高中物理人教版必修1课后习题 第四章 3 牛顿第二定律 Word版含解析

1.关于牛顿第二定律F=kma中比例系数k的下列说法中正确的是(　　)
A.在任何情况下都等于1
B.k的数值是由质量、加速度和力的大小决定的
C.k的数值是由质量、加速度和力的单位决定的
D.在任何单位制中,k都等于1
解析在F=kma中,k的数值是由F、m、a三者的单位决定的,如果m的单位用kg,a的单位用m/s2,力的单位用N,则可使k=1,故只有C正确。
答案C
2.由牛顿第二定律F=ma可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当用很小的力去推很重的桌子时,却推不动,这是因为(　　)
A.牛顿第二定律不适用于静止的物体
B.桌子加速度很小,速度增量也很小,眼睛观察不到
C.推力小于桌子所受到的静摩擦力,加速度为负值
D.桌子所受的合力为零,加速度为零
解析牛顿第二定律的表达式F=ma中的力F是指合力,用很小的力推很重的桌子时,桌子不动,是因为桌子与地面间的最大静摩擦力大于推力,推力与桌子受到的静摩擦力的合力为零,所以桌子所受的合力为零,仍然静止不动,牛顿第二定律同样适用于静止的物体,所以A、B、C都不正确,只有D正确。
答案D
3.对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力F,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.由于物体没有来得及运动,所以速度和加速度都为零
解析物体受重力、支持力和水平拉力F三个力的作用,重力和支持力的合力为零,因此物体所受的合力即水平拉力F。由牛顿第二定律可知,力F作用的同时物体立即获得了加速度,但是速度还是零,因为合力F与速度无关,而且速度只能渐变不能突变。因此B正确,A、C、D错误。
答案B
4.

如图所示,一物块位于光滑水平桌面上;用一大小为F,方向如图所示的力去推它,使它以加速度a向右运动。若保持力的方向不变而增大力的大小,则(　　)
A.a变大
B.a不变
C.a变小
D.因为物块的质量未知,故不能确定a变化的趋势
解析由于桌面光滑,故不受摩擦力,物块受力为重力G、桌面对物体的支持力FN、推力F,设推力与水平方向夹角为α,将F沿水平方向和竖直方向分解,由牛顿第二定律得Fcos α=ma,所以a=,F方向不变而大小增大,可得a变大。选项A正确。
答案A
5.(多选)一质点在外力作用下做直线运动,速度v随时间t变化的图象如图。在图中标出的时刻中,质点所受合外力的方向与速度方向相同的有(　　)

A.t1 B.t2 C.t3 D.t4
解析根据题图可知,t1时质点沿正方向做加速运动,t3时质点沿负方向做加速运动,因此这两个时刻质点所受合外力的方向与速度方向相同。
答案AC
6.

车厢底部有一质量为m=5 kg的物体,如图所示,当小车以7.5 m/s2的加速度向右加速运动时,m与小车始终保持相对静止,试分析物体的受力情况,并求出各力的大小。(g取10 m/s2)
解析物体共受三个力的作用:重力、支持力和小车给它的摩擦力。
其中:重力G=mg=50 N,方向竖直向下。
支持力FN=G=50 N,方向竖直向上。
摩擦力Ff=ma=5×7.5 N=37.5 N,方向水平向右。
答案见解析
能力提升
1.(2019湖北重点学校期末联考)物体与粗糙斜面一起沿水平面向左做匀变速运动,物体和斜面相对静止,如图所示。则斜面对物体的作用力方向(　　)

A.必沿d方向
B.必沿c方向
C.a、c、d方向都有可能
D.a、c方向都有可能
答案D
2.小孩从滑梯上滑下的运动可看作匀加速运动,第一次小孩单独从滑梯上滑下,加速度为a1,第二次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下(小狗不与滑梯接触),加速度为a2,则(　　)
A.a1=a2
B.a1C.a1>a2
D.无法判断a1与a2的大小
解析设小孩的质量为m,与滑梯的动摩擦因数为μ,滑梯的倾角为θ。小孩下滑过程中受到重力mg、滑梯的支持力FN和滑动摩擦力Ff,根据牛顿第二定律得
mgsin θ-Ff=ma
FN=mgcos θ
又Ff=μFN
联立得a=g(sin θ-μcos θ),可见加速度a与小孩的质量无关,则当第二次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下时,加速度与第一次相同,即有a1=a2。
答案A
3.三个完全相同的物块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沿如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,用a1、a2、a3分别代表物块1、2、3的加速度,则(　　)

A.a1=a2=a3 B.a1=a2,a2>a3
C.a1>a2,a2a2,a2>a3
解析对物块1,由牛顿第二定律得Fcos 60°-Ff=ma1,-μ(mg-Fsin 60°)=ma1
对物块2,由牛顿第二定律得Fcos 60°-Ff'=ma2,-μ(mg+Fsin 60°)=ma2
对物块3,由牛顿第二定律得F-Ff″=ma3,-μmg=ma3
比较得a1>a3>a2,所以C正确。
答案C
4.竖直起飞的火箭在推力F的作用下产生10 m/s2的加速度,若推力增大到2F,则火箭的加速度将达到(g取10 m/s2)(　　)
A.20 m/s2 B.25 m/s2
C.30 m/s2 D.40 m/s2
解析推力为F时,F-mg=ma1,当推力为2F时,2F-mg=ma2。以上两式联立可得:a2=30 m/s2。故C正确。
答案C
5.

如图所示,有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进。突然发生意外情况,紧急刹车做匀减速运动,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(　　)
A.m B.ma
C.m D.m(g+a)
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,F表示周围西瓜对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。

答案C
6.

(多选)一质量m=1 kg的物体在水平恒力F作用下水平运动,1 s末撤去恒力F,其v-t图象如图所示,则恒力F和物体所受阻力Ff的大小是(　　)
A.F=8 N B.F=9 N
C.Ff=2 N D.Ff=3 N
解析v-t图的斜率表示加速度,由题图可知,0~1 s内加速度a1==6 m/s2,由牛顿第二定律得F-Ff=ma1;1~2 s内的加速度a2==-3 m/s2,由牛顿第二定律得-Ff=ma2,上式联立可得,F=9 N,Ff=3 N。故B、D项正确。
答案BD


7.

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。(g取10 m/s2)求:
(1)物体运动的加速度大小。
(2)物体受到的摩擦力大小。
(3)物体与墙壁间的动摩擦因数。
解析(1)由h=at2,可得a= m/s2=6 m/s2。
(2)对物体受力分析如图所示:

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-Ff=ma,可得:Ff=mg-ma=8 N。
(3)物体与墙壁间的滑动摩擦力Ff=μFN
所以μ==0.2。
答案(1)6 m/s2　(2)8 N　(3)0.2