2019-2020學(xué)年新教材高中物理課時(shí)跟蹤訓(xùn)練二十二牛頓第二定律含解析新人教版必修第一冊

PAGE5-課時(shí)跟蹤訓(xùn)練(二十二)牛頓第二定律A級—學(xué)考達(dá)標(biāo)1．下列對牛頓第二定律的表達(dá)式F＝ma及其變形公式的理解，正確的是()A．由F＝ma可知，物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正比，與物體的加速度成反比B．由m＝eq\f(F,a)可知，物體的質(zhì)量與其所受的合力成正比，與其運(yùn)動的加速度成反比C．由a＝eq\f(F,m)可知，物體的加速度與其所受的合力成正比，與其質(zhì)量成反比D．由m＝eq\f(F,a)可知，物體的質(zhì)量由它的加速度和它所受的合力而決定解析：選C牛頓第二定律的表達(dá)式F＝ma表明了各物理量之間的數(shù)量關(guān)系，即已知兩個(gè)量，可以求第三個(gè)量；物體的質(zhì)量由物體本身決定，與受力無關(guān)；物體所受的合力，是由物體和與它相互作用的物體共同產(chǎn)生的，與物體的質(zhì)量和加速度無關(guān)；由a＝eq\f(F,m)可知，物體的加速度與所受合外力成正比，與其質(zhì)量成反比。綜上分析知，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，C正確。2．一物塊靜止在粗糙的水平桌面上，從某時(shí)刻開始，物塊受到一方向不變的水平拉力作用。假設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。以a表示物塊的加速度大小，F(xiàn)表示水平拉力的大小，能正確描述F與a之間關(guān)系的圖像是()解析：選C物塊在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用，根據(jù)牛頓第二定律，有F－Ff＝ma，即F＝ma＋Ff，該關(guān)系為線性函數(shù)。當(dāng)a＝0時(shí)，F(xiàn)＝Ff；當(dāng)F＝0時(shí)，a＝－eq\f(Ff,m)。符合該函數(shù)關(guān)系的圖像為C。3．力F1單獨(dú)作用在物體A上時(shí)產(chǎn)生的加速度a1大小為5m/s2，力F2單獨(dú)作用在物體A上時(shí)產(chǎn)生的加速度a2大小為2m/s2，那么，力F1和F2同時(shí)作用在物體A上時(shí)產(chǎn)生的加速度a的大小可能是()A．5m/s2 B．2m/s2C．8m/s2 D．10m/s2解析：選A設(shè)物體A的質(zhì)量為m，則F1＝ma1，F(xiàn)2＝ma2，當(dāng)F1和F2同時(shí)作用在物體A上時(shí)，合力的大小范圍是|F1－F2|≤F≤F1＋F2，即|ma1－ma2|≤ma≤ma1＋ma2，所以加速度的大小范圍為3m/s2≤a≤7m/s2，故選A。4.如圖所示，一個(gè)小球從豎直立在地面上的輕彈簧正上方某處自由下落，從小球與彈簧接觸開始到彈簧被壓縮到最短的過程中，小球的()A．加速度越來越小，速度越來越小B．加速度和速度都是先增大后減小C．速度是先增大后減小，加速度方向是先向下后向上D．速度是一直減小，加速度大小是先減小后增大解析：選C小球與彈簧接觸過程中，開始重力大于彈力，加速度向下，彈力越來越大，加速度越來越小，由于加速度方向與速度方向相同，小球做加速運(yùn)動；當(dāng)重力等于彈力后，彈力開始大于重力，加速度向上，彈力繼續(xù)增加，則加速度越來越大，由于加速度和速度反向，小球做減速運(yùn)動，所以小球的加速度先減小后增大，方向先向下，后向上，速度先增大后減小，方向向下，故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤。5．如圖所示，三個(gè)完全相同的物塊1、2、3放在光滑水平桌面上?，F(xiàn)用大小相同的外力F沿圖示方向分別作用在三個(gè)物塊上，三者都做加速運(yùn)動，令a1、a2、a3分別代表物塊1、2、3的加速度，則()A．a(chǎn)1>a2>a3 B．a(chǎn)1<a2<a3C．a(chǎn)1＝a2<a3 D．a(chǎn)1＝a2>a3解析：選C根據(jù)牛頓第二定律：對物塊1：Fcos60°＝ma1；對物塊2：Fcos60°＝ma2；對物塊3：F＝ma3；則a1＝a2<a3，故選C。6．如圖所示，站在向左運(yùn)行的汽車上的人與車保持相對靜止，用手推車的力為F，腳對車向后的摩擦力為f。下列說法中正確的是()A．當(dāng)車做勻速運(yùn)動時(shí)，F(xiàn)＝fB．當(dāng)車做加速運(yùn)動時(shí)，F(xiàn)>fC．當(dāng)車做減速運(yùn)動時(shí)，F(xiàn)＜fD．不管車做何種運(yùn)動，F(xiàn)總是與f等大反向解析：選A人受車對其向右的彈力F′和向左的靜摩擦力f′，根據(jù)牛頓第三定律，有：F＝F′，f＝f′；當(dāng)車做勻速運(yùn)動時(shí)，人也是勻速前進(jìn)，則F′＝f′，即F＝f，故A正確；當(dāng)車做加速運(yùn)動時(shí)，人也是加速前進(jìn)，則f′＞F′，即f＞F，故B錯(cuò)誤；當(dāng)車做減速運(yùn)動時(shí)，人也是減速前進(jìn)，則f′＜F′，即f＜F，故C錯(cuò)誤；車做變速運(yùn)動時(shí)，F(xiàn)≠f，故D錯(cuò)誤。7．在光滑水平桌面上，物塊A用輕繩和物塊B連接，輕繩跨過定滑輪，物塊B懸空，如圖甲所示，系統(tǒng)從靜止開始，運(yùn)動的加速度為a1。在圖乙中，若對輕繩施加一個(gè)和物塊B重力相等的拉力F，物塊A從靜止開始運(yùn)動的加速度為a2則()A．a(chǎn)1＜a2 B．a(chǎn)1＝a2C．a(chǎn)1＞a2 D．無法判斷解析：選A題圖甲兩物塊構(gòu)成連接體模型，對系統(tǒng)由牛頓第二定律mBg＝(mA＋mB)a1，可得：a1＝eq\f(mBg,mA＋mB)；題圖乙中是拉力F＝mBg拉著細(xì)繩帶動A做勻加速直線運(yùn)動，由牛頓第二定律mBg＝mAa2，可得a2＝eq\f(mBg,mA)，比較兩加速度可得a1<a2，故選A。8．慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中，這個(gè)系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計(jì)，加速度計(jì)構(gòu)造原理的示意圖如圖所示；沿導(dǎo)彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊，滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連，滑塊上有指針，可通過標(biāo)尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)。設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動，指針向左偏離O點(diǎn)距離為s，則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度()A．方向向左，大小為eq\f(ks,m)B．方向向右，大小為eq\f(ks,m)C．方向向左，大小為eq\f(2ks,m)D．方向向右，大小為eq\f(2ks,m)解析：選D取滑塊m為研究對象，當(dāng)指針向左偏時(shí)，滑塊左側(cè)彈簧被壓縮而右側(cè)彈簧被拉伸。兩個(gè)彈力大小為F左＝F右＝ks，方向均是指向右側(cè)，如圖所示，由牛頓第二定律可得：a＝eq\f(F,m)＝eq\f(2ks,m)，方向向右，故只有D選項(xiàng)正確。9．如圖所示，沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動的車廂中，懸掛小球的懸線偏離豎直方向37°角，球和車廂相對靜止，球的質(zhì)量為1kg。(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)求車廂運(yùn)動的加速度并說明車廂的運(yùn)動情況；(2)求懸線對球的拉力。解析：法一：合成法(1)小球和車廂相對靜止，它們的加速度相同。以小球?yàn)檠芯繉ο?，對小球進(jìn)行受力分析如圖所示，小球所受合力F合＝mgtan37°，由牛頓第二定律得小球的加速度為a＝eq\f(F合,m)＝gtan37°＝eq\f(3,4)g＝7.5m/s2，加速度方向水平向右。車廂的加速度與小球相同，車廂做的是向右的勻加速運(yùn)動或向左的勻減速運(yùn)動。(2)由圖可知，懸線對球的拉力大小為F＝eq\f(mg,cos37°)＝12.5N。法二：正交分解法(1)建立直角坐標(biāo)系如圖所示，正交分解各力，根據(jù)牛頓第二定律列方程得x軸方向：Fx＝may軸方向：Fy－mg＝0即Fsin37°＝ma,Fcos37°－mg＝0聯(lián)立解得a＝eq\f(3,4)g＝7.5m/s2，加速度方向水平向右。(2)F＝eq\f(mg,cos37°)＝12.5N。答案：(1)7.5m/s2，方向水平向右車廂可能向右做勻加速直線運(yùn)動或向左做勻減速直線運(yùn)動(2)12.5NB級—選考提能10.[多選]如圖所示，吊籃A、物體B、物體C的質(zhì)量分別為m、3m、2m，B和C分別固定在彈簧兩端，彈簧的質(zhì)量不計(jì)。B和CA．吊籃A的加速度大小為gB．物體B的加速度大小為0C．物體C的加速度大小為2D．A對C的支持力大小等于5mg解析：選BC裝置靜止時(shí)，彈簧的彈力F＝3mg，剪斷輕繩的瞬間，彈簧的彈力不變，將C和A看成一個(gè)整體，根據(jù)牛頓第二定律得：aAC＝eq\f(F＋m＋2mg,m＋2m)＝2g，即A、C的加速度均為2g，方向向下，故A錯(cuò)誤，C正確；剪斷輕繩的瞬間，彈簧的彈力不變，B的合力仍然為零，則B的加速度為0，故B正確；設(shè)A對C的支持力為N，則對C由牛頓第二定律得：F＋2mg－N＝2maAC，解得A對C的支持力大小N＝mg11．在靜止的車廂內(nèi)，用細(xì)繩a和b系住一個(gè)小球，繩a斜向上拉，繩b水平拉，如圖所示?，F(xiàn)讓車從靜止開始向右做勻加速運(yùn)動，小球相對于車廂的位置不變，與小車靜止時(shí)相比，繩a、b的拉力Fa、Fb的變化情況是()A．Fa變大，F(xiàn)b不變 B．Fa變大，F(xiàn)b變小C．Fa不變，F(xiàn)b變小 D．Fa不變，F(xiàn)b變大解析：選C以小球?yàn)檠芯繉ο?，分析受力情況，如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律得，水平方向：Fasinα－Fb＝ma①豎直方向：Facosα－mg＝0②由題知α不變，由②分析知Fa不變，由①知Fb＝Fasinα－ma<Fasinα，即Fb變小。12．一傾角為30°的斜面上放一木板，木板上固定一支架，支架末端用細(xì)繩懸掛一小球，木板在斜面上下滑時(shí)，小球與木板相對靜止共同運(yùn)動。求細(xì)線在下述兩種情況下木板下滑的加速度。(g取10m/s2)(1)沿豎直方向；(2)與斜面方向垂直。解析：(1)當(dāng)細(xì)線沿豎直方向時(shí)，小球受力如圖甲所示。FT1與mg都是豎直方向，