4.3牛顿第二定律 同步作业（Word版含解析）

2021-2022学年教科版（2019）必修第一册
4.3牛顿第二定律
同步作业（解析版）
1．质量为0.5kg的篮球在竖直方向上加速下落，若某时刻加速度为，则篮球在该时刻所受空气阻力大小为（取）（　　）
A．0.2N
B．0.5N
C．1N
D．5N
2．下列说法正确的是（　　）
A．南通新建的沪苏通大桥有很长的引桥，这是为了减小汽车重力沿桥面向下的分力
B．风筝升空后越升越高，但风筝的重心相对风筝的位置也升高
C．由F合=ma可知物体所受的合力与物体的质量和加速度成正比
D．根据可知，滑动动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与正压力成反比
3．在一圆柱体的仓库内有三块长度不同的滑板、、，其下端都固定于仓库底部圆心O处，上端则靠在仓库侧壁上，三块滑板与水平面的夹角依次为30°、45°、60°。若有三个小孩同时分别从a、b、c处开始下滑，忽略小孩与滑板之间的摩擦，则（　　）
A．在a处和b处的小孩同时到O点
B．在a处和c处的小孩同时到O点
C．在a处的小孩最先到O点
D．在c处的小孩最先到O点
4．如图所示，站在做匀加速直线运动的车厢内的人向前推车壁，人的质量为m，车厢的加速度大小为a，则下列说法中正确的是（　　）
A．车厢对此人的作用力的合力方向水平向左
B．车厢对此人的作用力的合力方向水平向右
C．车厢对此人的作用力的合力的大小为ma
D．车厢对此人的作用力的合力的大小为m
5．甲、乙两物体的质量之比为5∶3，所受外力大小之比为2∶3，则甲、乙两物体加速度大小之比为（　　）
A．2：5
B．3：5
C．4：5
D．5：2
6．如图所示，质量为0.5kg的小球与轻弹簧及轻绳相连，静止于光滑水平面上，轻弹簧处于水平状态，轻绳与水平方向成45°角且不可伸长，水平面对小球的弹力恰好为零，取重力加速度g＝10m/s2，当剪断轻绳的瞬间（　　）
A．水平面对小球的弹力为0
B．弹簧对小球的弹力为0
C．小球的加速度为10m/s2
D．小球的加速度为14.1m/s2
7．很多探险者采用乘坐热气球的方式完成探险任务。某探险小组到达目的地的上空后。乘坐的热气球以速度匀速下降，热气球、探险小组成员和压舱物的总质量为。当热气球在距地面的高度为处时，将压舱物自然抛掉一些，当热气球落地时的速度介于到时，热气球可安全着陆，已知重力加速度为，假设热气球受到空气的作用力不变，若抛压舱物的时间可忽略不计，则抛出的压舱物的质量可能为（　　）
A．
B．
C．
D．
8．如图所示，质量相同的木块A、B用轻质弹簧连接，在平行于斜面的力F作用下，A、B均静止在足够长的光滑斜面上。现将F瞬间增大至某一恒力推A，则从开始到弹簧第一次被压缩到最短的过程中（　　）
A．两木块速度相同时，加速度aA=aB
B．两木块速度相同时，加速度aA>aB
C．两木块加速度相同时，速度vA>vB
D．两木块加速度相同时，速度vA9．如图所示，质量为的A物体静止在弹簧上，现将质量为0.5kg的物体B轻放在A物体上，放上B物体的瞬间，A物体的加速度为（　　）
A．2m/s2
B．2.5m/s2
C．3m/s2
D．5m/s2
10．如图所示，A、B为质量相等的小球，由细线相连，再用轻质弹簧悬挂起来，则将A、B间细线烧断的瞬时两球的加速度分别为（　　）
A．
；，向下
B．
，向上；，向下
C．
，向上；，向下
D．
；
11．图是卡文迪什扭秤实验装置示意图，实验中应用了光学技术手段实现微小物理量的放大显示。
下列实验采用的实验方法最接近卡文迪什扭秤实验的是_________。
A．验证力的平行四边形定则
B．间接观察桌面的形变
C．探究加速度与力、质量的关系
D．探究弹簧的弹力与伸长量的关系
12．如图所示，用一根细绳拴一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平轻弹簧支撑，小球与弹簧不粘连．平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°（sin53°=0.8，cos53°=0.6），重力加速度为g，以下说法正确的是（　　）
A．小球静止时细绳的拉力大小为
B．小球静止时弹簧的弹力大小为
C．细线烧断瞬间小球的加速度为
D．剪断弹簧瞬间小球的加速度为
13．某质点在平面内运动。时，质点位于坐标原点O处，它在x轴方向的位移-时间图像如图甲所示，它在y轴方向的速度-时间图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．质点在内做匀变速曲线运动
B．时，质点的速度大小为
C．时，速度与合外力的夹角为
D．时，质点的坐标为
14．应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如人原地起跳时，总是身体弯曲略下蹲，再猛然蹬地、身体打开，同时获得向上的初速度，双脚离开地面。从开始蹬地到双脚离开地面的整个过程中，下列分析错误的是（　　）
A．地面对人的支持力始终等于重力
B．地面对人的支持力的冲量大于重力的冲量
C．人原地起跳过程中获得的动能来自于地面
D．人与地球所组成的系统的机械能是守恒的
15．2019年1月3日，中国的“嫦娥四号”成为了人类历史上第一个在月球背面成功实施软着陆的人类探测器．“嫦娥四号“探测器在距离月面100m高度的A点时，利用发动机的反推力作用悬停，用自身的三维成像敏感器对着陆区进行障碍检测，选出月面C点为最安全的着陆点．此时，探测器调整发动机的反推力，沿水平方向从静止匀加速直线运动，然后再以相同加速度大小匀减速直线运动，刚好在C点正上方的B点减速为零．已知AB长10m，从A到B的运动时间为20s，探测器总质量为300kg（忽略喷气对探测器质量的影响），探测器在月球表面的重力为地球表面的，求探测器：
(1)从A运动到B过程中的最大速率；
(2)匀加速运动时的加速度大小：
(3)匀减速运动时发动机的反推力大小．
16．旧时人们通过打夯将地砸实，打夯时四个劳动者每人分别握住夯锤（如图甲）的一个把手，一个人喊号，号声一响，四人同时使用相同的恒定作用力将地上质量为90kg的夯锤向上提起，号音一落，四人同时松手，夯锤落下将地面砸实．假设夯锤砸在地面上时地面对夯锤的作用力近似不变，大小为夯锤重力的19倍，以竖直向上为正方向，可得劳动者们在某次打夯时松手前夯锤运动的v-t图像如图乙所示．不计空气阻力，取g=10m/s2，求：
（1）松手前夯锤的加速度大小；
（2）四人对夯锤施加的合力大小；
（3）夯锤能够上升的最大高度；
（4）夯锤能在地上砸出多深的坑？
参考答案
1．C
【详解】
篮球在竖直方向上加速下落，加速度方向向下，根据牛顿第二定律，有
代入数据，可得
故选C。
2．A
【详解】
A．根据重力平行斜面分量
通过很长引桥，减小了汽车重力沿桥面方向的分力，故A正确；
B．风筝升空后越升越高，但风筝的形状及质量分布没有变，所以重心相对风筝的位置不变，故B错误；
C．根据牛顿第二定律
可知，物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比，物体的合外力与物体的质量和加速度无关，故C错误；
D．动摩擦因数(即滑动摩擦力和弹力的比值)，是一种比值定义法，动摩擦因数与滑动摩擦力和弹力均无关，只与接触面的粗糙程度、相互接触的物体的材料有关，故D错误。
故选A。
3．B
【详解】
本题考查牛顿第二定律的应用.设圆柱体半径为r，滑板与水平面间的夹角为，重力加速度为g，小孩滑到仓库底部圆心所用时间为t，则小孩下滑的加速度
小孩从静止开始下滑，则有
得
故在b处的小孩最先下滑到O点，在a处和c处的小孩同时到达O点
故选B
4．D
【详解】
人和车厢一起向右加速运动，由牛顿第二定律可知，车对人在水平方向上有向右的合力ma，同时在竖直方向上还有对人的支持力mg，所以车厢对人的合力为m
故选D。
5．A
【详解】
根据
质量之比为5∶3，所受外力大小之比为2∶3，则甲、乙两物体加速度大小之比为2：5
故选A。
6．C
【详解】
AB．当剪断轻绳的瞬间，水平面对小球的弹力不再为零，但是弹簧的弹力不变，选项AB错误；
CD．剪断轻绳前，弹簧的弹力
剪断轻绳后弹簧弹力不变，则小球的加速度
选项C正确，D错误。
故选C。
7．B
【详解】
热气球要能安全到达地面，则热气球从距地面处时开始做匀减速直线运动，设减速过程的加速度大小为，由运动学公式有
对热气球匀速运动过程受力分析可知
设抛下的压舱物的质量为，压舱物抛出后，热气球受到空气的作用力不变，重力减小了，则合外力向上，大小为，由牛顿第二定律有
当热气球落地时的速度为零时，解得
当热气球落地时的速度为时，解得
故选B。
8．C
【详解】
CD．恒力F推木块A，在弹簧第一次压缩到最短的过程中，弹簧的弹力逐渐增大，A的合力减小，B的合力增大，则A做加速度逐渐减小的加速运动，B做加速度逐渐增大的加速运动，在aA=aB之前aA＞aB，故经过相等的时间，A增加的速度大，B增加的速度小，所以，在aA=aB时vA＞vB，故C正确，D错误；
AB．当vA=vB时，弹簧的压缩量最大，弹力最大，A在此之前一直做加速度逐渐减小的加速运动，B做加速度逐渐增大的加速运动，由于aA=aB时vA＞vB，所以vA=vB时aA＜aB；故AB错误。
故选C。
9．A
【详解】
开始弹簧的弹力等于A的重力，即F=m1g，放上B的瞬间，弹簧弹力不变，对整体分析，根据牛顿第二定律得
故选A。
10．C
【详解】
对整体分析，根据平衡条件可知，弹簧的拉力为
剪断细绳的瞬间，对A分析可知，瞬间加速度
方向竖直向上，对B分析可知，只受重力的作用，故加速度的大小为
方向向下，故D正确，ABC错误。
故选C。
11．B
【详解】
A．验证力的平行四边形定则，是采用了等效替代法，A错误；
B．间接观察桌面的形变是采用了微小物理量的放大法，B正确；
C．探究加速度与力、质量的关系是用了控制变量法，
C错误；
D．探究弹簧的弹力与伸长量的关系应采用图像法，D错误。
故选B。
12．AC
【详解】
A．小球静止时细绳的拉力大小为
A正确；
B．小球静止时弹簧的弹力大小为
B错误；
C．细线烧断瞬间小球的加速度为
C正确；
D．剪断弹簧瞬间小球做圆周运动，加速度为
解得，D错误。
故选AC。
13．AD
【详解】
A．质点在x轴方向做匀速直线运动，在y轴方向做匀减速直线运动，所以其合运动是匀变速曲线运动，A正确；
B．时，在x轴方向的分速度为
在y轴方向的分速度为
其合速度为
B错误；
C．时，质点在x轴方向的分速度与在y轴方向的分速度相等，所以速度与y轴的夹角为45°，而合力在y轴方向上，所以速度与合外力的夹角为，C错误；
D．时，质点在x轴方向的位移为
在y轴方向的位移为
故其坐标为，D正确。
故选AD。
14．ACD
【详解】
A．人在上升过程中经历了先加速再减速过程，加速过程中人受到的支持力大于人的重力；故A错误，符合题意；
B．因支持力大于重力，作用时间相同，故支持力的冲量大于重力的冲量，故B正确，不符合题意；
C．人起跳时，地面对人不做功，人的动能来自于本身的生物能；故C错误，符合题意；
D．由于有人体生物能转化为机械能，故机械能不守恒；故D错误，符合题意。
故选ACD。
15．(1)从A运动到B过程中的最大速率1.0m/s；
(2)匀加速运动时的加速度大小为0.1m/s2：
(3)匀减速运动时发动机的反推力大小500N．
【详解】
(1)探测器从A运动到B的平均速度为：
最大速度：
(2)加速时间
加速度大小，
(3)x轴方向的合力：Fx＝ma＝30N
根据力的平行四边形法则可得：
16．（1），（2）F=1200N；（3）；（3）．
【详解】
（1）由v-t 图象可得：
（2）设人对夯锤施加的合力为F，由牛顿第二定律得：
解得：
F=1200N
（3）松手后，夯锤继续上升时间；
，
故上升的最大高度为：
（4）刚砸到地上时，由可得，夯锤的速度：
对夯锤，由牛顿第二定律得：
得：
由
得：
答：（1）松手前夯锤的加速度；
（2）四人对夯锤施加的合力F=1200N；
（3）夯锤能够上升的最大高度；
（4）夯锤能在地上砸出深度为的坑．