高中物理同步重难讲练专题02 牛顿第二定律的理解和应用学案 新人教版必修1.docx

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高中物理同步重难讲练专题02牛顿第二定律的理解和应用学案新人教版必修1

专题02牛顿第二定律的理解和应用

重难讲练

1.牛顿第二定律的性质

2.合力、加速度、速度的关系

（1）物体的加速度由所受合力决定，与速度无必然联系。

（2）合力与速度夹角为锐角，物体加速；合力与速度夹角为钝角，物体减速。

（3）a＝

是加速度的定义式，a与v、Δv无直接关系；它给出了测量物体加速度的方法，这是物理上用比值定义物理量的方法．

a＝

是加速度的决定式。

它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素

【典例1】下列关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是（　　）

A.物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大

B.物体的速度为0，则加速度为0，所受的合外力也为0

C.物体的速度为0，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大

D.物体的速度很大，但加速度可能为0，所受的合外力也可能为0

【答案】　CD

【解析】　物体的速度大小和加速度大小没有必然联系，一个很大，另一个可以很小，甚至为0，物体所受合外力的大小决定加速度的大小，同一物体所受合外力越大，加速度一定也越大，故选项C、D正确。

【典例2】一个质量为2kg的物体，在6个恒定的共点力作用下处于平衡状态。

现同时撤去大小分别为15N和20N的两个力而其余力保持不变，此后物体做直线运动。

关于此后该物体运动的说法中正确的是（）

A．一定做匀加速直线运动，加速度大小可能是5m/s2

B．可能做匀减速直线运动，加速度大小是2m/s2

C．一定做匀变速直线运动，加速度大小可能是15m/s2

D．可能做匀速直线运动

【答案】C

但加速度大小一定要大于2.5m/s2，故B错误；由于撤去两个力后其余力保持不变，则物体所受的合力不变，一定做匀变速运动，加速度大小可能等于15m/s2，该运动可能是直线运动，也可能是曲线运动，故C正确，D错误。

所以C正确，ABD错误。

【典例3】如图，水平面上一个物体向右运动，将弹簧压缩，随后又被弹回直到离开弹簧，则该物体从接触弹簧到离开弹簧的这个过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．若接触面光滑，则物体加速度的大小是先减小后增大

B．若接触面光滑，则物体加速度的大小是先增大后减小再增大

C．若接触面粗糙，则物体加速度的大小是先减小后增大

D．若接触面粗糙，则物体加速度的大小是先增大后减小再增大

【答案】　D

【解析】　若接触面光滑，则物体是在刚接触弹簧时速度最大，加速度为零，随着向右将弹簧压缩，弹簧的弹力增大，则加速度一直增大，直至物体速度减小到零，然后物体反向运动，反向过程是向右运动的逆过程，故向左运动时加速度逐渐减小，故A、B错误；若接触面粗糙，设弹簧压缩量为x，弹力和摩擦力方向均向左：

kx＋μmg＝ma，x增大则a一直增大，直至速度减小到零，当物体反向向左运动时，kx－μmg＝ma，x减小，则加速度减小，当kx＝μmg时，加速度减小到零，之后kx＜μmg，加速度开始反向增大，D正确、C错误．

【跟踪训练】

1．如图所示，位于水平地面上的质量为m的物体，在大小为F，与水平方向成α角的拉力作用下沿水平地面做匀加速运动，则下列说法正确的是（）

A．如果地面光滑，物体的加速度为

B．如果地面光滑，物体的加速度为

C．如果物体与地面间的动摩擦因数为μ，则物体的加速度为

D．如果物体与地面间的动摩擦因数为μ，则物体的加速度为

【答案】BD

【解析】对物块受力分析，将F分解为水平方向和竖直方向两个方向；

故选BD。

2．如图所示，在光滑水平面上以水平恒力F拉动小车和木块，让它们一起做无相对滑动的加速运动，若小车质量为M，木块质量为m，加速度大小为a，木块和小车间的动摩擦因数为μ.对于这个过程，某同学用了以下4个式子来表达木块受到的摩擦力的大小，下述表达式一定正确的是（　　）

A．F－MaB．maC．

mgD．Ma

【答案】AB

【解析】AB、对木块：

，对小车：

，故木块受到的摩擦力的大小

或

，故AB正确；

C、由于不是滑动摩擦力，不能通过公式Ff＝μmg表达，故C错误；

D、Ma指的是物体M在过程中受到的合外力，故D错误；

故选AB。

3．如图所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱子与杆的质量为4kg，环的质量为1kg，如图所示，已知环沿杆匀加速下滑时，加速度a为3m/s2，g取10m/s2，则此时箱子对地面的压力FN等于

A．FN=40NB．FN=53NC．FN=50ND．FN=47N

【答案】D

【解析】环沿杆匀加速下滑时，加速度a为3m/s2，有

，解得f=7N；对箱子受力分析可得

，D正确．

4.如图所示，物体在水平拉力F的作用下沿水平地面做匀速直线运动，速度为v.现让拉力F逐渐减小，则物体的加速度和速度的变化情况应是（　　）

A．加速度逐渐变小，速度逐渐变大

B．加速度和速度都在逐渐变小

C．加速度和速度都在逐渐变大

D．加速度逐渐变大，速度逐渐变小

【答案】　D

5．如图所示，一小物块从光滑斜面上某处滑下，从接触弹簧到压缩弹簧第一次到达最低点的过程中，小物块

A．做减速运动

B．先做减速运动后做加速运动

C．加速度先减小后增大

D．将静止在第一次到达的最低点位置

【答案】C

【解析】小物块接触弹簧后，弹簧的弹力先小于重力沿斜面向下的分力，小物块的合力沿斜面向下，加速

模拟提升

1．（2019届贵州省铜仁市第一中学高三上第二次月考）

一物体从某一高度自由落下，落在直立于地面的轻弹簧上，如图所示。

在A点，物体开始与弹簧接触，到B点时，物体速度为零，然后被弹回。

则下列说法中正确的是（　　）

A．物体在A点的速率最大

B．物体由A点到B点做的是变加速运动

C．物体在B点时所受合力为零

D．物体从A下降到B，以及从B上升到A的过程中，速率都是先增大后减小

【答案】BD

【解析】在A下降到B的过程中，开始重力大于弹簧的弹力，加速度方向向下，物体做加速运动，弹力在增大，则加速度在减小，当重力等于弹力时，速度达到最大，然后在运动的过程中，弹力大于重力，根据牛顿第二定律知，加速度方向向上，加速度方向与速度方向相反，物体做减速运动，运动的过程中弹力增大，加速度增大，到达最低点，速度为零．知加速度先减小后增大，速度先增大后减小．所以A点的速率不是最大，故A错误；物体从A点到B点加速度先减小后增大，是变加速运动，故B正确；物体在B点时，弹力大于重力，合力向上，合力为零的位置在AB之间，即弹力和重力相等的位置，故C错误；物体从B回到A的过程是A到B过程的逆过程，返回的过程速度先增大后减小．故D正确．故选BD．

2．（2019届江西省上饶中学高三上开学检测）

如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上、质量均为m的物体A、B接触（A与B和弹簧均未连接），弹簧水平且无形变．用水平力F缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体静止．已知物体A与水平面间的动摩擦因数为μ，物体B与水平面间的摩擦不计．撤去F后，物体A、B开始向左运动，A运动的最大距离为4x0，重力加速度为g.则（　　）

A．撤去F后，物体A和B先做匀加速运动，再做匀减速运动

B．撤去F后，物体刚运动时的加速度大小为

C．当物体A、B一起开始向左运动距离

后分离

D．当物体A、B一起开始向左运动距离x0后分离

【答案】C

究对象，根据牛顿第二定律得物体刚运动时的加速度大小为a=

．故B错误。

由上分析可知，当弹簧的弹力与滑动摩擦力大小相等、方向相反时，速度最大，此时AB两物体分开，弹簧的压缩量为x=

；物体A、B一起开始向左运动距离为x=x0-

，故D错误，C正确；故选C。

3．（2019北京市朝阳区力迈国际学校高三开学测试）

电梯内有一个质量为m的物体，用细线悬挂在电梯的天花板上。

已知当地的重力加速度为g，当电梯以

的加速度竖直向下做匀加速直线运动时，细线对物体拉力的大小为

A．

B．

C．

D．

【答案】B

【解析】物体随电梯一起运动，故由牛顿第二定律可得：

物体的合外力为：

，方向竖直向下；又有物体只受重力和绳子拉力作用，所以，细线对物体拉力的大小为：

，方向竖直向上；故选B。

4．（2019届江苏省清江中学高三第一次月考）

如图所示，在光滑水平面上有一物块受水平恒力F的作用而运动，在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中，下列说法正确的是

A．物块接触弹簧后即做减速运动

B．物块接触弹簧后先加速后减速

C．当弹簧最短时，物块有向左的加速度

D．当物块的速度最大时，它受的合力为零

【答案】BCD

【解析】A.物体刚接触弹簧时，受到向左弹簧弹力的作用，但小于向右的水平恒力F，由牛顿第二定律可知物体仍然向右加速。

故A错误；

B.由牛顿第二定律可知加速度和合外力同时变化，物体从接触弹簧到压缩量最大的过程中，合外力先减小到零，加速度也减小到零，而速度继续增加；然后合外力再反向增大，加速度反向增大此时加速度和速度反向，速度逐渐减小。

故B正确；

C.当弹簧处于压缩量最大时，弹力大于向右的恒力，合外力不为零，物块有向左的加速度，故C正确；

D.当物体受到合外力为零时，加速度为零，之前是加速度逐渐减小到零的加速过程，此时速度最大，故D正确。

故选：

BCD.

5．（2019届陕西省黄陵中学高三上开学考试）

如图所示，质量相同的木块A、B用轻弹簧连接置于光滑的水平面上，开始时两木块静止且弹簧处于原长状态．现用水平恒力F推木块A，在从开始到弹簧第一次被压缩到最短的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．B的加速度一直在减小

B．A的加速度先减小后增大

C．当A、B的速度相同时，加速度aA>aB

D．当A、B的加速度相同时，速度vA>vB

【答案】D

【解析】AB.弹簧第一次被压缩到最短瞬间，两木块速度相同，此过程，由于弹力不断增大，作速度时间图像如图

故物体A做加速度不断减小的加速运动，物体B做加速度不断变大的加速运动，故A错误，B错误；

故选：

D.

6．（2019届河南省驻马店经济开发区高级中学高三上第一次月考）

如图所示，质量相同的木块A、B用轻质弹簧连接，静止在光滑的水平面上，此时弹簧处于自然状态。

现用水平恒力F推A，则从力F开始作用到弹簧至弹簧第一次被压缩到最短的过程中

A．弹簧压缩到最短时，两木块的速度相同

B．弹簧压缩到最短时，两木块的加速度相同

C．两木块速度相同时，加速度

D．两木块加速度相同时，速度

【答案】ACD

【解析】从开始推A到弹簧第一次被压缩到最短的过程中，物体A的加速度逐渐减小，而B的加速度逐渐增大， vA=vB之前，A的加速度先大于B的加速度，后小于B的加速度，所以aA=aB时，vA>vB，A的加速度继续减小，B的加速度继续增大，所以vA=vB时，aB>aA，之后aA减小，aB增大，直到vA=vB时，弹簧压缩至最短。

由以上分析可知，ACD正确。

7．（2018高一上期末考试云南省曲靖市沾益区第四中学）

如图所示，当小车向右加速运动时，物块M相对于车厢静止于竖直车厢壁上，当车的加速度增大时，则：

（）

A．M受摩擦力增大

B．物块M对车厢壁的压力增大

C．M受静摩擦力不变

D．物块M相对于车厢壁上滑

【答案】BC

知，物块M对车厢壁的压力增大，B正确；因为最大静摩擦力增大，物块仍然能相对于车厢壁静止，D错误．

9．（2018-2019北京市朝阳区力迈国际学校高三开学测试）

如图所示，质量m=0.78kg的金属块放在水平桌面上，在大小F=3.0N、方向与水平方向夹角θ=37º的拉力作用下，以v=4.0m/s的速度向右做匀速直线运动。

已知

，

，取重力加速度

m/s2。

求：

（1）金属块与桌面间的动摩擦因数μ；

（2）撤去拉力F后金属块在桌面上能滑行的距离d。

【答案】

（1）

；

（2）d=2.0m

【解析】

（1）金属块做匀速直线运动，故受力平衡，则有：

Fcosθ=μ（mg-Fsinθ）

所以金属块与桌面间的动摩擦因数为：

（2）撤去拉力F后，金属块的合外力为：

F合=f=μmg

故金属块做加速度为：

a=μg=4m/s2的匀减速运动；

那么由匀变速运动规律可得,撤去拉力F后金属块在桌面上能滑行的距离为

.