贵州大学物理练习第二章牛顿定律试题学生版

1、第二章 牛顿定律一、简答题1、交通事故造成的损失与伤害跟惯性有关。为了减少此类事故的发生或减小事故造成的伤害，根据你所学过的物理知识提出三条防范措施。（A类题）答：驾驶员与前排乘客要系好安全带；市区内限速行驶；保持车距；车内座椅靠背上方乘客头部位置设置头枕等。（只要正确即可）知识点：惯性有关知识。2、汽车防止由于惯性受到伤害的安全措施之一是设置头枕，头枕处于座椅靠背上方乘客的头部位置，是一个固定且表面较软的枕头。请你从物理学的角度解释在发生汽车“追尾”事故时，头枕会起什么作用？（ “追尾”是指车行驶中后一辆车的前部撞上前一辆车的尾部）（A类题）答：原来前面的车速度较慢（或处于静止状态），当发生

2、“追尾”时，车突然加速，坐在座椅上的人由于惯性，保持原来的慢速运动（或静止）状态，头会突然后仰，这时较软的头枕会保护头和颈部不被撞伤。知识点：惯性有关知识。3、螺旋桨飞机能不能飞出大气层？为什么？喷气式飞机呢？ （ A类题） 答：不能。它是利用空气的推力运动的。知识点：牛顿第三定律应用。4、写出牛顿第一定律的内容，并说明这个定律说明了物体的什么？阐明了什么概念？ （ A类题）答： 牛顿第一定律的内容：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到其它物体对它作用的力迫使它改变这种状态为止。这个定律说明了物体都有维持静止和作匀速直线运动的趋势。阐明了惯性和力的概念。知识点：牛顿第一定律。5、写出牛顿

3、第二定律的内容，并说明这个定律定量的描述了力的什么？定量的量度了物体的什么？ （ A类题）答： 牛顿第二定律的内容：物体在受到合外力的作用会产生加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小正比于合外力的大小与物体的惯性质量成反比。这个定律定量地描述了力作用的效果，定量地量度了物体的惯性大小。知识点：牛犊第二定律的内容和意义。6、牛顿第三定律说明了作用力和反作用力之间有什么样的关系？其性质如何？（A类题）答： （ 1） 作用力和反作用力是没有主次、先后之分。它们是作用在同一条直线上，大小相等，方向相反。（ 2）它们同时产生、同时消失。（ 3）这一对力是作用在不同物体上，不可能抵消。（ 4

4、）作用力和反作用力必须是同一性质的力。（ 5）作用力和反作用力与参照系无关。知识点：牛顿第三定律的内容。7、牛顿定律是否对所有参考系都适用？如果不是，那么它的适用条件和适用范围是什么？ （ A类题）答： （ 1）牛顿运动定律仅适用于惯性参考系。牛顿运动定律仅适用于物体速度比光速低得多的情况，不适用于接近光速的高速运动物体。牛顿运动定律一般仅适用于宏观物体。知识点：牛顿定律的适用范围。8、牛顿定律一般用来解决那些问题？解决问题的关键是什么？ （A类题）答： 牛顿定律一般用来解决两类问题：一类是已知力求运动；另一类是已知运动求力。其中的关键是正确分析物体的受力情况，知识点：牛顿定律的应用范围。9、

5、力学中常见的力有哪几种？各种力的特点和作用方式是什么？ （A类题）答： （ 1）在力学中最常见的有三种力，即重力、弹性力和摩擦力。（ 2）由于重力来源于地球对物体的引力，因此地球表面附近的一切物体，不论是处于静止或运动状态，都要受到重力的作用。（ 3）弹性力产生在直接接触的物体之间，并以物体的形变为先决条件。（ 4）两个彼此接触而相互挤压的物体之间，当存在着相对运动或相对运动趋势时，在两个物体之间就存在着相互作用的摩擦力。知识点：力的来源和判断。10、 在略去空气阻力的情况下，轻重不等的两个物体在地球表面附近从同一高处自由下落。亚里士多德认为： “重的物体应该比轻的物体先落地”。 对于亚里士多

6、德的这一观点，你觉得正确吗？为什么？ （ A类题）答：不正确。正确答案是两物体同时落地。因为加速度相同。知识点：牛顿定律。11、一人站在电梯中的磅称上，在什么情况下，他的视重为零？在什么情况下，他的视重大于他在地面上的体重？ （ A类题）答：电梯下落的加速度等于重力加速度即可；电梯加速上升时。知识点：牛顿定律。12、 马拉车运货, 马拉车的力和车拉马的力是大小相等方向相反的, 为什么马能拉着车前进？（A类题）答： 因为决定车是否前进的力，是车所受的合力，即马拉车的力地面对车的阻力，当此合力大于零时，车就前进了，与车拉马的力（作用在马上）无关。知识点：牛顿定律。二、选择题m2mim21 .如图所

7、示，一轻绳跨过一个定滑轮，两端各系一质量分别为 m1和m2的重物,且m1m2滑轮质量及轴上摩擦均不计，此时重物的加速度的大小为 a.今用一竖直向下的恒力F的大小为a,则(A) a = a(B)(C) a a(D)竖直向下的恒力F的大小为a,则(A) a = a(B)(C) a a不能确定.知识点：牛顿定律及应用类型：B 答案：B第二章知识点：牛顿定律及应用壁上，物块与圆筒间的摩擦系数为 至少应为要使物块A不下落，圆筒转动的角速度、gR R(B) g (C)知识点：牛顿定律及应用 答案：CgR (D)类型：,RA第二章3.一光滑的内表面半径为10 cm的半球形碗，以匀角速度绕其对称OC壁上，物块

8、与圆筒间的摩擦系数为 至少应为要使物块A不下落，圆筒转动的角速度、gR R(B) g (C)知识点：牛顿定律及应用 答案：CgR (D)类型：,RA第二章3.一光滑的内表面半径为10 cm的半球形碗，以匀角速度绕其对称OC旋转.已知放在碗内表面上的一个小球 P相对 于碗静止，其位置高于碗底 4 cm,则由此可推知碗旋转的 角速度约为(A) 10 rad/s17 rad/s(B) 13 rad/s18 rad/sOPC知识点：牛顿定律及应用类型：B第二章答案：B4.用水平压力F把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止.当 F逐渐增大时,(A) (B)(C)物体所受的静摩擦力f (D) 知识点：

9、 答案：B包为零.不为零，但保持不变.随F成正比地增大.开始随F增大，达到某一最大值后，就保持不变牛顿定律及应用类型：A第二章.竖立的圆筒形转笼，半径为 R,绕中心轴OO转动，物块A紧靠在圆筒的内 壁上，物块与圆筒间的摩擦系数为要使物块 A不下落， 动的角速度至少应为知识点：牛顿定律及应用 答案：C类型：B第二章.用水平压力F把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止.当 知识点：牛顿定律及应用 答案：C类型：B第二章大时，物体所受的静摩擦力f 包为零.不为零，但保持不变.随F成正比地增大.开始随F增大，达到某一最大值后，就保持不变知识点：牛顿定律及应用类型：A 第二章答案：B.在升降机天花板

10、上拴有轻绳，其下端系一重物，当升降机以加速度al上升时, 纯中的张力正好等于纯子所能承受的最大张力的一半， 问升降机以多大加速度上 升时，绳子刚好被拉断？ (A) 2a1.(B) 2(a1+g)(C) 2a1+g.(D) al +g.知识点：牛顿定律及应用答案：C.质量为m的小球，放在光滑的木板和光滑的墙壁之间，并保持平衡，如图所示.设木板和墙壁之间的夹角为，当逐渐增大时，小球对木板的压力将 (A) 增加.(B)减少. (C) 不变.(D)先是增加，后又减小.压力增减的分界角为=45 .知识点：牛顿定律及应用难度：B 第二章答案：B类型：A第.图所示，质量为m的物体用细绳水平拉住，静止在倾角为

11、的固定的光滑斜类型：A第(A) mg cos(B)mg sin(C)詈.(D)署知识点：牛顿定律及应用答：(A) mg cos(B)mg sin(C)詈.(D)署知识点：牛顿定律及应用答：C类型：A第二章.用水平压力F把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止.当 F逐渐增大时，物体所受的静摩擦力f(A)包为零.(B)不为零，但保持不变.(C)随F成正比地增大.(D) 开始随F增大，达到某一最大值后，就保持不变。知识点：牛顿定律及应用类型：A 第二章答案：B11 .均匀细棒OA可绕通过其一端。而与棒垂直的水平固定光滑轴转动，今使棒 从水平位置由静止开始自由下落，在棒摆动到竖立位置的过程中，下述

12、说法哪一 种是正确的(A)角速度从小到大，角加速度从大到小；角速度从小到大，角加速度从小到大；(C)角速度从大到小，角加速度从大到小；(D)角速度从大到小，角加速度从小到大.知识点：牛顿定律及应用，类型：A第二章答：A.用水平压力F把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止.当 F逐渐增大时，物体所受的静摩擦力f 包为零.不为零，但保持不变.随F成正比地增大.开始随F增大，达到某一最大值后，就保持不变知识点：牛顿定律及应用类型：A第二章答案：B.在作匀速转动的水平转台上，与转轴相距 R处有一体积很小的工件 A,如图所示.设工件与转台间静摩擦系数为s,若使工件在转台上无滑动，则转台的角速度应满足

13、sg(A) R .(B)3 sg； R .(D)知识点：牛顿定律及应用 答案：A14.如图，滑轮、绳子质量及运动中的摩擦阻力都忽略不计，物体A的质 量m1大于物体B的质量m2在A、B运动过程中弹簧秤S的读数是(A) m 叱应(A) m 叱应(B)(m1 m2)g.2mlm2g.(C)2mlm2g.(C)曰 m2(D)知识点：牛顿定律及应用 答案：D4mlm2 g.mim2类型:三、填空题1. 一质量为m的物体，最初静止于x01. 一质量为m的物体，最初静止于x0处，在力的作用下沿直线运动，则物体在任意位置x 知识点：牛顿定律及应用处的速度为类型：B第二章v ,2心)(1 m x.在如图所示装置

14、中，若两个滑轮与绳子的质量以及滑轮与其轴之间的摩擦都忽略不计，绳子不可伸长，则在外力 F的作用下，物体 mi和m2的加速度为a知识点：牛顿定律及应用类型：知识点：牛顿定律及应用类型：C类第二章Fmigm2 gm1m2.质量为m的质点，在外力F作用下，沿x轴运动，已知t 0,质点位于原点,这是速度为0,力F随着距离线性的减少，且x 0时，F Fo，x L时，F 0。则质点在x L处的速率知识点：牛顿定律及应用类型：B 第二章知识点：牛顿定律及应用类型：B 第二章FoLv答案 m. 一物体质量为M置于光滑水平地板上.今用一水平力 F通过一质量为m的纯拉动物体前进，则物体的加速度 a =:知识点：牛

15、顿定律及应用难度：A第二章 答案：F/(M m)四、计算题1、如右图所示，一漏斗绕铅直轴作匀角速度转动， 其内壁有一质量为m的小木块，木块到转轴的垂直距离为r, m与漏斗内壁间的静摩擦系数为0,漏斗与水平方向成 角。若要使木块相对于漏斗内 壁静止不动。求最小和最大角速度。(A类题，牛顿运动定律)解：物体运动过程中始终受到重力、斜面的支持力 和摩擦力，支持力的分力提供向心力，转速较小时 摩擦力方向沿斜面向上，较大时摩擦力反向(沿斜面 向下)。要使体保持静止，转速较小时有2N sinf cosmrN cosf sinmgf N联立求解上述三个方程，有g(sin cos )min r(cos sin

16、 )转速较大时有2 TOC o 1-5 h z N sinf cosmrN cosf sinmgf N联立求解上述三方程，有g(sincos )max /.r(cossin )知识点：牛顿定律的应用。2、如右图所示系统置于加速度a=g/2(g是重力加速度)的 上升的升降机内。A B两物体的质量相等，均为 m若滑轮与纯的质量不计，而 A与水平桌面间的滑动摩擦系数为,求纯中张力的值。(A类题，牛顿运动定律)解：选地面为惯性参考系，设 A、B在升降机中相对升降机的加速度大小为a,则A对地面的加速度为a a a a a B对地面的加速度为aB a aB,且a% aB a对 A、B受力分析有如图，由牛顿

17、第二定律有：对 A: mg T N f maA对 B: mg T mabN mg ma写成分量式有：T f maf Nmg T m（a a）联立求解上述4个方程，有T 3mg（1）43、请设计10cm高台跳水的水池的深度，并将你的结果与国际跳水规则的水深进行比较。假定运动质量为 50kg,在水中受的阻力与速度的平方成正比，比例系数为20 kg m 1；当运动员的速率小到m s 1时翻身，并用脚蹬池上浮。（在水中可近似认为重力与水的浮力相等。）（B类题，牛顿运动定律）解：设水的深度为h,比例系数为k,运动员的质量为m,运动员的速度为v。运 动员在接触水面之前做自由落体运动，到达水面时的速度为：v

18、o2gH 2 9.8 10 14m/s进入水中后，受到重力和水的阻力的作用，由牛顿第二定律有：f kv 2 makds501n(1/7)20hdv a kds501n(1/7)20hdtds vdt2 dv h m kds140两边积分得:h ( 2.5) ( 1.945) 4.867两边积分得:h ( 2.5) ( 1.945) 4.867由结果可知设计符合国际标准4、如右图所示，水平桌面上有一质量为 M的楔块A ,楔角为，其上放置一小物体 B ,质量为m o已知A、B间静摩擦系数为0,在外力推动下 A的加速度为a ,欲使B在A上保持不动，问加速度a的范围应多大？ （ C类题，牛顿运动定律）

19、解：由题设条件，A、B一起运动，它们之间有静摩擦力，由于 a的大小不同, 静摩擦力的方向有两种可能。图2、图3分别给出两种情况B的受力图，因为 B随A运动，故B的加速度沿水平方向。在图2情况中，对B应用牛顿定律在x方向：在y方向：由静摩擦力规律有上式与前两式联立得故有在图3情况中，由牛顿定律在x方向：在y方向：由静摩擦力规律有以上三式联立可解出综合上述结果可知，B在A上保持不动时，它们的共同加速度a应满足下述关 系知识点：牛顿定律及静摩擦问题的综合性计算。5、在水平桌面上有两个物体 A和B,它们的质量分别为m1 1.0kg , m2 2.0kg ,它们与桌面间的滑动摩擦系数0.5，现在A上施加

20、一个与水平成36.9角的一 ，、 v ，一，一指向斜下万的力F ，恰好使A和B作匀速直线运动，求所施力的大小和物体A和B间的相互作用力的大小.（cos36.9o0.8 ）。（A类题，牛顿运动定律）解：对A :F cos36.9f1T 0N1 和B间的相互作用力的大小.（cos36.9o0.8 ）。（A类题，牛顿运动定律）解：对A :F cos36.9f1T 0N1 m1g F sin 36.9fiNi对 B: T f2 0N2 m2g 0f2 N2由、式得Tm2g 9.8N再由、式得(mi m2)gcos36.9sin 36.929.4N6、水平面上有一质量M侧分别连有质量为 m1 5kg和m

21、2 4kg的物体A和B,其中物体A在小车的水平台面上，物体B被绳悬挂.各接触面和滑轮轴均光滑.系统处于静止时，各物 v体关系如图所示.现在让系统运动，求以多大的水平力F作用于小车上，才能使物体A与小车D之间无相对滑动.（滑轮和纯的质量均不计，绳与滑轮间无相对滑动.）（C类题）解：建立x,y坐标.系统的运动中，物体A、B及小车D的受力如图所示，设小一 -v车D受力F时，连接物体B的绳子与竖直万向成角.当A、D0无相对滑动 时，应有如下方程:MFT m1axT sinm2axT cosm2gF T T sinMaxaxF T T sinMaxaxm2g2m2联立、式解出:(m联立、式解出:(m1

22、m 2 M )ax代入行：(m1 m2 M )m2g行：22F 784N.mim2F 784N代入数据得注：式也可由A、B、D作为一个整体系统而直接得7、如图所示，质量为m 2kg的物体A放在倾角 30o 的固定斜面上，斜面与物体A之间的摩擦系数0.2 .今以水平力 F 19.6N的力作用在A上，求物体A的加速度的大小.（A类题,牛顿运动定律）解：对物体A应用牛顿第二定律平行斜面方向：F cos mg sinfr ma垂直斜面方向：N mg cos F sin 0fr N由上解得F cos mg sin(mg cos F sin )20.91 m/ s8、如图所示，质量为m的钢球A沿着中心为

23、0、半径为I 下滑.当A滑到图示的位置时，其速率为 ，钢球中心与0 直方向成角，求这时钢球对槽的压力和钢球的切向加速度.（ 动定律）R的光滑半圆形槽）的连线OA和竖A类题,牛顿运解：球A只受法向力N和重力mv,根据牛顿第二定律1法向:2 ，N mg cos mv / R切向:mg sinmat由式可得2 , N m(g cos v / R)根据牛顿第三定律，球对槽压力大小同上，方向沿半径向外.2 , N sinmv1 / 2 , N sinmv1 / RtanRg由式得at g sin由式得9、公路的转弯处是一半径为200 m的圆形弧线，其内外坡度是按车速 60 km/h 设计的，此时轮胎不受

24、路面左右方向的力.雪后公路上结冰，若汽车以40 km/h的速度行驶，问车胎与路面间的摩擦系数至少为多大， 才能保证汽车在转弯时不 至滑出公路？ （ A类题，牛顿运动定律）解：设计时轮胎不受路面左右方向的力，而法向力应在水平方向上.因而有N cos mg（2）当有横向运动趋势时，轮胎与地面间有摩擦力，最大值为N , （ N为该时刻地面对车的支持力）2 ,N sin N cosmv2 / RN cos N sin mgRgsin v2 cosv2sin Rgcos2将tan 代入得Rg2Rg22将tan 代入得Rg2Rg2V2Rg0.07810、弹簧原长等于光滑圆环半径R .当弹簧下端悬挂质量为

25、m的小环状重物时,弹簧的伸长也为R .现将弹簧一端系于竖直放置的圆环上顶点 A ,将重物套在 圆环的B点，AB长为1.6R ,如图所示.放手后重物由静止沿圆环滑动.求 当重物滑到最低点 C时，重物的加速度和对圆环压 力的大小.（B类题，牛顿运动定律）解：重物在圆环C处的加速度 anc V2/R设重物对环的压力为N .在C点，由牛顿第二定律2N F mg mvC / R其中 F kR mg得 N mvC/R, N N mvC/R求C ,由机械能守恒定律1 . 212 1 . 2kxB mg(2R 1.6Rcos ) mvC kxC 222其中 cos 1.6R/2R 0.8, xB 0.6R由式

26、得vC 0.8gR.2.anc Vc / R 0.8gN 0.8mg.质量为m的物体，在F F0 kt的外力作用下沿x轴运动，已知t=0 时，x0 0,v0 0,求：物体在任意时刻的加速度 a ,速度v和位移x 。知识点：牛顿第二定律应用类型：A类第二章. 一质量为m的小球由地面以速度v0竖直上抛，若空气对其阻力的值为f mkv2,其中k为常量，求小球在上升过程中任一位置时的速度，及最大上升 高度。知识点：牛顿第二定律应用类型：A类第二章 TOC o 1-5 h z 22、解. (1) F ma mg mkv m(g kv )得 a (g kv2)dv dva v 一 因为 出dyy , v

27、vdv dy 2由得0v0g kvC2 2kyv g (g kvo )e解得 k(2)kv2 gdymkv2dv v dy0 vdvv kv(2)kv2 gdymkv2dv v dy0 vdvv kv2 gmgdydvdvm mvdtdyvdvkv2g12kIng kv。g.光滑水平面上固定一个半径为 R的圆环，一个质量为m的物体以初速度v。靠着圆环内壁，做圆周运动。物体与环壁的摩擦系数为，求物体任意时刻的速率v。知识点：牛顿运动定律应用圆周运动类型：A类第二章dvft mat m答案：解：建立自然坐标，切向出2vFn N man mR2 TOC o 1-5 h z .vf N mRv2dvm

28、m一Rdtt -dtvdv分离变量积分 0 Rv0 v2VoRVotR.质点沿X轴作加速运动，t 0时X xo, v v0求：（1）a kt时任意时刻的速度与位置;(2) akv时，任意时刻的速度与位置知识点:牛顿第二定律，难度：A类第二章解:(1)dva 一 dtvdvvtktdt v01kt22dx dttvdt0 x.dxt 0(v01kt2 2)dtx.求：（1）a kt时任意时刻的速度与位置;(2) akv时，任意时刻的速度与位置知识点:牛顿第二定律，难度：A类第二章解:(1)dva 一 dtvdvvtktdt v01kt22dx dttvdt0 x.dxt 0(v01kt2 2)d

29、tx.dxx0v0t - kt 36(2)dv dtkvdv dtkdtdvv dvv0 vkdtktvedx dttvdt0 xdxx。t0Voekt出xdxx0 x01 kt丁 v0(e1)k15. 一质量为15. 一质量为m的小球由地面以速度vo竖直上抛，若空气对其阻力的值为f mkvf mkv2,其中k为常量，求小球在 高度。上升过程中任一位置时的速度，及最大上升知识点：牛顿第二定律应用类型：知识点：牛顿第二定律应用类型：C第二章 TOC o 1-5 h z 22、解.(1) F ma mg mkv m(g kv )/I 2、得a (g kv )dv advv dy由得0dyV0vdvg kv2v解得1kg (