高中物理人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第二定律课堂检测

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第二定律课堂检测，共6页。

题组一 对牛顿第二定律的理解
1．(多选)关于牛顿第二定律的表达式F＝kma，下列说法正确的是( )
A．在任何情况下式中k都等于1
B．式中k的数值由质量、加速度和力的大小决定
C．式中k的数值由质量、加速度和力的单位决定
D．物理学中定义使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力为1 N
CD [在牛顿第二定律的表达式F＝kma中，k的数值由质量、加速度和力的单位决定，只有当质量的单位为kg、加速度的单位为m/s2、力的单位为N时，比例系数k才等于1，A、B错误，C正确；由牛顿第二定律F＝ma，知m＝1 kg、a＝1 m/s2时，1 N＝1 kg·m/s2，即使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力为1 N，D正确。]
2．甲物体的质量是乙物体的两倍，把它们放置在光滑的水平面上，用一个力作用在静止的甲物体上，得到2 m/s2的加速度；如果用相同的力作用在静止的乙物体上，经过2 s后，乙物体的速度是( )
A．2 m/s B．4 m/s
C．6 m/s D．8 m/s
D [根据牛顿第二定律F＝ma，F相同，m甲＝2m乙，得加速度之比为a甲∶a乙＝1∶2，则a乙＝2a甲＝4 m/s2，经过2秒后，乙物体的速度是v＝a乙 t＝8 m/s，故D正确。]
3．静止在光滑水平面上的物体在水平推力F作用下开始运动，推力随时间的变化如图所示，关于物体在0～t1时间内的运动情况，正确的描述是( )
A．物体先做匀加速运动，后做匀减速运动
B．物体的加速度一直增大
C．物体的速度先增大后减小
D．物体的速度一直增大
D [由题可知，物体的合力等于推力F，方向始终沿正方向，根据牛顿第二定律分析可知：物体先从静止开始做加速直线运动，推力F减小时，其方向仍与速度相同，继续做加速直线运动，故C错误，D正确；物体的合力等于推力F，推力先增大后减小，根据牛顿第二定律得知：加速度先增大，后减小，选项A、B错误。]
题组二 牛顿第二定律的简单应用
4．如图所示，质量m＝10 kg的物体在水平面上向右运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向左的推力F＝20 N的作用，取g＝10 m/s2，则物体的加速度是( )
A．0 B．4 m/s2，水平向右
C．4 m/s2，水平向左 D． 2 m/s2，水平向右
C [物体在水平面上向右运动，竖直方向受重力、支持力，其合力为0，在水平方向上受水平向左的推力、水平向左的滑动摩擦力，推力大小为F＝20 N，滑动摩擦力大小为Ff＝μFN＝μmg＝0.2×10×10 N＝20 N，
所以合力大小为F合＝F＋Ff＝20 N＋20 N＝40 N，方向水平向左，根据牛顿第二定律得加速度为a＝eq \f(F合,m)＝eq \f(40,10) m/s2＝4 m/s2，方向水平向左，选项C正确。]
5．如图所示，小车的直杆顶端固定着小球，当小车向左做匀加速运动时，球受杆作用力的方向可能沿图中的( )
A．OA方向 B．OB方向
C．OC方向 D．OD方向
A [小球随小车向左做匀加速运动，则小球所受重力与杆的作用力两个力的合力水平向左，根据力的合成的平行四边形定则，直杆对小球的作用力只可能沿OA方向，选项A正确，B、C、D错误。]
6．A、B两物体以相同的初速度在同一水平面上滑动，两物体与水平面间的动摩擦因数相同，且mA＝3mB，则它们所能滑行的距离xA、xB的关系为( )
A．xA＝xB B．xA＝3xB
C．xA＝eq \f(1,2)xB D．xA＝9xB
A [物体沿水平面滑动时做匀减速直线运动，加速度大小a＝eq \f(μmg,m)＝μg，与质量无关，由0－veq \\al(2,0)＝－2ax和题设条件知xA＝xB，A正确。]
7．在静止的车厢内，用细绳a和b系住一个小球，绳a斜向上，绳b水平，如图所示。现让车从静止开始向右做匀加速运动，小球相对于车厢的位置不变，与小车静止时相比，绳a、b上的拉力Fa、Fb的变化情况是( )
A．Fa变大，Fb不变 B．Fa变大，Fb变小
C．Fa不变，Fb变小 D．Fa不变，Fb变大
C [以小球为研究对象，受力情况如答图所示。小车静止时，水平方向有Fasin α＝Fb，竖直方向有Facs α＝mg；小车向右做匀加速运动时，水平方向有F′a·sin α－F′b＝ma，即F′b＝F′asin α－ma，竖直方向有F′acs α＝mg，综上可得F′a＝Fa，Fb＞F′b，故C选项正确。
]
8．三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数都相同。现用大小相同的外力F沿如图所示的方向分别作用在1和2上，用eq \f(1,2)F的力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速运动，令a1、a2、a3分别代表物块1、2、3的加速度，则( )
A．a1＝a2＝a3 B．a1＝a2，a2＞a3
C．a1＞a2，a2＜a3 D．a1＞a2，a2＞a3
C [对物块1、2、3分别进行受力分析，由牛顿第二定律得
a1＝eq \f(Fcs 60°－μmg－Fsin 60°,m)＝eq \f(1＋\r(,3)μF,2m)－μg
a2＝eq \f(Fcs 60°－μmg＋Fsin 60°,m)＝eq \f(1－\r(,3)μF,2m)－μg
a3＝eq \f(\f(1,2)F－μmg,m)＝eq \f(F,2m)－μg
则a1＞a3＞a2，故选项C正确。]
9．如图所示，小车以a＝2 m/s2的加速度沿倾角θ＝37°(sin 37°＝0.6)的斜面匀加速下滑，小车的水平表面上有一质量m＝10 kg的物体，物体与车保持相对静止，则物体所受的静摩擦力Ff及小车对物体的支持力FN大小各为多大？
[解析] 以物体为研究对象，对物体进行受力分析，如图甲所示。把加速度沿水平方向和竖直方向分解，如图乙所示，根据牛顿第二定律有mg－FN＝masin θ，Ff＝macs θ，解得物体所受的静摩擦力Ff＝16 N，小车对物体的支持力FN＝88 N。
甲 乙
[答案] 16 N 88 N
10．(多选)如图所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连。设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是( )
A．向右做加速运动 B．向右做减速运动
C．向左做加速运动 D．向左做减速运动
AD [弹簧处于压缩状态，故小球受到合力方向向右，小球加速度方向向右，若小车原速度方向向右，则小车向右做加速运动，A正确；若小车原速度方向向左，则小车向左做减速运动，D正确。]
11．如图所示，一倾角为α的光滑斜面向右做匀加速运动，物体A相对于斜面静止，则斜面运动的加速度为( )
A．gsin α B．gcs α
C．gtan α D．eq \f(g,tan α)
C [物体随斜面体一起沿水平方向运动，则加速度一定在水平方向，物体受到重力和垂直斜面向上的支持力，两者合力方向一定水平向右，如图所示。
由牛顿第二定律得mgtan α＝ma，则a＝gtan α，选项C正确，A、B、D错误。]
12．如图所示，有一箱装得很满的土豆(假设土豆都是球形)，以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上向右做匀减速运动，不计其他外力及空气阻力，则其中一个质量为m的土豆A受其他土豆对它的总作用力的大小和方向怎样？
[解析] 本题中土豆A受周围土豆的力的作用无法一一明示，故无法逐一去分析。因此先对整体分析，设整箱土豆的质量为M，则μMg＝Ma，a＝μg(方向水平向左)，再隔离土豆A，受力如图所示，其他土豆对A的总作用力F其他要产生两方面的作用效果，即竖直方向与A的重力mg平衡，水平方向产生与整体相同的加速度a＝μg。
由平行四边形定则和数学知识得F其他的方向与水平方向的夹角α满足tan α＝eq \f(1,μ)，大小为F其他＝eq \r(,ma2＋mg2)＝mgeq \r(,μ2＋1)。
[答案] 总作用力大小为mgeq \r(,μ2＋1)，方向斜向左上，且与水平方向的夹角α满足tan α＝eq \f(1,μ)
13．(2020·福建三明实验中学模拟)2020年新春伊始，新型冠状病毒肺炎的出现和蔓延让每个中国人都面临巨大考验。疫情爆发后，一些疫情严重地区物资严重缺乏，需要向灾区运送大量救灾物资，在物资转运过程中常使用如图所示的传送带。已知某传送带与水平面成θ＝37°角，传送带的AB部分长L＝5.8 m，传送带以恒定的速率v＝4 m/s按图示方向传送，若在B端无初速度地放置一个质量m＝50 kg的救灾物资P(可视为质点)，P与皮带之间的动摩擦因数μ＝0.5(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6)。求物资P从B端开始运动时的加速度。
[解析] P刚放上B端时，受到沿传送带向下的滑动摩擦力的作用，根据牛顿第二定律有mgsin θ＋Ff＝ma，FN＝mgcs θ，Ff＝μFN，联立解得加速度a＝gsin θ＋μgcs θ＝10 m/s2。
[答案] 10 m/s2