高中物理人教版必修1課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十五）牛頓第二定律

課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十五）牛頓第二定律1．一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體，放在光滑水平面上，受到兩個(gè)水平方向的大小為5N和7N的共點(diǎn)力作用，則物體的加速度可能是()A．0B．4m/s2C．7m/s2D．10m/s2解析：選B兩個(gè)水平方向的大小為5N和7N的共點(diǎn)力作用，合力的范圍為2N≤F≤12N，再由牛頓第二定律知加速度的范圍為：1m/s2≤a≤6m/s2，B對(duì)。2.如圖1所示，A、B兩物塊疊放在一起，在粗糙的水平面上保持相對(duì)靜止向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中B受到的摩擦力()圖1A．方向向左，大小不變B．方向向左，逐漸減小C．方向向右，大小不變D．方向向右，逐漸減小解析：選A根據(jù)題目條件得知，物體B具有水平向左的恒定加速度，由牛頓第二定律知，物體B受到的合外力水平向左且恒定，對(duì)物體B受力分析可知，物體B在水平方向的合外力就是物體A施加的靜摩擦力，因此，物體B受到的摩擦力方向向左，且大小不變，保持恒定，選項(xiàng)A正確，其他選項(xiàng)都錯(cuò)。3.如圖2，鳥沿虛線斜向上加速飛行，空氣對(duì)其作用力可能是()圖2A．F1B．F2C．F3D．F4解析：選B小鳥沿虛線斜向上加速飛行，說明合外力方向沿虛線斜向上，小鳥受兩個(gè)力的作用，空氣的作用力和重力，如圖所示。4.當(dāng)小車向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)小球的受力情況()圖3A．A球受3個(gè)力作用，B球受2個(gè)力作用B．A球受2個(gè)力作用，B球受3個(gè)力作用C．A球受3個(gè)力作用，B球受3個(gè)力作用D．A球受2個(gè)力作用，B球受2個(gè)力作用解析：選A當(dāng)小車向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球A緊靠側(cè)壁，受到重力、繩的拉力和側(cè)壁的支持力作用；而小球B向后抬高一定的角度，受重力和繩子的拉力作用，兩個(gè)力的合力產(chǎn)生加速度，故選A。5.如圖4所示，光滑水平面上放有質(zhì)量均為m的滑塊A和斜面體C，在C的斜面上又放有一質(zhì)量也為m的滑塊B，用力F推滑塊A使三者無相對(duì)運(yùn)動(dòng)地向前加速運(yùn)動(dòng)，則各物體所受的合力()圖4A．滑塊A最大B．斜面體C最大C．同樣大D．不能判斷誰大誰小解析：選C由于三者無相對(duì)運(yùn)動(dòng)地向前共同加速運(yùn)動(dòng)，且質(zhì)量均相同，根據(jù)牛頓第二定律F＝ma可知，F(xiàn)均相同，故C正確。6．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)構(gòu)造原理的示意圖如圖5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，滑塊上有指針，可通過標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移，然后通過控制系統(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)，指針向左偏離O點(diǎn)距離為s，則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度()圖5A．方向向左，大小為ks/mB．方向向右，大小為ks/mC．方向向左，大小為2ks/mD．方向向右，大小為2ks/m解析：選D取滑塊m為研究對(duì)象，當(dāng)指針向左偏時(shí)，滑塊左側(cè)彈簧被壓縮而右側(cè)彈簧被拉伸。兩個(gè)彈力大小為F左＝F右＝ks，方向均是指向右側(cè)，如圖所示，由牛頓第二定律可得：a＝eq\f(F,m)＝eq\f(2ks,m)，方向向右，故只有D選項(xiàng)正確。7.如圖6所示，質(zhì)量為4kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。物體受到大小為20N、與水平方向成37°角斜向上的拉力F作用時(shí)，沿水平面做勻加速運(yùn)動(dòng)，求物體加速度的大小。(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)圖6解析：選取物體為研究對(duì)象，對(duì)其受力分析如圖所示水平方向：Fcos37°－Ff＝ma①豎直方向：FN＋Fsin37°＝mg②又因?yàn)镕f＝μFN③解①②③可得：a＝0.5m/s2。答案：0.5m/s28．一輛空車與一輛裝有貨物的車，在同一路面上以相同的速率行駛，兩車的車輪與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，當(dāng)急剎車后(即車輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，只能滑動(dòng))，則下面說法正確的是()A．空車滑動(dòng)的距離較小B．空車滑動(dòng)的距離較大C．兩車滑行中加速度不等D．兩車滑動(dòng)的時(shí)間相等解析：選D設(shè)車的質(zhì)量為m，所受摩擦力Ff＝μFN＝μmg，剎車時(shí)產(chǎn)生的加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(Ff,m)＝μg，由運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知t＝eq\f(v0,μg)相等，故選D項(xiàng)。9.如圖7，物塊a、b和c的質(zhì)量相同，a和b、b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連，通過系在a上的細(xì)線懸掛于固定點(diǎn)O。整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將細(xì)線剪斷，將物塊a的加速度的大小記為a1，S1和S2相對(duì)于原長(zhǎng)的伸長(zhǎng)分別記為Δl1和Δl2，重力加速度大小為g。在剪斷的瞬間()圖7A．a(chǎn)1＝gB．a(chǎn)1＝0C．Δl1＝2Δl2D．Δl1＝Δl2解析：選C設(shè)物體的質(zhì)量為m，剪斷細(xì)線的瞬間，細(xì)線的拉力消失，彈簧還沒有來得及改變，所以剪斷細(xì)線的瞬間a受到重力和彈簧S1的拉力T1，剪斷前對(duì)bc和彈簧組成的整體分析可知T1＝2mg，故a受到的合力F＝mg＋T1＝mg＋2mg＝3mg，故加速度a1＝eq\f(F,m)＝3g，A、B錯(cuò)誤；設(shè)彈簧S2的拉力為T2，則T2＝mg，根據(jù)胡克定律F＝kΔx可得Δl1＝2Δl2，C正確，D錯(cuò)誤。10.跳傘運(yùn)動(dòng)員在下落過程中(如圖8所示)，假定傘所受空氣阻力的大小跟下落速度的平方成正比，即F＝kv2，比例系數(shù)k＝20N·s2/m2，跳傘運(yùn)動(dòng)員與傘的總質(zhì)量為72kg，起跳高度足夠高，則：圖8(1)跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中做什么運(yùn)動(dòng)？收尾速度是多大？(2)當(dāng)速度達(dá)到4m/s時(shí)，下落加速度是多大？(g取10m/s2)解析：(1)以傘和運(yùn)動(dòng)員作為研究對(duì)象，開始時(shí)速度較小，空氣阻力F小于重力G，v增大，F(xiàn)隨之增大，合力F合減小，做加速度a逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)v足夠大，使F＝G時(shí)，F(xiàn)合＝0，a＝0，開始做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的速度為收尾速度，設(shè)為vm。由F＝kvm2＝G，得vm＝eq\r(\f(G,k))＝eq\r(\f(mg,k))＝6m/s。(2)當(dāng)v＝4m/s<vm時(shí)，合力F合＝mg－F，F(xiàn)＝kv2，由牛頓第二定律F合＝ma得a＝g－eq\f(F,m)＝10m/s2－eq\f(20×42,72)m/s2≈5.6m/s2。答案：(1)做加速度越來越小的加速運(yùn)動(dòng)vm＝6m/s(2)5.6m/s211.自制一個(gè)加速度計(jì)，其構(gòu)造是：一根輕桿，下端固定一個(gè)小球，上端裝在水平軸O上，桿可在豎直平面內(nèi)左右擺動(dòng)，用白硬紙作為表面，放在桿擺動(dòng)的平面上，并刻上刻度，可以直接讀出加速度的大小和方向。使用時(shí)，加速度計(jì)右端朝汽車前進(jìn)的方向，如圖9所示，g取9.8m/s2。圖9(1)硬紙上刻度線b在經(jīng)過O點(diǎn)的豎直線上，則在b處應(yīng)標(biāo)的加速度數(shù)值是多少？(2)刻度線c和O點(diǎn)的連線與Ob的夾角為30°，則c處應(yīng)標(biāo)的加速度數(shù)值是多少？(3)刻度線d和O點(diǎn)的連線與Ob的夾角為45°。在汽車前進(jìn)時(shí)，若輕桿穩(wěn)定地指在d處，則0.5s內(nèi)汽車速度變化了多少？解析：(1)當(dāng)輕桿與Ob重合時(shí)，小球所受合力為0，其加速度為0，車的加速度亦為0，故b處應(yīng)標(biāo)的加速度數(shù)值為0。(2)方法一合成法：當(dāng)輕桿與Oc重合時(shí)，以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，受力分析如圖所示。根據(jù)力的合成的平行四邊形定則和牛頓第二定律得mgtanθ＝ma1，解得a1＝gtanθ＝9.8×eq\f(\r(3),3)m/s2≈5.66m/s2。方法二正交分解法：建立直角坐標(biāo)系，并將輕桿對(duì)小球的拉力正交分解，如圖所示。則沿水平方向有：Fsinθ＝ma，豎直方向有：Fcosθ－mg＝0聯(lián)立以上兩式可解得小球的加速度a≈5.66m/s2，方向水平向右，即c處應(yīng)標(biāo)