4.3 牛顿第二定律 同步练习—2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（word版含答案）

牛顿第二定律
1.如图3-2-11所示,一木块在光滑水平面上以速度v运动,前方固定有一个弹簧,对木块压缩弹簧过程的描述,正确的是
(
)
A.木块一直做减速运动,直至速度减为零
B.木块先做减速运动,后做匀速运动
C.木块的速度不断减小,加速度大小也不断减小
D.木块的速度不断减小,加速度大小先减小后增大
2.如图3-2-12所示,位于水平地面上的质为M的小木块,在大小为F、方向与水平成α角的拉力作用下沿地面作加速运动,若木块与地面之间的动摩擦因数为μ,则木块的加速度为(
)
A.F／M
B.(Fcosα—μMg)／M
C.Fcosα／M
D.[Fcosα—μ(Mg—Fsinα)]／M
3.一轻弹簧上端固定,下端挂重物,平衡时弹簧伸长了4cm,再将重物向下拉1
cm,然后放手,则在刚释放的瞬间重物的加速度是(g取10m／s2)
(
)
A.2.5
m／s2
B.7.5
m／s2
C.10
m／s2
D.12.5
m／s2
4.物块A1、A2、B1和B2的质量均为m,A1、A2用刚性轻杆连结,B1、B2用轻质弹簧连结.两个装置都放在水平的支托物上,处于平衡状态,如图3-2-13所示.今突然迅速地撤去支托物,让物块下落,在除去支托物的瞬间,A1、A2受到的合力分别为F1,和F2,,Bl、B2受到的合力分别为Fl和F2,则
(
)
5.气球和吊篮中的砂袋总质量为M,它们以a=g/2的加速度下降,设砂袋的体积远小于气球体积,空气阻力不计,现在使气球以g/2的加速度匀加速上升,则应抛出的砂袋的质量是总质量的(
)
A.1/2
B.1/3
C.3/4
D.2/3
6.如图3-2-14所示,竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧,两弹簧的一端各与小球相连,另一端分别用销钉M、N固定于杆上,小球处于静止状态.设拔去销钉M瞬间,小球加速度的大小为12
m/s2.若不拔去销钉M而拔去销钉N瞬间,小球的加速度可能是(
)
(取g=l0m／s2)
A.22
m／s2,竖直向上
B.22
m／s2,竖直向下
C.
2
m／s2,竖直向上
D.2
m／s2,竖直向下
7.物体A、B、C均静止在同一水平面上,它们的质量分别为mA、mB、mC,与水平面的动摩擦因数分别为μA、μB、μC,用平行于水平面的拉力F分别拉物体A、B、C,所得加速度a与拉力F的关系图线如图3-2-15所对应的直线甲、乙、丙所示,甲、乙两直线平行,则以下说法正确的是
(
)
A.
B.
C.
D.
8.如图3-2-16所示,用倾角为370的传送带运输质量为2
kg的物体,若传送带分别以3m／s2和8m／s2的加速度匀加速向下运动,且物体相对传送带均静止,求物体所受静摩擦力的大小和方向.
9.车厢顶部固定一滑轮,在跨过定滑轮绳子的两端各系二个物体,质量分别为ml、m2,且m2>ml,m2静止在车厢底板上,当车厢向右运动时,系m1的那段绳子与竖直方向夹角为θ,如图3-2-17所示,若滑轮、绳子的质量和摩擦忽略不计,
求:(1)车厢的加速度;(2)车厢底板对m2的支持力和摩擦力.
10.如图3-2-18所示,传送带与地面倾角θ=37°,AB长为16米,传送带以10米/秒的速度匀速运动.在传送带上端A无初速地释放一个质量为0.5千克的物体,它与传送带之间的动摩擦系数为μ=0.5,
求:（1）物体从A运动到B所需时间,
（2）物体从A
运动到B
的过程中,摩擦力对物体所做的功（g=10m/s2）
11.如图3-2-19,小车在水平面上以5m/s的速度向右做匀速直线运动,车厢内用OA、OB两细绳系住一个质量为2kg的物体,OA与竖直方向夹角为θ=37°,OB是水平的.后来小车改做匀减速运动,并经1.25m的位移停下来,
求:(1)车在匀速运动的过程中,两绳的拉力TA、TB各是多少?(sin37?=0.6)
(2)车在匀减速运动的过程中,两绳的拉力TA、TB各是多少?
(g取10m/s2.）
12.如图3-2-20所示,长L=75cm的静止直筒中有一不计大小的小球,筒与球的总质量为4千克,现对筒施加一竖直向下、大小为21牛的恒力,使筒竖直向下运动,经t=0.5秒时间,小球恰好跃出筒口.
求:小球的质量.（取g=10m/s2）
答案解析
1.解析：当物体在压缩弹簧的过陈中,可以说物体在水平方向上只受到弹簧一个力,而这个力始终是与物体的运动方向是相反的,所以物体的速度会一直减小到零,加速度却不断增大.
答案：A
2.解析：由牛顿第二定律至[Fcosα—μ(Mg—Fsinα)]／M
答案：D
3.解析：
答案：A
4.解析：分别对四个物体原来和现在分别进行受力分析,注意弹簧的弹力不能突变,但杆的弹力突变为零,
可得答案为B.
答案：B
5.解析：
答案：D
6.解析：?本题关键要注意到弹簧弹力的变化特点和弹簧的可能状态,运用牛顿第二定律的瞬时性即可求解.?
（1）拔去M,上面的弹簧弹力立即消失,下面弹簧原状态有两种可能：
①下面弹簧原来处于压缩的状态,受力如图（甲）,?
由牛顿第二定律有：F1-mg=ma,所以F1=m(g+a)=m(10+12)=22m,方向竖直向上.?
②下面的弹簧原来处于伸长的状态,受力如图（乙）,?
同理有：F2+mg=ma,所以F2=m(a-g)=2m,方向竖直向下.?
(2)销钉M、N都未拔时,小球处于平衡状态,分析上面弹簧原来所处的状态.?
①若下面弹簧原来处于压缩状态,由于F1=22m＞mg,故上面弹簧只可能是压缩的状态,受力如图（甲）所示,根据受力平衡有：?
F3=22m-10m=12m,方向竖直向下.?
②若下面弹簧原来处于伸长状态,这时受力如图（乙）,由受力平衡有：F4=10m+2m=12m,方向竖直向上.?
(3)现拔去N,下面弹簧的弹力立即消失,小球的加速度有两种可能：?
①若上面弹簧处于压缩状态,则F4+mg=ma,所以a=(12m+10m)/m=22
m/s2,方向竖直向下.
②若上面弹簧处于伸长状态,则F4-mg=ma,所以a=(12m-10m)/m=2
m/s2,方向竖直向上.
答案：BC
7.解析：对物体受力分析
答案：A
8.解析：物体始终与传送带相对静止,则传送带对物体m的摩擦力为静摩擦力,假定此力的方向沿传送带向下,由牛顿第二定律有,所以
当a=3m／s2时,f=-6N,负号表明静摩擦力方向与规定方向相反,即沿传送带向上．
当a=8m／s2时,f=4N,其方向沿传送带向下．
9.解析：(1)隔离ml,它受力如图所示．由牛顿第二定律有
由①得车厢的加速度
(2)隔离m2,受力如图则有
代人上两式得
答案：(1)
(2)
10.解析：（1）当物体下滑速度小于传送带时,物体的加速度为α1,（此时滑动摩擦力沿斜面向下）则：
t1=v/α1=10/10=1秒
当物体下滑速度大于传送带V=10米/秒
时,物体的加速度为a2,（此时f沿斜面向上）则：
即：10t2+t22=11
解得：t2=1秒（t2=-11秒舍去）
所以,t=t1+t2=1+1=2秒
（2）W1=fs1=μmgcosθS1=0.5X0.5X10X0.8X5=10焦
W2=-fs2=-μmgcosθS2=-0.5X0.5X10X0.8X11=-22焦
所以,W=W1+W2=10-22=-12焦.
答案：（1）2秒
（2）12焦
11.解析：匀速运动时:
TA
sinθ=TB
①
TAcosθ=
mg
②
得TA=25N
TB=15N
(2)匀减速时,有向左的加速度,设B绳上弹力为0时(临界条件)加速度为a
TA
sinθ=mg
③
TAcosθ=ma0
④
则:a0=gtanθ
因为a=g>gtanθ所以小球飞起来,TB=0
,设此时A绳与竖直方向夹角为a
TA
sina=mg
⑤
TAcosa=ma
⑥
解得TA=28.2N(也可用勾股定理解)
答案：(1)
TA=25N
TB=15N
(2)
TA=28.2N
12.解析：分析与解：筒受到竖直向下的力作用后做竖直向下的匀加速运动,且加速度大于重力加速度.而小球则是在筒内做自由落体运动.小球跃出筒口时,筒的位移比小球的位移多一个筒的长度.
设筒与小球的总质量为M,小球的质量为m,筒在重力及恒力的共同作用下竖直向下做初速为零的匀加速运动,设加速度为a；小球做自由落体运动.设在时间t内,筒与小球的位移分别为h1、h2（球可视为质点）如图5-2所示.由运动学公式得：
　　
又有：L=h1-h2
代入数据解得：a=16米/秒2
又因为筒受到重力(M-m)g和向下作用力F,据牛顿第二定律：
F+(M-m)g=(M-m)a　得：
答案：