4.2牛顿第二定律 —【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册检测（word含答案）
文档属性
| 名称 | 4.2牛顿第二定律 —【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册检测（word含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 187.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-06-14 05:41:56 | ||
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文档简介
牛顿第二定律练习题
一、对牛顿第二定律的理解
1、下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其变形公式的理解，正确的是( )
A．由F＝ma可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比
B．由m＝可知，物体的质量与其所受合外力成正比，与其运动的加速度成反比
C．由a＝可知，物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比
D．由m＝可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力求出
2、初始时静止在光滑水平面上的物体，受到一个逐渐减小的水平力的作用，则这个物体运动情况为( )
A．速度不断增大，但增大得越来越慢
B．加速度不断增大，速度不断减小
C．加速度不断减小，速度不断增大
D．加速度不变，速度先减小后增大
二、牛顿第二定律的简单应用
3、如图1所示，一质量为8 kg的物体静止在粗糙的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，用一水平力F＝20 N拉物体由A点开始运动，经过8 s后撤去拉力F，再经过一段时间物体到达B点停止．求：(g＝10 m/s2)
(1)在拉力F作用下物体运动的加速度大小；
(2)撤去拉力时物体的速度大小；
(3)撤去拉力F后物体运动的距离．
4、如图2所示，质量为1 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向下的推力F作用时，沿水平方向做匀加速直线运动，求物体加速度的大小．(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
5、(牛顿第二定律的理解)关于牛顿第二定律，以下说法中正确的是( )
A．由牛顿第二定律可知，加速度大的物体，所受的合外力一定大
B．牛顿第二定律说明了，质量大的物体，其加速度一定小
C．由F＝ma可知，物体所受到的合外力与物体的质量成正比
D．对同一物体而言，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，而且在任何情况下，加速度的方向，始终与物体所受的合外力方向一致
6、(牛顿第二定律的理解)从匀速上升的气球上释放一物体，在释放的瞬间，物体相对地面将具有( )
A．向上的速度 B．向下的速度
C．向上的加速度 D．向下的加速度
7、(牛顿第二定律的简单应用)如图3所示，质量为4 kg的物体静止在水平面上．现用大小为40 N，与水平方向夹角为37°的斜向上的力拉物体，使物体沿水平面做匀加速运动．(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
图3
(1)若水平面光滑，物体的加速度是多大？
(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体的加速度是多大？
8、(牛顿第二定律的简单应用)如图4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，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
图4
(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；
(2)求悬线对球的拉力大小．
9、如图2所示，长木板A的右端与桌边相齐，木板与桌面间的动摩擦因数为μ，今用一水平恒力F将A推出桌边，在长木板开始翻转之前，木板的加速度大小将会( )
图2
A．逐渐减小
B．逐渐增大
C．不变
D．先减小后增大
10．在平直轨道上运动的车厢中的光滑水平桌面上用弹簧拴着一个小球，弹簧处于自然长度，如图3所示，当旅客看到弹簧的长度变长时，对车厢运动状态的判断正确的是( )
图3
A．车厢向右运动，速度在增大
B．车厢向右运动，速度在减小
C．车厢向左运动，速度在增大
D．车厢向左运动，速度在减小
11、如图4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( )
图4
A. B.
C. D.
12、如图5所示，在沿平直轨道行驶的车厢内，有一轻绳的上端固定在车厢的顶部，下端拴一小球，当小球相对车厢静止时，悬线与竖直方向夹角为θ，则下列关于车厢的运动情况正确的是( )
图5
A．车厢加速度大小为gtan θ，方向沿水平向左
B．车厢加速度大小为gtan θ，方向沿水平向右
C．车厢加速度大小为gsin θ，方向沿水平向左
D．车厢加速度大小为gsin θ，方向沿水平向右
13、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
14、10.一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为F、方向如图6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( )
图6
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
15、将质量为0.5 kg的小球，以30 m/s的速度竖直上抛，经过2.5 s小球到达最高点(取g＝10 m/s2)．求：
(1)小球在上升过程中受到的空气的平均阻力；
(2)小球在最高点时的加速度大小；
(3)若空气阻力不变，小球下落时的加速度为多大？
16、如图8所示，一物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑，倾角θ＝30°，斜面静止不动，重力加速度g＝10 m/s2.求：
图8
(1)物体下滑过程的加速度是多大？
(2)若斜面不光滑，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝，物体下滑过程的加速度又是多大？
参考答案
1、解析 a＝是加速度的决定式，a与F成正比，与m成反比；F＝ma说明力是产生加速度的原因，但不能说F与m成正比，与a成正比；质量是物体的固有属性，与F、a皆无关，但物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力求出．
答案 CD
2、答案 AC
解析 水平面光滑，说明物体不受摩擦力作用，物体所受到的水平力即为其合外力．力逐渐减小，合外力也逐渐减小，由公式F＝ma可知：当F逐渐减小时，a也逐渐减小，但速度逐渐增大．
3、解析 (1)对物体受力分析，如图所示
竖直方向mg＝FN
水平方向，由牛顿第二定律得F－μFN＝ma1
解得a1＝＝0.5 m/s2
(2)撤去拉力时物体的速度v＝a1t
解得v＝4 m/s
(3)撤去拉力F后由牛顿第二定律得
－μmg＝ma2
解得a2＝－μg＝－2 m/s2
由0－v2＝2a2x
解得x＝＝4 m
答案 (1)0.5 m/s2 (2)4 m/s (3)4 m
4、解析 取物体为研究对象，受力分析如图所示，建立直角坐标系．
在水平方向上：Fcos 37°－Ff＝ma①
在竖直方向上：FN＝mg＋Fsin 37°②
又因为：Ff＝μFN③
联立①②③得：a＝5 m/s2
答案 5 m/s2
5、答案 D
解析 加速度是由合外力和质量共同决定的，故加速度大的物体，所受合外力不一定大，质量大的物体，加速度不一定小，选项A、B错误；物体所受到的合外力与物体的质量无关，故C错误；由牛顿第二定律可知，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，并且加速度的方向与合外力方向一致，故D选项正确．
6、答案 AD
解析 由牛顿第二定律a＝可知，a与F同向，在释放的瞬间，物体只受重力，方向竖直向下，C错误，D正确；在释放的瞬间，物体和气球具有相同的速度，A正确，B错误．
7、答案 (1)8 m/s2 (2)6 m/s2
解析 (1)水平面光滑时，物体的受力情况如图甲所示
由牛顿第二定律：Fcos 37°＝ma1①
解得a1＝8 m/s2②
(2)水平面不光滑时，物体的受力情况如图乙所示
Fcos 37°－Ff＝ma2③
FN′＋Fsin 37°＝mg④
Ff＝μFN′⑤
由③④⑤得：
a2＝6 m/s2
8、答案 (1)7.5 m/s2，方向水平向右 车厢可能向右做匀加速直线运动或向左做匀减速直线运动 (2)12.5 N
解析 解法一(合成法)
(1)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，小球所受合力为F合＝mgtan 37°.
由牛顿第二定律得小球的加速度为
a＝＝gtan 37°＝g＝7.5 m/s2，加速度方向水平向右．车厢的加速度与小球相同，车厢做的是向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动．
(2)由图可知，悬线对球的拉力大小为FT＝＝12.5 N.
解法二(正交分解法)
(1)建立直角坐标系如图所示，正交分解各力，根据牛顿第二定律列方程得
x方向：FTx＝ma
y方向：FTy－mg＝0
即FTsin 37°＝ma
FTcos 37°－mg＝0
解得a＝g＝7.5 m/s2
加速度方向水平向右．车厢的加速度与小球相同，车厢做的是向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动．
(2)由(1)中所列方程解得悬线对球的拉力大小为
FT＝＝12.5 N.
9、答案 C
10、答案 BC
解析 本题若直接分析车厢的运动，将不知从何下手，由于小球随车厢一起运动，因此取小球作为研究对象．由于弹簧变长了，故小球受到向左的弹力，即小球受到的合力向左．因为加速度a与F合同向，故小球的加速度方向向左．加速度a方向向左，并不能说明速度方向也向左，应有两种可能：(1)速度v方向向左时，v增大，做加速运动，C项正确；(2)速度v方向向右时，a与v方向相反，速度v减小，做减速运动，B项正确．
11、答案 D
解析 取M为研究对象，其受力分析如图所示．
在竖直方向合力为零，
即Fsin α＋FN＝Mg
在水平方向由牛顿第二定律得
Fcos α－μFN＝Ma
由以上两式可得
a＝，D项正确．
12、答案 A
解析 设小球质量为m，车厢加速度为a，对小球进行受力分析可知，小球受绳的拉力和重力，其中绳的拉力F在竖直方向上的分力为Fcos θ，有Fcos θ＝mg，水平方向有Fsin θ＝ma，解得a＝gtan θ，方向水平向左．
13、答案 C
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．
14、答案 A
解析 对物块受力分析如图，分解力F，由牛顿第二定律得Fcos θ＝ma，故a＝，F增大，a变大．
15、答案 (1)1 N (2)10 m/s2 (3)8 m/s2
解析 (1)设小球上升时，加速度为a，空气的平均阻力为F
则v＝at，mg＋F＝ma
把v＝30 m/s，t＝2.5 s，m＝0.5 kg代入得F＝1 N
(2)小球到达最高点时，因速度为零，不受空气阻力，故加速度大小为g，即10 m/s2
(3)当小球下落时，空气阻力的方向与重力方向相反，设加速度为a′，则
mg－F＝ma′，得a′＝8 m/s2
16、答案 (1)5 m/s2 (2)2.5 m/s2
解析 (1)根据牛顿第二定律得：mgsin θ＝ma1
所以a1＝gsin θ＝10× m/s2＝5 m/s2
(2)物体受重力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律得
mgsin θ－Ff＝ma2
FN＝mgcos θ
Ff＝μFN
联立解得：a2＝gsin θ－μgcos θ＝2.5 m/s2
一、对牛顿第二定律的理解
1、下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其变形公式的理解，正确的是( )
A．由F＝ma可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比
B．由m＝可知，物体的质量与其所受合外力成正比，与其运动的加速度成反比
C．由a＝可知，物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比
D．由m＝可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力求出
2、初始时静止在光滑水平面上的物体，受到一个逐渐减小的水平力的作用，则这个物体运动情况为( )
A．速度不断增大，但增大得越来越慢
B．加速度不断增大，速度不断减小
C．加速度不断减小，速度不断增大
D．加速度不变，速度先减小后增大
二、牛顿第二定律的简单应用
3、如图1所示，一质量为8 kg的物体静止在粗糙的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，用一水平力F＝20 N拉物体由A点开始运动，经过8 s后撤去拉力F，再经过一段时间物体到达B点停止．求：(g＝10 m/s2)
(1)在拉力F作用下物体运动的加速度大小；
(2)撤去拉力时物体的速度大小；
(3)撤去拉力F后物体运动的距离．
4、如图2所示，质量为1 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向下的推力F作用时，沿水平方向做匀加速直线运动，求物体加速度的大小．(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
5、(牛顿第二定律的理解)关于牛顿第二定律，以下说法中正确的是( )
A．由牛顿第二定律可知，加速度大的物体，所受的合外力一定大
B．牛顿第二定律说明了，质量大的物体，其加速度一定小
C．由F＝ma可知，物体所受到的合外力与物体的质量成正比
D．对同一物体而言，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，而且在任何情况下，加速度的方向，始终与物体所受的合外力方向一致
6、(牛顿第二定律的理解)从匀速上升的气球上释放一物体，在释放的瞬间，物体相对地面将具有( )
A．向上的速度 B．向下的速度
C．向上的加速度 D．向下的加速度
7、(牛顿第二定律的简单应用)如图3所示，质量为4 kg的物体静止在水平面上．现用大小为40 N，与水平方向夹角为37°的斜向上的力拉物体，使物体沿水平面做匀加速运动．(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
图3
(1)若水平面光滑，物体的加速度是多大？
(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体的加速度是多大？
8、(牛顿第二定律的简单应用)如图4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，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
图4
(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；
(2)求悬线对球的拉力大小．
9、如图2所示，长木板A的右端与桌边相齐，木板与桌面间的动摩擦因数为μ，今用一水平恒力F将A推出桌边，在长木板开始翻转之前，木板的加速度大小将会( )
图2
A．逐渐减小
B．逐渐增大
C．不变
D．先减小后增大
10．在平直轨道上运动的车厢中的光滑水平桌面上用弹簧拴着一个小球，弹簧处于自然长度，如图3所示，当旅客看到弹簧的长度变长时，对车厢运动状态的判断正确的是( )
图3
A．车厢向右运动，速度在增大
B．车厢向右运动，速度在减小
C．车厢向左运动，速度在增大
D．车厢向左运动，速度在减小
11、如图4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( )
图4
A. B.
C. D.
12、如图5所示，在沿平直轨道行驶的车厢内，有一轻绳的上端固定在车厢的顶部，下端拴一小球，当小球相对车厢静止时，悬线与竖直方向夹角为θ，则下列关于车厢的运动情况正确的是( )
图5
A．车厢加速度大小为gtan θ，方向沿水平向左
B．车厢加速度大小为gtan θ，方向沿水平向右
C．车厢加速度大小为gsin θ，方向沿水平向左
D．车厢加速度大小为gsin θ，方向沿水平向右
13、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
14、10.一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为F、方向如图6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( )
图6
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
15、将质量为0.5 kg的小球，以30 m/s的速度竖直上抛，经过2.5 s小球到达最高点(取g＝10 m/s2)．求：
(1)小球在上升过程中受到的空气的平均阻力；
(2)小球在最高点时的加速度大小；
(3)若空气阻力不变，小球下落时的加速度为多大？
16、如图8所示，一物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑，倾角θ＝30°，斜面静止不动，重力加速度g＝10 m/s2.求：
图8
(1)物体下滑过程的加速度是多大？
(2)若斜面不光滑，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝，物体下滑过程的加速度又是多大？
参考答案
1、解析 a＝是加速度的决定式，a与F成正比，与m成反比；F＝ma说明力是产生加速度的原因，但不能说F与m成正比，与a成正比；质量是物体的固有属性，与F、a皆无关，但物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力求出．
答案 CD
2、答案 AC
解析 水平面光滑，说明物体不受摩擦力作用，物体所受到的水平力即为其合外力．力逐渐减小，合外力也逐渐减小，由公式F＝ma可知：当F逐渐减小时，a也逐渐减小，但速度逐渐增大．
3、解析 (1)对物体受力分析，如图所示
竖直方向mg＝FN
水平方向，由牛顿第二定律得F－μFN＝ma1
解得a1＝＝0.5 m/s2
(2)撤去拉力时物体的速度v＝a1t
解得v＝4 m/s
(3)撤去拉力F后由牛顿第二定律得
－μmg＝ma2
解得a2＝－μg＝－2 m/s2
由0－v2＝2a2x
解得x＝＝4 m
答案 (1)0.5 m/s2 (2)4 m/s (3)4 m
4、解析 取物体为研究对象，受力分析如图所示，建立直角坐标系．
在水平方向上：Fcos 37°－Ff＝ma①
在竖直方向上：FN＝mg＋Fsin 37°②
又因为：Ff＝μFN③
联立①②③得：a＝5 m/s2
答案 5 m/s2
5、答案 D
解析 加速度是由合外力和质量共同决定的，故加速度大的物体，所受合外力不一定大，质量大的物体，加速度不一定小，选项A、B错误；物体所受到的合外力与物体的质量无关，故C错误；由牛顿第二定律可知，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，并且加速度的方向与合外力方向一致，故D选项正确．
6、答案 AD
解析 由牛顿第二定律a＝可知，a与F同向，在释放的瞬间，物体只受重力，方向竖直向下，C错误，D正确；在释放的瞬间，物体和气球具有相同的速度，A正确，B错误．
7、答案 (1)8 m/s2 (2)6 m/s2
解析 (1)水平面光滑时，物体的受力情况如图甲所示
由牛顿第二定律：Fcos 37°＝ma1①
解得a1＝8 m/s2②
(2)水平面不光滑时，物体的受力情况如图乙所示
Fcos 37°－Ff＝ma2③
FN′＋Fsin 37°＝mg④
Ff＝μFN′⑤
由③④⑤得：
a2＝6 m/s2
8、答案 (1)7.5 m/s2，方向水平向右 车厢可能向右做匀加速直线运动或向左做匀减速直线运动 (2)12.5 N
解析 解法一(合成法)
(1)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，小球所受合力为F合＝mgtan 37°.
由牛顿第二定律得小球的加速度为
a＝＝gtan 37°＝g＝7.5 m/s2，加速度方向水平向右．车厢的加速度与小球相同，车厢做的是向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动．
(2)由图可知，悬线对球的拉力大小为FT＝＝12.5 N.
解法二(正交分解法)
(1)建立直角坐标系如图所示，正交分解各力，根据牛顿第二定律列方程得
x方向：FTx＝ma
y方向：FTy－mg＝0
即FTsin 37°＝ma
FTcos 37°－mg＝0
解得a＝g＝7.5 m/s2
加速度方向水平向右．车厢的加速度与小球相同，车厢做的是向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动．
(2)由(1)中所列方程解得悬线对球的拉力大小为
FT＝＝12.5 N.
9、答案 C
10、答案 BC
解析 本题若直接分析车厢的运动，将不知从何下手，由于小球随车厢一起运动，因此取小球作为研究对象．由于弹簧变长了，故小球受到向左的弹力，即小球受到的合力向左．因为加速度a与F合同向，故小球的加速度方向向左．加速度a方向向左，并不能说明速度方向也向左，应有两种可能：(1)速度v方向向左时，v增大，做加速运动，C项正确；(2)速度v方向向右时，a与v方向相反，速度v减小，做减速运动，B项正确．
11、答案 D
解析 取M为研究对象，其受力分析如图所示．
在竖直方向合力为零，
即Fsin α＋FN＝Mg
在水平方向由牛顿第二定律得
Fcos α－μFN＝Ma
由以上两式可得
a＝，D项正确．
12、答案 A
解析 设小球质量为m，车厢加速度为a，对小球进行受力分析可知，小球受绳的拉力和重力，其中绳的拉力F在竖直方向上的分力为Fcos θ，有Fcos θ＝mg，水平方向有Fsin θ＝ma，解得a＝gtan θ，方向水平向左．
13、答案 C
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．
14、答案 A
解析 对物块受力分析如图，分解力F，由牛顿第二定律得Fcos θ＝ma，故a＝，F增大，a变大．
15、答案 (1)1 N (2)10 m/s2 (3)8 m/s2
解析 (1)设小球上升时，加速度为a，空气的平均阻力为F
则v＝at，mg＋F＝ma
把v＝30 m/s，t＝2.5 s，m＝0.5 kg代入得F＝1 N
(2)小球到达最高点时，因速度为零，不受空气阻力，故加速度大小为g，即10 m/s2
(3)当小球下落时，空气阻力的方向与重力方向相反，设加速度为a′，则
mg－F＝ma′，得a′＝8 m/s2
16、答案 (1)5 m/s2 (2)2.5 m/s2
解析 (1)根据牛顿第二定律得：mgsin θ＝ma1
所以a1＝gsin θ＝10× m/s2＝5 m/s2
(2)物体受重力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律得
mgsin θ－Ff＝ma2
FN＝mgcos θ
Ff＝μFN
联立解得：a2＝gsin θ－μgcos θ＝2.5 m/s2