4.3牛顿第二定律 课时作业—2021-2022学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册（word版含答案）

粤教版高一物理必修第一册课时作业
第三节 牛顿第二定律
一、单项选择题
1、静止在光滑水平面上的物体在水平推力F作用下开始运动，推力随时间的变化如图所示，关于物体在0～t1时间内的运动情况，描述正确的是( )
A．物体先做匀加速运动，后做匀减速运动
B．物体的加速度一直增大
C．物体的速度先增大后减小
D．物体的速度一直增大
2、用细线悬挂在车顶上,质量为m的一位中学生手握固定于车厢顶部的扶杆,始终相对于汽车静止地站在车厢底板上,学生鞋底与底板间的动摩擦因数为μ。若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角(取θ=60°),则此刻公共汽车对学生的作用力F的大小和方向为 ( )
A.大小等于μmg,方向水平向左
B.大小等于mg,方向竖直向上
C.大小大于,方向水平向左
D.大小等于,方向斜向左上方
3、如图所示,质量为m的小球与弹簧Ⅰ和水平细线Ⅱ相连,Ⅰ、Ⅱ的另一端分别固定于P、Q两点。球静止时,Ⅰ中拉力大小为T1,Ⅱ中拉力大小为T2。在仅剪断Ⅰ、Ⅱ中一根的瞬间,下列说法正确的是( )
A.若剪断Ⅰ靠近小球端,则小球受两个力作用
B.若剪断Ⅰ靠近小球端,则小球加速度a=,方向水平向左
C.若剪断Ⅱ,则小球加速度a=,方向水平向左
D.若剪断Ⅱ,则小球加速度a=g,方向竖直向下
4、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。现用大小相等的外力F沿如图所示方向分别作用在1和2上,用大小为F的外力沿水平方向作用在3上,使三者都做加速运动。设a1、a2、a3分别代表物块1、2、3的加速度,则 ( )
A.a1最大 B.a2最大
C.a3最大 D.a1=a2=a3
5、两颗小雨滴A和B从高空由静止开始下落,下落过程中所受空气阻力与其速率的平方成正比,即f=kv2,k为常数。已知雨滴A、B质量之比为1∶4,且假设下落过程中质量均不变,则雨滴A和B在空中运动的最大速度之比和最大加速度之比分别为 ( )
A.2∶1　1∶2 B.2∶1　1∶1
C.1∶2　1∶1 D.1∶2　2∶1
6、A、B两球质量相同,静止在倾角为30°的光滑斜面上。两球之间接有轻弹簧。A球与挡板接触,B球通过细线与斜面顶端相连,弹簧处于压缩状态,系统处于静止状态。若重力加速度为g,则撤去挡板瞬间 (　　)
A.细线一定存在拉力
B.细线拉力一定变大
C.A球向下的加速度等于0.5g
D.A球向下的加速度大于0.5g
7、质量均为2m的金属小球1、2用轻弹簧连接,小球1通过轻绳cd与质量为m的箱子相连,用轻绳Oc将箱子悬挂于天花板上。重力加速度为g。现突然将轻绳Oc剪断,下列说法正确的是 (　　)
A.小球2的加速度为g,方向竖直向下
B.小球1的加速度为2g,方向竖直向下
C.箱子的加速度为2g,方向竖直向下
D.轻绳cd上的拉力为
8、如图所示，天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同的小球，两小球均保持静止．当突然剪断细绳的瞬间，上面小球A与下面小球B的加速度分别为(以向上为正方向)(　　)
A．a1＝g　a2＝g
B．a1＝2g　a2＝0
C．a1＝－2g　a2＝0
D．a1＝0　a2＝g
二、多项选择题
9、关于牛顿第二定律的表达式F＝kma，下列说法正确的是(　　)
A．在任何情况下式中k都等于1
B．式中k的数值由质量、加速度和力的大小决定
C．式中k的数值由质量、加速度和力的单位决定
D．物理学中定义使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力为1 N
10、对牛顿第二定律的理解正确的是(　　)
A.由F=ma可知,F与a成正比,m与a成反比
B.牛顿第二定律说明当物体有加速度时,物体才受到外力的作用
C.加速度的方向总跟合外力的方向一致
D.当外力停止作用时,加速度随之消失
11、如下图所示，小车运动时，看到摆球悬线与竖直方向成θ角，并与小车保持相对静止，则下列说法中正确的是(　　)
A．小车可能向右加速运动，加速度为gsin θ
B．小车可能向右减速运动，加速度为gtan θ
C．小车可能向左加速运动，加速度为gtan θ
D．小车可能向左减速运动，加速度为gtan θ
12、如图所示，一跳床运动员从跳床正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触跳床后把跳床压缩到一定程度后停止下落．在运动员下落的这一过程中，下列说法中正确的是(　　)
A．运动员刚接触跳床瞬间速度最大
B．从运动员接触跳床起加速度变为竖直向上
C．从运动员接触跳床到到达最低点，运动员的速度先增大后减小
D．从运动员接触跳床到到达最低点，运动员的加速度先减小后增大
13、如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上，一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落，在小球下落的这一过程中下列说法正确的是(　　)
A．小球刚接触弹簧的瞬间速度最大
B．小球刚接触弹簧时加速度变为竖直向上
C．小球刚接触弹簧起到到达最低点，小球的速度先增大后减小
D．小球刚接触弹簧起到到达最低点，小球的加速度先减小后增大
三、非选择题
14、一个有钢滑板的雪橇，钢滑板与雪地间的动摩擦因数为0.02，雪橇连同雪橇上的货物总质量为1 000 kg，当马水平拉雪橇在水平雪地上以2 m/s2的加速度匀加速前进时，求：
(1)雪橇受到的摩擦力是多大？
(2)马的拉力是多大(g取10 m/s2)
15、如图所示，质量为m的滑块沿倾角为θ的斜面下滑．
(1)若斜面光滑，求滑块下滑的加速度大小；
(2)若滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，求滑块下滑的加速度大小．
16、如图所示，质量为2 kg的物体在40 N水平推力作用下，从静止开始1 s内沿竖直墙壁下滑3 m．求(取g＝10 m/s2)：
(1)物体运动的加速度大小；
(2)物体受到的摩擦力大小；
(3)物体与墙间的动摩擦因数．
17、一个质量为20 kg的物体，从斜面的顶端由静止匀加速滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2，斜面与水平面间的夹角为37°(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．
(1)求物体沿斜面下滑过程中的加速度．
(2)给物体一个初速度，使之沿斜面上滑，求上滑的加速度．
答案与解析
1、D
解析：由题可知，物体的合力等于推力F，方向始终沿正方向，根据牛顿第二定律分析可知：物体先从静止开始做加速直线运动，推力F减小时，其方向仍与速度相同，继续做加速直线运动，故C错误，D正确；物体的合力等于推力F，推力先增大后减小，根据牛顿第二定律得知：加速度先增大后减小，选项A、B错误．]
2、D
解析：以小球为研究对象,对其受力分析如图甲所示,根据牛顿第二定律得m球g tan θ=m球a,解得a=g tan θ。以人为研究对象,人与球的加速度相同,均水平向左,作出人的受力图,如图乙所示。
甲
乙
设汽车对学生的作用力F与竖直方向的夹角为α,根据牛顿第二定律得mg tan α=ma,在竖直方向有F cos α=mg,将a=g tan θ代入,解得α=θ,F=,方向斜向左上方,故A、B、C错误,D正确。
3、C
解析：在剪断Ⅰ瞬间,Ⅰ的弹力为零,细线Ⅱ的拉力突变为零,故小球只受重力,根据牛顿第二定律可知,小球的加速度为g,方向竖直向下,故A、B错误;若剪断Ⅱ,由于弹簧的弹力不能突变,所以小球受到弹簧的弹力和重力作用,其合力水平向左,大小等于T2,根据牛顿第二定律可知,此时小球的加速度为a=,方向水平向左,故C正确,D错误。
4、A
解析：设物块1、2、3的质量为m,物块与桌面间的动摩擦因数为μ,物块1受力如图1所示,物块2受力如图2所示。
对物块1,由牛顿第二定律得a1==+-μg,对物块2,由牛顿第二定律得a2==-F-μg,对物块3,由牛顿第二定律得a3==-μg,则a1>a3>a2,故A正确,B、C、D错误。
5、C
解析：由题意知,雨滴下落过程中先加速后匀速,A、B两雨滴质量之比为1∶4,则重力之比为1∶4,故A、B两雨滴的速度最大时所受空气阻力之比也为1∶4,而空气阻力f=kv2,故最大速度之比为1∶2,故A、B错误;由于雨滴下落过程中重力方向竖直向下,空气阻力竖直向上,且合力最大时加速度最大,雨滴刚下落时速度为零,只受重力,此时合力最大,故最大加速度等于重力加速度,即最大加速度之比为1∶1,故C正确,D错误。
6、D
解析：系统静止时,弹簧处于压缩状态,若弹簧对B球的弹力等于B球重力沿斜面向下的分力,此时细线没有拉力;撤去挡板瞬间,弹簧的弹力不变,B的受力情况不变,细线仍没有拉力,故A错误。弹簧的弹力不能突变,则知撤去挡板瞬间,弹簧的弹力不变,B的受力情况不变,仍处于平衡状态,则细线对B的拉力不变,故B错误。对A球,撤去挡板瞬间,挡板对A球的作用力消失,弹簧对A球的弹力沿斜面向下,根据牛顿第二定律得F+mg sin 30°=ma,得a>0.5g,方向沿斜面向下,故C错误,D正确。
7、D
解析：剪断轻绳Oc前,以小球2为研究对象,可知弹簧的弹力大小F=2mg。将轻绳Oc剪断瞬间,弹簧的弹力不会突变,则小球2受到弹簧的拉力和重力都没有变化,则加速度为0,故A错误;剪断轻绳Oc瞬间,小球1和箱子的加速度相同,设为a,对小球1和箱子整体,由牛顿第二定律可得F+(2m+m)g=(2m+m)a,解得a=g,方向竖直向下,故B、C错误;对箱子,根据牛顿第二定律可得T+mg=ma,解得轻绳cd上的拉力T=,故D正确。
8、C
解析：分别以A、B为研究对象，分析剪断前和剪断时的受力．剪断前A、B静止，A球受三个力：绳子的拉力FT，重力mg和弹簧弹力F，B球受两个力：重力mg和弹簧弹力F′．
A球：FT－mg－F＝0，B球：F′－mg＝0，F′＝F，解得
FT＝2mg，F＝mg．剪断瞬间，A球受两个力：重力mg和弹簧弹力F＝mg．B球受两个力：重力mg和弹力F′＝mg．A球：－mg－F＝ma1，B球：F′－mg＝ma2，解得a1＝－2g，a2＝0．选项C正确．
二、多项选择题
9、CD
解析：在牛顿第二定律的表达式F＝kma中，k的数值由质量、加速度和力的单位决定，只有当质量的单位为kg、加速度的单位为m/s2、力的单位为N时，比例系数k才等于1，A、B错误，C正确；由牛顿第二定律F＝ma，知m＝1 kg、a＝1 m/s2时，1 N＝1 kg·m/s2，即使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力为1 N，D正确．]
10、CD
解析：根据a=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,F由物体所受外力决定,m是物体的固有属性,与a无关,A错误;加速度与合力是瞬时对应关系,a随合力F的变化而变化,故B错误,D正确;加速度的方向与合力的方向相同,C正确。
11、BC
解析：由于小球与小车间相对静止，所以小球与小车的运动状态相同，以小球为对象，小球受力如图所示，根据牛顿第二定律可知，小球所受合外力的方向沿水平方向．因为F＝mgtan θ，所以a＝＝gtan θ，a与F方向相同，水平向左．
故小车应向左做加速运动，或者向右做减速运动，加速度大小为gtan θ.
12、CD
解析：运动员的加速度大小取决于运动员受到的合外力．从接触跳床到到达最低点，弹力从零开始逐渐增大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增大．当合力与速度同向时运动员速度增大，所以当运动员所受弹力和重力大小相等时，运动员速度最大．故选项C、D正确．]
13、CD
解析：小球的加速度大小决定于小球受到的合外力．从接触弹簧到到达最低点，弹力从零开始逐渐增大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增大．当合力与速度同向时小球速度增大，所以当小球所受弹力和重力大小相等时，速度最大．
三、非选择题
14、解析：(1)雪橇受到的摩擦力为滑动摩擦力，即
Ff＝μFN＝μmg＝0.02×1 000×10 N＝200 N．
(2)对雪橇，由牛顿第二定律可得F－Ff＝ma
所以，拉力F＝ma＋Ff＝1 000×2 N＋200 N＝2 200 N．
答案：(1)200 N
(2)2 200 N
15、解析：(1)滑块仅受重力与斜面的支持力，由牛顿第二定律得mgsin θ＝ma0
解得滑块下滑加速度为a0＝gsin θ．
(2)斜面对滑块的支持力FN＝mgcos θ，滑块受到的滑动摩擦力大小f＝μFN
设滑块下滑加速度为a，由牛顿第二定律得
mgsin θ－f＝ma
解得加速度大小a＝gsin θ－μgcos θ．
答案：(1)gsin θ
(2)gsin θ－μgcos θ
16、解析：(1)由h＝at2，可得：a＝＝ m/s2＝6 m/s2.
(2)分析物体受力情况如图所示：
水平方向：物体所受合外力为零，FN＝F＝40 N.
竖直方向：取向下为正方向，由牛顿第二定律得：
mg－f＝ma，可得：f＝mg－ma＝8 N.
(3)物体与墙间的滑动摩擦力f＝μFN，
所以μ＝＝＝0.2.
答案：(1)6 m/s2　
(2)8 N　
(3)0.2
17、解析：(1)沿斜面下滑时，物体受力如图
由牛顿第二定律得：
mgsin 37°－Ff＝ma1 ①
FN＝mgcos 37° ②
又Ff＝μFN ③
所以a1＝gsin 37°－μgcos 37°＝4.4 m/s2，方向沿斜面向下．
(2)物体沿斜面上滑时，摩擦力沿斜面向下
由牛顿第二定律得：
mgsin 37°＋Ff＝ma2 ④
联立②③④得
a2＝gsin 37°＋μgcos 37°＝7.6 m/s2，方向沿斜面向下．
答案：(1)4.4 m/s2，沿斜面向下
(2)7.6 m/s2，沿斜面向下