2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册 5.3牛顿第二运动定律 课后作业（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册
5.3牛顿第二运动定律 课后作业（解析版）
1．一物体直线运动的图象如图所示，则物体（　　）
A．和两个时刻速度方向相反
B．的位移大于的位移
C．合力方向一直不变
D．速度先变小后变大
2．如图所示，水平恒力F推小车和货物一起做匀加速直线运动，小车质量为M，货物的质量为m，它们的共同加速度为a，货物与小车间的动摩擦因数为μ。小车与地面间的滚动摩擦力不计，在运动过程中（　　）
A．货物受到的合力大小为F B．货物受到的合力大小一定为μmg
C．小车受到的摩擦力大小一定为 D．小车受到的合力大小一定为F-μmg
3．如图所示，小木块A叠放在木板B上，静置于光滑水平面上。木板B足够长，且A、B接触面粗糙。现用一水平拉力作用在B上，使其从静止开始向右运动一段时间。用代表B对A的摩擦力，下列说法正确的是（　　）
A．小木块A由于具有惯性一定保持静止状态
B．小木块A相对于木板B一定向左滑动
C．做的功等于小木块A动能的增加量
D．做的功等于木板B动能的增加量
4．利用国际单位制，可以推导出某个未知物理量的单位。已知一个球形物体在空中下落时的动力学方程为：。其中c为一个常量，ρ为密度，r为半径，v为速度。则常量c的国际单位是（　　）
A．没有单位 B． C． D．
5．在光滑水平面上，一个物体处于静止状态，某时刻（）起一水平力作用在该物体上，并且该力从时刻开始逐渐减小到零，然后又从零逐渐恢复到原来的大小（此力的方向始终未变）。下列各图中，最有可能正确描述该过程中物体速度变化情况的是（　　）
A． B．
C． D．
6．如图所示，质量为M的某中学生背靠在地铁车厢，发现车厢内有一质量为m的小球用细绳悬挂在车厢内的扶手上。系统稳定后，他用手机拍摄下某时刻的情景，发现细绳偏离竖直方向角度是，重力加速度是g。下列说法正确的是（　　）
A．地铁一定在向右加速运动
B．中学生受到摩擦力大小是
C．中学生受到地铁施加的作用力大小等于
D．若地铁静止时仍要小球保持图示状态，则需对小球施加外力的最小值为
7．如图所示，质量为M的斜面体静止在水平地面上，质量为m的滑块在沿着斜面向上的恒力F作用下向下做匀速运动，斜面体始终处于静止状态。已知重力加速度为g，在滑块下滑的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．地面对斜面体的支持力大于
B．撤去恒力F后，物块减速下滑
C．撤去恒力F后，地面对斜面体的支持力不变
D．撤去恒力后地面对斜面体的摩擦力方向水平向右
8．如图所示，质量为m2的物块B放在光滑的水平桌面上，其上放置质量为m1的物块A，用通过光滑定滑轮的细线将A与质量为M的物块C连接，释放C，A和B一起以加速度大小a从静止开始运动，已知A、B间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，则细线中拉力的大小可表示为（ ）
A． B．
C． D．
9．在大型物流货场，广泛的应用传送带搬运货物。如图甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定的速率运动，皮带始终是绷紧的，将的货物放在传送带上的A端，经过1.2s到达传送带的B端。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化的图象如图乙所示。已知重力加速度，则可知（　　）
A．货物与传送带间的动摩擦因数为0.5
B．A、B两点的距离为2.4m
C．货物从A运动到B过程中，传送带对贷物做功的大小为8J
D．货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为4.8J
10．如图所示，木块（视为质点）的质量与长木板静止叠放在光滑的水平面上，木块与木板间的动摩擦因数为，现在给木块的水平拉力F是木板重力的2倍，则木块、木板刚好要发生相对运动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，下列说法正确的是（　　）
A．此时木板相对木块有向右运动的趋势
B．此时整体所受的合力小于F
C．木板的质量为
D．此时整体的加速度为
11．某智能分拣装置如图所示，A为包裹箱，为传送带。传送带保持静止，包裹以初速度从滑上传送带，当滑至传送带底端时，该包裹经系统扫描检测，发现不应由A收纳，则被拦停在处，且系统启动传送带轮转动，将包裹送回处。已知，包裹与传送带间的动摩擦因数，传送带与水平方向夹角，传送带长度，重力加速度，，，求：
（1）包裹沿传送带下滑过程中刚到达时的速度大小；
（2）若传送带启动后，匀速转动速度，则包裹从处由静止被送回到处所需的时间。
12．如图甲所示，物体A放在足够长的木板B上，木板B静止于水平面。已知A的质量和B的质量均为，A、B之间的动摩擦因数，B与水平面之间的动摩擦因数，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度取。若开始，木板B受的水平恒力作用，时改为，方向不变，时撤去。
（1）木板B受的水平恒力作用时，A、B的加速度、大小各为多少；
（2）从开始，到A、B都静止，A在B上相对B滑行的位移为多少；
（3）请以纵坐标表示A受到B的摩擦力，横坐标表示运动时间（从开始，到A、B都静止），取运动方向为正方向，在图乙中画出的关系图线（以图线评分，不必写出分析和计算过程）。
13．如图所示，一辆货车载着许多相同的圆柱形空油桶在高速公路上匀速行驶，由于雾霾影响，该车驾驶员的能见度为。已知每只空油桶质量为，重力加速度g取，不计油桶之间的摩擦力。
（1）货车匀速行驶时，桶C受到桶A给它的支持力为多大？
（2）为防止紧急刹车时桶C脱离桶B砸向前方的驾驶室而发生危险，刹车时的加速度不能超过多少？
（3）为确保安全行驶，货车匀速行驶的速度不能超过多大？
14．在平直的公路上，一辆以 22m/s 的速度匀速行驶的汽车，因前方出现事故，司机紧急刹车，汽车开始减速。刹车 1s 后 ABS 制动系统开始工作，ABS 制动系统启动前后汽车所受阻力f与汽车重力 mg 的比值随时间t变化的情况可简化为如下图所示的图像。取重力加速度 g=10m/s2求∶
（1）汽车在 1s 末的速度大小；
（2）汽车从开始减速到停止的过程中行驶的位移大小。
15．如图甲所示，质量的长木板放在足够大的光滑水平面上，长木板在水平拉力作用下由静止开始向右运动，经撤去水平拉力F，同时将一物块（视为质点）轻轻放到长木板的右端，物块最终没有滑离长木板。物块运动过程的图像如图乙所示，取重力加速度大小。求物块与长木板间的动摩擦因数和物块的质量。
16．某兴趣小组对老师演示惯性的一个实验进行了深入的研究。如图甲所示，长方形硬纸板放在水平桌面上，纸板一端稍稍伸出桌外，将一块橡皮擦置于纸板的中间，用手指将纸板水平弹出，如果弹的力度合适，橡皮擦将脱离纸板，已知橡皮擦可视为质点，质量为，硬纸板的质量为，长度为。橡皮擦与纸板、桌面间的动摩擦因数均为，纸板与桌面间的动摩擦因数为，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。
（1）手指对纸板的作用力与时间的关系如图乙所示，要使橡皮擦相对纸板滑动，至少多大？
（2）手指对纸板的作用时间很短，可认为作用结束后，纸板获得速度但位移近似为零，则要使橡皮擦脱离纸板，需满足的条件？
（3）若要求橡皮擦移动的时间不超过，求纸板被弹出的最小速度？
17．如图所示，用双子星号宇宙飞船m1去接触正在轨道上运行的火箭组m2（发动机已熄火）。接触以后，开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组共同加速。推进器的平均推力F等于897N，推进器开动时间为7s。测出飞船和火箭组的速度变化是0.91m/s。已知双子星号宇宙飞船的质量是m1=3400kg，求∶
（1）火箭组的质量m2；
（2）宇宙飞船对火箭组的推力大小。
18．冰壶比赛是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目，是冬奥会的重要项目之一，我国女子冰壶队曾夺得世锦赛冠军，冬奥会的季军。如果某次比赛，冰壶被运动员以大小为3m/s的初速度推出，结果在冰面上滑行了18m；若冰壶被推出的初速度不变，为了使冰壶滑得更远些，当冰壶滑行10m时，两位运动员开始擦冰至冰壶静止，结果冰壶运动到了26m处，已知重力加速度g=10m/s2，没有擦冰和擦冰时，冰壶的运动均看成匀变速运动。求：
（1）没有擦冰时，冰壶运动过程中与冰面间的动摩擦因数；
（2）第二次冰壶运动的总时间。
19．4月29日，长征五号B遥二运载火箭在海南文昌发射场发射升空，成功将空间站“天和核心舱”送入预定轨道，标志着我国新一代空间站建设工作正式开启。本次发射起飞总质量为，其中“天和号核心舱”的质量为，假设在发射最初的5s内运载火箭上升了72.5m，在这5s内不计空气阻力，把火箭的运动看做匀加速直线运动，求
（1）这5s内的火箭的加速度；
（2）第3s内火箭上升的高度；
（3）这5s内核心舱对火箭的作用力。
20．如图所示，某校科技小组设计了防疫多功能无人机项目，该无人机能在陌生的环境中自主建图并定位，试验期间，无人机在操场上通过遥感定位了“体温异常者”，便自动调整悬停至“体温异常者”头顶正上方高为H1的地方，后以加速度大小竖直向下匀加速运动，当速度达到时立即以加速度大小向下匀减速至速度为0，重新悬停在“体温异常者”头顶正上方的地方，随即进行二次测量。已知空气阻力大小恒为，无人机含装备总质量，被测对象保持静止。求
（1）匀加速下降过程的距离h1；
（2）匀减速下降过程中受到的竖直升力F的大小；
（3）H1的大小。
参考答案
1．B
【详解】
A．和两个时刻的速度均为负值，速度方向相同，故A错误；
B．由图像围成的面积表示位移，通过数格子数，可知的位移大于的位移，故B正确；
C．由图像的斜率表示加速度，可知的加速度为负，的加速度为正，方向发生改变，故C错误；
D．由图像知，速度增大，速度变小，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】
ABD．把小车和货物看成一个整体，根据牛顿第二定律有
F=(M+m)a
货物水平方向只受静摩擦力，根据牛顿第二定律有
小车水平方向受外力和静摩擦力作用，根据牛顿第二定律有
故ABD错误；
C．根据牛顿第三定律，可得小车受到的摩擦力与货物受到的摩擦力等大反向，所以小车受到的摩擦力大小一定为
故C正确。
故选C。
3．C
【详解】
A．木板受到F后，有向右的加速度，开始向右运动，小木块A由于具有惯性，要保持静止，所以相对木板B向左运动，受到向右的摩擦力f，所以小木块开始向右运动，故A错误；
B．如果
小木块A相对于木板B向左滑动；如果
两者共速后，保持相对静止，一起向右运动，故B错误；
C．f代表B对A的摩擦力，根据动能定理
可知f做的功等于小木块A动能的增加量，故C正确；
D．B除了受到拉力F外还受到A对B的摩擦力，合力不等于F，所以F做的功不等于木板B动能的增加量，故D错误。
故选C。
4．A
【详解】
根据题意
解得
代入单位
故选A。
5．D
【详解】
根据牛顿第二定律，物体做加速直线运动，且加速度先减小后增大。图像的斜率表示加速度，可知物体做直线运动的图像的斜率先减小后增大，选项D正确，ABC错误。
故选D。
6．C
【详解】
A．对小球受力分析如图1，根据牛顿第二定律可知
FTcosθ=mg
FTsinθ=ma
由此
可判断出地铁（即小球、中学生）的加速度大小
a=gtanθ
方向水平向右，因此列车可能向右加速，也可能向左减速，A错误；
B．中学生在水平方向提供加速度的力是左侧车厢壁施加的弹力和摩擦力的合力，者合力等于
Ma=Mgtanθ
B错误；
C．中学生受到地铁施加的作用力与重力的合力等于中学生合外力Mgtanθ，因此中学生受到地铁施加的作用力大小等于重力与Mgtanθ的合力大小，为
C正确；
D．如图2，若地铁静止时，小球受重力、细绳弹力及外力F三个力构成一个封闭矢量三角形，当外力F与细绳垂直时，F最小，为mgsinθ，D错误。
故选C。
7．CD
【详解】
A．对整体进行受力分析可知，竖直方向上
因此地面对斜面体的支持力N小于，A错误；
B．对m进行受力分析，由于m做向下的匀速运动，所以有
撤去拉力后
可得
撤去F后，m将加速下滑，B错误；
C．对M进行受力分析可知，撤去恒力F后，M所受m的压力，以及m的摩擦力没有变化，故地面对斜面体的支持力和摩擦力都不变，C正确；
D．对整体受力分析可知，水平方向上受地面摩擦力
水平向右，由于撤去恒力F后，地面对斜面体的支持力和摩擦力不变，因此地面对斜面的摩擦力水平向右，D正确。
故选CD。
8．ABC
【详解】
A．对物块C有
得
A正确；
B．对物块AB整体有
B正确；
C．对物块ABC整体有
则
代入
得
C正确；
D．由于物块A、B之间是静摩擦力，一般来说与μ无关，D错误。
故选ABC。
9．AD
【详解】
A．由图可知，传送带速度为
在时间内，货物所受摩擦力沿斜面向下，根据牛顿第二定律
而
在时间内，货物所受摩擦力沿斜面向上，根据牛顿第二定律
代入数据整理得
A正确；
B．货物的图像与时间轴围成的面积等于物体的位移，也就是AB间距离
B错误；
C．在时间内，传送带对货物做正功
在时间内，传送带对货物做负功
因此传送带对货物做功为
传送带对货物做功的大小为11.2J，C错误；
D．在时间内，货物相对传送带的位移
在时间内，货物相对传送带的位移
货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为
D正确。
故选AD。
10．CD
【详解】
A．木板相对于木块有向左运动的趋势，所以A项错误；
B．木块、木板刚好要发生相对运动，整体一起向右匀加速运动，地面光滑，则F就是整体所受的合力，所以B项错误；
CD．设木板的质量为M，两者刚好发生相对运动时，对整体应用牛顿第二定律
由题意可知
木块对木板的静摩擦力达最大值等于滑动摩擦力
对木板应用牛顿第二定律
综合以上几式可得
代入、综合解得
，
所以CD项正确；
故选CD。
11．（1）；（2）
【详解】
（1）包裹下滑时有
得
，方向沿传送带向上
由到过程
解得包裹沿传送带下滑过程中刚到达时的速度大小。
（2）包裹向上匀加速运动时有
得
当包裹的速度达到传送带的速度所用时间为
速度从零增加到等于传送带速度时通过的位移有
因为，所以包裹先加速再匀速，匀速运动时间
则包裹从处到处总时间为
12．（1），；（2）；（3）
【详解】
（1）根据牛顿第二定律得
化简得
对于B有
代入数据得
（2）时，、分别为、，且
，
改为后，在速度大于速度的过程，的加速度不变，的加速度设为，根据牛顿第二定律得
代入数据得
设经过时间，、速度相等，此后它们保持相对静止，有
代入数据得
共同速度
前相对位移
后相对位移
A在B上相对B滑行的总位移
（3）根据题意画出的关系图线如下
?
13．（1）；（2）；（3）
【详解】
(1)货车匀速行驶，对桶C受力分析如图所示
由几何关系可知，由共点力平衡条件得
解得
(2)为防止紧急刹车时桶C脱离B砸向前方的驾驶室而发生危险，刹车时的加速度大小最大为，此时B对C刚好无支持力，C的受力如图所示
由牛顿第二定律得
(3)为保证安全行驶，由运动学公式可得
解得
14．（1）16m/s；（2）35m
【详解】
（1）依题意，由图得小车在前1s内：


求得

（2）ABS工作前：
ABS工作后：

求得
15．0.2，1.5kg
【详解】
根据图像可得
根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第二定律可知
解得
放上小物块后，长木板的加速度大小为
根据牛顿第二定律则有
解得
16．(1)；(2)；(3)
【详解】
(1)当橡皮擦刚好相对纸板滑动，对橡皮擦有
对橡皮擦和纸板整体有
联立解得
(2)纸板获得速度后做减速运动，橡皮擦做加速运动，当橡皮擦与纸板共速时刚好脱离纸板，此时，最小设为。则对橡皮擦有
对纸板有
根据位移关系有
联立解得
则要使橡皮擦脱离纸板，需满足。
(3)橡皮擦脱离纸板后，做加速度大小与脱离前相等的减速运动，由对称性可知，加速时间与减速时间相同，为，在橡皮檫从纸板上滑下来的过程中有纸板的位移为
橡皮檫的位移为
橡皮檫和纸板有位移关系
代入数据联立解得
17．（1）3500kg；（2）455N
【详解】
（1）推进器开动后组合体的加速度为
由牛顿第二定律，对组合体有
F=（m1+m2）a
解得
m2=3500kg
（2）由牛顿第二定律，火箭组受到的推力为
F′=m2a=455N
18．（1）；（2）20s
【详解】
(1)没有擦冰时，由运动学公式可得
由牛顿第二定律可得
联立解得
，
(2)设冰壶滑行时，速度为v1，可得
解得
此过程运动时间
擦冰过程冰壶运动的过程
解得此过程运动时间
第二次运动的总时间为
19．（1）；（2）14.5m；（3），方向竖直向下
【详解】
(1)火箭在前5s做匀加速运动，由位移公式可得
解得
(2)第2s末火箭速度为
，
设，在第3s内的位移为
(3)对核心舱由牛顿第二定律可得
解得火箭对核心舱的作用力大小为
由牛顿第三定律可得，核心舱对火箭的作用力大小为，方向竖直向下。
20．（1）；（2）；（3）
【详解】
(1)匀加速下降过程，由位移公式可得
代入数值得
(2)匀减速下降过程，由牛顿第二定律可得
代入数值得
(3)匀减速下降的距离为
代入数值得
则第一次悬停时高度为