高中物理3 牛顿第二定律课时训练

这是一份高中物理3 牛顿第二定律课时训练，共8页。

[合格基础练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是( )
A．物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比
B．物体所受合外力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度
C．物体加速度的大小跟它所受作用力中的任何一个力的大小成正比
D．当物体的质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体的水平加速度的大小与其质量成反比
D [根据牛顿第二定律得知，当物体受力不变时，物体加速度的大小跟质量成反比，与速度无关，选项A错误．力是产生加速度的原因，加速度与力成正比，只要有力，就会产生加速度，选项B错误．物体加速度的大小跟物体所受的合外力成正比，而不是跟它所受作用力中的任何一个力的大小成正比，选项C错误．当物体的质量改变但其所受合力的水平分力不变时，根据牛顿第二定律可知，物体水平加速度的大小与其质量成反比，选项D正确．]
2．在光滑的水平桌面上，有一个静止的物体，给物体施以水平作用力，在力作用到物体上的瞬间，则( )
A．物体同时具有加速度和速度
B．物体立即获得加速度，速度仍为零
C．物体立即获得速度，加速度仍为零
D．物体的速度和加速度均为零
B [合外力与加速度是瞬时对应关系，所以在力作用到物体上的瞬间，物体立即获得加速度，但物体的速度还得从零开始增大，不可能立即具有速度，故B正确．]
3．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．]
4．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．]
5．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．]
6．(多选)“儿童蹦极”中，拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳．质量为m的小明，如图所示，静止悬挂时(小明两侧绳长相同)，两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，若此时小明左侧橡皮绳断裂，则小明此时( )
A．速度为零
B．加速度a＝g，沿原断裂绳的方向斜向下
C．加速度a＝g，沿未断裂绳的方向斜向上
D．加速度a＝g，方向竖直向下
AB [速度不能发生突变，左侧橡皮绳断裂瞬间，小明速度为零，选项A正确．断裂前，FT左＝FT右＝mg，受力分析如图所示．橡皮绳形变量比较大，不会发生突变，断裂瞬间，FT右与mg合力沿断裂绳的反向延长线，大小等于mg，选项B正确．]
二、非选择题(14分)
7．一个质量为20 kg的物体，从斜面的顶端由静止匀加速滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2，斜面与水平面间的夹角为37°(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)．
(1)求物体沿斜面下滑过程中的加速度；
(2)给物体一个初速度，使之沿斜面上滑，求上滑的加速度．
[解析] (1)沿斜面下滑时，物体受力如图所示．
由牛顿第二定律得：
mgsin 37°－Ff＝ma1①
FN＝mgcs 37°②
又Ff＝μFN③
所以a1＝gsin 37°－μgcs 37°＝4.4 m/s2，方向沿斜面向下．
(2)物体沿斜面上滑时，摩擦力沿斜面向下
由牛顿第二定律得：
mgsin 37°＋Ff＝ma2④
联立②③④得
a2＝gsin 37°＋μgcs 37°＝7.6 m/s2，方向沿斜面向下．
[答案] (1)4.4 m/s2，沿斜面向下
(2)7.6 m/s2，沿斜面向下
[等级过关练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1.(多选)如图所示，一跳床运动员从跳床正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触跳床后把跳床压缩到一定程度后停止下落．在运动员下落的这一全过程中，下列说法中正确的是( )
A．运动员刚接触跳床瞬间速度最大
B．从运动员接触跳床起加速度变为竖直向上
C．从运动员接触跳床到到达最低点，运动员的速度先增大后减小
D．从运动员接触跳床到到达最低点，运动员的加速度先减小后增大
CD [运动员的加速度大小决定于运动员受到的合外力．从接触跳床到到达最低点，弹力从零开始逐渐增大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增大．当合力与速度同向时运动员速度增大，所以当运动员所受弹力和重力大小相等时运动员速度最大．]
2．如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上．一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧，把弹簧压缩到一定程度后停止下落．在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是( )
A．小球刚接触弹簧瞬间速度最大
B．从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上
C．从小球接触弹簧至到达最低点，小球的速度先增大后减小
D．从小球接触弹簧至到达最低点，小球的加速度先增大后减小
C [小球从接触弹簧开始，在向下运动过程中受到重力和弹簧弹力的作用，但开始时由于弹簧的压缩量较小，弹力小于重力，合力方向竖直向下，且逐渐减小，小球将继续向下做加速度逐渐减小的变加速运动，直到重力与弹簧弹力相等；重力与弹簧弹力相等后，小球再向下运动，则弹簧弹力将大于重力，合力方向变为竖直向上，且不断增大，小球将做加速度逐渐增大的变减速运动，直到速度为零，故从接触弹簧至到达最低点，小球的速度先增大后减小，加速度先减小后增大．故选项C正确，选项A、B、D错误．]
3．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．]
4．如图所示，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态．现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动．以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图象可能正确的是( )
A B C D
A [假设物块静止时弹簧的压缩量为x0，则由力的平衡条件可知kx0＝mg，在弹簧恢复原长前，当物块向上做匀加速直线运动时，由牛顿第二定律得F＋k(x0－x)－mg＝ma，由以上两式解得F＝kx＋ma，显然F和x为一次函数关系，且在F轴上有截距，则A正确，B、C、D错误．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(12分)一个有钢滑板的雪橇，钢滑板与雪地的动摩擦因数为0.02，雪橇连同雪橇上的货物总质量为1 000 kg，当马水平拉雪橇在水平雪地上以2 m/s2的加速度匀加速前进时，
(1)雪橇受到的摩擦力是多大？
(2)马的拉力是多大？(g取10 m/s2)
[解析] (1)雪橇受到的摩擦力为滑动摩擦力，即Ff＝μFN＝μmg＝0.02×1 000×10 N＝200 N.
(2)对雪橇，由牛顿第二定律可得F－Ff＝ma，所以，拉力F＝ma＋Ff＝1 000×2 N＋200 N＝2 200 N.
[答案] (1)200 N (2)2 200 N
6.(14分)自制一个加速度计，其构造是：一根轻杆，下端固定一个小球，上端装在水平轴O上，杆可在竖直平面内左右摆动，用白硬纸作为表面，放在杆摆动的平面上，并刻上刻度，可以直接读出加速度的大小和方向．使用时，加速度计右端朝汽车前进的方向，如图所示，g取9.8 m/s2.
(1)硬纸上刻度线b在经过O点的竖直线上，则在b处应标的加速度数值是多少？
(2)刻度线c和O点的连线与Ob的夹角为30°，则c处应标的加速度数值是多少？
(3)刻度线d和O点的连线与Ob的夹角为45°.在汽车前进时，若轻杆稳定地指在d处，则0.5 s内汽车速度变化了多少？
[解析] (1)当轻杆与Ob重合时，小球所受合力为0，其加速度为0，车的加速度亦为0，故b处应标的加速度数值为0.
甲
(2)解法一：合成法
当轻杆与Oc重合时，以小球为研究对象，受力分析如图甲所示．根据力的合成的平行四边形定则和牛顿第二定律得mgtan θ＝ma1，
解得a1＝gtan θ＝9.8×eq \f(\r(3),3) m/s2≈5.66 m/s2.
解法二：正交分解法
建立直角坐标系，并将轻杆对小球的拉力正交分解，如图乙所示．
乙
则沿水平方向有：Fsin θ＝ma，
竖直方向有：Fcs θ－mg＝0
联立以上两式可解得小球的加速度a≈5.66 m/s2，方向水平向右，即c处应标的加速度数值为5.66 m/s2.
(3)若轻杆与Od重合，同理可得mgtan 45°＝ma2，
解得a2＝gtan 45°＝9.8 m/s2，方向水平向左，与速度方向相反
所以在0.5 s内汽车速度应减少，减少量Δv＝a2Δt＝9.8×0.5 m/s＝4.9 m/s.
[答案] (1)0 (2)5.66 m/s2
(3)减少了4.9 m/s