2023年新教材高中物理第4章运动和力的关系3牛顿第二定律课后提升训练新人教版必修第一册

第四章3A组·基础达标1．下列说法正确的是()A．物体所受合外力为零时，物体的加速度可以不为零B．物体所受合外力越大，速度越大C．速度方向、加速度方向、合外力方向总是相同的D．速度方向可与加速度方向成任意夹角，但加速度方向总是与合外力方向相同【答案】D【解析】由牛顿第二定律F＝ma知，F合为0，加速度为零；当F合越大，a也越大，由a＝eq\f(Δv,Δt)知，a大只能说明速度变化率大，速度不一定大，故A、B错误．F合，a，Δv三者方向一定相同，而速度方向与这三者方向不一定相同，C错误．D正确．2．竖直起飞的火箭在推动力F的作用下产生10m/s2的加速度，若推动力增大到2F，则火箭的加速度将达到(g取10m/s2)()A．20m/s2 B．25m/s2C．30m/s2 D．40m/s2【答案】C【解析】设火箭的质量为m，根据牛顿第二定律可得，F－mg＝ma，所以F＝20m，当推动力增大到2F时，2F－mg＝ma′，即30m＝ma′，所以a′＝30m/s2.3．建筑工人用图示的定滑轮装置运送建筑材料．质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10m/s2)()A．510N B．490NC．890N D．910N【答案】B【解析】对建筑材料进行受力分析，根据牛顿第二定律有F－mg＝ma，得绳子的拉力大小等于F＝210N，然后再对人受力分析由平衡的知识得Mg＝F＋FN，得FN＝490N，根据牛顿第三定律可知人对地面的压力为490N，B正确．4．一辆洒水车的牵引力恒定，所受到的摩擦阻力跟车的质量成正比．此车在平直的粗糙路面上以一定的速度匀速行驶，在洒水的过程中，车的运动情况是()A．保持原速做匀速直线运动B．变为匀加速运动C．变为加速度越来越小的变加速运动D．变为加速度越来越大的变加速运动【答案】D【解析】洒水车开始洒水时，匀速行驶，牵引力等于其所受的摩擦阻力，合外力为零，在洒水的过程中，洒水车的质量减小，所以摩擦阻力也在逐渐减小，此时合外力逐渐增大，洒水车的加速度逐渐增大，所以洒水车做加速度越来越大的变加速运动，故D正确．5．古诗“西塞山前白鹭飞，桃花流水鳜鱼肥．”假设白鹭起飞后在某段时间内向前加速直线飞行，用F表示此时空气对白鹭的作用力，下列关于F的示意图最有可能正确的是()【答案】B【解析】白鹭向前加速直线飞行，则合力水平向前，因重力竖直向下，则空气对白鹭的作用力应该斜向前上方，故B图正确．6．如图所示，质量为m的物体在水平拉力F作用下，沿粗糙水平面做匀加速直线运动，加速度大小为a；若其他条件不变，仅将物体的质量减为原来的一半，物体运动的加速度大小为a′，则()A．a′<a B．a<a′<2aC．a′＝2a D．a′>2a【答案】D【解析】对物体，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma，F－μeq\f(m,2)g＝eq\f(m,2)a′，解得a＝eq\f(F,m)－μg，a′＝eq\f(2F,m)－μg＝2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(F,m)－μg))＋μg＝2a＋μg>2a，故D正确，A、B、C错误．7．如图，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ.斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦．用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑．在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止．地面对楔形物块的支持力为()A．(M＋m)gB．(M＋m)g－FC．(M＋m)g＋FsinθD．(M＋m)g－Fsinθ【答案】D【解析】以物块和楔形物块整体为研究对象，受到重力(M＋m)g，拉力F，地面的支持力FN和摩擦力Ff，如图所示．根据平衡条件得，地面对楔形物块的支持力FN＝(M＋m)g－Fsinθ，故选D.8．(多选)一个质量为2kg的物体在三个共点力作用下保持静止状态．现在撤掉其中两个力，这两个力的大小分别为25N和20N，剩余一个力保持不变，则物体此时的加速度大小可能是()A．1m/s2 B．10m/s2C．20m/s2 D．30m/s2【答案】BC【解析】两个力的大小分别为25N和20N，则这两个力的合力范围为(25－20)N≤F合≤(25＋20)N，即5N≤F合≤45N，根据牛顿第二定律得a＝eq\f(F合,m)，得加速度的范围为2.5m/s2≤a≤22.5m/s2，故B、C正确．B组·能力提升9.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【答案】C【解析】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＝eq\f(F合,m)得，a＝eq\f(mg－kx,m)，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，mg<kx，合力F合＝kx－mg，方向竖直向上，小球向下运动，x继续增大，F合增大，a＝eq\f(kx－mg,m)，方向竖直向上，随x的增大而增大，此时a与v方向相反，所以v逐渐减小．综上所述，小球向下压缩弹簧的过程中，F合的方向先向下后向上，大小先减小后增大；a的方向先向下后向上，大小先减小后增大；v的方向向下，大小先增大后减小．故C正确，A、B、D错误．10．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图像如图所示，g取10m/s2，求：(1)0～6s,6～10s过程中加速度的大小．(2)0～10s内物体运动的位移．(3)物体与水平面间的动摩擦因数μ和水平推力F的大小．【答案】(1)1m/s22m/s2(2)46m(3)0.26N【解析】(1)0～6s内的加速度a1＝eq\f(Δv1,Δt1)＝eq\f(8－2,6)m/s2＝1m/s2，6～10s内物体的加速度a2＝eq\f(Δv2,Δt2)＝eq\f(0－8,4)m/s2＝－2m/s2，负号表示加速度方向与速度方向相反，即加速度大小为2m/s2.(2)图线与时间轴围成的面积表示位移，则0～10s内物体运动位移的大小x＝eq\f