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牛顿第二定律练习题.docx

1、牛顿第二定律练习题1根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是()A物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B物体所受合外力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度C物体加速度的大小跟它所受作用力中的任何一个力的大小成正比D当物体的质量改变但其所受合力的水平分力不变时,物体的水平加速度的大小与其质量成反比解析:根据牛顿第二定律得知,物体加速度的大小跟质量成反比,与速度无关,故A错误。力是产生加速度的原因,只要有力,就会产生加速度,力与加速度是瞬时对应的关系,故B错误。物体加速度的大小跟物体所受的合外力成正比,而不是跟它所受作用力中的任何一个力的大小成正比,故C错误。当物体的质量改变但其所受合力的

2、水平分力不变时,根据牛顿第二定律可知,物体水平加速度的大小与其质量成反比,故D正确。答案:D2(多选)对牛顿第二定律的理解正确的是()A由Fma可知,F与a成正比,m与a成反比B牛顿第二定律说明当物体有加速度时,物体才受到外力的作用C加速度的方向总跟合外力的方向一致D当外力停止作用时,加速度随之消失解析:虽然Fma表示牛顿第二定律,但F与a无关,因a是由m和F共同决定的,即a且a与F同时产生、同时消失、同时存在、同时改变;a与F的方向永远相同。综上所述,可知A、B错误,C、D正确。答案:CD3.如图所示,轻弹簧上端与一质量为m1的木块1相连,下端与另一质量为m2的木块2相连,整个系统置于水平放

3、置的光滑木板上,并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为a1、a2,重力加速度大小为g。则有()Aa1g,a2gBa10,a2gCa10,a2gDa1g,a2g解析:在抽出木板的瞬间,弹簧对木块1的支持力和对木块2的压力并未改变。木块1受重力和支持力,m1gF,a10。木块2受重力和压力,根据牛顿第二定律得a2g,选项C正确。答案:C4惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中,这个系统的重要元件之一是加速度计,加速度计构造原理的示意图如图所示;沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块,滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连,两弹簧的另一

4、端与固定壁相连,滑块上有指针,可通过标尺测出滑块的位移,然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动,指针向左偏离O点距离为x,则这段时间内导弹的加速度()A方向向左,大小为kx/mB方向向右,大小为kx/mC方向向左,大小为2kx/mD方向向右,大小为2kx/m解析:取滑块m为研究对象,当指针向左偏时,滑块左侧弹簧被压缩而右侧弹簧被拉伸。两个弹力大小为F左F右kx,方向均是指向右侧,如图所示,由牛顿第二定律可得:a,方向向右,故只有D选项正确。答案:D5如图所示,电梯与水平面的夹角为30,当电梯向上加速运动时,人对梯面压力是其重力的,求人与梯面间的摩擦力。解析:本题分解加速度比分

5、解力更方便。对人进行受力分析:人受到重力mg、支持力FN、摩擦力Ff(摩擦力的方向一定与接触面平行,由加速度的方向可推知Ff水平向右)。建立直角坐标系:取水平向右(即Ff的方向)为x轴正方向,如图甲所示,此时只需分解加速度,则axacos 30,ayasin 30,如图乙所示。由牛顿第二定律得x方向Ffmacos 30y方向FNmgmasin 30又FNmg,所以Ffmg。答案:mg课时作业(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)一、选择题(16题只有一个选项符合题目要求,710题有多个选项符合题目要求)1下列单位中,属于力的单位的是()Akg Bkgm/sCkgm/s2 Dkgm2/

6、s2解析:kg是质量的单位,kgm/s是动量的单位,kgm/s2是力的单位,kgm2/s2是功的单位。故C正确,A、B、D错误。答案:C2质量为m的物体从高处由静止释放后竖直下落,在某时刻受到的空气阻力为F阻,加速度为ag,则F阻的大小是()A.mg B.mgC.mg Dmg解析:mgF阻mamg,则F阻mmg。故选项B正确。答案:B3.如图所示,物体P以一定的初速度v沿光滑水平面向右运动,与一个右端固定的轻质弹簧相撞,并被弹簧反向弹回。若弹簧在被压缩过程中始终遵守胡克定律,那么在P与弹簧发生相互作用的整个过程中()AP的加速度大小不断变化,方向也不断变化BP的加速度大小不断变化,但方向只改变

7、一次CP的加速度大小不断改变,当加速度数值最大时,速度最小D有一段过程,P的加速度逐渐增大,速度也逐渐增大解析:开始物体P向右压缩弹簧,P的合力Fkx,由于x不断增大,则F逐渐增大,方向向左,所以P的加速度大小不断增大,方向向左不变,加速度方向与速度方向相反,物体P做减速运动,当速度最小为零时,压缩量x最大,弹力F最大,加速度a最大。物体P向左弹回过程,x减小,弹力向左减小,加速度向左减小,加速度方向与速度方向相同,速度增大。答案:C4如图所示,有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进。司机发现意外情况,紧急刹车后车做匀减速运动,加速度大小为a,则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的

8、大小是()Am BmaCm Dm(ga)解析:对西瓜A进行分析,如图所示,西瓜所受的合力水平向右,根据平行四边形定则得,其他西瓜对A的作用力大小为Fm,故选项C正确。答案:C5.如图所示,弹簧的一端固定在天花板上,另一端连一质量m2 kg的秤盘,盘内放一个质量M1 kg的物体,秤盘在竖直向下的拉力F作用下保持静止,F30 N,在突然撤去外力F的瞬间,物体对秤盘的压力为(g取10 m/s2)()A10 N B15 NC20 N D40 N解析:在突然撤去外力F的瞬间,物体和秤盘所受向上的合外力为30 N,由牛顿第二定律可知,向上的加速度为10 m/s2。根据题意,秤盘在竖直向下的拉力F作用下保持

9、静止,故弹簧对秤盘向上的拉力为60 N。突然撤去外力F的瞬间,对秤盘,由牛顿第二定律得60 NmgFNma,解得FN20 N,选项C正确。答案:C6.如图所示,A、B两球完全相同,质量均为m,用两根等长的细线悬挂在升降机内天花板的O点,两球之间连着一根劲度系数为k的轻质弹簧。当升降机以加速度a竖直向上匀加速运动时,两根细线之间的夹角为。则弹簧被压缩的长度为()A. B.C. D.解析:A球受力如图所示,由牛顿第二定律得,Fcosmgma,Fsinkx,解得,x,选项C正确。答案:C7关于速度、加速度、合外力的关系,下列说法中正确的是()A不为零的合外力作用于原来静止物体的瞬间,物体立刻获得加速

10、度B加速度的方向与合外力的方向总是一致的,但与速度的方向可能相同,也可能不同C在初速度为零的匀加速直线运动中,速度、加速度与合外力的方向总是一致的D合外力变小,物体的速度一定变小解析:由牛顿第二定律可知A、B选项正确;初速度为零的匀加速直线运动中,v、a、F三者的方向相同,故C选项正确;合外力变小,加速度变小,但速度不一定变小,D选项错误。答案:ABC8.如图所示,质量为10 kg的物体在水平面上向左运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,与此同时,物体还受到一个水平向右的推力F20 N,则物体产生的加速度是(g取10 m/s2)()A0 B4 m/s2,水平向右C2 m/s2,水平向左 D

11、2 m/s2,水平向右解析:对物体受力分析可知F合FFf,Ffmg,所以F合20 N0.21010 N40 N,所以a m/s24 m/s2,方向水平向右。选项B正确。答案:B9质量为1 kg的物体受3 N和4 N两个共点力的作用,物体的加速度可能是()A5 m/s2 B7 m/s2C8 m/s2 D9 m/s2解析:当F13 N和F24 N的两个力同向时,产生的加速度最大,amax m/s27 m/s2;当F1与F2反向时,产生的加速度最小,amin m/s21 m/s2。则aminaamax,即1 m/s2a7 m/s2。答案:AB10.如图所示,某旅游景点的倾斜索道与水平线夹角30,当载

12、人车厢以加速度a斜向上加速运动时,人对车厢的压力为体重的1.25倍,此时人与车厢相对静止,设车厢对人的摩擦力为Ff,人的体重为G,下面正确的是()Aa BaCFfG DFfG解析:由于人对车厢底的正压力为其重力的1.25倍,所以在竖直方向上有FNmgma上,解得a上0.25g,设水平方向上的加速度为a水,则tan 30,所以a水g,则ag,Ffma水G,选项B、D正确。答案:BD二、非选择题11.自制一个加速度计,其构造是:一根轻杆,下端固定一个小球,上端装在水平轴O上,杆可在竖直平面内左右摆动,用白硬纸作为表面,放在杆摆动的平面上,并刻上刻度,可以直接读出加速度的大小和方向。使用时,加速度计

13、右端朝汽车前进的方向,如图所示,g取9.8 m/s2。(1)硬纸上刻度线b在经过O点的竖直线上,则在b处应标的加速度数值是多少?(2)刻度线c和O点的连线与Ob的夹角为30,则c处应标的加速度数值是多少?(3)刻度线d和O点的连线与Ob的夹角为45。在汽车前进时,若轻杆稳定地指在d处,则0.5 s内汽车速度变化了多少?解析:(1)当轻杆与Ob重合时,小球所受合力为0,其加速度为0,车的加速度亦为0,故b处应标的加速度数值为0。(2)解法一合成法当轻杆与Oc重合时,以小球为研究对象,受力分析如图所示。根据力的合成的平行四边形定则和牛顿第二定律得mgtan ma1,解得a1gtan 9.8 m/s

14、25.66 m/s2。解法二正交分解法建立直角坐标系,并将轻杆对小球的拉力正交分解,如图所示。则沿水平方向有:Fsin ma,竖直方向有:Fcos mg0联立以上两式可解得小球的加速度a5.66 m/s2,方向水平向右,即c处应标的加速度数值为5.66 m/s2。(3)若轻杆与Od重合,同理可得mgtan 45ma2,解得a2gtan 459.8 m/s2,方向水平向左,与速度方向相反所以在0.5 s内汽车速度应减少,减少量va2t9.80.5 m/s4.9 m/s。答案:(1)0(2)5.66 m/s2(3)减少了4.9 m/s12.如图所示,高空滑索是一项勇敢者的游戏。如果一个质量为50

15、kg的人用轻绳通过轻质滑环悬吊在钢索上,在重力的作用下运动,钢索倾角30,且钢索足够长。(取g10 m/s2)(1)假设轻质滑环与钢索没有摩擦,求轻绳和钢索的位置关系及人做匀加速运动的加速度;(2)假设轻质滑环与钢索有摩擦而使滑环和人一起做匀速直线运动,求轻绳和钢索的位置关系及此时滑环与钢索间的动摩擦因数。解析:(1)以轻质滑环为研究对象,假设轻绳与钢索不垂直,则滑环的加速度为无穷大,这与事实不符,所以轻绳与钢索只能垂直,如图甲所示。对人进行受力分析,如图乙所示,有mgsin 30ma人解得a人5 m/s2,方向沿钢索向下。(2)以人为研究对象,假设轻绳不竖直,人所受合力就不为0,人就不能做匀速直线运动,所以轻绳只能呈竖直状态,如图丙所示。对滑环进行受力分析,如图丁所示,有 Ffmgsin 30FfFNmgcos 30,所以tan 30。答案:(1)轻绳与纲索垂直5 m/s2方向沿钢索向下(2)轻绳呈竖直状态

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