第四章　3　牛顿第二定律—2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册课后习题

3　牛顿第二定律
基础巩固
1.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
2.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
3.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
4.雨滴从空中由静止落下,若雨滴受到的空气阻力随雨滴下落速度的增大而增大,图中能大致反映雨滴运动情况的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
5.质量为m的木块,以一定的初速度沿倾角为θ的斜面向上滑动,斜面静止不动,木块与斜面间的动摩擦因数为μ,如图所示,求:
(1)木块向上滑动时的加速度。
(2)若此木块滑到最大高度后,能沿斜面下滑,下滑时的加速度大小。
能力提升
1.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水平拉,如图所示。现让车从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
2.如图所示,一个质量为50
kg的沙发静止在水平地面上,甲、乙两人同时从背面和侧面分别用F1=120
N、F2=160
N的力推沙发,F1与F2相互垂直,且平行于地面。沙发与地面间的动摩擦因数μ=0.3。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10
m/s2。下列说法正确的是(　　)
A.沙发不会被推动
B.沙发将沿着F1的方向移动,加速度为0.6
m/s2
C.沙发将沿着F2的方向移动,加速度为0.2
m/s2
D.沙发的加速度大小为1
m/s2
3.
(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图像如图所示,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
4.(2019浙江温州部分高中高一期中)如图甲所示为四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来越广泛的应用。一架质量m=2
kg的无人机,能提供向上最大的升力为32
N。现让无人机在地面上从静止开始竖直向上运动,25
s后悬停在空中,执行拍摄任务。前25
s内运动的v-t图像如图乙所示,在运动时所受阻力大小恒为无人机重的0.2,g取10
m/s2。求:
(1)从静止开始竖直向上运动,25
s内运动的位移大小;
(2)加速和减速上升过程中提供的升力大小;
(3)25
s后悬停在空中,完成拍摄任务后,关闭升力一段时间,之后又重新启动提供向上最大升力。为保证着地时速度为零,求无人机从开始下落到恢复最大升力的最长时间t。(设无人机只做直线下落)
参考答案
3　牛顿第二定律
基础巩固
1.D　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。
2.B　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。
3.A　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。
4.C　对雨滴进行受力分析可得mg-kv=ma,则雨滴做加速度减小的加速运动。
5.
解析
(1)以木块为研究对象,在上滑时受力如图所示。根据题意,加速度方向沿斜面向下。将各力沿斜面和垂直斜面方向正交分解。
由牛顿第二定律有
mgsin
θ+Ff=ma
①
FN-mgcos
θ=0
②
且Ff=μFN③
由①②③式解得a=g(sin
θ+μcos
θ),方向沿斜面向下。
(2)当木块沿斜面下滑时,木块受到滑动摩擦力大小等于Ff,方向沿斜面向上。由牛顿第二定律有
mgsin
θ-Ff=ma'
④
由②③④式解得a'=g(sin
θ-μcos
θ),方向沿斜面向下。
答案
(1)g(sin
θ+μcos
θ),方向沿斜面向下
(2)g(sin
θ-μcos
θ)
能力提升
1.C　
以小球为研究对象,分析受力情况,如图所示,
根据牛顿第二定律得:水平方向:Fasin
α-Fb=ma
①
竖直方向:Facos
α-mg=0
②
由题,α不变,由②分析得知Fa不变。
由①得知,Fb=Fasin
α-maα,即Fb变小。
2.D　由二力合成可知,两力的合力大小为F==200
N,而fmax=μFN=μmg=0.3×500
N=150
N,有F>Fmax,则沙发要做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有F-fmax=ma,可得a=1
m/s2,故D项正确。
3.BD　v-t图像的斜率表示加速度,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。
4.解析
(1)由v-t图像面积可得,无人机从静止开始竖直向上运动,25
s内运动的位移为70
m。
(2)由图像的斜率知,加速过程加速度为a1=0.8
m/s2,设加速过程升力为F1,
由牛顿第二定律得:F1-mg-0.2mg=ma1
解得:F1=25.6
N
由图像的斜率知,减速过程中加速度大小为a2=0.4
m/s2,设减速过程升力为F2,
由牛顿第二定律得:mg+0.2mg-F2=ma2,
解得:F2=23.2
N。
(3)设失去升力下降阶段加速度为a3,由牛顿第二定律得:mg-Ff=ma3,解得:a3=8
m/s2
恢复最大升力后加速度为a4,由牛顿第二定律得:
Fmax-mg+0.2mg=ma4,解得:a4=8
m/s2
根据对称性可知,应在下落过程的中间位置恢复升力,
由a3t2,得t=
s。
答案
(1)70
m　(2)25.6
N　23.2
N　(3)
s