所示，吊籃P懸掛在天花板上，與吊籃質(zhì)量相等的物體Q被固定在吊籃中的輕彈簧托住，當(dāng)懸掛吊籃的細(xì)繩燒斷瞬間，吊籃P和物體Q的加速度大小是()圖4－3－10A．a(chǎn)P＝aQ＝g B．a(chǎn)P＝2g，aQC．a(chǎn)P＝g，aQ＝2g D．a(chǎn)P＝2g，aQ解析：選B.繩燒斷前，對(duì)Q由二力平衡條件得：F＝mg，繩燒斷瞬間，繩的彈力突變?yōu)?，彈簧的彈力來(lái)不及變化，則aP＝(mg＋F)/m＝2g，方向向下．a(chǎn)Q5．某物體在水平面上沿直線運(yùn)動(dòng)，受到大小恒為2N的摩擦阻力作用，當(dāng)對(duì)它施加4N的水平拉力時(shí)，物體的加速度大小為2m/s2，當(dāng)水平拉力變?yōu)?0N時(shí)，物體的加速度多大？物體的質(zhì)量多大？解析：由牛頓第二定律得：F1－Ff＝ma1∴m＝eq\f(F1－Ff,a1)＝eq\f(4－2,2)kg＝1kg同理可得：F2－Ff＝ma2a2＝eq\f(F2－Ff,m)＝eq\f(10－2,1)m/s2＝8m/s2.答案：8m/s21kg一、單項(xiàng)選擇題1．物體運(yùn)動(dòng)的速度方向、加速度方向和所受合外力的方向的關(guān)系是()A．速度方向、加速度方向和合外力方向總是相同的B．加速度跟合外力總是同方向，速度方向與它們的方向可能相同，也可能不同C．速度跟加速度總是同方向，但合外力的方向與它們可能相同，也可能不同D．物體的速度是由合外力產(chǎn)生的，所以速度方向總跟合外力的方向相同解析：選B.加速度由合外力產(chǎn)生，加速度的方向與合外力的方向總是相同的，而加速度與物體速度方向無(wú)直接聯(lián)系，可能相同，也可能不同，B正確；速度方向與加速度以及合外力方向不一定相同，A錯(cuò)．速度方向跟加速度方向可能相同，可能相反，也可能成任意角，C錯(cuò)．速度不是由合外力產(chǎn)生的，由于物體受力從而產(chǎn)生了加速度，使物體的速度發(fā)生變化．圖4－3－112．如圖4－3－11所示，長(zhǎng)木板A的右端與桌邊相齊，木板與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，今用一水平恒力F將A推出桌邊，在長(zhǎng)木板開(kāi)始翻轉(zhuǎn)之前，木板的加速度大小將會(huì)()A．逐漸減小 B．逐漸增大C．不變 D．先減小后增大解析：選C.因此過(guò)程中受力不變，故加速度不變．3．質(zhì)量為m的物體靜止在粗糙的水平面上，當(dāng)用水平推力F作用于物體上時(shí)，物體的加速度為a，若作用力方向不變，大小變?yōu)?F時(shí)，物體的加速度為a′，則A．a(chǎn)′＝2a B．a(chǎn)＜a′＜C．a(chǎn)′＞2a D．a(chǎn)′＝解析：選C.設(shè)摩擦力為Ff，由牛頓第二定律得：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(F－Ff＝ma,2F－Ff＝ma′))解得a′＞2a，故C對(duì)．4.圖4－3－12如圖4－3－12所示，有一輛汽車滿載西瓜在水平路面上勻速前進(jìn)．突然發(fā)現(xiàn)意外情況，緊急剎車做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a，則中間一質(zhì)量為m的西瓜A受到其他西瓜對(duì)它的作用力的大小是()A．meq\r(g2－a2) B．maC．meq\r(g2＋a2) D．m(g＋a)解析：選C.對(duì)西瓜A受力分析如圖，F(xiàn)表示周圍西瓜對(duì)A的作用力，則由牛頓第二定律得：eq\r(F2－mg2)＝ma，解得：F＝meq\r(g2＋a2)，故C對(duì)，A、B、D錯(cuò)．二、雙項(xiàng)選擇題5．質(zhì)量為1kg的物體受3N和4N的兩個(gè)共點(diǎn)力的作用，A．5m/s2 B．7C．8m/s2 D．9解析：選AB.合力取值范圍是：1N≤F≤7N，由牛頓第二定律得加速度的取值范圍為：1m/s2≤a≤7m/s2，故A、B正確．6.圖4－3－13如圖4－3－13所示，光滑的水平面上，有一木塊以速度v向右運(yùn)動(dòng)，一根彈簧固定在墻上，木塊從與彈簧接觸直到彈簧被壓縮到最短的這一段時(shí)間內(nèi)，木塊將做什么運(yùn)動(dòng)()A．勻減速運(yùn)動(dòng)B．加速度與速度方向均向右C．速度減小D．加速度增大解析：選CD.木塊向右運(yùn)動(dòng)至彈簧壓縮到最短的這一段時(shí)間內(nèi)，木塊受到的彈力逐漸變大，因此，木塊的加速度向左，且逐漸增大，速度逐漸減小．7．如圖4－3－14所示，一輛有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的小車上有一水平放置的彈簧，其左端固定在小車上，右端與一小球相連，設(shè)在某一段時(shí)間內(nèi)小球與小車相對(duì)靜止且彈簧處于壓縮狀態(tài)，若忽略小球與小車間的摩擦力，則在此段時(shí)間內(nèi)小車可能是()圖4－3－14A．向右做加速運(yùn)動(dòng) B．向右做減速運(yùn)動(dòng)C．向左做加速運(yùn)動(dòng) D．向左做減速運(yùn)動(dòng)解析：選AD.彈簧處于壓縮狀態(tài)，則彈簧對(duì)小球的力的方向水平向右，由牛頓第二定律可知，小車的加速度方向水平向右，其運(yùn)動(dòng)的速度方向可能向左，也可能向右，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．8.圖4－3－15如圖4－3－15，輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊1相連，下端與另一質(zhì)量為M的木塊2相連，整個(gè)系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2.重力加速度大小為g.則有()A．a(chǎn)1＝g B．a(chǎn)1＝0C．a(chǎn)2＝eq\f(m＋M,M)g D．a(chǎn)2＝eq\f(m－M,M)g解析：選BC.在抽出木板的瞬時(shí)，彈簧對(duì)1的支持力和對(duì)2的壓力并未改變．對(duì)1物體受重力和支持力，mg＝F，a1＝0.對(duì)2物體受重力和壓力，根據(jù)牛頓第二定律a2＝eq\f(F＋Mg,M)＝eq\f(M＋m,M)g.故選B、C.圖4－3－169．(2011·高考上海卷)受水平外力F作用的物體，在粗糙水平面上做直線運(yùn)動(dòng)，其v－t圖線如圖4－3－16所示，則()A．在0～t1秒內(nèi)，外力F大小不斷增大B．在t1時(shí)刻，外力F為零C．在t1～t2秒內(nèi)，外力F大小可能不斷減小D．在t1～t2秒內(nèi)，外力F大小可能先減小后增大解析：選CD.由圖象可知0～t1，物體做a減小的加速運(yùn)動(dòng)，t1時(shí)刻a減小為零．由a＝eq\f(F－Ff,m)可知，F(xiàn)逐漸減小，最終F＝Ff，故A、B錯(cuò)誤．t1～t2物體做a增大的減速運(yùn)動(dòng)，由a＝eq\f(Ff－F,m)可知，至物體速度減為零之前，F(xiàn)有可能是正向逐漸減小，也可能F已正向減為零且負(fù)向增大，故C、D正確．三、非選擇題圖4－3－1710．如圖4－3－17所示，物體A的質(zhì)量為10kg，放在水平地面上，物體A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，如果用與水平面成30°的力拉它，為了產(chǎn)生1m/s2的加速度，F(xiàn)需要多大？(g取解析：物體A受力情況如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律列方程Fcos30°－μFN＝maFN＋Fsin30°－mg＝0聯(lián)立以上兩式解得F＝eq\f(μmg＋ma,cos30°＋μsin30°)，代入數(shù)據(jù)解之得F＝31N.答案：31N圖4－3－1811．質(zhì)量為m的木塊，以一定的初速度沿傾角為θ的斜面向上滑動(dòng)，斜面靜止不動(dòng)，木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，如圖4－3－18所示．(1)求向上滑動(dòng)時(shí)木塊的加速度的大小和方向．(2)若此木塊滑到最大高度后，能沿斜面下滑，求下滑時(shí)木塊的加速度的大小和方向．解析：(1)以木塊為研究對(duì)象，因木塊受到三個(gè)力的作用，故采用正交分解法求解，建立坐標(biāo)系時(shí)，以加速度的方向?yàn)閤軸的正方向．木塊上滑時(shí)其受力分析如圖甲所示，根據(jù)題意，加速度的方向沿斜面向下，將各個(gè)力沿斜面和垂直斜面方向正交分解．根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ＋Ff＝ma，F(xiàn)N－mgcosθ＝0又Ff＝μFN聯(lián)立解得a＝g(sinθ＋μcosθ)，方向沿斜面向下．(2)木塊下滑時(shí)其受力分析如圖乙所示，由題意知，木塊的加速度方向沿斜面向下．根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ－F′f＝ma′，F(xiàn)′N－mgcosθ＝0，又F′f＝μF′N聯(lián)立解得a′＝g(sinθ－μcosθ)，方向沿斜面向下．答案：(1)g(sinθ＋μcosθ)，方向沿斜面向下(2)g(sinθ－μcosθ)，方向沿斜面向下圖4－3－1912．(2010·高考安徽卷)質(zhì)量為2kg的物體在水平推力F的作用下沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后撤去F，其運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖4－3－19所示．g取10m/s(1)物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)水平推力F的大??；(3)0～10s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)位移的大?。馕觯?1)設(shè)物體做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為Δt2，初速度為v20，末速度為v2t，加速度為a2，則a2＝eq\f(v2t－v20,Δt2)＝－2m/s2①設(shè)物體所受的摩擦力為Ff，由牛頓第二定律得Ff＝ma2②Ff＝－μmg③聯(lián)立②③式，代入數(shù)據(jù)得μ＝0.2.④(2)設(shè)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)