教科版高中物理必修第一册第4章牛顿运动定律第3节牛顿第二定律练习含答案

第3节牛顿第二定律课后训练巩固提升基础巩固1.(多选)初始时静止在光滑水平面上的物体,受到一个逐渐减小的水平力的作用,则这个物体运动情况为()A.速度不断增大,但增大得越来越慢B.加速度不断增大,速度不断减小C.加速度不断减小,速度不断增大D.加速度不变,速度先减小后增大答案:AC解析:水平面光滑,说明物体不受摩擦力作用,故物体所受合力大小等于水平力的大小,力逐渐减小,合外力也逐渐减小,由公式F=ma可知,当F逐渐减小时,a也逐渐减小,但速度逐渐增大。2.甲、乙、丙、丁四个质量一定物体的运动情况或所受合外力的情况分别如图所示,四幅图的图线都是直线,则从图中可以判断()A.甲物体受到不为零且恒定的合外力B.乙物体受到的合外力越来越大C.丙物体受到的合外力为零D.丁物体的加速度越来越大答案:D解析:甲图中物体做匀速直线运动,处于平衡状态,此时所受合力为零,故A错误;乙图中物体做匀加速直线运动,加速度恒定,根据牛顿第二定律,所受合外力恒定,故B错误;丙图中加速度恒定,根据牛顿第二定律可知其所受合力不为零,且恒定不变,故C错误;丁图中物体所受合外力越来越大,根据牛顿第二定律F=ma知,物体的加速度越来越大,故D正确。3.飞机起飞后在某段时间内斜向上加速直线飞行,用F表示此时空气对飞机的作用力,下列关于F的示意图正确的是()答案:A解析:飞机斜向上加速直线飞行,加速度斜向上,故其合力也斜向上;飞机受重力和空气对其作用力,根据平行四边形法则作图如右图,故A正确,B、C、D错误。4.如图所示,质量为m的物体在水平拉力F作用下,沿粗糙水平面做匀加速直线运动,加速度大小为a;若其他条件不变,仅将物体的质量减为原来的一半,物体运动的加速度大小为a',则()A.a'<a B.a<a'<2aC.a'=2a D.a'>2a答案:D解析:对物体,由牛顿第二定律得F-μmg=maF-μ·m2g=m2解得a=Fm-μg,a'=2Fm-μg=2(Fm-μg)+μg=2a+μg>2a,故D正确,A、5.竖直向上飞行的子弹,达到最高点后又返回原处,假设运动过程中子弹受到的阻力与速率成正比,则在整个过程中,加速度和速度的大小变化可能是()A.加速度始终变小,速度先变小后变大B.加速度始终变大,速度先变小后变大C.加速度先变小后变大,速度先变小后变大D.加速度先变大后变小,速度先变小后变大答案:A解析:空气阻力的大小与速率成正比,在上升过程中,速度不断变小,则阻力不断变小,根据a=F合m=mg+fm知,加速度不断变小;在下降的过程中,速度不断变大,阻力不断变大,根据a=F合m=mg-f6.如图所示,一质量为m的人站在倾角为θ的自动扶梯的水平踏板上,随扶梯一起沿扶梯斜向上先匀加速运动,后匀速运动。重力加速度大小为g。下列说法正确的是()A.在匀加速运动阶段,人受到的支持力大于mgB.在匀加速运动阶段,人受到的静摩擦力为零C.在匀速运动阶段,人受到的合力不为零D.在匀速运动阶段,人受到的支持力大小为mgcosθ答案:A解析:将加速度沿水平方向和竖直方向分解,如图所示,则a1=acosθ,a2=asinθ根据牛顿第二定律可知,人受到的静摩擦力f1=ma1人受到的支持力为N1,N1-mg=ma2解得N1=mg(1+agsinθ),f1=macosθ,即在匀加速运动阶段,人受到的支持力大于mg,故A正确,B在匀速运动阶段,人处于平衡状态,人受到的合力为零,故C错误。在匀速运动阶段,人受到的支持力大小与重力平衡,即mg,故D错误。7.如图所示,一木块沿倾角θ=37°的光滑固定斜面自由下滑。g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)求木块的加速度大小。(2)若木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,求木块加速度大小。答案:(1)6m/s2(2)2m/s2解析:(1)木块的受力情况如图(a)所示,木块受重力mg、支持力N两个力作用,合外力大小为mgsinθ,根据牛顿第二定律得mgsinθ=ma1,所以a1=gsinθ=10×0.6m/s2=6m/s2。(a)(b)(2)若斜面粗糙,木块的受力情况如图(b)所示,建立直角坐标系。在x方向上(沿斜面方向)mgsinθ-f=ma2①在y方向上(垂直斜面方向)N=mgcosθ②又因为f=μN③由①②③得a2=gsinθ-μgcosθ=(10×0.6-0.5×10×0.8)m/s2=2m/s2。能力提升1.如图所示,A、B两物体用两根轻质细线分别悬挂在天花板上,两细线与水平方向夹角分别为60°和45°,A、B间连接的轻质弹簧恰好处于水平状态,则下列判断正确的是()A.A、B的质量之比为1∶3B.A、B所受弹簧弹力大小之比为2C.快速剪断A、B细线的瞬间,A、B的瞬时加速度大小之比为2D.快速撤去弹簧的瞬间,A、B的瞬时加速度大小之比为2答案:C解析:对A、B两个物体受力分析,如图所示,A、B都处于静止状态,受力平衡,对物体A有tan60°=mAgF弹,解得mA=3F弹g,对物体B,有F弹=mBg,解得mB=F弹g,则mAmB=31,故A错误;同一根弹簧弹力相等,A、B所受弹簧弹力大小之比为1∶1,故B错误;快速剪断细线的瞬间,弹簧弹力不变,物体所受合力FA合=(mAg)2+F弹2=23mAg,FB合=2.如图所示,质量为m的小球用两根细线连接,细线OA的另一端连接在车厢顶,细线OB另一端连接于侧壁,细线OA与竖直方向的夹角为θ=37°,OB保持水平,重力加速度大小为g,车向左做加速运动,当OB段细线拉力为OA段拉力的两倍时,小车的加速度大小为()A.g B.54g C.32g D.答案:D解析:小球受力如图所示,在竖直方向,由平衡条件得Fcos37°=mg,在水平方向,由牛顿第二定律得2F-Fsin37°=ma,解得a=74g,故D3.(多选)如图所示,固定斜面上的物块沿斜面下滑,若在物块上施加一个竖直向下的恒力F,下列判断正确的有()A.若物块原来匀速下滑,则施加F后仍保持匀速下滑B.若物块原来匀速下滑,则施加F后变为加速下滑C.若物块原来加速下滑,则施加F后加速度保持不变D.若物块原来加速下滑,则施加F后加速度增大答案:AD解析:若物块原来匀速下滑,则有mgsinθ=μmgcosθ①施加一个竖直向下的力,可以等效认为重力加速度变化为g',此时有mg+F=mg'②即①式此时变为mg'sinθ=μmg'cosθ物块仍保持匀速下滑,故A正确,B错误;若物块原来加速下滑,设加速度为a,则根据牛顿第二定律,有mgsinθ-μmgcosθ=ma③施加力F后,有mg'sinθ-μmg'cosθ=ma'④联立②③④,得a'>a即若物块原来加速下滑,则施加F后加速度增大,故C错误,D正确。4.分别在两个星球A、B表面上做实验:如图(a)所示,在同一个固定的斜面上,用平行于斜面的力分别推两个不同的物块向上运动,得到了加速度a和力F的关系图像如图(b)所示,两图像在纵轴上交于同一点,则根据图像()(a)(b)A.可以比较出两个物块的质量大小B.可以比较出两个星球表面的重力加速度大小C.可以比较出两个物块与斜面间的动摩擦因数大小D.可以比较出两个物块受到的摩擦力的大小答案:A解析:对物块受力分析,设星球表面的重力加速度大小为g',由牛顿第二定律得F-mg'sinθ-μmg'cosθ=ma整理得a=1mF-g'sinθ-μg'cos图像的斜率反映质量的倒数,A的斜率大于B的斜率,所以mA<mB,故A正确;图像纵轴的截距交于同一点,说明对两个物块g'sinθ+μg'cosθ相等,无法比较星球表面的重力加速度、物块与斜面间的动摩擦因数及物块受到的摩擦力的大小,故B、C、D错误。5.(多选)如图所示,一细绳跨过一轻质定滑轮(不计细绳和滑轮质量,不计滑轮与轴之间摩擦),绳的一端悬挂一质量为m的物体A,另一端悬挂一质量为M(M>m)的物体B,此时A物体加速度为a1。如果用力F代替物体B,使物体A产生的加速度为a2,那么()A.如果a1=a2,则F=MgB.如果F=Mg,则a1<a2C.如果a1=a2,则F>MgD.如果F=2mMgm+M,则答案:BD解析:第一个图中,根据牛顿第二定律,对A有T-mg=ma1对B有Mg-T=Ma1联合解得a1=(第二个图中,根据牛顿第二定律,对A有F-mg=ma2解得a2=F如果a1=a2,则(M-m)gM+m=F-mgm如果F=Mg,则a2=F-mgm=Mg-mgm=(6.如图所示,质量为m=2kg的物体放在水平地面上,用F=10N的水平拉力使它由静止开始运动,经过t=3s物体的速度为v=6m/s。求:(1)物体运动加速度a的大小;(2)物体3s内的位移x的大小;(3)物体