2021-2022学年教科版（2019）必修第一册 4.3牛顿第二定律 课后练习（解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第一册
4.3牛顿第二定律
课后练习（解析版）
1．如图所示，光滑的水平面上有一小车，以向右的加速度a做匀加速运动，车内两物体A、B质量之比为2∶1，A、B间用弹簧相连并放在光滑桌面上，B通过质量不计的轻绳与车相连，剪断轻绳的瞬间，A、B的加速度大小分别为(　　)
A．a、0
B．a、a
C．a、2a
D．0、2a
2．三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数都相同．现用大小相同的外力F沿图示方向分别作用在1和2上，用的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速运动．令、、分别代表物块1、2、3的加速度，则
A．
B．，
C．，
D．，
3．一家庭小轿车某次遇交通事故，在0.5秒内速度有36km/h变为零。由于安全带的缓冲作用，使质量为70kg的乘员以10m/s2的加速度减速，此时安全带对乘员的作用力最接近（　　）
A．350N
B．700N
C．1400N
D．2800N
4．一个物体在水平恒力F的作用下，由静止开始在一个粗糙的水平面上运动，经过时间t，速度变为v，如果要使物体的速度变为2v，下列方法正确的是（
）
A．将水平恒力增加到2F，其他条件不变
B．将物体质量减小一半，其他条件不变
C．物体质量不变，水平恒力和作用时间都增为原来的两倍
D．将时间增加到原来的2倍，其他条件不变
5．一个小孩从滑梯上滑下的运动可看作匀加速直线运动，第一次小孩单独从滑梯上滑下，运动时间为t1，第二次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下(小狗不与滑梯接触)，运动时间为t2，则(　)
A．t1＝t2
B．t1＜t2
C．t1＞t2
D．无法判断t1与t2的大小
6．静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力，在力刚开始作用的瞬间，下列说法中正确的是（　　）
A．物体的速度和加速度均为零
B．物体立即获得加速度和速度
C．物体立即获得速度，但加速度仍为零
D．物体立即获得加速度，但速度仍为零
7．两个质量均为m的小球，用两条轻绳连接，处于平衡状态（左图）；若只将A、B间的轻绳换成轻质弹簧（右图），其他不变．现突然迅速剪断两图中的轻绳OA，让小球下落，在剪断轻绳的瞬间（设两图中小球A的加速度大小分别为a1和a1'，B的加速度大小分别为a2和a2'），则正确的是(　　)
A．a1＝a1'＝g，a2＝a2'＝0；
B．a1＝a2'＝g，a1'＝a2＝0；
C．a1'＝2a1＝2a2＝2g，a2'＝0
D．a1'＝a2'＝2a1＝2a2＝2g
8．根据牛顿第二定律，无论多大的力都会使物体产生加速度。可当我们用一个不太大的水平力推静止在水平地面上的物体时，物体却没动。关于这个现象以下说法中正确的是(　　)
A．这个现象说明牛顿第二定律有它的局限性
B．这是因为这个力不够大，产生的加速度很小，所以我们肉眼看不出来
C．这是因为此时所加的外力小于物体受到的摩擦力，所以物体没有被推动
D．这是因为此时物体受到的静摩擦力等于所加的水平推力，合外力为零，所以物体的加速度也就为零，物体保持静止状态
9．一个物体静止在光滑的水平地面上，现突然对该物体施加一个水平外力F，则刚施加外力F的瞬时，下列有关说法中正确的是(　　)
A．物体的速度和加速度都为零
B．物体的速度仍为零，而加速度不为零
C．物体的速度不为零，而加速度仍为零
D．物体的速度和加速度都不为零
10．如图所示，在阻力可以忽略的冰面上，质量为60
kg的男同学和质量为50
kg的女同学用一根轻绳做“拔河”游戏．当女同学的加速度大小为0.60
m/s2时，男同学的加速度大小是(　　)
A．0
B．0.50
m/s2
C．0.60
m/s2
D．0.72
m/s2
11．竖直向上抛的物体在上升过程中由于受到空气阻力，加速度大小为，若空气阻力大小不变，那么这个物体下降过程中的加速度大小为（　　）
A．
B．g
C．
D．
12．如图，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B用水平轻弹簧拉着，弹簧固定在竖直板上．两小球A、B通过光滑滑轮O用轻质细线相连，两球均处于静止状态．已知球B质量为m，O点在半圆柱体圆心O1的正上方，OA与竖直方向成30°角．OA长度与半圆柱体半径相等，OB与竖直方向成45°角，现将轻质细线剪断的瞬间(重力加速度为g)
A．弹簧弹力大小
B．球B的加速度为g
C．球A受到的支持力为
D．球A的加速度为
13．如图所示，将一个质量为m的三角形物体放在水平地面上，当用一水平推力F经过物体的重心向右推物体时，物体恰好以一较大的速度匀速运动，某一时刻保持力的大小不变立即使推力反向变成拉力，则推力反向的瞬间（
）
A．物体的加速度大小为，方向水平向左
B．物体的加速度大小为，方向水平向右
C．地面对物体的作用力大小为mg
D．地面对物体的作用力大小为
14．竖直起飞的火箭在推力F的作用下产生10
m/s2
的加速度，若推动力增大到2F，则火箭的加速度将达到（g取10
m/s2，不计空气阻力）（　　）
A．20
m/s2
B．25
m/s2
C．30
m/s2
D．40
m/s2
15．一质量为2kg的物体受到水平拉力作用，在粗糙水平面上作加速直线运动时的a-t图像如图所示，t=0时其速度大小为2m/s，滑动摩擦力大小恒为2N，则
A．在t=2s时刻，物体的速度为5m/s
B．在0～2s时间内，物体做的移大于7m
C．在0～2s时间内，物体做的位移小于7m
D．在t=1s时刻，拉力下F的大小为3N
16．可爱的企鹅喜欢在冰面上游玩，如图所示，有一企鹅在倾角为的斜面上，靠脚爪抓冰面，先以加速度a=0.5m/s2，从冰面底部由静止开始沿直线向上匀加速“奔跑”，t=8s时，突然卧倒，以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏（企鹅在滑动过程中姿势保持不变）。若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数μ=0.25，已知
，.求：
（1）企鹅向上匀加速“奔跑”的位移大小及8s末的速度；
（2）从静止开始10s内企鹅的位移和路程。
17．某同学使用的弹性签字笔，笔内部有一根小弹簧，笔尾处按钮上印有等间距的5条圆形花纹。当用力按压使5条花纹全部压进笔筒时，可使笔内机关控制笔尖伸缩。如图所示，当笔杆竖直放置时，小弹簧无弹力；在笔尾部的按钮上放本书，当它静止时，按钮被压进4条花纹。现将这本书放在水平桌面上，用签字笔尾部按钮水平推书，按钮被压进3条花纹，该书恰好匀速运动；5条花纹全部压进时，书做匀加速直线运动。重力加速度取g=9.8m/s2，求：
(1)书与桌面间的动摩擦因数μ；
(2)书做匀加速直线运动的加速度a。
18．翼装飞行是一种惊险刺激的无动力滑翔运动，飞行者运用肢体动作来掌控滑翔方向，用身体进行无动力空中飞行，到达极限高度时飞行者打开降落伞平稳着地。2016年张树鹏第一次参加世锦赛，拿下了第八名，也为中国人在这项极限运动里留下名号。张树鹏的体重，从离地面高的山顶悬崖起飞，假设他开始以初速度，加速度作匀加速直线运动，经过后打开降落伞，打开伞后作匀减速直线运动直至到达地面，着地速度可视为零。运动轨迹与水平面成，运动过程中，运动员不仅受到与速度方向相反的空气阻力，还受到垂直速度方向向上的浮力。（重力加速度取，，）求：
(1)张树鹏做匀加速直线运动的位移大小；
(2)张树鹏做匀减速直线运动的加速度大小；
(3)张树鹏在匀加速直线运动过程中受空气浮力及空气阻力的大小。
19．我国自主研制了运-20重型运输机。飞机获得的升力大小F可用描写，k为系数；v是飞机在平直跑道上的滑行速度，F与飞机所受重力相等时的v称为飞机的起飞离地速度，已知飞机质量为时，起飞离地速度为66
m/s；装载货物后质量为，装载货物前后起飞离地时的k值可视为不变。
（1）求飞机装载货物后的起飞离地速度；
（2）若该飞机装载货物后，从静止开始匀加速滑行1
521
m起飞离地，求飞机在滑行过程中加速度的大小和所用的时间。
20．如图所示，有一长为、质量为、两端开口的圆筒，圆筒的中点处有一质量为的活塞，活塞与圆筒内壁紧密接触。将圆筒竖直静置于地面上方某一高度，发现活塞无滑动，然后将圆筒静止释放，经过圆筒与地面接触，圆筒与地面相碰后速度瞬间减为0，且不会倾倒，最终活塞刚好落地。不计空气阻力，求：
(1)圆筒释放前，活塞受到的摩擦力大小和方向；
(2)圆筒落地后，活塞下滑过程中的加速度大小；
(3)圆筒落地后，活塞下滑过程中受到的摩擦力大小。
参考答案
1．C
【详解】
令物体B的质量为m，剪断轻绳前，弹簧弹力大小为F，绳子拉力大小为T，将A、B及弹簧看作整体，则有
T＝3ma
隔离物体A为研究对象，则有
F＝2ma.
剪断轻绳后，绳中拉力消失，弹簧弹力不变，所以物体A受力不变，加速度大小仍为a，而物体B所受合力为
F＝maB
即
aB＝2a.
故选C。
2．C
【详解】
对1受力分析，根据牛顿第二定律有：
对2有：
对3有：
可知a1＞a2，a3＞a2，故C正确，ABD错误．
3．B
【详解】
根据牛顿第二定律得
故选B。
4．D
【详解】
物体在水平恒力F的作用下做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得
则
A．将物体的质量减为原来的，其他条件不变时
故A错误；
B．将水平恒力增加到2F，其他条件不变时
故B错误；
C．将物体的质量不变，水平恒力和时间都同时增加为原来的2倍时
故C错误；
D．将作用时间增加到2t，其他条件不变时
故D正确。
故D正确。
5．A
【详解】
选A设滑梯与水平面的夹角为θ，则
第一次时
a1＝＝gsinθ－μgcosθ
第二次时
a2＝＝gsinθ－μgcosθ
所以a1＝a2，与质量无关．
又x＝at2，t与m也无关，A正确，BCD错误。
故选A。
6．D
【详解】
由牛顿第二定律可知，有了力的作用，物体就有了加速度，但是，在力刚开始作用的瞬间，物体还没有运动，所以物体的速度为零，故D正确，ABC错误。
故选D。
7．C
【详解】
在左图里，在剪断轻绳的瞬间，A、B两球由于用绳连接，一起下落，对A、B整体，根据牛顿第二定律得：或，可得，右图中，在剪断绳前，根据平衡条件得知，弹簧的弹力大小等于mg，绳OA对A物体的拉力2mg．在剪断绳的瞬间，弹簧的弹力没有来得及变化，B的受力情况没有变化，则B所受的合力为0，则，A所受的合力大小等于绳的拉力大小2mg，即，由牛顿第二定律可得：，解得，所以有，故C正确。
故选C。
8．D
【详解】
A．牛顿第二定律表明，物体的加速度的大小与物体所受的合外力大小成正比，而不是与其中某个力大小成正比，这个现象不能说明牛顿第二定律有它的局限性，故A错误；
B．当外力小于地面对物体的最大静摩擦力时，物体保持静止，不会产生的加速度，故B错误；
CD．用一个不太大的水平力推静止在水平地面上的物体时，物体却没动，这是因为此时物体受到的静摩擦力等于所加的水平推力，物体所受的摩擦力与水平外力平衡，合外力为零，所以物体的加速度也就为零，物体保持静止状态，故C错误，D正确。
故选D。
9．B
【详解】
由牛顿第二定律可知，只要物体所受的合外力不为零，其加速度就不为零，而物体的速度变化需要一段时间，所以在物体刚受到外力作用的瞬时，物体立即获得一个加速度，而速度仍为零，所以只有B正确。
10．B
【详解】
两个同学所受的拉力大小相等，根据牛顿第二定律F=ma得
F=m男a男；F=m女a女
则
a男==0.5m/s2
故选B。
11．C
【详解】
上抛过程中，受到竖直向下的重力和竖直向下的阻力，根据牛顿第二定律可得
解得
在下降过程中，受到竖直向下的重力和竖直向上的阻力，根据牛顿第二定律可得
解得
故选C。
12．D
【详解】
A、隔离对B分析，根据共点力平衡得：
水平方向有：
竖直方向有：，
则
，弹簧弹力，A错误；
B、轻绳剪断后，，另两个力不变，此时：，B错误；
C、轻绳剪断后，，沿圆弧切线和沿半径方向处理力，瞬间速度为零，沿半径方向合力为零，有：，C错误；
D、沿切线方向，，D正确；
故选D．
13．D
【详解】
AB．开始物体做匀速直线运动，知推力F等于摩擦力，即F=f，某一时刻保持力的大小不变立即使推力反向变成拉力，物体仍然向右运动，摩擦力仍然向左，则合力为F合=F+f，方向向左，根据牛顿第二定律，物体的加速度
方向水平向左．故AB错误；
CD．地面对物体有支持力和摩擦力，支持力等于重力，摩擦力等于F，根据平行四边形定则知，地面对物体的作用力
故D正确，C错误．
故选D．
考点：牛顿第二定律
【名师点睛】
本题考查牛顿第二定律的瞬时性和矢量性、考查受力分析和力的合力，关键确定出物体所受的合力，结合牛顿第二定律进行求解．
14．C
【详解】
对火箭进行受力分析
若推动力增大到2F，则有
解得
故选C。
15．AC
【详解】
A：据可得：a-t图像与坐标轴围成面积表示对应时间内速度的增量．t=2s时刻，物体的速度．故A项正确．
BC：在0～2s时间内，物体做加速度增大的加速运动，速度时间图象如图中实线，虚线为匀变速直线运动的速度时间图象．
0～2s时间内，物体的位移．故B项错误，C项正确．
D：在t=1s时刻，物体的加速度，由牛顿第二定律可得：，解得：．故D项错误．
点睛：图象类题目要理解图象横纵坐标、截距、斜率、交点、图象与坐标轴围成的面积等对应的物理意义．
16．（1）16m，；（2）12.5m，方向向上，
【详解】
（1）企鹅向上加速的位移大小
解得
8s末的速度
（2）向上匀减速滑行时，根据牛顿第二定律有
解得
设经过时间t1企鹅已停，由
解得
匀减速到最高点的位移为
之后企鹅沿斜面向下做匀加速直线运动，对企鹅受力分析有
解得
企鹅沿斜面向下的时间
发生位移为
所以10s内位移为
方向向上，路程为
17．(1)0.75；(2)4.9m/s2
【详解】
(1)设弹簧劲度系数为k，相邻花纹间距为d，书的质量为m，则书放在笔尾上静止时，由胡克定律得
水平推这本书匀速运动时，由平衡条件得
联立解得
(2)书做匀加速直线运动时，由牛顿第二定律得
由上式解得
a=4.9m/s2
18．(1)
400m；(2)
；
(3)
【详解】
(1)张树鹏在做匀加速直线运动过程中，由匀变速直线运动规律可得
(2)
张树鹏在做匀加速直线运动过程中，由匀变速直线运动规律可得
张树鹏在做匀减速直线运动过程中，由匀变速直线运动规律可得
由几何关系可得
联立可得
(3)
张树鹏在做匀加速直线运动过程中，受力情况如图所示
由牛顿第二定律可得
联立可得，
19．(1)；（2）2m/s2，
【详解】
（1）空载起飞时，升力正好等于重力：
满载起飞时，升力正好等于重力：
由上两式解得：
（2）满载货物的飞机做初速度为零的匀加速直线运动，所以
解得：
由加速的定义式变形得：
解得：
20．(1)；竖直向上(2)；(3)
【详解】
(1)对活塞进行受力分析可知
解得
方向：竖直向上。
(2)圆筒刚落地时活塞的速度
圆柱落地后活塞距地高度
根据
解得加速度大小
(2)根据牛顿第二定律
解得摩擦力大小