1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。第三节牛顿第二定律一、概念判断1物体所受合外力的方向与加速度的方向总是相同的。()2在利用Fma计算物体运动的加速度时，质量可以以克为单位。()提示：牛顿第二定律的表达式是Fkma，只有在力的单位是N，质量的单位是kg，加速度的单位是m/s2时，k取值为1。公式写成Fma。3物体受到的合外力方向发生变化的瞬间，速度的方向立即随之改变。()提示：力与加速度的方向可以瞬时发生变化，速度方向的改变需要时间。4一个系统内两个物体之间的作用力不能改变系统整体的加速度。()5物体加速
2、度的大小和方向既与受到的合外力有关，也与自身的质量大小有关。()二、选择题题组一对牛顿第二定律的理解1下列说法不正确的是()A对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，当力刚作用瞬间，物体立即获得加速度B物体由于做加速运动，所以才受合外力作用CFma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关D物体所受合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小【解析】选B。由于物体的加速度与合外力是瞬时对应关系，因此当力刚开始作用的瞬间，物体会立即产生加速度，选项A正确；根据因果关系，合外力是产生加速度的原因，即物体由于受合外力作用，才会产生加速度，选项B错误；牛顿第二定律Fma是矢量式，a的方向与F的
3、方向相同，与速度方向无关，选项C正确；由牛顿第二定律知物体所受合外力减小，加速度一定会减小，如果物体加速，其速度会增大，如果物体减速，其速度会减小；选项D正确。2我国自主研制的水陆两栖飞机“鲲龙”AG600已试飞成功。当“鲲龙”AG600在水面上沿直线方向加速滑行时，其受到的合力()A大小为零 B方向竖直向上C方向与滑行方向相同 D方向沿滑行方向斜向上【解析】选C。“鲲龙”AG600在水面上做加速直线运动，加速度方向与滑行方向相同，由牛顿第二定律知合外力方向与加速度方向相同，所以合外力方向与滑行方向相同，故选项C正确。3(金榜原创题)电动平衡车是一种时尚代步工具。当人驾驶平衡车在水平路面上做匀
4、速直线运动时，下列说法正确的是()A平衡车匀速行驶时，平衡车施加给人的作用力沿水平方向指向前方B平衡车加速行驶时，人有向后倾倒的感觉，是因为平衡车对人施加了一个向后的力C平衡车在加速过程中，人受到平衡车的作用力大于人自身的重力D关闭电机，平衡车对人的作用力沿水平方向向后【解析】选C。平衡车匀速行驶时，人受到的合外力为零，因此平衡车给人的作用力与重力平衡，竖直向上，A错误；平衡车加速行驶时，由于惯性人有向后倾倒的感觉，B错误；如图所示，平衡车在加速过程中，由人的受力情况可知，平衡车对人的作用力大于重力，故C项正确；关闭电机，平衡车和人都将减速，人会受到平衡车向后上方的作用力，D错误。题组二牛顿第
5、二定律的瞬时问题4. “儿童蹦极”中，拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳。质量为m的小明，如图所示，静止悬挂时(小明两侧绳长相同)，两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，若此时小明左侧橡皮绳断裂，则小明此时()A加速度a，沿原断裂绳的方向斜向下B加速度ag，沿原断裂绳的方向斜向下C加速度ag，沿未断裂绳的方向斜向上D加速度a ，方向竖直向下【解析】选B。断裂前，FT左FT右mg，受力分析如图所示。橡皮绳形变量比较大，不会发生突变，断裂瞬间，FT右与mg的合力沿断裂绳的反向延长线，大小等于mg，选项B正确。5.如图所示，吊篮P悬挂在天花板上，与吊篮质量相等的物体Q被固定在吊篮中的轻弹簧托起，当悬挂吊篮
6、的细线被剪断的瞬间，吊篮P和物体Q的加速度为()AggB2ggCg2g D2g0【解析】选D。剪断细线前，对PQ整体受力分析，受到总重力和细线的拉力而平衡，故T2mg；再对物体Q受力分析，受到重力、弹簧的弹力；剪断细线后，重力和弹簧的弹力不变，细线的拉力减为零，故吊篮P受到的合力等于2mg，向下，所以aP2g，物体Q受到的力不变，合力为零，所以aQ0；故选D。三、非选择题6(牛顿第二定律的应用)自制一个加速度计，其构造是：一根轻杆，下端固定一个小球，上端装在水平轴O上，杆可在竖直平面内左右摆动，用白硬纸作为表面，放在杆摆动的平面上，并刻上刻度，可以直接读出加速度的大小和方向。使用时，加速度计右
7、端朝汽车前进的方向，如图所示，g取9.8 m/s2。(1)白硬纸上刻度线b在经过O点的竖直线上，则在b处应标的加速度数值是多少？(2)刻度线c和O点的连线与Ob的夹角为30，则c处应标的加速度数值是多少？(3)刻度线d和O点的连线与Ob的夹角为45。在汽车前进时，若轻杆稳定地指在d处，则0.5 s内汽车速度变化了多少？【解析】(1)当轻杆与Ob重合时，小球所受合力为0，其加速度为0，车的加速度亦为0，故b处应标的加速度数值为0。(2)解法一：合成法当轻杆与Oc重合时，以小球为研究对象，受力分析如图甲所示。根据力的合成的平行四边形定则和牛顿第二定律得mgtan ma1，解得a1gtan 9.8
8、m/s25.66 m/s2。解法二：正交分解法建立直角坐标系，并将轻杆对小球的拉力正交分解，如图乙所示。则沿水平方向有：F sin ma，竖直方向有：F cos mg0联立以上两式可解得小球的加速度a5.66 m/s2，方向水平向右，即c处应标的加速度数值为5.66 m/s2。(3)若轻杆与Od重合，同理可得mgtan 45ma2，解得a2gtan 459.8 m/s2，方向水平向左，与速度方向相反，所以在0.5 s内汽车速度应减少，减少量va2t9.80.5 m/s4.9 m/s。答案：(1)0(2)5.66 m/s2(3)减少了4.9 m/s一、选择题1假设汽车紧急制动后，受到的阻力与汽车
9、所受重力的大小差不多。当汽车以20 m/s的速度行驶时，突然制动，它还能继续滑行的距离约为()A40 m B20 m C10 m D5 m【解析】选B。由题意可知关闭发动机后，汽车的加速度ag，所以滑行的距离x20 m，故选B。2为了使雨滴能尽快地淌离房顶，要设计好房顶的高度，设雨滴沿房顶下淌时做无初速度无摩擦的运动，那么如图所示的四种情况中符合要求的是()【解析】选C。设房顶的底角为，底边为L，设雨滴下滑的加速度为a，注意底边长度是不变的，由牛顿第二定律：mg sin ma，所以ag sin ，由运动学公式可得：g sin t2，所以：t，因此当45时，时间最短，故A、B、D错误，C正确。3
10、一轻弹簧上端固定，下端挂一重物，平衡时弹簧伸长了4 cm，再将重物向下拉1 cm，然后放手，则在释放瞬间重物的加速度是(g取10 m/s2)()A2.5 m/s2 B7.5 m/s2C10 m/s2 D12.5 m/s2【解析】选A。弹簧伸长量为4 cm时，重物处于平衡状态，故mgkx1；再将重物向下拉1 cm，则弹簧的伸长量变为x25 cm，在重物被释放瞬间，由牛顿第二定律可得kx2mgma；由以上两式解得a2.5 m/s2，故选项A正确。4(多选)如图所示，一跳床运动员从跳床正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触跳床后把跳床压缩到一定程度后停止下落。在运动员下落的这一全过程中，下列说法中
11、正确的是()A运动员刚接触跳床瞬间速度最大B从运动员接触跳床起加速度变为竖直向上C从运动员接触跳床到到达最低点，运动员的速度先增大后减小D从运动员接触跳床到到达最低点，运动员的加速度先减小后增大【解析】选C、D。运动员的加速度大小取决于运动员受到的合外力。从接触跳床到到达最低点，弹力从零开始逐渐增大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增大。当合力与速度同向时运动员速度增大，所以当运动员所受弹力和重力大小相等时运动员速度最大。5如图所示，物体A、B静止叠放在光滑水平面上，A的质量为m，B的质量为2m。现施加水平力F拉B(如图甲)，A、B刚好不发生相对滑动，一起沿水平面运动。若改用水平力F拉
12、A(如图乙)，使A、B也保持相对静止，一起沿水平面运动，则F不得超过()A2F B C3F D【解析】选B。用力F拉物体B时，A、B恰好不发生相对滑动，故A、B间的静摩擦力达到最大值，对物体A受力分析，受重力mg、支持力FN1、向前的静摩擦力fm，根据牛顿第二定律，有fmma对A、B整体受力分析，受重力3mg、支持力和拉力F，根据牛顿第二定律，有F3ma由解得fmF。当F作用在物体A上，A、B恰好不滑动时，A、B间的静摩擦力达到最大值，对物体A，有Ffmma1对整体，有F3ma1由上述各式联立解得FfmF，即F的最大值是F。6质量为1吨的汽车在平直公路上以10 m/s的速度匀速行驶。阻力大小不
13、变，从某时刻开始，汽车牵引力减小2 000 N，那么从该时刻起经过6 s，汽车行驶的路程是()A50 m B42 m C25 m D24 m【解析】选C。牵引力减少2 000 N后，汽车所受合力为2 000 N，由Fma，2 000 N1 000 kga，a2 m/s2，汽车需t s5 s停下来，故6 s内汽车前进的路程x m25 m，选项C正确。7(多选)如图所示，总质量为460 kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2，此时，空气阻力可视为零。当热气球上升到180 m时，发现气球以5 m/s的速度向上匀速运动，若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量
14、不变，重力加速度g取10 m/s2。关于热气球，下列说法正确的是()A所受浮力大小为4 830 NB加速上升过程中所受空气阻力保持不变C从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/sD以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N【解析】选A、D。刚开始上升时，空气阻力为零，F浮mgma，解得F浮m(ga)4 830 N，A正确；热气球加速上升过程中，若保持加速度不变，则热气球上升到180 m时，速度v6 m/s5 m/s，所以热气球做加速度减小的加速直线运动，上升10 s后的速度vat5 m/s，C错误；再由F浮F阻mgma可知空气阻力F阻增大，B错误；匀速上升时，F浮F阻mg，所以F阻
15、F浮mg230 N，D正确。8(多选)如图所示，一质量M3 kg、倾角为45的斜面体放在光滑水平地面上，斜面体上有一质量为m1 kg的光滑楔形物体。用一水平向左的恒力F作用在斜面体上，系统恰好保持相对静止地向左运动。重力加速度取g10 m/s2，下列判断正确的是()A.系统做匀速直线运动BF40 NC斜面体对楔形物体的作用力大小为5 ND增大力F，楔形物体将相对斜面体沿斜面向上运动【解析】选B、D。对整体受力分析如图甲所示，由牛顿第二定律有F(Mm)a，对楔形物体受力分析如图乙所示。由牛顿第二定律有mgtan 45ma，可得F40 N，a10 m/s2，A错误，B正确；斜面体对楔形物体的作用力
16、FN2mg10 N，C错误；外力F增大，则斜面体加速度增加，由于斜面体与楔形物体间无摩擦力，则楔形物体将会相对斜面体沿斜面上滑，D正确。二、非选择题9一小物块从倾角为30足够长的斜面底端以初速度v010 m/s沿斜面向上运动 (如图所示)，已知物块与斜面间的动摩擦因数，g取10 m/s2，求物块在运动时间t1.5 s时离斜面底端的距离。【解析】小物块沿斜面向上运动时加速度大小为ag sin g cos 10 m/s2，物块运动到最高点的时间t1 s1.5 s。由于mg sin mg cos ，小物块运动到最高点速度为0时即停止，故此时小物块离斜面底端的距离为x5 m。答案：5 m10短跑运动员
17、进行体能训练，质量M69 kg的运动员腰部系着不可伸长的轻绳，绳长L2 m，拖着质量m22 kg的轮胎。最初绳子绷紧，运动员从百米跑道的起点由静止开始，沿着笔直的跑道加速奔跑，绳与水平跑道的夹角是37，5 s末绳突然断裂，运动员保持绳断时的速度跑到百米跑道的终点。轮胎运动的vt图像如图所示，运动员的跑鞋与地面不打滑，不计空气阻力。sin370.6，g取10 m/s2。求：(1)绳上的拉力大小；(2)运动员冲过终点线时与轮胎之间的距离。【解析】(1)设轮胎与地面的动摩擦因数为，加速阶段的加速度为a1，减速阶段的加速度为a2，绳上张力为T，加速时地面的支持力为N，由vt图像可知：a12 m/s2，
18、a25 m/s2。对轮胎减速过程，应用牛顿第二定律mgma2加速过程，对轮胎受力分析，应用牛顿第二定律T sin Nmg，T cos Nma1联立以上式子可得： 0.5，T140 N(2)由vt图像可知：加速阶段轮胎的位移：x1，x125 m。减速阶段轮胎的位移x2，x210 m运动员的位移为x100 m，运动员开始与轮胎之间的距离为x3L cos 1.6 m运动员冲过终点线时与轮胎之间的距离：d66.6 m答案：(1)140 N (2)66.6 m11小物块以一定的初速度v0沿斜面(足够长)向上运动，由实验测得物块沿斜面运动的最大位移x与斜面倾角的关系如图所示。取g10 m/s2，空气阻力不
19、计，可能用到的函数值：sin300.5，sin370.6，求：(1)物块的初速度v0；(2)物块与斜面之间的动摩擦因数；(3)计算说明图线中P点对应的斜面倾角为多大？在此倾角条件下，小物块能滑回斜面底端吗？说明理由(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)。【解析】(1)当90时，物块做竖直上抛运动，末速度为0，由题图得上升最大位移为xm3.2 m由v2gxm，得v08 m/s。(2)当0时，物块相当于在水平面上做匀减速直线运动，末速度为0由题图得水平最大位移为x6.4 m由运动学公式有：v2ax由牛顿第二定律得：mgma，得0.5。(3)设题图中P点对应的斜面倾角值为，物块在斜面上做匀减速运动，末速
20、度为0。由题图得物块沿斜面运动的最大位移为x3.2 m由运动学公式有：v2ax由牛顿第二定律有：mg sin mg cos ma得10sin 5cos 10，得37。因为mg sin 6mmg cos 4m，所以能滑回斜面底端。答案：(1)8 m/s(2)0.5(3)37能滑回斜面底端理由见解析如图所示，一个竖直固定在地面上的透气圆筒，筒中有一劲度系数为k的轻弹簧，其下端固定，上端连接一质量为m的薄滑块，圆筒内壁涂有一层新型智能材料ER流体，它对滑块的阻力可调。滑块静止时，ER流体对其阻力为零，此时弹簧的长度为L。现有一质量也为m(可视为质点)的物体在圆筒正上方距地面2L处自由下落，与滑块碰撞
21、(碰撞时间极短)后黏在一起，并以物体碰前瞬间速度的一半向下运动。ER流体对滑块的阻力随滑块下移而变化，使滑块做匀减速运动，当下移距离为d时，速度减小为物体与滑块碰撞前瞬间速度的四分之一。取重力加速度为g，忽略空气阻力，试求：(1)物体与滑块碰撞前瞬间的速度大小；(2)滑块向下运动过程中的加速度大小；(3)当下移距离为d时，ER流体对滑块的阻力大小。【解析】(1)设物体与滑块碰撞前瞬间的速度大小为v0，由自由落体运动规律有v2gL，解得v0。(2)设滑块做匀减速运动的加速度大小为a，取竖直向下为正方向，则有2axvv，xd，v1，v2，解得a。(3)设下移距离d时弹簧弹力为F，ER流体对滑块的阻力为FER，对物体与滑块组成的整体，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得FFER2mg2maFk(dx0)mgkx0联立解得FERmgkd。答案：(1)(2)(3)mgkd关闭Word文档返回原板块
