高中物理3 牛顿第二定律课后练习题

这是一份高中物理3 牛顿第二定律课后练习题，共7页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

(25分钟 60分)
一、单项选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)
1.下列说法中正确的是( )
A.物体的速度越大,表明物体受到的合外力越大
B.物体的速度变化越大,表明物体受到的合外力越大
C.物体的速度变化越快,表明物体受到的合外力越大
D.由牛顿第二定律可得m=,所以物体的质量跟它受的合外力成正比,跟加速度成反比
【解析】选C。物体质量一定时,加速度越大,所受合外力越大,A错;物体速度变化越快,加速度越大,由F=ma,故物体受到合外力越大,故B错、C对。质量是物体的固有属性,可通过F与a的比值求得,但不能说m与F成正比,与a成反比,故D项错。
2.关于牛顿第二定律,下列说法中正确的是( )
A.公式F=ma中,各量的单位可以任意选取
B.某一瞬间的加速度只决定于这一瞬间物体所受的合外力,而与这之前或之后的受力无关
C.公式F=ma中,F表示物体所受合力,a实际上是作用于该物体上每一个力所产生的加速度的代数和
D.物体的运动方向一定与它所受合外力方向一致
【解析】选B。F、m和a必须选取统一的国际单位,才可写成F=ma的形式,否则比例系数k≠1,A项错误;牛顿第二定律表述的是某一时刻合外力与加速度的对应关系,它既表明F、m和a三者数值上的对应关系,同时也表明合外力的方向与加速度的方向是一致的,即矢量对应关系,而与速度方向不一定相同,B项正确,D项错误;由力的独立作用原理知,作用在物体上的每个力都将各自产生一个加速度,与其他力的作用无关,物体的加速度是每个力所产生的加速度的矢量和,C项错误。
3.如图所示,一个小球从竖直立在地面上的轻弹簧正上方某处自由下落,在小球与弹簧开始接触到弹簧被压缩到最短的过程中,小球的速度和加速度的变化情况是( )
A.加速度越来越大,速度越来越小
B.加速度和速度都是先增大后减小
C.速度先增大后减小,加速度方向先向下后向上
D.速度一直减小,加速度大小先减小后增大
【解析】选C。在接触的第一个阶段mg>kx,F合=mg-kx,合力方向竖直向下,小球向下运动,x逐渐增大,所以F合逐渐减小,由a=得,a=,方向竖直向下,且逐渐减小,又因为这一阶段a与v都竖直向下,所以v逐渐增大。当mg=kx时,F合=0,a=0,此时速度达到最大。之后,小球继续向下运动,mg4.如图所示,两个质量相同的物体A和B紧靠在一起放在光滑水平桌面上,如果它们分别受到水平推力F1、F2,且F1>F2,则A施于B的作用力的大小为 ( )
A.F1 B.F2
C.D.
【解析】选D。根据题意,整体应用牛顿第二定律得:F1-F2=2ma,对物体B受力分析得:N-F2=ma,则A物体施加在B物体上的作用力为:N=,故选项D正确。
5.如图所示,粗糙水平面上物体在水平拉力F作用下做匀加速直线运动,现使F不断减小到零,则在滑动过程中( )
A.物体的加速度不断减小,速度不断增大
B.物体的加速度不断增大,速度不断减小
C.物体的加速度先增大再减小,速度先减小再增大
D.物体的加速度先减小再增大,速度先增大再减小
【解析】选D。设粗糙水平面的动摩擦因数为μ,由牛顿第二定律,可得物体的加速度a=,在F不断减小到零的过程中,当F>μmg时,加速度逐渐减小,但加速度方向和速度方向相同,因此速度不断增大;F=μmg时,速度达到最大;当F<μmg时,加速度逐渐增大,但加速度方向和速度方向相反,因此速度不断减小,正确选项为D。
6.在光滑水平面上,一个质量为m的物体受到一个与水平面成θ角的拉力F的作用,以加速度a做匀加速直线运动。若将此力大小改为2F、方向不变,物体仍能在水平面上做匀加速直线运动,加速度为a′。则( )
A.a′=2a B.aC.a′=aD.a′>2a
【解析】选A。当拉力为F时,根据牛顿第二定律得a=,当拉力为2F时,根据牛顿第二定律得a′==2a,故A正确,B、C、D错误。
二、非选择题(本题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
7.(14分)一个物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑,斜面长10 m,倾角θ=30°,斜面静止不动,物体的质量m=0.4 kg,重力加速度g=10 m/s2。求:
(1)物体下滑过程的加速度有多大?
(2)物体从光滑斜面顶端下滑到底端,要用多长时间?
【解析】(1)根据牛顿第二定律得:mgsinθ=ma,
所以a=gsinθ=10× m/s2=5 m/s2。
(2)由运动学公式得:x=at2,所以t== s=2 s
答案:(1)5 m/s2 (2)2 s
8.(16分)质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v -t图像如图所示。g取10 m/s2,求:
(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ。
(2)水平推力F的大小。
(3)0～10 s内物体运动位移的大小。
【解析】(1)物体做匀减速直线运动的时间为Δt2=(10-6) s=4 s,初速度为v20=
8 m/s,末速度为v2t=0,加速度为a2,则a2==-2 m/s2
设物体所受的摩擦力为Ff,由牛顿第二定律得
Ff=ma2
Ff=-μmg
联立以上各式解得
μ=0.2
(2)物体做匀加速直线运动的时间为Δt1=6 s,初速度为v10=2 m/s,末速度为v1t=
8 m/s,加速度为a1,则
a1==1 m/s2
根据牛顿第二定律,有
F+Ff=ma1
联立以上各式解得
F=6 N
(3)由匀变速直线运动位移公式,得
x=x1+x2=v10Δt1+a1Δ+v20Δt2+a2Δ=46 m
答案:(1)0.2 (2)6 N (3)46 m
(15分钟 40分)
9.(6分)如图,一小车上有一个固定的水平横杆,左边有一轻杆与竖直方向成θ角与横杆固定,下端连接一质量为m的小球P。横杆右边用一根细线吊一相同的小球Q。当小车沿水平面运动时,细线保持与竖直方向的夹角为α,已知θ<α,不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.小车一定向右做匀加速运动
B.轻杆对小球P的弹力沿轻杆方向
C.小球P受到的合力不一定沿水平方向
D.小球Q受到的合力大小为mgtan α
【解析】选D。对细线吊的小球研究,根据牛顿第二定律,得mgtan α=ma,得到a=gtan α。故加速度向右,小车向右加速,或向左减速,故A错误;对P球,设受到杆的拉力与竖直方向夹角为β,由牛顿第二定律得:mgtan β=ma,得β=α>θ,则轻杆对小球的弹力方向与细线平行,故B错误;小球P和Q的加速度相同,水平向右,则两球的合力均水平向右,大小F合=ma=mgtan α,C项错误,D项正确。
10.(6分)(多选)如图甲,某人正通过定滑轮将质量为m的货物提升到高处,滑轮的质量和摩擦均不计,货物获得的加速度a与绳子对货物竖直向上的拉力T之间的函数关系如图乙所示,由图可以判断正确的是( )
A.图线与纵轴的交点M的值aM=-g
B.图线与横轴的交点N的值TN=mg
C.图线的斜率等于货物的质量m
D.图线的斜率等于货物质量的倒数
【解析】选A、B、D。对货物受力分析,受重力mg和拉力T,根据牛顿第二定律,有T-mg=ma,得a=-g,当T=0时,a=-g,即图线与纵轴的交点M的值aM=-g,A项正确;当a=0时,T=mg,故图线与横轴的交点N的值TN=mg,B项正确;图线的斜率表示货物质量的倒数,C项错误,D项正确。
11.(6分)如图所示,A、B两球用细线悬挂于天花板上且静止不动,两球质量mA=2mB,两球间连有一个轻质弹簧。如果突然剪断细线,则在剪断细线瞬间 ( )
A.A球的加速度为g,B球的加速度为g
B.A球的加速度为g,B球的加速度为0
C.A球的加速度为g,B球的加速度为0
D.A球的加速度为g,B球的加速度为g
【解析】选B。在剪断细线的瞬间弹簧的弹力保持不变,则B球的合力为零,加速度为零;对A球有(mA+mB)g=mAaA,得aA=g,B项正确。
12.(22分)一质量为8 kg的物体静止在粗糙的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,用一水平力F=20 N拉物体由A点开始运动,经过8 s后撤去拉力F,再经过一段时间物体到达B点停止。(g取10 m/s2)求:
(1)在拉力F作用下物体运动的加速度大小。
(2)撤去拉力时物体的速度大小。
(3)撤去F后物体运动的距离。
【解析】(1)对物体受力分析,如图所示。
竖直方向mg=FN
水平方向,由牛顿第二定律得
F-μFN=ma1
解得a1==0.5 m/s2
(2)撤去拉力时的速度v=a1t
解得v=4 m/s
(3)撤去F后由牛顿第二定律得
-μmg=ma2
解得a2=-μg=-2 m/s2,负号表示物体做匀减速运动由02-v2=2a2x
解得x==4 m
答案:(1)0.5 m/s2 (2)4 m/s (3)4 m