高中物理粤教版必修一同步练习课时跟踪检测（十八）+牛顿第二定律的应用+Word版含答案

课时跟踪检测（十八） 牛顿第二定律的应用
1．假设汽车突然紧急制动后所受到的阻力的大小与汽车所受的重力的大小差不多，当汽车以20 m/s的速度行驶时突然制动，它还能继续滑动的距离约为(　　)
A．40 m　　　　　　　 　B．20 m
C．10 m D．5 m
解析：选B　a＝＝＝g＝10 m/s2，由v2＝2ax得x＝＝ m＝20 m，B对。
2．质量为1 kg的物体，受水平恒力作用，由静止开始在光滑的水平面上做加速运动，它在t s内的位移为s m，则F的大小为(　　)
A. B.
C. D.
解析：选A　由s＝at2得：a＝ m/s2，对物体由牛顿第二定律得：F＝ma＝1× N＝ N，故A正确。
3．一物体在多个力的作用下处于静止状态，如果仅使其中某个力的大小逐渐减小到零，然后又逐渐从零恢复到原来大小(在上述过程中，此力的方向一直保持不变)，那么如图所示的v-t图象中，符合此过程中物体运动情况的图象可能是(　　)
解析：选D　其中的一个力逐渐减小到零的过程中，物体受到的合力逐渐增大，则其加速度逐渐增大，速度时间图象中图象的斜率表示加速度，所以在力逐渐减小到零的过程中图象的斜率逐渐增大，当这个力又从零恢复到原来大小时，合力逐渐减小，加速度逐渐减小，图象的斜率逐渐减小，故D正确。
4.一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮，绳的一端系一质量m＝15 kg的重物，重物静止于地面上，有一质量m′＝10 kg的猴子，从绳子的另一端沿绳向上爬，如图1所示，不计滑轮与绳子间的摩擦，在重物不离开地面的条件下，猴子向上爬的最大加速度为(g取10 m/s2)(　　)
图1
A．25 m/s2 B．5 m/s2
C．10 m/s2 D．15 m/s2
解析：选B　重物不离开地面，绳对猴子的最大拉力为F＝mg＝150 N，对猴子应用牛顿第二定律得
F－m′g＝m′a
所以a的最大值为a＝5 m/s2。
5.如图2所示，在光滑地面上，水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车质量是M，木块质量是m，外力大小是F，木块和小车之间动摩擦因数是μ，则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是(　　)
图2
A．μmg　　　　　　　 　B.
C．μ(M＋m)g D.
解析：选B　对m和M整体，由牛顿第二定律：
F＝(M＋m)a①
对m：f＝ma②
由①②得：f＝F，故B正确。
6.(多选)如图3所示，质量为m＝1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为10 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F＝2 N的恒力，在此恒力作用下(取g＝10 m/s2)(　　)
图3
A．物体经10 s速度减为零
B．物体经2 s速度减为零
C．物体速度减为零后将保持静止
D．物体速度减为零后将向右运动
解析：选BC　物体受到向右的恒力和滑动摩擦力的作用，做匀减速直线运动。滑动摩擦力大小为f＝μFN＝μmg＝3 N，故a＝＝5 m/s2，方向向右，物体减速到0所需时间为t＝＝2 s，故B正确，A错误。减速到零后F＜f，物体处于静止状态，故C正确，D错误。
7.(多选)如图4所示，质量为m的球与弹簧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，当仅剪断Ⅰ、Ⅱ中的一根的瞬间，球的加速度a应是(　　)
图4
A．若断Ⅰ，则a＝g，方向竖直向下
B．若断Ⅱ，则a＝，方向水平向左
C．若断Ⅰ，则a＝，方向沿Ⅰ的延长线
D．若断Ⅱ，则a＝g，方向竖直向上
解析：选AB　若断Ⅰ，则水平细线Ⅱ中的拉力突变为0，则加速度a＝g，方向竖直向下，A正确、C错误；若断Ⅱ，则弹簧Ⅰ中的拉力还没有来得及变化，与小球的重力的合力大小为T2，方向为水平向左，所以加速度a＝，方向水平向左，B正确、D错误。
8．某消防队员从一平台上跳下，下落2 m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5 m，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为(　　)
A．自身所受重力的2倍
B．自身所受重力的5倍
C．自身所受重力的8倍
D．自身所受重力的10倍
解析：选B　由自由落体规律可知：vt2＝2gH
缓冲减速过程：vt2＝2ah
由牛顿第二定律列方程FN－mg＝ma
解得FN＝mg(1＋)＝5mg，故B正确。
9.(多选)如图5所示，置于水平地面上的相同材料的质量分别为m和m0的两物体用细绳连接，在m0上施加一水平恒力F，使两物体做匀加速直线运动，对两物体间细绳上的拉力，下列说法正确的是(　　)
图5
A．地面光滑时，绳子拉力大小等于
B．地面不光滑时，绳子拉力大小等于
C．地面不光滑时，绳子拉力大于
D．地面不光滑时，绳子拉力小于
解析：选AB　地面光滑时，将两物体看做一个整体，则由牛顿第二定律可得：F＝(m＋m0)a，对m分析可得：T＝ma，联立解得：T＝；当地面不光滑时，将两者看做一个整体，可得F－μ(m＋m0)g＝(m＋m0)a，对m分析可得：T－μmg＝ma，联立可得T＝，故A、B正确。
10．(多选)(2015·全国卷Ⅰ)如图6(a)所示，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v-t图线如图(b)所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出(　　)
图6
A．斜面的倾角
B．物块的质量
C．物块与斜面间的动摩擦因数
D．物块沿斜面向上滑行的最大高度
解析：选ACD　由题图(b)可以求出物块上升过程中的加速度为a1＝，下降过程中的加速度为a2＝。物块在上升和下降过程中，由牛顿第二定律得mgsin θ＋f＝ma1，mgsin θ－f＝ma2，由以上各式可求得sin θ＝，滑动摩擦力f＝，而f＝μFN＝μmgcos θ，由以上分析可知，选项A、C正确。由v-t图象中横轴上方的面积可求出物块沿斜面上滑的最大距离，可以求出物块沿斜面向上滑行的最大高度，选项D正确。
11．航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m＝2 kg，动力系统提供的恒定升力F＝28 N。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升，设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10 m/s2，飞行器飞行t＝8 s时到达高度H＝64 m，求：
(1)飞行器匀加速上升的加速度a的大小；
(2)t＝8 s时飞行器的速度v的大小；
(3)飞行器所受阻力f的大小。
解析：(1)由匀变速直线运动的位移公式可得：H＝at2，飞行器的加速度：a＝＝ m/s2＝2 m/s2；
(2)飞行器的速度：v＝at＝2×8 m/s＝16 m/s；
(3)由牛顿第二定律得：F－mg－f＝ma，解得：f＝F－m(g＋a)＝28 N－2×(10＋2) N＝4 N。
答案：(1)2 m/s2　(2)16 m/s　(3)4 N
12.质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v-t图象如图7所示，g取10 m/s2，求：
图7
(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ；
(2)水平推力F的大小；
(3)0～10 s内物体运动位移的大小。
解析：(1)设物体做匀减速直线运动的时间为Δt2、初速度为v20、末速度为v2t、加速度为a2，则
a2＝＝－2 m/s2①
设物体所受的摩擦力为f，根据牛顿第二定律，有f＝ma2②
f＝－μmg③
联立解得μ＝0.2。
(2)设物体做匀加速直线运动的时间为Δt1，初速度为v10、末速度为v1t、加速度为a1，a1＝＝1 m/s2
根据牛顿第二定律，有：F－f＝ma1
F＝6 N。
(3)由匀变速直线运动位移公式，得
s＝s1＋s2＝v10Δt1＋a1Δt12＋v20Δt2＋a2Δt22＝46 m。
答案：(1)0.2　(2)6 N　(3)46 m