-新教材高中物理課后練習(xí)17牛頓第二定律含解析教科版必修第一冊

PAGEPAGE6牛頓第二定律(建議用時：25分鐘)◎考點(diǎn)一牛頓第二定律1．關(guān)于牛頓第二定律，以下說法中正確的是()A．由牛頓第二定律可知，加速度大的物體，所受的合外力一定大B．牛頓第二定律說明了，質(zhì)量大的物體，其加速度一定小C．由F＝ma可知，物體所受到的合外力與物體的質(zhì)量成正比D．對同一物體而言，物體的加速度與物體所受到的合外力成正比，而且在任何情況下，加速度的方向始終與物體所受的合外力方向一致D[由F＝ma知，只有當(dāng)m一定時，a與F成正比，故選項(xiàng)A錯誤；同理當(dāng)F一定時，m越大，a越小，故選項(xiàng)B錯誤；物體所受的合外力與其質(zhì)量無關(guān)，故選項(xiàng)C錯誤；由牛頓第二定律內(nèi)容知選項(xiàng)D正確．]2．(多選)在牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F＝kma中，有關(guān)比例系數(shù)k的說法，正確的是()A．k的數(shù)值由F、m、a的數(shù)值決定B．k的數(shù)值由F、m、a的單位決定C．在國際單位制中k＝1D．在任何情況下k都等于1BC[物理公式在確定物理量之間的數(shù)量關(guān)系的同時也確定了物理量的單位關(guān)系．在F＝kma中，只有m的單位取kg，a的單位取m/s2，F(xiàn)的單位取N時，k才等于1.即在國際單位制中k＝1，故B、C正確．]3．根據(jù)牛頓第二定律，下列敘述正確的是()A．物體加速度的大小跟它的質(zhì)量和速度大小的乘積成反比B．物體所受合外力必須達(dá)到一定值時，才能使物體產(chǎn)生加速度C．物體加速度的大小跟它所受作用力中的任何一個力的大小成正比D．當(dāng)物體的質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時，物體的水平加速度的大小與其質(zhì)量成反比D[根據(jù)牛頓第二定律得知，當(dāng)物體受力不變時，物體加速度的大小跟質(zhì)量成反比，與速度無關(guān)，選項(xiàng)A錯誤；力是產(chǎn)生加速度的原因，加速度與力成正比，只要有力，就會產(chǎn)生加速度，選項(xiàng)B錯誤；物體加速度的大小跟物體所受的合外力成正比，而不是跟它所受作用力中的任何一個力的大小成正比，選項(xiàng)C錯誤；當(dāng)物體的質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時，根據(jù)牛頓第二定律可知，物體水平加速度的大小與其質(zhì)量成反比，選項(xiàng)D正確．]4.如圖所示，在光滑的水平桌面上，有一個靜止的物體，給物體施以水平作用力，在力作用到物體上的瞬間，則()A．物體同時具有加速度和速度B．物體立即獲得加速度，速度仍為零C．物體立即獲得速度，加速度仍為零D．物體的速度和加速度均為零B[由牛頓第二定律的瞬時性可知，合外力和加速度是瞬時對應(yīng)關(guān)系，二者同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失，所以當(dāng)外力作用在物體上的瞬間，物體立即獲得加速度；速度與加速度的關(guān)系可表示為v＝at，可以看出，速度是加速度在時間上的積累，外力作用在物體上的瞬間t＝0，所以速度為零，故B正確．]◎考點(diǎn)二牛頓第二定律的簡單應(yīng)用5.如圖所示，質(zhì)量為m＝10kg的物體在水平面上向左運(yùn)動，物體與水平面間動摩擦因數(shù)為0.2.與此同時物體受到一個水平向右的推力F＝20N的作用，則物體產(chǎn)生的加速度是()A．0 B．4m/s2，水平向右C．2m/s2，水平向左 D．2m/s2，水平向右B[取向右為正方向，由牛頓第二定律得F＋f＝ma，而f＝μmg，解得a＝eq\f(F＋μmg,m)＝4m/s2，故物體的加速度大小是4m/s2，方向向右，B正確．]6.(多選)一質(zhì)點(diǎn)在外力作用下做直線運(yùn)動，其速度v隨時間t變化的圖像如圖所示．在題圖中標(biāo)出的時刻中，質(zhì)點(diǎn)所受合外力的方向與速度方向相同的有()A．t1 B．t2C．t3 D．t4AC[已知質(zhì)點(diǎn)在外力作用下做直線運(yùn)動，根據(jù)它的速度—時間圖像可知，在圖中標(biāo)出的t1時刻所在的過程中，質(zhì)點(diǎn)的速度越來越大，但斜率越來越小，說明質(zhì)點(diǎn)做加速度越來越小的變加速直線運(yùn)動，因此t1時刻質(zhì)點(diǎn)所受合外力的方向與速度方向相同，A選項(xiàng)正確；在圖中標(biāo)出的t2時刻所在的過程中，質(zhì)點(diǎn)在做勻減速直線運(yùn)動，因此質(zhì)點(diǎn)所受合外力方向與速度方向相反，B選項(xiàng)錯誤；在圖中標(biāo)出的t3時刻所在的過程中，質(zhì)點(diǎn)在做反向的勻加速直線運(yùn)動，所以t3時刻質(zhì)點(diǎn)所受合外力的方向與速度方向也相同，C選項(xiàng)正確；同理t4時刻所在的過程中，質(zhì)點(diǎn)在做反向變減速直線運(yùn)動，因此合外力的方向與速度的方向相反，D選項(xiàng)錯誤．]7.一個物體沿平直道路行駛，如圖所示，近似描寫了物體在0時刻到40s這段時間運(yùn)動的v-t圖像．這物體所受合力為零的時間為()A．10s B．20sC．30s D．40sB[在10～30s內(nèi)，物體做勻速直線運(yùn)動，合力為零，所以這物體所受合力為零的時間為20s.A．10s，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)A錯誤；B．20s，與結(jié)論相符，選項(xiàng)B正確；C．30s，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)C錯誤；D．40s，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯誤．]8．趣味運(yùn)動會上運(yùn)動員手持網(wǎng)球拍托球沿水平面勻加速跑，設(shè)球拍和球質(zhì)量分別為M、m，球拍平面和水平面之間夾角為θ，球拍與球保持相對靜止，它們間摩擦力及空氣阻力不計，則()A．運(yùn)動員的加速度為gtanθB．球拍對球的作用力為mgC．運(yùn)動員對球拍的作用力為(M＋m)gcosθD．若加速度大于gsinθ，球一定沿球拍向上運(yùn)動A[網(wǎng)球受力如圖甲所示，根據(jù)牛頓第二定律得Nsinθ＝ma，又Ncosθ＝mg，解得a＝gtanθ，N＝eq\f(mg,cosθ)，故A正確，B錯誤；以球拍和球整體為研究對象，受力如圖乙所示，根據(jù)平衡，運(yùn)動員對球拍的作用力為F＝eq\f(M＋mg,cosθ)，故C錯誤；當(dāng)a>gtanθ時，網(wǎng)球才向上運(yùn)動，由于gsinθ<gtanθ，故球不一定沿球拍向上運(yùn)動，故D錯誤．甲乙]9.如圖所示，物塊m放在斜面體上處于靜止，現(xiàn)用力拉著斜面體使之水平向右加速運(yùn)動的過程中，加速度a逐漸增大，物塊m仍相對斜面靜止，則物塊所受支持力N和摩擦力f的大小變化情況是()A．N增大，f減小 B．N增大，f增大C．N減小，f不變 D．N減小，f增大D[物塊m受力情況如圖所示，將N、f正交分解，并由牛頓第二定律得：fcosθ－Nsinθ＝mafsinθ＋Ncosθ＝mg即f＝mgsinθ＋macosθN＝mgcosθ－masinθ.所以，當(dāng)加速度a逐漸增大時，N減小，f增大，D正確．](建議用時：15分鐘)10．(多選)物體在力F作用下運(yùn)動，F(xiàn)的方向與物體運(yùn)動方向一致，其F-t圖像如圖所示，則物體()A．在t1時刻加速度最大B．在0～t1時間內(nèi)做勻加速運(yùn)動C．從t1時刻后便開始返回運(yùn)動D．在0～t2時間內(nèi)，速度一直在增大AD[根據(jù)牛頓第二定律得，質(zhì)量一定時，力越大，加速度越大，由圖像可知0～t1時間內(nèi)力F逐漸增大，t1時刻力F最大，加速度最大，所以物體做加速度逐漸增大的變加速運(yùn)動，A正確，B錯誤；t1時刻后力F開始減小，但方向未發(fā)生變化，所以物體繼續(xù)向前加速運(yùn)動，C錯誤，D正確．]11.如圖所示，一傾角為α的光滑斜面向右做勻加速運(yùn)動，物體A相對于斜面靜止，則斜面運(yùn)動的加速度為()A．gsinα B．gcosαC．gtanα D．eq\f(g,tanα)C[物體隨斜面體一起沿水平方向運(yùn)動，則加速度一定在水平方向，物體受到重力和垂直斜面向上的支持力，兩者合力方向一定水平向右，如圖所示．由牛頓第二定律得mgtanα＝ma，則a＝gtanα，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯誤．]12．如圖所示，一質(zhì)量為1kg的小球套在一根固定的足夠長的直桿上，小球與桿間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，直桿與水平面夾角θ為37°.現(xiàn)小球在豎直向上的拉力F＝15N作用下從A點(diǎn)由靜止出發(fā)沿桿向上運(yùn)動；g取10m/s2，試求小球的加速度的大?。?sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)[解析]對小球受力分析：Fcos37°＝N＋mgcos37°Fsin37°－mgsin37°－f＝maf＝μN(yùn)解得a＝1m/s2.[答案]1m/s213．質(zhì)量為m的鐵塊靜止在水平面上，在鐵塊上施加豎直向上的恒力F＝2mg，恒力F作用時間t時突然反向，鐵塊再運(yùn)動一段時間后返回地面．已知重力加速度為g，求：(1)恒力F反向后，鐵塊返回地面的時間；(2)鐵塊上升的最大高度．[解析](1)施加恒力F時，根據(jù)牛頓第二定律有：F－mg＝ma根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式有：v＝atx1＝eq\f(1,2)at2恒力F反向后，根據(jù)牛頓第二定律有F＋mg＝ma