牛頓第二定律專項(xiàng)訓(xùn)練詳解版

1．如圖1所示，物塊m與車廂后壁間的動摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)該車水平向右加速運(yùn)動時(shí)，m恰好沿車廂后壁勻速下滑，則車的加速度為()圖1A．g B．μg\f(g,μ) \f(1,2)μg解析：設(shè)物塊m與車廂后壁間的彈力大小為FN，物塊的加速度大小為a，對物塊由牛頓第二定律得FN＝ma，豎直方向mg－μFN＝0，兩式聯(lián)立解得a＝eq\f(g,μ)，選項(xiàng)C對．答案：C2．兩物體A、B的質(zhì)量關(guān)系是mA>mB，讓它們從同一高度同時(shí)開始下落，運(yùn)動中它們受到的阻力大小相等，則()A．兩物體的加速度不等，同時(shí)到達(dá)地面B．兩物體的加速度不等，A先到達(dá)地面C．兩物體的加速度相等，同時(shí)到達(dá)地面D．兩物體的加速度相等，A先到達(dá)地面解析：根據(jù)牛頓第二定律得：a＝eq\f(mg－Ff,m)＝g－eq\f(Ff,m)，所以m越大，a越大，由x＝eq\f(1,2)at2得，a越大時(shí)，t越小，故選B.答案：B3．如圖2所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，從接觸彈簧開始到將彈簧壓縮到最短的過程中，下列敘述中正確的是()圖2A．小球的速度一直減小B．小球的加速度先減小后增大C．小球加速度的最大值一定大于重力加速度D．在該過程的位移中點(diǎn)上小球的速度最大解析：小球接觸彈簧后，所受彈力逐漸增大，彈力大于重力時(shí)，小球加速度向下，仍加速．當(dāng)彈力大于重力，合力向上，小球向下減速運(yùn)動，加速度變大，速度變小，直到速度為零，可知BC正確．答案：BC4．搬運(yùn)工人沿粗糙斜面把一個(gè)物體拉上卡車，當(dāng)力沿斜面向上，大小為F時(shí)，物體的加速度為a1；若保持力的方向不變，大小變?yōu)?F時(shí)，物體的加速度為a2()A．a(chǎn)1＝a2 B．a(chǎn)1<a2<2aC．a(chǎn)2＝2a1 D．a(chǎn)2>2解析：設(shè)總的阻力為F′，第一次推時(shí)F－F′＝ma1，式子兩邊同乘以2，得2F－2F′＝m·2a1；第二次推時(shí)，2F－F′＝ma2，比較兩個(gè)式子可以看出a2答案：D5．(2022年天津卷)一個(gè)靜止的質(zhì)點(diǎn)，在0～4s時(shí)間內(nèi)受到力F的作用，力的方向始終在同一直線上，力F隨時(shí)間t的變化如圖3所示，則質(zhì)點(diǎn)在()圖3A．第2s末速度改變方向B．第2s末位移改變方向C．第4s末回到原出發(fā)點(diǎn)D．第4s末運(yùn)動速度為零解析：這是一個(gè)物體的受力和時(shí)間關(guān)系的圖象，從圖象可以看出，在前兩秒力的方向和運(yùn)動的方向相同，物體經(jīng)歷了一個(gè)加速度逐漸增大的加速運(yùn)動和加速度逐漸減小的加速運(yùn)動過程，2秒末速度達(dá)到最大，從2秒末開始到4秒末，運(yùn)動的方向沒有發(fā)生改變而力的方向與運(yùn)動的方向相反，物體又經(jīng)歷了一個(gè)加速度逐漸增大的減速運(yùn)動和加速度逐漸減小的減速運(yùn)動過程，和前2秒的運(yùn)動情況相反，4秒末速度為零，物體的位移達(dá)到最大，所以D正確．答案：D6．如圖4所示，位于光滑固定斜面上的小物塊P受到一水平向右的推力F的作用．已知物塊P沿斜面加速下滑．現(xiàn)保持F的方向不變，使其減小，則加速度()圖4A．一定變小B．一定變大C．一定不變D．可能變小，可能變大，也可能不變解析：受力分析如圖5所示：圖5沿斜面方向由牛頓第二定律得：mgsinθ－Fcosθ＝ma.若F減小，則a增大，所以選B.答案：B7．(2022年安徽卷)為了節(jié)省能量，某商場安裝了智能化的電動扶梯．無人乘行時(shí)，扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)得很慢；有人站上扶梯時(shí)，它會先慢慢加速，再勻速運(yùn)轉(zhuǎn)．一顧客乘扶梯上樓，恰好經(jīng)歷了這兩個(gè)過程，如圖6所示．那么下列說法中正確的是()圖6A．顧客始終受到三個(gè)力的作用B．顧客始終處于超重狀態(tài)C．顧客對扶梯作用力的方向先指向左下方，再豎直向下D．顧客對扶梯作用力的方向先指向右下方，再豎直向下解析：人加速運(yùn)動時(shí)，受重力、支持力和水平向右的靜摩擦力作用，扶梯對人的作用力指向右上方，人對扶梯的作用力指向左下方，當(dāng)人勻速運(yùn)動時(shí)，人只受重力和豎直向上的支持力，所以僅C項(xiàng)正確．答案：C8．(2022年江西師大附中第二次月考)如圖7所示，用平行斜面的恒力F拉著A、B兩物體沿光滑斜面向上加速運(yùn)動，如只把斜面傾角變大，則A、B間繩的拉力將()圖7A．變小 B．不變C．變大 D．無法確定解析：對整體有F－(m1＋m2)gsinθ＝(m1＋m2)a，對A有FT－m1gsinθ＝m1a.解得FT＝eq\f(m1F,m1＋m2)，與θ無關(guān)．答案：B9．如圖8所示，質(zhì)量為10kg的物體靜止在平面直角坐標(biāo)系xOy的坐標(biāo)原點(diǎn)，某時(shí)刻只受到F1和F2的作用，且F1＝10N，F(xiàn)2＝10eq\r(2)N，則物體的加速度(g取10m/s2)()圖8A．方向沿y軸正方向B．方向沿y軸負(fù)方向C．大小等于1m/s2D．大小等于eq\r(2)m/s2解析：Fy＝F1－F2cos45°＝0，F(xiàn)x＝F2sin45°＝10N，故F合＝eq\r(F\o\al(2,x)＋F\o\al(2,y))＝Fx.a＝eq\f(F合,m)＝1m/s2，方向沿x軸正方向，故C正確．答案：C10．(2022年寧夏卷)如圖9所示，一足夠長的木板靜止在光滑水平面上，一物塊靜止在木板上，木板和物塊間有摩擦．現(xiàn)用水平力向右拉木板，當(dāng)物塊相對木板滑動了一段距離但仍有相對運(yùn)動時(shí)，撤掉拉力，此后木板和物塊相對于水平面的運(yùn)動情況為()圖9A．物塊先向左運(yùn)動，再向右運(yùn)動B．物塊向右運(yùn)動，速度逐漸增大，直到做勻速運(yùn)動C．木板向右運(yùn)動，速度逐漸變小，直到做勻速運(yùn)動D．木板和物塊的速度都逐漸變小，直到為零解析：物塊相對于木板滑動，說明物塊的加速度小于木板的加速度，撤掉拉力后木板向右的速度大于物塊向右的速度，所以它們之間存在滑動摩擦力，使木塊向右加速，木板向右減速，直至達(dá)到向右相同的速度，所以B、C正確．答案：BC11．(2022年山東卷)直升機(jī)懸停在空中向地面投放裝有救災(zāi)物資的箱子，如圖13所示．設(shè)投放初速度為零，箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比，且運(yùn)動過程中箱子始終保持圖示姿態(tài)．在箱子下落過程中，下列說法正確的是()圖13A．箱內(nèi)物體對箱子底部始終沒有壓力B．箱子剛從飛機(jī)上投下時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力最大C．箱子接近地面時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力比剛投下時(shí)大D．若下落距離足夠長，箱內(nèi)物體有可能不受底部支持力而“飄起來”解析：因?yàn)槭艿阶枇?，不是完全失重狀態(tài)，所以物體對支持面有壓力，A錯．由于箱子阻力與下落的速度成二次方關(guān)系，箱子最終將勻速運(yùn)動，受到的壓力等于重力，B、D錯，C對．答案：C12．靜止在光滑水平面上的物體受到一個(gè)水平拉力的作用，該力隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖14所示，則()圖14A．物體將做往復(fù)運(yùn)動B．2s內(nèi)的位移為零C．2s末物體的速度最大D．3s內(nèi)，拉力做的功為零解析：本題考查了力與運(yùn)動的關(guān)系及應(yīng)用圖象的能力．由題意可知，拉力F即為物體所受的合外力，根據(jù)F－t圖象，物體在0～1s內(nèi)做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，1s末速度達(dá)到最大；在1～2s內(nèi)做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動，2s末速度減為零，在2～3s內(nèi)物體做反向加速運(yùn)動，3s末速度達(dá)到最大；在3～4s內(nèi)做反向減速運(yùn)動，4s末速度減為零，且重新回到出發(fā)點(diǎn)，也就是說物體在4s內(nèi)的位移為零，以后物體將重復(fù)這樣的運(yùn)動，綜上所述，選項(xiàng)A正確，B、C、D錯誤．答案：A13．人的質(zhì)量為m1，車的質(zhì)量為m2，人站在車上用水平力F推固定在車上的擋板，若不考慮地面對車的摩擦力時(shí)，小車的加速度為()A．0 \f(F,m1＋m2)\f(F,m1) \f(F,m2)解析：人用力推車，同時(shí)人的雙腳對車有摩擦力，此二力平衡，故小車加速度為零．答案：A14．如圖15所示，小球B放在真空容器A內(nèi)，球B的直徑恰好等于正方體A的邊長，將它們以初速度v0豎直向上拋出，下列說法中正確的是()圖15A．若不計(jì)空氣阻力，上升過程中，A對B有向上的支持力B．若考慮空氣阻力，上升過程中，A對B的壓力向下C．若考慮空氣阻力，下落過程中，B對A的壓力向上D．若不計(jì)空氣阻力，下落過程中，B對A沒有壓力解析：若不計(jì)空氣阻力，A、B兩物體的加速度均為g，故B和A均只受重力，A、B間無彈力，A錯，D對．若考慮阻力，上升過程中，A、B兩物體的加速度均大于g，B受到A向下的壓力，B正確．在下落過程中，A、B的加速度均小于g，B受到A向上的支持力，C錯．答案：BD15．(2022年山東卷)某物體做直線運(yùn)動的v－t圖象如圖16甲所示，據(jù)此判斷圖乙(F表示物體所受合力，x表示物體的位移)四個(gè)選項(xiàng)中正確的是()圖16解析：由v－t圖象知，0～2s勻加速，2～4s勻減速，4～6s反向勻加速，6～8s勻減速，且2～6s內(nèi)加速度恒定，由此可知：0～2s內(nèi)，F(xiàn)恒定，2～6s內(nèi)，F(xiàn)反向，大小恒定，6～8s內(nèi)，F(xiàn)又反向且大小恒定，故B正確．答案：B16．如圖17甲所示，在粗糙水平面上，物體A在水平向右的外力F的作用下做直線運(yùn)動，其速度—時(shí)間圖象如圖17乙所示，下列判斷正確的是()圖17A．在0～1s內(nèi)，外力F不斷增大B．在1s～3s內(nèi)，外力F的大小恒定C．在3s～4s內(nèi)，外力F不斷減小D．在3s～4s內(nèi)，外力F的大小恒定解析：在0～1s內(nèi)，物體做勻加速直線運(yùn)動，外力F恒定，故A錯．在1s～3s內(nèi)，物體做勻速運(yùn)動，外力F也恒定，B正確．在3s～4s內(nèi)，物體做加速度增大的減速運(yùn)動，所以外力F不斷減小，C對D錯．答案：BC17．(2022年廣東卷)伽利略在著名的斜面實(shí)驗(yàn)中，讓小球分別沿傾角不同，阻力很小的斜面從靜止開始滾下，他通過實(shí)驗(yàn)觀察和邏輯推理，得到的正確結(jié)論有()A．傾角一定時(shí)，小球在斜面上的位移與時(shí)間成正比B．傾角一定時(shí)，小球在斜面上的速度與時(shí)間成正比C．斜面長度一定時(shí)，小球從頂端滾到底端時(shí)的速度與傾角無關(guān)D．斜面長度一定時(shí)，小球從頂端滾到底端所需的時(shí)間與傾角無關(guān)解析：本題以歷史上和高中物理中著名的伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)為依托，考查應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解題的能力．小球下滑的加速度a＝gsinθ ①下滑過程小球速度v＝at＝gsinθ·t ②位移x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)gsinθ·t2 ③滑到斜面底端時(shí)v2＝2aL＝2gsinθ·L(L為斜面的長度) ④由這幾式看出，當(dāng)θ一定時(shí)，v∝t，x∝t2；當(dāng)斜面長度一定時(shí)，v2∝sinθ，t2∝eq\f(1,sinθ)，所以A、C、D項(xiàng)均錯誤，B項(xiàng)正確．答案：B18．如圖18所示，底板光滑的小車上用兩個(gè)量程為20N，完全相同的彈簧測力計(jì)甲和乙系住一個(gè)質(zhì)量為1kg的物塊，在水平地面上，當(dāng)小車做勻速直線運(yùn)動時(shí)，兩彈簧測力計(jì)的示數(shù)均為10N，當(dāng)小車做勻加速直線運(yùn)動時(shí)，彈簧測力計(jì)甲的示數(shù)為8N，這時(shí)小車運(yùn)動的加速度大小是()圖18A．2m/s2 B．4m/s2C．6m/s2 D．8m/s2解析：小車做勻速直線運(yùn)動時(shí)，物塊隨小車也做勻速直線運(yùn)動，兩彈簧測力計(jì)示數(shù)均為10N，形變相同，彈簧測力計(jì)甲的示數(shù)變?yōu)?N，形變減小Δx，彈簧測力計(jì)乙形變要增加Δx，因此彈簧測力計(jì)乙的示數(shù)為12N，物塊受到的合外力為4N，故加速度的大小是a＝eq\f(F,m)＝eq\f(4,1)m/s2＝4m/s2.答案：B二、計(jì)算題1．在2022年北京殘奧會開幕式上，運(yùn)動員手拉繩索向上攀登，最終點(diǎn)燃了主火炬，體現(xiàn)了殘疾運(yùn)動員堅(jiān)韌不拔的意志和自強(qiáng)不息的精神．為了探求上升過程中運(yùn)動員與繩索和吊椅間的作用，可將過程簡化．一根不可伸縮的輕繩跨過輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上的運(yùn)動員拉住，如圖所示．設(shè)運(yùn)動員的質(zhì)量為65kg，吊椅的質(zhì)量為15kg，不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦，重力加速度取g＝10m/s2.當(dāng)運(yùn)動員與吊椅一起正以加速度a＝1m/s2上升時(shí)，試求：(1)運(yùn)動員豎直向下拉繩的力；(2)運(yùn)動員對吊椅的壓力．解析：解法1：(1)設(shè)運(yùn)動員和吊椅的質(zhì)量分別為M和m，繩拉運(yùn)動員的力為F.以運(yùn)動員和吊椅整體為研究對象，受到重力的大小為(M＋m)g，向上的拉力為2F，根據(jù)牛頓第二定律有2F－(M＋m)g＝(M＋m解得：F＝440N根據(jù)牛頓第三定律，運(yùn)動員拉繩的力的大小為440N，方向豎直向下．(2)以運(yùn)動員為研究對象，運(yùn)動員受到三個(gè)力的作用，重力大小為Mg，繩的拉力F，吊椅對運(yùn)動員的支持力FN.根據(jù)牛頓第二定律F＋FN－Mg＝Ma解得FN＝275N根據(jù)牛頓第三定律，運(yùn)動員對吊椅壓力大小為275N，方向豎直向下．解法2：設(shè)運(yùn)動員和吊椅的質(zhì)量分別為M和m；運(yùn)動員豎直向下的拉力大小為F，對吊椅的壓力大小為FN.根據(jù)牛頓第三定律，繩對運(yùn)動員的拉力大小為F，吊椅對運(yùn)動員的支持力大小為FN.分別以運(yùn)動員和吊椅為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律F＋FN－Mg＝Ma①F－FN－mg＝ma②由①②得F＝440NFN＝275N答案：(1)運(yùn)動員拉繩的力大小為440N，方向豎直向下．(2)運(yùn)動員對吊椅的壓力大小為275N，方向豎直向下．2．如圖甲所示，一質(zhì)量為m的物體，靜止于動摩擦因數(shù)為μ的水平地面上，現(xiàn)用與水平面成θ角的力F拉物體，為使物體能沿水平地面做勻加速運(yùn)動，求F的取值范圍．有一同學(xué)解答如下：設(shè)物體運(yùn)動的加速度為a，由圖乙可知Fcosθ－μFN＝ma，F(xiàn)sinθ＋FN＝mg，要使物體做勻加速運(yùn)動，應(yīng)滿足a>0.由以上三式得F>eq\f(μmg,cosθ＋μsinθ)你認(rèn)為這樣的解答是否完整？若認(rèn)為完整，請說明理由；若認(rèn)為不完整，請作出完整的解答．解析：此解答不完整，還缺少限制性條件．由Fsinθ＋FN＝mg得FN＝mg－Fsinθ因?yàn)椋篎N≥0，所以：F≤eq\f(mg,sinθ)還有Fcosθ－μFN＝ma即力F的取值范圍應(yīng)為eq\f(μmg,cosθ＋μsinθ)<F≤eq\f(mg,sinθ).答案：eq\f(μmg,cosθ＋μsinθ)<F≤eq\f(mg,sinθ)3．如圖所示，質(zhì)量m＝1kg的物體沿傾角θ＝37°的固定粗糙斜面由靜止開始向下運(yùn)動，風(fēng)對物體的作用力沿水平方向向右，其大小與風(fēng)速v成正比，比例系數(shù)用k表示，物體加速度a與風(fēng)速v的關(guān)系如圖17所示．求： (1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ；(2)比例系數(shù)k.(sin37°＝，cos37°＝，g取10m/s2)解析：(1)v＝0，a0＝4m/s2mgsinθ－μmgcosθ＝ma0μ＝eq\f(gsinθ－a0,gcosθ)＝eq\f(6－4,8)＝(2)v＝5m/s，a＝0mgsinθ－μN(yùn)－kvcosθ＝0N＝mgcosθ＋kvsinθmg(