2025版新教材高中物理課時分層作業(yè)二十三牛頓第二定律的瞬時問題及連接體問題分析新人教版必修第一冊

課時分層作業(yè)(二十三)牛頓其次定律的瞬時問題及連接體問題分析A組基礎鞏固練1.如圖所示，并排放在光滑水平面上的兩物體的質(zhì)量分別為m1和m2，且m1＝2m2.當用水平推力F向右推m1時，兩物體間的相互作用力的大小為FN，則()A．FN＝FB．FN＝eq\f(1,2)FC．FN＝eq\f(1,3)FD．FN＝eq\f(2,3)F2.(多選)質(zhì)量均為m的A、B兩球之間系著一根不計質(zhì)量的輕彈簧，放在光滑水平臺面上，A球緊靠墻壁，如圖所示．今用力F將B球向左推壓縮彈簧，平衡后，突然將力F撤去的瞬間()A．A的加速度為eq\f(F,2m)B．A的加速度為0C．B的加速度為eq\f(F,2m)D．B的加速度為eq\f(F,m)3．兩質(zhì)量均為m的木塊A、B疊放在一起，靜置于水平面上，水平恒力F作用在A上，兩木塊一起運動，加速度大小為a1，如圖(a)所示．現(xiàn)取走木塊B，在木塊A上施加一方向豎直向下的恒力F1，F(xiàn)1＝mg(g為重力加速度).木塊A仍在上述水平恒力F的作用下運動，加速度大小為a2，如圖(b)所示．下列關(guān)于a1和a2的關(guān)系，正確的是()A．a(chǎn)2＝2a1B．a(chǎn)2＝a1C．a(chǎn)2＞2a1D．a(chǎn)1＜a2＜2a14．(多選)質(zhì)量分別為2kg和3kg的物塊A、B放在光滑水平面上并用輕質(zhì)彈簧相連，如圖所示，今用大小為F＝20N的力作用在A上，使A、B相對靜止一起向左勻加速運動，則下列說法正確的是()A．彈簧的彈力大小等于8NB．彈簧的彈力大小等于12NC.突然撤去F瞬間，A的加速度大小為零D．突然撤去F瞬間，B的加速度大小為4m/s25.如圖所示，質(zhì)量為m的光滑小球A被一輕質(zhì)彈簧系住，彈簧另一端固定于水平天花板上，小球被一梯形斜面B托起保持靜止不動，彈簧恰好與梯形斜面平行，已知彈簧與天花板夾角為30°，重力加速度為g＝10m/s2，若突然向下撤去梯形斜面，則小球的瞬時加速度為()A．0B．大小為10m/s2，方向豎直向下C．大小為5eq\r(3)m/s2，方向斜向右下方D．大小為5m/s2，方向斜向右下方6.[2024·江蘇宿遷高一檢測](多選)如圖所示，A、B兩物體質(zhì)量分別為2kg、1kg，用細線連接置于水平地面上，現(xiàn)用大小為6N的水平作用力F拉物體A，兩物體一起向右做勻加速運動，若兩物體與地面間的動摩擦因數(shù)均為0.1，重力加速度g取10m/s2，下列說法正確的是()A．B的加速度大小為1m/s2B．A拉B的作用力為2NC．若撤去外力F，物體A做減速運動，物體B做加速運動D．若撤去外力F，物體A的加速度大小為1m/s27．[2024·安徽宣城高一檢測](多選)如圖所示，粗糙的水平面上有一內(nèi)壁為半球形且光滑的容器，容器的質(zhì)量為2kg，與地面間的動摩擦因數(shù)為0.25，在水平推力F作用下置于容器內(nèi)質(zhì)量為1kg的物塊(可視為質(zhì)點)與容器一起向左做加速運動，OP連線與水平線的夾角θ＝53°，(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，重力加速度g取10m/s2)則()A．容器的加速度大小為7.5m/s2B．容器對物塊的支持力大小為12.5NC．推力F的大小為42ND．地面對容器的支持力等于30NB組實力提升練8.[2024·山西長治高一上期末](多選)如圖所示，物塊a、b和c的質(zhì)量相同，a和b、b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連，通過系在a上的細繩懸掛于固定點O，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)將細繩剪斷，將物塊a的加速度記為a1，S1和S2相對原長的伸長量分別為Δl1和Δl2，重力加速度大小為g，在剪斷細繩瞬間()A．a(chǎn)1＝3gB．a(chǎn)1＝0C．Δl1＝2Δl2D．Δl1＝Δl29.如圖所示，A、B兩小球分別連在細線兩端，B球與彈簧相連，彈簧另一端固定在傾角為30°的光滑斜面頂端．A、B兩小球的質(zhì)量分別為mA、mB，重力加速度為g，若不計彈簧質(zhì)量，在細線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度大小分別為()A．都等于eq\f(g,2)B．eq\f(g,2)和0C．eq\f(g,2)和eq\f(mAg,2mB)D．eq\f(mAg,2mB)和eq\f(g,2)10．[2024·安徽蕪湖高一上月考](多選)如圖所示，小車分別以加速度a1、a2、a3、a4向右做勻加速直線運動，bc是固定在小車上的水平橫桿，質(zhì)量為M的物塊穿在桿上，通過細線懸吊著質(zhì)量為m的小物體，當小車的加速度為a1、a2時，物體在小車的水平底板上，細線在豎直方向上，全過程中物塊始終未相對桿bc運動，物塊、物體與小車保持相對靜止，物塊受到的摩擦力大小分別為f1、f2、f3、f4，則以下結(jié)論正確的是()A.若eq\f(a1,a2)＝eq\f(1,2)，則eq\f(f1,f2)＝eq\f(2,1)B．若eq\f(a2,a3)＝eq\f(1,2)，則eq\f(f2,f3)＝eq\f(1,2)C．若eq\f(a3,a4)＝eq\f(1,2)，則eq\f(f3,f4)＝eq\f(1,2)D．若eq\f(a3,a4)＝eq\f(1,2)，則eq\f(tanθ,tanα)＝eq\f(1,2)11．如圖所示，小車上固定有一個豎直細桿，桿上套有質(zhì)量為M的小環(huán)，環(huán)通過細繩與質(zhì)量為m的小球連接．當小車水平向右做勻加速運動時，環(huán)和球與車相對靜止，繩與桿之間的夾角為θ，重力加速度為g，則()A．細繩的拉力大小為mgcosθB．細桿對環(huán)的作用力方向水平向右C．細桿對環(huán)的靜摩擦力大小為MgD．細桿對環(huán)的彈力大小為(M＋m)gtanθ12．中歐班列在歐亞大陸開拓了“生命之路”，為國際抗疫貢獻了中國力氣．某運輸防疫物資的班列由40節(jié)質(zhì)量相等的車廂組成，在車頭牽引下，列車沿平直軌道勻加速行駛時，第2節(jié)對第3節(jié)車廂的牽引力為F.若每節(jié)車廂所受摩擦力、空氣阻力均相等，則倒數(shù)第3節(jié)對倒數(shù)第2節(jié)車廂的牽引力為()A．FB．eq\f(19F,20)C．eq\f(F,19)D．eq\f(F,20)課時分層作業(yè)(二十三)牛頓其次定律的瞬時問題及連接體問題分析1．解析：當用F向右推m1時，對m1和m2整體，由牛頓其次定律可得F＝(m1＋m2)a；對m2有FN＝m2a＝eq\f(m2,m1＋m2)F；因m1＝2m2，得FN＝eq\f(F,3).故選項C正確．答案：C2．解析：A錯，B對：彈簧的彈力不能發(fā)生突變，對A球，F(xiàn)撤去前后受力不變，加速度為0.C錯，D對：對B球，撤去F后瞬間，彈簧彈力大小不突變，大小等于F，故B的加速度變?yōu)閍B＝eq\f(F,m).答案：BD3．解析：設A與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，對A和B的整體分析，由牛頓其次定律得F－μ·2mg＝2ma1；對A施加一壓力F1＝mg，由受力分析可知F－μ(F1＋mg)＝ma2，整理得μ·2mg＋2ma1－μ(mg＋mg)＝ma2，解得a2＝2a1.答案：A4．解析：對整體分析，整體的加速度大小a＝eq\f(F,mA＋mB)＝eq\f(20,2＋3)m/s2＝4m/s2，對B分析，則彈簧的彈力大小F彈＝mBa＝3×4N＝12N，故A錯誤，B正確；撤去F的瞬間，彈簧的彈力不發(fā)生突變，則A的加速度大小aA＝eq\f(F彈,mA)＝eq\f(12,2)m/s2＝6m/s2，故C錯誤；撤去F的瞬間，B的受力狀況不變，則B的加速度大小aB＝a＝4m/s2，故D正確．答案：BD5．解析：小球原來受到重力、彈簧的彈力和斜面的支持力，斜面的支持力大小為：FN＝mgcos30°；突然向下撤去梯形斜面，彈簧的彈力來不及變更，重力也不變，支持力消逝，所以此瞬間小球所受的合力與原來的支持力FN大小相等、方向相反，由牛頓其次定律得：mgcos30°＝ma，解得a＝5eq\r(3)m/s2，方向斜向右下方，C正確．答案：C6．解析：A對：A、B兩物體一起向右做勻加速運動，加速度相同，對整體分析由牛頓其次定律得F－μ(mA＋mB)g＝(mA＋mB)a，解得a＝1m/s2.B對：隔離B分析，由牛頓其次定律得FT－μmBg＝mBa解得A拉B的作用力為FT＝2N.C錯：撤去外力F后，由于水平面粗糙，在滑動摩擦力作用下A、B都做減速運動．D對：撤去外力F后，由牛頓其次定律得物體A的加速度大小aA＝eq\f(μmAg,mA)＝μg＝1m/s2.答案：ABD7.解析：A對：物塊受力如圖所示，對物塊，由牛頓其次定律得eq\f(mg,tanθ)＝ma，解得a＝7.5m/s2.B對：由平衡條件可知，容器對物塊的支持力FN＝eq\f(mg,sinθ)＝eq\f(1×10,sin53°)N＝12.5N.C錯：以物塊與容器組成的系統(tǒng)為探討對象，由牛頓其次定律得F－μ(M＋m)g＝(M＋m)a代入數(shù)據(jù)解得F＝30N．D對：對物塊與容器組成的系統(tǒng)，在豎直方向上，由平衡條件可知，地面對容器的支持力FN地＝(m＋M)g＝(1＋2)×10N＝30N.答案：ABD8．解析：設物塊的質(zhì)量均為m，剪斷細繩的瞬間，繩的拉力消逝，彈簧還沒有來得及變更，所以剪斷細繩的瞬間a受到重力和彈簧S1的拉力T1，剪斷前對bc和彈簧S2組成的整體分析，可知T1＝2mg，故a受到的合力F＝mg＋T1＝mg＋2mg＝3mg，故加速度a1＝eq\f(F,m)＝3g，A正確，B錯誤；設彈簧S2的拉力為T2，則T2＝mg，依據(jù)胡克定律F＝kΔx可得Δl1＝2Δl2，C正確，D錯誤．答案：AC9．解析：對A和B整體，系統(tǒng)靜止時，彈力F彈＝(mA＋mB)gsin30°剪斷細線瞬間，依據(jù)牛頓其次定律，對B：取沿斜面對上為正方向，則F彈－mBgsin30°＝mBaB，解得aB＝eq\f(mAg,2mB).對A：取沿斜面對下為正方向，mAgsin30°＝mAaA，解得aA＝eq\f(g,2).答案：C10．解析：當物體的加速度為a1、a2時，物塊水平方向只受摩擦力作用，依據(jù)牛頓其次定律得f1＝Ma1，f2＝Ma2，當物體的加速度為a3、a4時，對物塊和物體組成的系統(tǒng)進行分析，依據(jù)牛頓其次定律可得f3＝(M＋m)a3，f4＝(M＋m)a4.若a1∶a2＝1∶2，可得f1∶f2＝1∶2，故A錯誤；若a2∶a3＝1∶2，則f2∶f3＝M∶(2M＋2m)，故B錯誤；若a3∶a4＝1∶2，則f3∶f4＝1∶2，故C正確；當物體的加速度為a3、a4時，對物體進行受力分析可知tanθ＝eq\f(a3,g)，tanα＝eq\f(a4,g)，若a3∶a4＝1∶2，可得tanθ∶tanα＝1∶2，故D正確．答案：CD11．解析：以小球為探討對象進行受力分析，如圖甲所示，由力的合成可得細繩的拉力大小為T＝eq\f(mg,cosθ)，依據(jù)牛頓其次定律得mgtanθ＝ma，則速度a＝gtanθ，故A錯誤；以環(huán)為探討對象進行受力分析，如圖乙所示，依據(jù)牛頓其次定律得FN－T′sinθ＝Ma，F(xiàn)f－Mg－T′cosθ＝0，又因為T′＝T＝eq\f(mg,cosθ)，a＝gtanθ，聯(lián)立解得FN＝(m＋M)gtanθ，F(xiàn)f＝(m＋M)g，故C錯誤，D正確；細桿對環(huán)的作用力為F＝eq\r(Feq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(N))＋Feq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(f)))，由圖丙可知細桿對環(huán)的作用力方向斜向右上方，故B錯誤．答案：D12．解析：以40節(jié)車廂為探