高中物理3 牛顿第二定律同步训练题

这是一份高中物理3 牛顿第二定律同步训练题，共7页。试卷主要包含了5mg+ma等内容，欢迎下载使用。

双基巩固 学考突破
1.(多选)下列关于牛顿第二定律的说法正确的是( )
A.物体的加速度大小由物体的质量和物体所受的合力大小决定,与物体的速度无关
B.物体的加速度方向只由它所受的合力方向决定,与速度方向无关
C.物体所受的合力方向和加速度方向及速度方向总是相同的
D.一旦物体所受的合力为零,则运动物体的加速度立即为零,其运动也就逐渐停止了
答案:AB
解析:根据牛顿第二定律,物体的加速度的大小由合力的大小和质量决定,加速度的方向由合力的方向决定,二者方向一定相同,而加速度的大小和方向与物体的速度的大小和方向无关;根据牛顿第二定律的瞬时性特征,合力一旦为零,则加速度立即为零,速度不发生变化,物体做匀速直线运动。故选项A、B正确,选项C、D错误。
2.竖直起飞的火箭在推力F的作用下产生10 m/s2的加速度,若推力增大到2F,则火箭的加速度将达到(g取10 m/s2)( )
A.20 m/s2B.25 m/s2
C.30 m/s2D.40 m/s2
答案:C
解析:推力为F时,F-mg=ma1;当推力为2F时,2F-mg=ma2。联立以上两式可得,a2=30m/s2,故C正确。
3.(2019江苏期中)(多选)下列各图分别表示某一物体的运动情况或其所受合外力的情况。其中甲图是某一物体的位移—时间图像;乙图是某一物体的速度—时间图像;丙图表示某一物体的加速度—时间图像;丁图表示某一物体所受合外力随时间变化的图像。四幅图中的图线都是直线,则下列有关说法正确的是( )
A.甲图中物体受到的合外力一定不为零
B.乙图中物体受到的合外力不变
C.丙图中物体一定做匀速直线运动
D.丁图中物体的加速度越来越大
答案:BD
解析:题图甲表示物体做匀速直线运动,合外力为零,故A错误;题图乙中的物体做匀加速直线运动,合外力不为零且恒定,故B正确;题图丙中的物体加速度恒定,做匀变速直线运动,故C错误;题图丁中的物体所受的合外力均匀变大,由牛顿第二定律可得加速度均匀变大,故D正确。此题考查学生的数形结合分析能力,培养科学思维。
4.(多选)如图所示,当小车向右加速运动时,质量为m的物块相对于车厢静止于竖直车厢壁上,当车的加速度增大时,则( )
A.物块所受摩擦力增大
B.物块对车厢壁的压力增大
C.接触面处最大静摩擦力增大
D.物块相对于车厢壁上滑
答案:BC
解析:以物块为研究对象,分析受力情况如图所示,根据牛顿第二定律,水平方向FN=ma,竖直方向Ff=mg。当加速度增大时,FN增大,物块与接触面间的最大静摩擦力增大,物块在竖直方向受力平衡,即Ff=mg不变,A错误,C正确;当加速度增大时,FN增大,根据牛顿第三定律得知,物块对车厢壁的压力增大,B正确;因为最大静摩擦力增大,物块仍然能相对于车厢壁静止,D错误。
5.质量为5 kg、底面光滑的木箱以2 m/s2的加速度水平向右做匀加速直线运动,在箱内有一轻弹簧,其一端被固定在箱子的右侧壁,另一端拴接一个质量为3 kg的滑块,木箱与滑块相对静止,如图所示。下列判断正确的是( )
A.弹簧被压缩,弹簧的弹力大小为6 N
B.弹簧被压缩,弹簧的弹力大小为10 N
C.弹簧被拉伸,弹簧的弹力大小为6 N
D.弹簧被拉伸,弹簧的弹力大小为10 N
答案:C
解析:滑块在水平方向只受弹簧的弹力作用,因向右做匀加速直线运动,故弹力的方向向右,故弹簧被拉伸,根据牛顿第二定律可知F=ma=3×2N=6N,故选C。
6.如图所示,某一缆车沿着坡度为30°的山坡以加速度a上行,在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面,斜面上放一个质量为m的小物块,小物块相对斜面静止(设缆车保持竖直状态不摇摆)。则( )
A.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下
B.小物块受到的滑动摩擦力大小为ma
C.小物块受到的静摩擦力大小为0.5mg+ma
D.小物块受到斜面的弹力大小为0.5mg
答案:C
解析:物块的加速度大小为a,方向沿斜面向上,以小物块为研究对象,分析受力情况,小物块受重力mg、斜面的支持力FN和静摩擦力Ff,Ff沿斜面向上,A错误;根据牛顿第二定律有Ff-mgsin30°=ma,解得Ff=12mg+ma,C正确,B错误;物块受到的支持力等于重力沿垂直于斜面方向的分力,则FN=mgcs30°=3mg2,D错误。
7.在光滑水平面上有一物块始终受水平恒力F的作用而运动,在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧,如图所示,在物块与弹簧接触后向右运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.物块接触弹簧后做减速运动
B.物块接触弹簧后先加速后减速
C.当弹簧压缩量最大时,物块的加速度等于零
D.当物块的速度为零时,它所受的合力为零
答案:B
解析:物块接触弹簧后弹簧的弹力逐渐增大,开始阶段,弹力小于水平恒力F,合力方向向右,与速度方向相同,物块做加速运动,后来弹力大于F,合力向左,与速度方向相反,物块做减速运动,所以物块接触弹簧后先加速后减速,故A错误,B正确。当弹力与恒力F大小相等、方向相反时,加速度为零,速度达到最大,之后继续向右运动,弹簧压缩量增大,弹力增大,合力向左且逐渐增大,物块做减速运动,故当物块的速度为零时,合力不为零,合力方向向左,加速度方向向左,故C、D错误。
8.如图所示,一个物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑,倾角θ=30°,斜面静止不动,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求物体下滑过程中加速度的大小。
(2)若斜面不光滑,物体与斜面间的动摩擦因数μ=36,求物体下滑过程中加速度的大小。
答案:(1)5 m/s2
(2)2.5 m/s2
解析:(1)根据牛顿第二定律得,mgsinθ=ma1
所以a1=gsinθ=10×12m/s2=5m/s2。
(2)物体受重力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律得
mgsinθ-Ff=ma2
FN=mgcsθ
Ff=μFN
联立解得a2=gsinθ-μgcsθ=2.5m/s2。
选考奠基 素养提升
1.如图所示,A、B两球质量相等,光滑斜面的倾角为θ,图甲中,A、B两球用轻弹簧相连,图乙中A、B两球用轻质杆相连,系统静止时,挡板C与斜面垂直,弹簧、轻杆均与斜面平行,则在突然撤去挡板的瞬间有( )
A.两图中两球加速度均为gsin θ
B.两图中A球的加速度均为零
C.图乙中轻杆的作用力一定不为零
D.图甲中B球的加速度是图乙中B球加速度的2倍
答案:D
解析:弹簧的弹力不能突变,杆的弹力可以突变,突然撤去挡板的瞬间,甲图中A球的受力不变,加速度为零,乙图中A、B球沿斜面下滑,加速度均为gsinθ,轻杆的作用力为零,故A、B、C选项错误;撤去挡板前,甲图中挡板对B球的作用力为2mgsinθ,撤去挡板后,B球受到的合力为2mgsinθ,加速度为2gsinθ,故图甲中B球的加速度是图乙中B球加速度的2倍,D选项正确。此题考查牛顿第二定律的瞬时性问题,意在培养学生的科学思维。
2.(2019吉林期末)如图所示,A、B、C三个小球质量均为m,A、B之间用一根没有弹性的轻质细绳连在一起,B、C之间用轻弹簧拴接,整个系统用轻质细线悬挂在天花板上并且处于静止状态。现将A上面的细线剪断,使A的上端失去拉力,若已知重力加速度为g,则在剪断细线的瞬间,A、B、C三个小球的加速度大小分别是( )
A.g,g,0B.g,2g,0
C.g,g,g,1.5g,0
答案:D
解析:开始时A、B、C处于静止,隔离对C受力分析,弹簧的弹力F弹=mg。剪断A上面的细线,在该瞬间弹簧的弹力不变,隔离对A、B受力分析,A、B的加速度均为a=F弹+2mg2m=1.5g,C所受的合力为零,加速度为零,故D正确。
3.(2019吉林期末)五个质量相等的物体并排置于光滑水平面上,如图所示,现对第1个物体施加大小为F、方向水平向右的恒力,则第2个物体对第3个物体的作用力等于( )
A.15FB.25F
C.35FD.45F
答案:C
解析:设每个物体的质量为m,对整体运用牛顿第二定律得a=F5m。对前2个物体运用牛顿第二定律得a=F-F'2m。解得F'=35F,由牛顿第三定律得,第2个物体对第3个物体的作用力F23=F'=35F,故选C。
4.(2019河北石家庄期末)(多选)如图所示,A、B两物体质量分别为2 kg、1 kg,用细线连接置于水平地面上,现用大小为6 N的水平作用力F拉物体A,两物体一起向右做匀加速运动,若两物体与地面间的动摩擦因数均为0.1,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.B的加速度大小为5 m/s2
B.A拉B的作用力为2 N
C.若撤去外力F,A物体做减速运动,B物体做加速运动
D.若撤去外力F,A物体的加速度大小为1 m/s2
答案:BD
解析:两物体加速时对整体研究有,F-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a,解得a=1m/s2,选项A错误;对B物体有FT-μm2g=m2a,可得FT=2N,选项B正确;若撤去外力F,A、B两物体均在摩擦力作用下做减速运动,选项C错误;若撤去外力F,A、B物体的加速度大小均为a'=μm1gm1=μm2gm2=μg=1m/s2,选项D正确。此题考查整体法与隔离法的应用,意在进一步培养学生应用牛顿第二定律解决问题的能力。
5.直升机沿水平方向匀速飞往水源取水灭火,悬挂着m=500 kg空箱的悬索与竖直方向的夹角θ1=45°,直升机取水后飞往火场,加速度沿水平方向,大小稳定在a=1.5 m/s2时,悬索与竖直方向的夹角θ2=14°(如图所示),如果空气阻力大小不变,且忽略悬索的质量,试求水箱中水的质量m'。(重力加速度g取10 m/s2,sin 14°≈0.242,cs 14°≈0.970)
答案:4.5×103 kg
解析:直升机取水前,水箱受力平衡
F1sinθ1-Ff=0①
F1csθ1-mg=0②
由①②得Ff=mgtanθ1③
直升机返回,由牛顿第二定律得
F2sinθ2-Ff=(m+m')a④
F2csθ2-(m+m')g=0⑤
由④⑤得,水箱中水的质量
m'=4.5×103kg。
6.如图所示,跳伞运动员下落过程中,假定伞所受空气阻力的大小跟下落速度的二次方成正比,即F=kv2,比例系数k=20 N·s2/m2,跳伞运动员与伞的总质量为72 kg,跳下高度足够高,g取10 m/s2。
(1)跳伞运动员在空中做什么运动?落地前的速度是多大?
(2)当速度达到4 m/s时,下落加速度是多大?
答案:(1)做加速度逐渐减小的加速运动;6 m/s
(2)5.6 m/s2
解析:(1)以伞和运动员作为研究对象,开始时速度较小,空气阻力F小于重力G,v增大,F随之增大,合力F合减小,做加速度a逐渐减小的加速运动;当v足够大,使F=G时,F合=0,a=0,运动员开始做匀速运动,直至落地,设此时的速度为vm。
由F=kvm2=G,得vm=Gk=mgk=6m/s。
(2)当v=4m/s由牛顿第二定律F合=ma得,a=g-Fm=10m/s2-20×4272m/s2≈5.6m/s2。