人教版必修第一册 4.3 牛顿第二定律
一、单选题
1.无人机航拍以无人驾驶飞机作为空中平台进行摄影。某款质量m=1kg的摄影无人机开始悬停在湖面一定高度处,为了全景拍摄景物,无人机先加速下降至v1=4m/s再匀速下降最后减速下降至速度为零。接着无人机加速上升达到v2=6m/s随即减速上升为零时,恰好升至原来高度。已知加速和减速的加速度大小分别为a1=2m/s2,a2=1m/s2.忽略空气阻力影响,求无人机:减速上升时受到竖直升力F大小( )
A.6N B.9N C.12N D.15N
2.《曹冲称象》是家喻户晓的典故,“置象大船之上,而刻其水痕所至,称物以载之,则校可知矣。”它既反映出少年曹冲的机智,同时也体现出重要的物理思想方法,这个故事中用到的物理方法是( )
A.等效替代法 B.极限法
C.控制变量法 D.理想模型法
3.如图所示,水平固定粗糙杆上穿过一个小球,小球与左端固定的水平轻弹簧相连,是弹簧原长位置。若向右把小球拉到B点,t=0时刻由静止释放小球,时刻小球刚好第一次运动到点,继续运动到A点时速度为零。下列有关小球运动的v-t图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
4.2022年初金华轨道交通金义线正式开通,某次列车从进站减速到以一定的速度离开车站的这段时间内的速度—时间图象如图所示,对于该列车下列说法正确的是( )
A.进站减速时列车的加速度大小为
B.列车在加速与减速两阶段运动的位移相同
C.若列车总质量不变,则减速时列车所受的合外力比加速时列车所受的合外力大
D.若列车在该站不停车,以的速度匀速驶过该站,与原来相比,通过车站的运行时间少耗费
5.一国产无人驾驶汽车质量为2.0×103kg,在试驾过程中以8m/s的速度行驶。人工智能发现车头前方20m处的斑马线上有行人,为礼让行人开始减速,从发现行人到停止运动,其v-t图像如图所示。则下列说法正确的是( )
A.汽车减速过程的加速度大小为2m/s2
B.汽车停止时车头距斑马线1m
C.图示过程中汽车运动的平均速度大小为4m/s
D.汽车在减速过程中受到的合力约为4.6×103N
6.伽利略通过理想斜面实验推翻了亚里士多德的观点:力是维持物体运动原因。实验时,水平面上铺上不同的材料,将小车由斜面体的同一高度静止释放,经过一段时间小车停止时距离斜面体底端的距离不同。则下列说法正确的是( )
A.通过该实验直接得出了牛顿第一定律
B.该实验说明,质量一定时作用力越小加速度越小
C.如果小车与水平面间没有摩擦力,则小车最终会停止
D.实验时,将小车由同一高度释放是为了使小车到斜面体底端的速度相等
7.高铁被誉为中国“新四大发明”之一,速度可达350km/h。如图,列车行驶过程中,一硬币直立在窗台上,则硬币( )
A.一定做匀速直线运动
B.一定只受重力和支持力
C.一定受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用
D.可能受到与列车行驶方向相反的摩擦力作用
8.两个质量均为m的小球放置在倾角为的光滑斜面上(斜面固定在地面上不动),如图所示,系统静止时,弹簧与细线均平行于斜面,在细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
9.如图,吊篮用绳子悬挂在天花板上,吊篮A及物块B、C的质量均为m,重力加速度为g,则将悬挂吊篮的轻绳剪断的瞬间,下列说法正确的是( )
A.三者的加速度都为g
B.C的加速度为零,A和B的加速度为g
C.B对A的压力为2mg
D.B对A的压力为mg
10.如图所示,一小车在水平面上做匀变速直线运动,车厢内两质量相同的小球通过轻绳系于车厢顶部,轻绳OA、OB与竖直方向夹角均为45°,其中一球用水平轻绳AC系住,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.小车运动方向向右
B.小车的加速度大小为
C.轻绳OA拉力大小大于轻绳OB拉力大小
D.轻绳CA拉力大小是轻绳OA拉力的 倍
11.如图所示,一汽车在水平路面上匀速直线行驶,行车记录仪用吸盘式支架固定在倾斜的挡风玻璃上,行车记录仪和支架的重量分别为G1和G2.下列说法正确的是( )
A.挡风玻璃对支架的力方向垂直玻璃面向下 B.挡风玻璃对支架的力大于G1+G2
C.支架对行车记录仪的力方向水平向前 D.若汽车加速,支架对行车记录仪的力大于G1
12.如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为,在斜杆下端固定有质量为m的小球,下列关于杆对球的作用力F的判断中,不正确的是( )
A.小车静止时,,方向竖直向上
B.小车匀速时,,方向垂直杆向上
C.小车向右匀加速运动,加速度大小为a时,可能有,方向沿着杆斜向上
D.小车向右匀减速运动,加速度大小为a时,,方向斜向左上方
13.天宫空间站是我国自主建造的载人空间站,它展现了中国航天人世界领先的技术水平。如图所示是采用动力学方法测量某空间站质量的原理图,若已知飞船质量为,其推进器的平均推动力,在飞船与空间站对接后,推进器工作时间内,测出飞船和空间站速度改变量是,则空间站的质量为( )
A. B. C. D.
14.关于对牛顿第二定律的认识,下列说法中正确的是( )
A.某物体受到的合外力越大,物体的速度就越大
B.某物体受到的合外力越大,物体速度变化越大
C.某物体受到的合外力越大,物体速度变化越快
D.由得物体的质量跟它受到的合外力成正比,跟它的加速度成反比。
15.在行车过程中,为了尽可能地减轻汽车在碰撞过程中对人体造成的伤害,人们设计了安全带。如图,假定乘客质量为,汽车车速为,从踩下刹车到车完全停止需要的时间为,那么,安全带对乘客的水平作用力大小约为( )
A. B. C. D.
二、填空题
16.质量是的物体在空中竖直下落,加速度是 。空气作用于物体的阻力是________。
17.如图甲所示,长木板B固定在光滑水平面上,可视为质点的物体A静止叠放在B的最左端。现用F=6 N的水平力向右拉A,经过5 s,A运动到B的最右端,且其图象如图乙所示。已知A、B的质量分别为1 kg、4 kg,A、B间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2。A、B间的动摩擦因数为________,若B不固定,B的加速度大小为________m/s2。
18.如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角,球和车厢相对静止,球的质量为1 kg(g取10 m/s2,,)。则车厢运动的加速度大小是________。
三、解答题
19.一个物体受到的合力是4N时,产生的加速度为2m/s2。若该物体的加速度为6m/s2,它受到的合力是多大?
20.2020年1月24日4时30分,我国在中国文昌航天发射场,用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,顺利将探测器送入预定轨道。如图所示为长征五号系列运载火箭其箭体长度56.97米,火箭起飞质量为860吨,初始的推力是10524千牛。求:
(1)火箭竖直向上起动时的加速度为多少?
(2)随着火上升过程中燃料的消耗,火箭的质量减小,其加速度将如何变化?(忽略空气阻力)
21.质量m=15kg的物体在如图甲所示的平面上运动,其相互垂直的两个分速度和,随时间变化的图像如图乙所示,求:
(1)物体所受的合力大小;
(2)物体的初速度大小;
(3)若时刻物体的位置在坐标原点,求4s末物体的位置坐标。
22.如图,将质量m=0.1kg的圆环套在固定的水平直杆上。环的直径略大于杆的截面直径。环与杆间动摩擦因数μ=0.8。对环施加一位于竖直平面内斜向上,与杆夹角θ=53°的拉力F,使圆环以a=4.4m/s2的加速度沿杆运动,求F的大小。(取sin53°=0.8,cos53°=0.6,g=10m/s2)
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.B
【详解】
由牛顿第二定律得
得
B正确,ACD错误。
故选B。
2.A
【详解】
当物体和大象分别在船上时,船下沉的深度相同,则物体的重量与大象的重量相等,该方法为等效替代法。
故选A。
3.C
【详解】
A.t=0时刻在B点由静止释放小球,对小球,根据牛顿第二定律可知
解得
可知,小球由B向A运动过程中,弹簧的弹力逐渐减小,则小球先做加速度减小的加速运动,故A错误;
BCD.当弹簧的弹力减小到
时,速度达到最大,由于小球向左运动,则摩擦力向右,合力等于零的位置在O点的右侧,即小球速度最大时,小球还未到达O点,继续向前运动,则根据牛顿第二定律可知
小球做减速运动,并且加速度逐渐增大,故BD错误,C正确。
故选C。
4.C
【详解】
A.由图像可知进站减速时列车的加速度大小为
A错误;
B.图像与横轴围成的面积表示位移,列车在减速阶段运动的位移为
列车在加速阶段运动的位移为
可知列车在加速与减速两阶段运动的位移不相同,B错误;
C.列车在加速阶段的加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
由于
可知若列车总质量不变,则减速时列车所受的合外力比加速时列车所受的合外力大,C正确;
D.若列车在该站不停车,以的速度匀速驶过该站,则列车匀速所用的时间为
与原来相比,通过车站的运行时间少耗费的时间为
D错误;
故选C。
5.D
【详解】
A.汽车减速过程的加速度大小为
选项A错误;
B.汽车停止时运动的距离
则车头距斑马线2m,选项B错误;
C.图示过程中汽车运动的平均速度大小为
选项C错误;
D.汽车在减速过程中受到的合力约为
选项D正确。
故选D。
6.D
【详解】
A.牛顿第一定律不是实验定律,A错误;
B.牛顿第二定律表明,物体的质量一定时,作用力越小加速度越小,B错误;
C.摩擦力越小,则小球运动得越远,由此得出的结论是如果水平面光滑,小球受到的合外力为0,则小球将沿着水平面一直运动下去,C错误;
D.控制小车从斜面同一高度滑下是为了让小车滑到水平面时的初速度相同,D正确。
故选D。
7.D
【详解】
若高铁匀速运动,则硬币受重力和支持力作用;若高铁做加速运动,则硬币除受重力和支持力外,还受与列车运动方向相同的摩擦力作用;若高铁做减速运动,则硬币除受重力和支持力外,还受与列车运动方向相反的摩擦力作用。
故选D。
8.C
【详解】
细线烧断前,分析整体受力可知弹簧的拉力为
细线烧断瞬间,小球A受的合力沿斜面向下,大小为
由牛顿第二定律知,小球A的瞬时加速度为
小球B受的合力沿斜面向上,大小为
小球B的瞬时加速度为
故C正确,ABD错误。
故选C。
9.B
【详解】
AB.受力分析可知,物体C受重力和弹簧弹力,弹簧的弹力不能突变,在细绳剪断瞬间,C受到的弹力与重力相等,所受合力为零,则C的加速度为0;物体B与A相对静止,将A、B看作一个整体,受重力和弹簧的压力,弹簧的压力等于C物体的重力mg,对A、B组成的系统,由牛顿第二定律得
故A错误,B正确;
以吊篮A为研究对象,A受到重力与B对A的压力,由牛顿第二定律得
代入数据得
故CD错误。
故选B。
10.D
【详解】
AB.对右侧小球进行受力分析,结合牛顿第二定律可知加速度大小为
方向向左,但小车的运动方向不确定,即小车可能向右做匀减速运动,也可能向左做匀加速运动,小车与小球具有共同的加速度,选项AB错误;
CD.由于两小球质量相同,则
故轻绳OA、OB拉力大小相等,即
故轻绳CA拉力大小
选项D正确,C错误。
故选D。
11.D
【详解】
AB.因为汽车匀速直线运动,故挡风玻璃对支架的力与行车记录仪和支架的重量的和平衡,等于G1+G2,竖直向上;故AB错误;
C.以行车记录仪为研究对象,支架对行车记录仪的力与行车记录仪的重力平衡,方向竖直向上,故C错误;
D.若汽车加速,合外力水平向前,支架对行车记录仪的力大于G1;故D正确。
故选D。
12.B
【详解】
AB.小车静止或做匀速直线运动时,球处于平衡状态,重力mg与F是一对平衡力,由平衡条件可知:,方向;竖直向上,故A正确,不符合题意,B错误,符合题意;
C.小车向右做匀加速直线运动,如果加速度大小
杆的作用力
方向:沿杆斜向上,故C正确,不符合题意;
D.小车向右做匀减速直线运动,加速度大小为a,由牛顿第二定律,水平方向
竖直方向
合力
方向:斜向左上方,故D正确,不符合题意。
故选B。
13.C
【详解】
设飞船和空间站在这5s内的加速度大小为a,则由加速度的定义式可得
设空间站的质量为m空,则以空间站和飞船为整体,利用牛顿第二定律有
代入数据可得
故选C。
14.C
【详解】
A.物体受到的合外力越大,加速度越大,但加速度大小与速度无关,所以物体的速度不一定越大,故A错误;
B.物体的速度变化越大,加速度不一定越大,还要看速度变化所用的时间,所以物体受到的合外力越大,物体的速度变化不一定越大,故B错误;
C.根据牛顿第二定律知物体受到的合外力越大,加速度一定越大,则物体的速度变化越快,故C正确;
D.质量是物体的固有属性,可通过求得,但不能说m与F成正比,与a成反比,故D错误。
故选C。
15.C
【详解】
刹车之后乘客做匀减速运动,初速度,刹车时间,加速度大小为
根据牛顿第二定律,安全带对乘客的水平作用力大小
故选C。
16.
【详解】
根据牛顿第二定律得
解得
17.
【详解】
[1]由图乙可得,物体A的加速度大小为
以A为研究对象,由牛顿第二定律
解得A、B间的动摩擦因数为;
[2]若B不固定,假设A、B发生相对滑动,
以A为研究对象,根据牛顿第二定律
解得A的加速度大小为
以B为研究对象,根据牛顿第二定律
解得B的加速度大小为
由于
故假设成立,B的加速度大小为。
18.
【详解】
小球和车厢相对静止,它们的加速度相同.以小球为研究对象,对小球进行受力分析如图所示
小球所受合力
由牛顿第二定律得小球的加速度为
19.12N
【详解】
物体的质量为
若该物体的加速度为6m/s2,它受到的合力是
20.(1);(2)逐渐增大
【详解】
(1)根据牛顿第二定律可得
解得
(2)根据牛顿第二定律可得
解得
随着火上升过程中燃料的消耗,火箭的质量减小,其加速度将逐渐增大。
21.(1);(2);(3)
【详解】
(1)由图像可知,方向物体做匀速直线运动,而在方向做以初速度3m/s,加速度1m/s2的匀减速直线运动,根据牛顿第二定律
则物体所受的合力大小为
(2)由速度的合成平行四边形法则,则有物体的初速度的大小为
得
(3)当时,在方向上物体位移为
解得
而在y方向物体的位移为
解得
因此时物体的位置坐标为。
22.1N或9N
【详解】
由受力分析可得,当
Fsin53°-mg=0
则有
F=1.25N
当F<1.25N时,环与杆的上部接触,受力分析如图甲所示
由牛顿第二定律得
Fcosθ-μN=ma
N+Fsinθ=mg
解得
F=1N
当F>1.25N时,环与杆的下部接触,受力分析如图乙所示
由牛顿第二定律得
Fcosθ-μN=ma
Fsinθ=mg+N
解得
F=9N
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