2021-2022学年人教版（2019）高中物理必修第一册4.3 牛顿第二定律 同步练习（word版含答案）

4.3　牛顿第二定律 同步练习
一、选择题。
1 (多选)下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其变形公式的理解，正确的是(　　)
A．由F＝ma可知，物体所受的合外力与物体的质量和加速度成正比
B．由m＝可知，物体的质量与其所受的合外力成正比，与其运动的加速度成反比
C．由a＝可知，物体的加速度与其所受的合外力成正比，与其质量成反比
D．由m＝可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力而求得
2．对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力，当力刚开始作用的瞬间(　　)
A．物体立即获得速度 B．物体立即获得加速度
C．物体同时获得速度和加速度
D．由于物体没来得及运动，所以速度和加速度都为零
3.如图所示，质量为10 kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.2，与此同时，物体还受到一个水平向右的推力F＝20 N，则物体向左运动过程中的加速度是(g取10 m/s2)(　　)
A．0 B．4 m/s2，水平向右
C．2 m/s2，水平向左 D．2 m/s2，水平向右
4.将物体竖直上抛,假设运动过程中空气阻力不变,其速度-时间图像如图所示,则物体所受的重力和空气阻力之比为(　　)
A.1∶10　　　B.10∶1　　　C.9∶1　　　D.8∶1
5.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,重力加速度为g)(　　)
A.a1=g,a2=g B.a1=2g,a2=0
C.a1=-2g,a2=0 D.a1=0,a2=g
6.如图所示，有一辆载满西瓜的汽车在水平路面上匀速前进．突然发现意外情况，紧急刹车做匀减速直线运动，加速度大小为a，则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小是(重力加速度为g)(　　)
A．m B．ma
C．m D．m(g＋a)
7．三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数均相同．现用大小相同的外力F沿图所示方向分别作用在1和2上，用F的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速运动，分别用a1、a2、a3表示物块1、2、3的加速度，则(　　)
A．a1＝a2＝a3 B．a1＝a2，a2>a3
C．a1>a2，a2a2，a2>a3
8.在静止的车厢内，用细绳a和b系住一个小球，绳a斜向上拉，绳b水平向左拉，如图所示，现让小车由静止开始向右做匀加速运动，小球相对于车厢的位置不变，与小车静止时相比，绳a、b的拉力Fa、Fb的变化情况是(　　)
A．Fa变大，Fb不变 B．Fa变大，Fb变小
C．Fa不变，Fb变小 D．Fa不变，Fb变大
二、非选择题。
9．质量为40 kg的物体放在水平面上，某人用绳子沿着与水平方向成37°斜向上的方向拉着物体向右前进，绳子的拉力为200 N，已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.
(1)求此时物体的加速度；
(2)若在拉的过程中突然松手，求此时物体的加速度．
10．如图所示，一个物体从固定斜面的顶端由静止开始下滑，斜面倾角θ＝30°，重力加速度g取10 m/s2.求：
(1)若斜面光滑，则物体下滑过程中加速度的大小；
(2)若斜面不光滑，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝，则物体下滑过程中加速度的大小．
11高铁已成为中国的名片，某人为了测量高铁启动过程的加速度，将一支笔(可视为质点)用细线系于高铁车厢内的顶壁上，高铁启动过程中，发现系笔的细线偏离竖直线的夹角为θ＝37°，此时笔和车厢相对静止，如图所示，设笔的质量为0.1 kg(取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)．求：
(1)车厢运动的加速度大小；
(2)细线对笔的拉力大小．
12.如图所示，质量为4 kg的物体静止于水平面上．现用大小为40 N、与水平方向夹角为37°斜向上的力F拉物体，使物体沿水平面做匀加速直线运动(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．求：
(1)若水平面光滑，物体加速度的大小．
(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体加速度的大小．
13.如图，一个质量为20 kg的物体，从固定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)若给物体一个初速度，使之沿斜面上滑，求上滑的加速度．
4.3　牛顿第二定律 同步练习答案
1.答案　CD
解析　牛顿第二定律的表达式F＝ma表明了各物理量之间的数量关系，即已知两个量，可求第三个量，作用在物体上的合外力，可由物体的质量和加速度计算，并不由它们决定，A错误；质量是物体本身的属性，由物体本身决定，与物体是否受力无关，B错误；由牛顿第二定律知加速度与其所受的合外力成正比，与其质量成反比，m可由其他两量求得，故C、D正确．
2.答案　B
解析　根据牛顿第二定律F＝ma可知，加速度与合力是瞬时对应的关系，合力变化，加速度同时随之变化，当力刚开始作用的瞬间，物体所受的合力立即增大，则立即获得了加速度，而物体由于具有惯性，速度还没有改变，B正确．
3.答案　B
4.【解析】选B。由图像可知物体竖直上升和下落的加速度大小分别为a1=11m/s2,a2=9m/s2物体在竖直向上运动的过程中,由牛顿第二定律得G+Ff=
ma1　①
物体在竖直向下运动的过程中,由牛顿第二定律得
G-Ff=ma2　②
由①②得=,故B正确。
5.【解析】选C。由平衡条件知,剪断细绳前绳与弹簧的拉力分别为2mg、mg;剪断细绳后瞬间,弹簧弹力不变,大小仍为mg,故B球所受合力仍为0,则a2=0;球A受重力和弹簧弹力作用,F合=2mg,方向向下,故a1=-2g,C项正确。
6.答案　C
解析　西瓜与汽车具有相同的加速度a，对西瓜A受力分析如图所示，F表示周围其他西瓜对A的作用力，则由牛顿第二定律得：＝ma，解得：F＝m，故C对，A、B、D错．
7.答案　C
解析　对物块1，由牛顿第二定律得
Fcos 60°－Ff＝ma1，即－μ(mg－Fsin 60°)＝ma1
对物块2，由牛顿第二定律得
Fcos 60°－Ff′＝ma2，即－μ(mg＋Fsin 60°)＝ma2
对物块3，由牛顿第二定律得
F－Ff″＝ma3，即－μmg＝ma3
比较得a1>a3>a2，所以C正确．
8.答案　C
解析　对小球受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律得，
水平方向：Fasin α－Fb＝ma①
竖直方向：Facos α－mg＝0②
由题知α不变，由②分析知Fa不变，由①知Fb＝Fasin α－ma9.答案　(1)0.5 m/s2，方向水平向右　(2)5 m/s2，方向水平向左
解析　(1)在拉力作用下，物体受力如图：
由牛顿第二定律得：
Fcos 37°－μ(mg－Fsin 37°)＝ma1
解得a1＝0.5 m/s2，方向水平向右；
(2)松手后，物体受力如图：
由牛顿第二定律得：μmg＝ma2
解得a2＝5 m/s2，方向水平向左．
10.答案　(1)5 m/s2　(2)2.5 m/s2
解析　(1)若斜面光滑，物体只受重力和斜面的支持力，重力沿斜面向下的分力为物体受到的合力．
根据牛顿第二定律得：mgsin θ＝ma1
所以a1＝gsin θ＝10× m/s2＝5 m/s2；
(2)若斜面不光滑，物体受重力、支持力和摩擦力，重力沿斜面向下的分力和摩擦力的合力为物体受到的合力，根据牛顿第二定律得mgsin θ－Ff＝ma2
FN＝mgcos θ
Ff＝μFN
联立解得：a2＝gsin θ－μgcos θ＝2.5 m/s2.
11答案　(1)7.5 m/s2　(2)1.25 N
解析　法一　合成法
(1)由于车厢沿水平方向运动，笔与车厢的加速度相同，所以笔有水平方向的加速度，所受合力F沿水平方向，选笔为研究对象，受力分析如图所示．
由几何关系可得
F＝mgtan θ
笔的加速度大小a＝＝gtan θ＝7.5 m/s2，即车厢运动的加速度大小为7.5 m/s2
(2)细线对笔的拉力大小为
FT＝＝1.25 N.
法二　正交分解法
以水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系，并将细线对笔的拉力FT正交分解，如图所示
则沿水平方向有FTsin θ＝ma
竖直方向有FTcos θ＝mg
联立解得a＝7.5 m/s2，FT＝1.25 N.
12.答案　(1)8 m/s2　(2)6 m/s2
解析　(1)水平面光滑时，物体的受力情况如图甲所示
由牛顿第二定律得：Fcos 37°＝ma1
解得a1＝8 m/s2
(2)水平面不光滑时，物体的受力情况如图乙所示
Fcos 37°－Ff＝ma2
FN′＋Fsin 37°＝mg
Ff＝μFN′
联立解得a2＝6 m/s2.
13答案　(1)4.4 m/s2，方向沿斜面向下
(2)7.6 m/s2，方向沿斜面向下
解析　(1)沿斜面下滑时，摩擦力沿斜面向上，对物体受力分析如图甲：
由牛顿第二定律得：
mgsin 37°－Ff＝ma1①
FN＝mgcos 37°②
Ff＝μFN③
联立①②③得
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，对物体受力分析如图乙：
由牛顿第二定律得：
mgsin 37°＋Ff′＝ma2④
Ff′＝μFN′⑤
FN′＝mgcos 37°⑥
联立④⑤⑥得
a2＝gsin 37°＋μgcos 37°＝7.6 m/s2，方向沿斜面向下．