高中物理人教版必修1課時跟蹤檢測（十五）牛頓第二定律

課時跟蹤檢測（十五）牛頓第二定律1．一個質量為2kg的物體，放在光滑水平面上，受到兩個水平方向的大小為5N和7N的共點力作用，則物體的加速度可能是()A．0B．4m/s2C．7m/s2D．10m/s2解析：選B兩個水平方向的大小為5N和7N的共點力作用，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。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靜止向右做勻減速直線運動，運動過程中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A正確，其他選項都錯。3.如圖2，鳥沿虛線斜向上加速飛行，空氣對其作用力可能是()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，小鳥受兩個力的作用，空氣的作用力和重力，如圖所示。4.當小車向右做勻加速運動時，兩個小球的受力情況()圖3A．A球受3個力作用，B球受2個力作用B．A球受2個力作用，B球受3個力作用C．A球受3個力作用，B球受3個力作用D．A球受2個力作用，B球受2個力作用解析：選A當小車向右做勻加速運動時，小球A緊靠側壁，受到重力、繩的拉力和側壁的支持力作用；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量均為m的滑塊A和斜面體C，在C的斜面上又放有一質量也為m的滑塊B，用力F推滑塊A使三者無相對運動地向前加速運動，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由于三者無相對運動地向前共同加速運動，且質量均相同，根據(jù)牛頓第二定律F＝ma可知，F(xiàn)均相同，故C正確。6．慣性制導系統(tǒng)已廣泛應用于彈道式導彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計，加速度計構造原理的示意圖如圖5所示；沿導彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質量為m的滑塊，滑塊兩側分別與勁度系數(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，可通過標尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導。設某段時間內導彈沿水平方向運動，指針向左偏離O點距離為s，則這段時間內導彈的加速度()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為研究對象，當指針向左偏時，滑塊左側彈簧被壓縮而右側彈簧被拉伸。兩個彈力大小為F左＝F右＝ks，方向均是指向右側，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選項正確。7.如圖6所示，質量為4kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(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，沿水平面做勻加速運動，求物體加速度的大小。(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)圖6解析：選取物體為研究對象，對其受力分析如圖所示水平方向：Fcos37°－Ff＝ma①豎直方向：FN＋Fsin37°＝mg②又因為Ff＝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摩擦因數(shù)相同，當急剎車后(即車輪不轉動，只能滑動)，則下面說法正確的是()A．空車滑動的距離較小B．空車滑動的距離較大C．兩車滑行中加速度不等D．兩車滑動的時間相等解析：選D設車的質量為m，所受摩擦力Ff＝μFN＝μmg，剎車時產(chǎn)生的加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(Ff,m)＝μg，由運動規(guī)律可知t＝eq\f(v0,μg)相等，故選D項。9.如圖7，物塊a、b和c的質量相同，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上的細線懸掛于固定點O。整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)將細線剪斷，將物塊a的加速度的大小記為a1，S1和S2相對于原長的伸長分別記為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設物體的質量為m，剪斷細線的瞬間，細線的拉力消失，彈簧還沒有來得及改變，所以剪斷細線的瞬間a受到重力和彈簧S1的拉力T1，剪斷前對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錯誤；設彈簧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錯誤。10.跳傘運動員在下落過程中(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，跳傘運動員與傘的總質量為72kg，起跳高度足夠高，則：圖8(1)跳傘運動員在空中做什么運動？收尾速度是多大？(2)當速度達到4m/s時，下落加速度是多大？(g取10m/s2)解析：(1)以傘和運動員作為研究對象，開始時速度較小，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逐漸減小的加速運動；當v足夠大，使F＝G時，F(xiàn)合＝0，a＝0，開始做勻速運動，此時的速度為收尾速度，設為vm。由F＝kvm2＝G，得vm＝eq\r(\f(G,k))＝eq\r(\f(mg,k))＝6m/s。(2)當v＝4m/s<vm時，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動vm＝6m/s(2)5.6m/s211.自制一個加速度計，其構造是：一根輕桿，下端固定一個小球，上端裝在水平軸O上，桿可在豎直平面內左右擺動，用白硬紙作為表面，放在桿擺動的平面上，并刻上刻度，可以直接讀出加速度的大小和方向。使用時，加速度計右端朝汽車前進的方向，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點的豎直線上，則在b處應標的加速度數(shù)值是多少？(2)刻度線c和O點的連線與Ob的夾角為30°，則c處應標的加速度數(shù)值是多少？(3)刻度線d和O點的連線與Ob的夾角為45°。在汽車前進時，若輕桿穩(wěn)定地指在d處，則0.5s內汽車速度變化了多少？解析：(1)當輕桿與Ob重合時，小球所受合力為0，其加速度為0，車的加速度亦為0，故b處應標的加速度數(shù)值為0。(2)方法一合成法：當輕桿與Oc重合時，以小球為研究對象，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：建立直角坐標系，并將輕桿對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處應標