2019-2020年高中物理 題組訓(xùn)練 4.3牛頓第二定律 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中物理 題組訓(xùn)練 4.3牛頓第二定律 新人教版必修1 題組一　對(duì)牛頓第二定律的理解 1．關(guān)于牛頓第二定律，下列說法中正確的是(　　) A．公式F＝ma中，各量的單位可以任意選取 B．某一瞬間的加速度只取決于這一瞬間物體所受的合外力，而與這之前或之后的受力無關(guān) C．公式F＝ma中，a實(shí)際上是作用于物體上每一個(gè)力所產(chǎn)生的加速度的矢量和 D．物體的運(yùn)動(dòng)方向一定與它所受合外力的方向一致 解析　F、m、a必須選取國際單位制中的單位，才可寫成F＝ma的形式，否則比例系數(shù)k≠1，所以A錯(cuò)誤；牛頓第二定律描述的是某一時(shí)刻合外力與加速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，它既表明F、m、a三者在數(shù)值上的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)也表明合外力的方向與加速度的方向是一致的，即矢量對(duì)應(yīng)關(guān)系，而與速度方向不一定相同，所以B正確，D錯(cuò)誤；由力的獨(dú)立作用原理可知作用在物體上的每個(gè)力都將各自產(chǎn)生一個(gè)加速度，與其他力的作用無關(guān)，物體的加速度是每個(gè)力所產(chǎn)生的加速度的矢量和，故C正確． 答案　BC 2．由牛頓第二定律F＝ma可知，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，可是當(dāng)用很小的力去推很重的桌子時(shí)，卻推不動(dòng)，這是因?yàn)?　　) A．牛頓第二定律不適用于靜止的物體 B．桌子加速度很小，速度增量也很小，眼睛觀察不到 C．推力小于桌子所受到的靜摩擦力，加速度為負(fù)值 D．桌子所受的合力為零，加速度為零 解析　牛頓第二定律的表達(dá)式F＝ma中的力F是指合外力，用很小的力推很重的桌子時(shí)，桌子不動(dòng)，是因?yàn)樽雷优c地面間的最大靜摩擦力大于推力，推力與桌子受到的靜摩擦力的合力為零，所以桌子所受的合外力為零，仍然靜止不動(dòng)，牛頓第二定律同樣適用于靜止的物體，所以A、B、C都不正確，只有D正確． 答案　D 圖435 3．如圖435所示，一小球從空中自由落下，當(dāng)它與正下方的輕彈簧剛開始接觸時(shí)，它將(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．立即被反彈上來 B．立即開始做減速運(yùn)動(dòng) C．立即停止運(yùn)動(dòng) D．繼續(xù)做加速運(yùn)動(dòng) 解析　小球剛接觸輕彈簧時(shí)，受到向下的重力和向上的彈力，且重力大于彈力，合力方向向下，加速度方向向下，所以繼續(xù)向下做加速運(yùn)動(dòng)，故D正確． 答案　D 4．雨滴從空中由靜止落下，若雨滴受到的空氣阻力隨雨滴下落速度的增大而增大，圖中能大致反映雨滴運(yùn)動(dòng)情況的是(　　) 解析　對(duì)雨滴進(jìn)行受力分析可得mg－kv＝ma，則雨滴做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)． 答案　C 題組二　牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用 圖436 5．在平直軌道上運(yùn)動(dòng)的車廂中的光滑水平桌面上用彈簧拴著一個(gè)小球，彈簧處于自然長度，如圖436所示，當(dāng)旅客看到彈簧的長度變長時(shí)，對(duì)車廂運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的判斷可能的是(　　) A．車廂向右運(yùn)動(dòng)，速度在增大 B．車廂向右運(yùn)動(dòng)，速度在減小 C．車廂向左運(yùn)動(dòng)，速度在增大 D．車廂向左運(yùn)動(dòng)，速度在減小 解析　本題若直接分析車廂的運(yùn)動(dòng)，將不知從何下手，由于小球隨車廂一起運(yùn)動(dòng)，因此取小球作為研究對(duì)象．由于彈簧變長了，故小球受到向左的彈力，即小球受到的合力向左．因?yàn)榧铀俣萢與F合同向，故小球的加速度方向向左．加速度a方向向左，并不能說明速度方向也向左，應(yīng)有兩種可能：(1)速度v向左時(shí)，v增大，做加速運(yùn)動(dòng)，C正確；(2)速度v方向向右時(shí)，a與v方向相反，速度v減小，做減速運(yùn)動(dòng)，B正確． 答案　BC 6．豎直起飛的火箭在推力F的作用下產(chǎn)生10 m/s2的加速度，若推力增大到2F，則火箭的加速度將達(dá)到(g取10 m/s2)(　　) A．20 m/s2 B．25 m/s2 C．30 m/s2 D．40 m/s2 解析　推力為F時(shí)，F(xiàn)－mg＝ma1，當(dāng)推力為2F時(shí)，2F－mg＝ma2.以上兩式聯(lián)立可得：a2＝30 m/s2.故C正確． 答案　C 圖437 7．如圖437，位于水平地面上的質(zhì)量為M的小木塊，在大小為F、方向與水平方向成α角的拉力作用下沿地面做加速運(yùn)動(dòng)．若木塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則木塊的加速度為(　　) A．F/M B．Fcos α/M C．(Fcos α－μMg)/M D．[Fcos α－μ(Mg－Fsin α)]/M 解析　可以先求出物體所受合外力，再利用F＝ma求加速度，或者利用正交分解法求加速度．取M為研究對(duì)象，在豎直方向合力為零，即Fsin α＋FN＝Mg 在水平方向由牛頓第二定律得：Fcos α－μFN＝Ma；由以上兩式可得a＝. 答案　D 8．三個(gè)完全相同的物塊1、2、3放在水平桌面上，它們與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都相同．現(xiàn)用大小相同的外力F沿圖438所示方向分別作用在1和2上，用F的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速運(yùn)動(dòng)，令a1、a2、a3分別代表物塊1、2、3的加速度，則(　　) 圖438 A．a(chǎn)1＝a2＝a3 B．a(chǎn)1＝a2，a2>a3 C．a(chǎn)1>a2，a2a2，a2>a3 解析　對(duì)物體1，由牛頓第二定律得：Fcos 60－f＝ma1, －μ(mg－Fsin 60)＝ma1 對(duì)物體2，由牛頓第二定律得Fcos 60－f′＝ma2, －μ(mg＋Fsin 60)＝ma2 對(duì)物體3，由牛頓第二定律得F－f″＝ma3, －μmg＝ma3 比較得a1>a3>a2，所以C正確． 答案　C 題組三　綜合題組 9．用20 N的水平拉力拉一個(gè)放在水平面上的物體，可以使它產(chǎn)生1 m/s2加速度，若用30 N的水平力拉這個(gè)物體，可以產(chǎn)生2 m/s2的加速度． (1)物體受到的摩擦力是多少？ (2)如果用40 N的水平拉力拉這個(gè)物體產(chǎn)生的加速度大小是多少？ 解析　(1)對(duì)物體進(jìn)行受力分析， 根據(jù)牛頓第二定律有：F1－f＝ma1，F(xiàn)2－f＝ma2 解得：f＝10 N，m＝10 kg. (2)當(dāng)拉力為40 N時(shí)，F(xiàn)3－f＝ma3，a3＝3 m/s2. 答案　(1)f＝10 N　(2)3 m/s2 圖439 10．如圖439所示，一木塊沿傾角θ＝37的光滑斜面自由下滑．g取10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8. (1)求木塊的加速度大?。? (2)若木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，求木塊加速度的大小． 解析　(1)分析木塊的受力情況如圖甲所示，木塊受重力mg、支持力FN兩個(gè)力作用，合外力大小為mgsin θ， 根據(jù)牛頓第二定律得mgsin θ＝ma1 所以a1＝gsin θ＝100.6 m/s2＝6 m/s2. (2)若斜面粗糙，物體的受力情況如圖乙所示，建立直角坐標(biāo)系． 在x方向上(沿斜面方向上)mgsin θ－Ff＝ma2① 在y方向上(垂直斜面方向上)FN＝mgcos θ② 又因?yàn)镕f＝μFN③ 由①②③得a2＝gsin θ－μgcos θ＝(100.6－0.5100.8) m/s2＝2 m/s2. 答案　(1)6 m/s2　(2)2 m/s2 　圖4310 11．如圖4310所示，質(zhì)量為2 kg的物體在40 N水平推力作用下，從靜止開始1 s內(nèi)沿豎直墻壁下滑3 m．求：(取g＝10 m/s2) (1)物體運(yùn)動(dòng)的加速度大??； (2)物體受到的摩擦力大??； (3)物體與墻間的動(dòng)摩擦因數(shù)． 解析　(1)由h＝at2，可得：a＝＝m/s2＝6 m/s2 (2)分析物體受力情況如圖所示： 水平方向：物體所受合外力為零，F(xiàn)N＝F＝40 N 豎直方向：取向下為正方向，由牛頓第二定律得： mg－Ff＝ma，可得：Ff＝mg－ma＝8 N (3)物體與墻間的滑動(dòng)摩擦力Ff＝μFN 所以μ＝＝＝0.2. 答案　(1)6 m/s2　(2)8 N　(3)0.2 圖4311 12．如圖4311所示，質(zhì)量m＝1 kg的球穿在斜桿上，斜桿與水平方向成30角，球與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，球受到豎直向上的拉力F＝20 N，則球的加速度多大？(取g＝10 m/s2) 解析　球受到重力mg、桿的支持力FN、桿的摩擦力Ff和豎直向上的拉力F四個(gè)力的作用(如圖所示)，建立直角坐標(biāo)系，則由牛頓第二定律得 Fsin 30－mgsin 30－Ff＝ma Fcos 30＝mgcos 30＋FN Ff＝μFN 聯(lián)立以上各式解得a＝2.5 m/s2. 答案　2.5 m/s2