4.3 牛顿第二定律
一、单选题
1.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.物体立即获得加速度
B.物体立即获得速度
C.物体同时获得速度和加速度
D.由于物体来不及运动,所以物体的速度和加速度都为零
2.用40N的水平力F拉一个静止在光滑水平面上、质量为20kg的物体,力F作用3s后撤去,则第5s末物体的速度和加速度的大小分别是( )
A.v=6m/s,a=0 B.v=3m/s,a=2m/s2
C.v=6m/s,a=2m/s2 D.v=3m/s,a=0
3.一个热气球与沙包的总质量为,在空气中以加速度下降。为了使它以同样大小的加速度上升,应该抛掉的沙的质量为( )
A. B. C. D.
4.一个物体质量为2kg,在几个力作用下处于静止状态,现把一个大小为10N的力撤去,其他力保持不变,则该物体将( )
A.沿该力的方向开始做匀加速运动,加速度的大小是5m/s2
B.沿该力的相反方向做匀加速运动,加速度的大小是5m/s2
C.沿该力的方向做匀加速直线运动
D.由于惯性,物体仍保持原来的静止状态不变
5.关于物体所受的合力,下列说法正确的是( )
A.物体所受的合力不为零,其加速度不可能为零
B.物体所受的合力的方向,就是物体运动的方向
C.物体所受的合力与物体运动的加速度无直接关系
D.物体所受的合力为零,则加速度不一定为零
6.如图所示,位于水平地面上的质量为M的小木块,在大小为F、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做匀加速运动。若木块与地面之间的动摩擦因数为μ , 则木块的加速度为( )
B.
C. D.
7.如图所示,当小车水平向右运动时,用细线悬挂在小车顶部的小钢球与车厢保持相对静止,细线与竖直方向的夹角为θ,重力加速度为g。则( )
A.小车做加速运动
B.小钢球的加速度为gsinθ
C.细线对小钢球的拉力小于钢球的重力
D.细线的拉力大于小钢球的重力
8.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=20N,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
9.迄今为止,我国是世界上第三个拥有空间站的国家,空间站的建立为我国在科技领域展示了广阔的前景;如图为采用动力学方法测量空间站质量的原理图。已知飞船质量为3.0×103kg,其推进器的平均推力F为900N,在飞船与空间站对接后,推进器工作5s内,测出飞船与空间站的速度变化为0.05m/s,则空间站的质量为( )
A.9.0×104kg B.8.7×104kg C.9.3×104kg D.8.0×104kg
10.如图所示,在直线行驶的汽车中(车窗关闭、未开空调),用轻绳拴住的氢气球和挂在中央后视镜上的车挂件都偏离了竖直方向。则( )
A.汽车速度越大,氢气球的惯性越大
B.由氢气球的状态表明汽车在做减速运动
C.空气对氢气球有斜向右上方的作用力
D.空气对氢气球的作用力大于氢气球对空气的作用力
11.如图所示,质量为m的滑块P置于光滑水平面上,左侧通过细线连接墙上E点,细线保持水平;右侧通过轻弹簧连接天花板上F点,弹簧与水平面夹角为,此时P对水平面的压力恰好为零,则( )
A.弹簧中的弹力大小为 B.细线中的拉力大小为
C.剪断细绳瞬间滑块P的加速度大小为 D.剪断弹簧瞬间滑块P的加速度大小为是
12.如图甲所示,商场轻绳上挂有可以自由滑动的夹子,各柜台的售货员将票据夹在夹子上通过轻绳传送给收银台。某时刻夹子的加速度恰好在水平方向,轻绳的形状如图乙,其左侧与水平夹角为,右侧处于水平位置,已知夹子的质量为m,重力加速度为g,不计一切阻力,则下列说法正确的是( )
A.夹子两侧轻绳的弹力大小不相等
B.轻绳对夹子的作用力方向竖直向上
C.夹子的加速度方向水平向左
D.夹子的加速度大小等于
二、多选题
13.如图所示,悬挂于小车里的小球偏离竖直方向θ角,则小车可能的运动情况是( )
A.向右减速运动
B.向右加速运动
C.向左减速运动
D.向左加速运动
14.汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速行驶。根据牛顿运动定律可知( )
A.汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力 B.汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力
C.汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力 D.汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力
15.关于运动与力的关系,下列说法中正确的是( )
A.物体受到的合力为零时,它一定处于静止状态
B.物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同
C.物体受到不为零的合力作用时,它的运动状态可能不发生改变
D.物体受到不为零的合力作用时,它的运动状态一定发生改变
16.中国传统杂技“爬杆”屡获国际大奖,某次表演中杂技演员双手紧握竹竿匀速攀升和匀加速下滑时,所受的摩擦力分别是和,则( )
A.向上,向上 B.向下,向上 C. D.
三、解答题
17.如图所示,沿倾角为θ的斜面向上拉一个质量为m的方木箱,拉力F与斜面平行,木箱与斜面的动摩擦因数为μ,木箱沿斜面向上运动的距离为s。(从静止加速运动)
(1)画出木箱所受到的力的示意图。
(2)写出合力的表达式。
(3)求木箱通过距离s所用的时间t。
18.动车车厢内悬吊着一个质量为m的小球,动车匀加速行驶时,悬线偏离竖直方向的角度为θ。求:
(1)动车的加速度。
(2)动车加速行驶时悬线的拉力的大小。
19.如图所示,A为电磁铁,C为胶木秤盘,A和C(包括支架)的总质量为M。B为铁片,质量为m。当电磁铁通电时,铁片被吸引加速上升,设某时刻铁片的加速度为a,则轻绳上拉力F的大小为多少?
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.A
【详解】
根据牛顿第二定律F=ma知,加速度与合力是瞬时对应的关系,合力变化,加速度同时随着变化。当力刚开始作用的瞬间,立即获得了加速度;根据v=at可知,物体获得速度需要一定的时间,所以速度不会立即改变,此刻还为零,故A正确,BCD错误。
故选A。
【点睛】
根据牛顿第二定律的瞬时性,分析加速度与水平拉力的关系;根据速度时间关系分析速度是否立即变化。
2.A
【详解】
根据牛顿第二定律得
则3s末
v=at=6m/s。
3s后撤去外力后,物体做匀速直线运动,加速度为零,速度为6m/s。故A正确,BCD错误。
故选A。
3.C
【详解】
设热气球受到的浮力大小为F,热气球下降的加速度大小为,则由牛顿第二定律可得
解得
由题意知,热气球上升时的加速度大小为,则由牛顿第二定律可得
解得
故抛掉的沙的质量为
ABD错误,C正确。
故选C。
4.B
【详解】
物体刚开始处于静止状态,其所受合力为零,撤去一个大小为10N的力,则物体所受其他力的合力大小为10N,方向与撤去的10N的力方向相反,据牛顿第二定律可得
则物体沿该力相反方向做匀加速运动,加速度大小为5m/s2。
故选B。
5.A
【详解】
AD.若物体所受合力不为零,则其加速度一定不为零,反之亦然, D错误A正确;
BC.合力的方向与加速度方向相同,与速度方向无关,且合力与加速度有直接的因果关系,BC错误。
故选A。
6.D
【详解】
对物体受力分析可知,物体受到重力、支持力、拉力和摩擦力的作用,在水平方向有
竖直方向有
滑动摩擦力
根据以上三式联立可以求得
故选D。
7.D
【详解】
AB.钢球与小车的加速度相同,一定在水平方向,由于细线向右偏,故钢球受到的合力向左,加速度向左,故小车向右做减速运动,由牛顿第二定律可得
可得钢球的加速度为
AB错误;
CD.细线对小钢球的拉力为
C错误,D正确。
故选D。
8.B
【详解】
物体向左运动,受到的滑动摩擦力向右,大小为
物体向左运动过程中,由牛顿第二定律得
代入数据解得物体向左运动过程中的加速度
故B正确,ACD错误。
故选B。
9.B
【详解】
飞船与空间站整体加速度为
由牛顿第二定律知,空间站质量
故B正确。
故选B。
10.C
【详解】
A.惯性只和质量有关,与物体的运动状态无关,A错误;
B.挂件受到斜向右上方的拉力及重力作用,合力水平向右,故汽车在做加速运动,B错误;
C.氢气球受到重力、浮力、轻绳斜向左下方的拉力,要随车一起加速,故空气对氢气球有斜向右上方的作用力,C正确;
D.由牛顿第三定律可知,空气对氢气球的作用力等于氢气球对空气的作用力,D错误。
故选C。
11.C
【详解】
A.因为滑块P对水平面的压力恰好为零,所以对滑块P受力分析可得
故有弹簧中的弹力大小为
A错误;
B.对滑块P受力分析可得,细线中的拉力大小为
B错误;
C.剪断细绳瞬间,因为弹簧的形变不会突变,滑块P的合外力为,故其加速度大小为,C正确;
D.剪断弹簧瞬间,细线的形变会突变,此时滑块P的合外力为0,故滑块P的加速度大小为,D错误。
故选C。
12.D
【详解】
ACD.依题意,对夹子进行受力分析,如图所示
由于夹子可以自由滑动,故该结点为“活结”,夹子两侧轻绳的弹力大小相等,此时刻夹子的加速度恰好在水平方向,所以竖直方向有
水平方向,根据牛顿第二定律有
联立求得
方向水平向右,故AC错误,D正确;
B.由于夹子加速度水平向右,故轻绳对夹子的作用力与夹子重力的合力方向水平向右,重力方向竖直向下,显然轻绳对夹子的作用力方向不可能竖直向上,故B错误。
故选D。
13.BC
【分析】
车和球一起运动,它们有共同的加速度,对小球受力分析,可以求得小球的加速度的方向,即为小车的加速度的方向,从而可以判断小车可能的运动情况。
【详解】
对小车及小球整体分析可知,整体沿水平方向运动,则加速度沿水平方向,即合力沿水平方向;对小球受力分析可知其合力水平向右,则加速度也水平向右,所以小车可能是向右加速运动,也可能是向左减速运动,故选项BC正确,选项AD错误。
故选BC。
【点睛】
对于多个物体的受力分析通常采用的方法就是整体法和隔离法,通过隔离法求得加速度,再利用整体法判断整体的运动情况。
14.BC
【详解】
AB.汽车拉拖车的力与拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力,大小始终相同,A错误,B正确;
CD.物体做加速运动,所以汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力,D错误,C正确。
故选BC。
15.BD
【详解】
A.根据牛顿第一定律得知,物体受到的合力为零时,它处于静止状态或匀速直线运动状态,故A错误;
B.物体匀加速直线运动则物体的运动方向与它所受的合力的方向相同,物体做曲线运动物体的运动方向与它所受的合力的方向不相同,故B正确;
CD.根据牛顿第二定律可知,力是改变物体运动状态的原因,故C错误,D正确;
故选BD。
16.AD
【详解】
AB.杂技演员双手紧握竹竿匀速攀升时,手与竹竿之间存在静摩擦力,且手有相对竹竿下滑的趋势,所以此时杂技演员所受的静摩擦力f1方向沿竹竿向上,大小为
杂技演员匀加速下滑时,杂技演员所受的滑动摩擦力f2方向沿竹竿向上,根据牛顿第二定律
即
则
故选AD。
17.(1) ;(2)Fx=FN mgcosθ=0,Fy=F mgsinθ μmgcosθ;(3)
【详解】
解:(1)木箱受到重力mg、拉力F、摩擦力Ff、斜面支持力FN,木箱所受到的力的示意图,如图所示,
(2)用正交分解法求解,建立平面直角坐标系,垂直斜面向上为x轴;沿斜面向上为y轴,合力的表达式:在垂直斜面方向的合力
Fx=FN mgcosθ=0
在沿斜面方向的合力
Fy=F Ff=F mgsinθ μmgcosθ
(3)木箱沿斜面运动的加速度,由牛顿第二定律得
木箱通过距离s所用的时间,由位移公式,可得
18.(1)a=gtanθ;(2)
【详解】
解:(1)小球随动车车厢做加速运动,小球受到重力mg、悬线的拉力T,如图所示,由牛顿第二定律可得
mgtan =ma
a=gtanθ
(2)动车加速行驶时悬线的拉力由图可得大小为
19.Mg+mg+ma
【详解】
在铁片B上升的过程中,轻绳上的拉力F大小等于AC的重力Mg和B对A的引力F引′的和。在铁片B上升的过程中,对B有
所以
由牛顿第三定律可知B对A的引力F引′与A对B的引力F引大小相等、方向相反,所以
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