高中物理人教版第四章牛顿运动定律3牛顿第二定律 课时训练18牛顿第二定律

课时训练18牛顿第二定律题组一对牛顿第二定律的理解1.下列关于力和运动关系的几种说法,正确的是()A.物体所受合力的方向,就是物体运动的方向B.物体所受合力不为零时,其速度不可能为零C.物体所受合力不为零,则其加速度一定不为零D.物体所受合力变小时,物体一定做减速运动解析:由牛顿第二定律F=ma可知,物体所受合力的方向与加速度的方向是一致的,但不能说就是物体的运动方向,可以与物体的运动方向相同(匀加速直线运动),也可以与物体的运动方向相反(匀减速直线运动),还可以和物体的运动方向不在一条直线上(曲线运动),故选项A错误;物体所受的合力不为零时,其加速度一定不为零,但其速度可能为零,故选项B错误,选项C正确;当物体所受的合力变小时,其加速度也变小,但如果此时合力的方向仍与物体的运动方向相同,物体做加速运动,具体说是做加速度逐渐减小的加速运动,故选项D错误。答案:C2.(多选)对于牛顿第二定律的公式F=kma的比例系数k的说法正确的是()值是由研究对象来决定的值是由合外力来决定的值是由力、质量和加速度的单位来决定的D.在国际单位制中,k的数值取1解析:物理公式在确定物理量数值关系的同时,也确定了物理量的单位,在F=kma中,若a的单位取m/s2、F的单位取N、m的单位取kg时,k=1,即k的数值由F、m、a的单位决定,不是在任何情况下都等于1,故C、D两项正确。答案:CD题组二牛顿第二定律的简单应用3.一辆空车和一辆满载货物的同型号汽车,在同一路面上以相同的速度向同一方向行驶。两辆汽车同时紧急刹车后(即车轮不滚动只滑动),以下说法正确的是()A.满载货物的汽车由于惯性大,滑行距离较大B.满载货物的汽车由于受到的摩擦力较大,滑行距离较小C.两辆汽车滑行的距离相同D.满载货物的汽车比空车先停下来解析:由于两辆汽车的车轮与地面间的动摩擦因数相同,所以汽车刹车时的加速度a=μg相同,由x=知,两辆汽车滑行的距离相同,选项A、B均错误,选项C正确;由t=知两车同时停下,选项D错误。答案:C4.某绿化用洒水车的牵引力不变,所受阻力与重力的关系为Ff=kmg(k为常数),未洒水时,做匀速直线运动,洒水时它的运动将是()A.做变加速运动B.做初速度不为零的匀加速直线运动C.做匀减速运动D.仍做匀速直线运动解析:洒水时,洒水车质量变小,则所受阻力也变小,因牵引力不变,由F-Ff=ma可知,加速度变大,做变加速运动。答案:A5.台阶式电梯与地面的夹角为θ,一质量为m的人站在电梯的一台阶上相对电梯静止,如图所示。则当电梯以加速度a匀加速上升时,求:(1)人受到的摩擦力是多大?(2)人对电梯的压力是多大?解析:取相对于电梯静止的人为研究对象,则其所受的力分别为重力mg,方向竖直向下;支持力FN,方向竖直向上;摩擦力Ff,方向水平向右,如图所示。(1)在水平方向,由牛顿第二定律得Ff=mgcosθ(2)在竖直方向,由牛顿第二定律得FN-mg=masinθ解得FN=m(g+asinθ)由牛顿第三定律可得,人对电梯的压力是FN'=FN=m(g+asinθ)。答案:(1)macosθ(2)m(g+asinθ)题组三瞬时加速度的计算6.如图所示,质量为m的小球用水平轻弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB托住,小球恰好处于静止状态。当木板AB突然向下撤离的瞬间,小球的加速度大小为() 解析:撤离木板瞬时,小球所受重力和弹簧弹力没变,二者合力大小等于撤离前木板对球的支持力FN,由于FN=mg,所以撤离木板瞬间小球加速度大小为a=g,选项B正确。答案:B(建议用时:30分钟)1.“1N”与下列哪个量相当()m/s2kgkg·m/s2D.质量为1kg的物体所受的重力解析:由F=ma知,1N=1kg·m/s2,选项C正确,选项A、B错误;质量为1kg的物体所受重力G=mg=N,选项D错误。答案:C2.雨滴从空中由静止落下,若雨滴受到的空气阻力随雨滴下落速度的增大而增大,图中能大致反映雨滴运动情况的是()解析:对雨滴进行受力分析可得mg-kv=ma,则雨滴做加速度减小的加速运动。答案:C3.(多选)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,接触弹簧后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.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小D.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先减小后增大解析:小球的加速度大小取决于小球受到的合外力。从接触弹簧到到达最低点,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。当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。答案:CD4.一物块位于光滑水平桌面上,用一大小为F、方向如图所示的力去推它,使它以加速度a向右运动。若保持力的方向不变,而增大力的大小,则()变大不变变小D.因为物块的质量未知,故不能确定a变化的趋势解析:对物块受力分析如图所示,分解力F,由牛顿第二定律得Fcosθ=ma,故a=,F增大,a变大,选项A正确。答案:A5.放在粗糙水平面上的物体,在水平拉力F的作用下以加速度a运动,现将拉力F改为2F(仍沿水平方向),物体运动的加速度大小变为a'。则()'=a <a'<2a'=2a '>2a解析:由牛顿第二定律分别可列方程F-μmg=ma;2F-μmg=ma',从而解得a=-μg;a'=-μg,所以a'>2a,选项D正确。答案:D6.(多选)一个质量为2kg的物体同时受到两个力的作用,这两个力的大小分别为2N和6N,当两个力的方向发生变化时,物体的加速度大小可能为()m/s2 m/s2m/s2 m/s2解析:根据牛顿第二定律,如果一个物体同时受到几个力的作用,物体的加速度跟所受的外力的合力成正比。题目所给的两个力大小分别为2N和6N,当两个力的方向相同时合力最大,最大值为2N+6N=8N,当两个力方向相反时合力最小,最小值为6N-2N=4N。当两个力的方向既不相同,又不相反时,4N<F<8N,即合力范围4N≤F≤8N,由于a=,所以2m/s2≤a≤4m/s2,故选项B、C、D正确。答案:BCD7.(多选)利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小。实验时让某消防员从一平台上跌落,自由下落2m后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身重心又下降了m,最后停止。用这种方法获得消防员受到地面冲击力随时间变化的图线如图所示,根据图线所提供的信息,以下判断正确的是()时刻消防员的速度最大时刻消防员的速度最大时刻消防员的速度最大时刻消防员的加速度最小解析:由题图,t1时刻消防员刚开始与地接触,t1~t2消防员受到的冲击力小于重力,合力方向向下,继续向下加速,故选项A错误;t2时刻,冲击力大小等于重力,加速度为零,速度最大,故选项B正确;t2~t4冲击力大于重力,合力方向向上,消防员减速,t3时刻速度减至零,t4时消防员站稳,加速度为零,故选项C错误,选项D正确。答案:BD8.(多选)如图所示,竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧,两弹簧的一端各与小球相连,另一端分别用销钉M、N固定于杆上,小球处于静止状态,设拔去销钉M瞬间,小球加速度的大小为12m/s2。若不拔去销钉M而拔去销钉N瞬间,小球的加速度可能是(g取10m/s2)()m/s2,竖直向上m/s2,竖直向下m/s2,竖直向上m/s2,竖直向下解析:若平衡时,两弹簧均处于伸长状态时:FN1=FN2+mg,拔去M后:FN2+mg=ma=12m。拔去N后:FN1-mg=ma',则ma'=FN1-mg=ma-mg=2m,a'=2m/s2,方向竖直向上。若平衡时,M处于伸长状态、N处于压缩状态时:FN1+FN2=mg①拔去M后:FN2-mg=ma=12m②由①式可判断FN2<mg,由②式可判断FN2>mg矛盾,不成立。若平衡时,两弹簧均处于压缩状态时:FN2=FN1+mg,拔去M后:FN2-mg=ma=12m,拔去N后:FN1+mg=ma',则ma'=FN1+mg=FN2=22m,a'=22m/s2,方向竖直向下。故本题选B、C。答案:BC9.如图所示,质量m=1kg的球穿在斜杆上,斜杆与水平方向成30°角,球与杆之间的动摩擦因数μ=,球受到竖直向上的拉力F=20N,则球的加速度为多少?(g取10m/s2)解析:球受到重力mg、杆的支持力FN、杆的摩擦力Ff和竖直向上的拉力四个力的作用(如图所示),建立直角坐标系,则Fsin30°-mgsin30°-Ff=maFcos30°=mgcos30°+FNFf=μFN联立以上各式即可解得a=m/s2。答案:m/s210.质量为2kg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图象如图所示。g取10m/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。解析:(1)设物体做匀减速直线运