1、牛顿第二定律【学考达标】(20分钟50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1物体受一恒力F作用，则关于单位时间内物体速度的变化量，下列说法中正确的是()A初速度越大，变化量越大B初速度越小，变化量越小C初速度为零，变化量为零D变化量大小与初速度大小无关【解析】选D。物体受一恒力F作用，根据牛顿第二定律知，物体的加速度恒定不变，由加速度的定义式a知道，加速度在数值上等于单位时间内速度的变化量，则单位时间内物体速度的变化量恒定不变，与初速度无关，故选项D正确，选项A、B、C错误。2质量不同的甲、乙两辆实验小车，在相同的合外力的作用下，甲车产生的加速度为2 m/s2，乙车产生的加速度
2、为6 m/s2，则甲车的质量是乙车的()AB3倍C12倍 D【解析】选B。根据牛顿第二定律Fma，对甲有F甲m甲a甲，对乙有F乙m乙a乙，由于两小车所受合外力相同，所以m甲a甲m乙a乙，即3，故B正确，A、C、D错误。【补偿训练】一个做直线运动的物体受到的合外力的方向与物体运动的方向一致，当合外力增大时，物体运动的加速度和速度的变化是()A加速度不变B加速度减小C速度增大D速度减小【解析】选C。合力增大，根据牛顿第二定律知，加速度增大，因为合力方向与速度方向相同，所以速度增大。故C正确，A、B、D错误。3.如图所示，质量m10 kg的物体，在水平地面上向左运动，物体与水平地面间的动摩擦因数0.
3、2，与此同时，物体受到一个水平向右的推力F20 N的作用，则物体的加速度为(g取10 m/s2)()A0 B4 m/s2，水平向右C2 m/s2，水平向右 D2 m/s2，水平向左【解析】选B。物体受到的滑动摩擦力大小Ffmg20 N，方向水平向右，物体的合外力F合FFf40 N，方向水平向右，根据牛顿第二定律：F合ma，a4 m/s2，方向水平向右。4在行车过程中，遇到紧急刹车，乘员可能受到伤害，为此人们设计了安全带以尽可能地减轻猛烈碰撞带来的伤害。假设某次急刹车时，由于安全带的作用，使质量为70 kg的乘员的加速度大小约为6 m/s2，此时安全带对乘员的作用力最接近()A100 N B40
4、0 NC800 N D1 000 N【解析】选B。急刹车时加速度向后，所以其合外力等于安全带的作用力，根据牛顿第二定律得Fma706 N420 N，接近400 N，故B项正确。5.如图所示，粗糙水平面上的物体在水平拉力F作用下做匀加速直线运动，现使F不断减小到零，则在滑动过程中()A物体的加速度不断减小，速度不断增大B物体的加速度不断增大，速度不断减小C物体的加速度先变大再变小，速度先变小再变大D物体的加速度先变小再变大，速度先变大再变小【解析】选D。合外力决定加速度的大小，滑动中的物体所受合外力是拉力和地面摩擦力的合力，因为F逐渐减小，所以合外力先减小后反向增大，由a可知物体的加速度先减小后
5、反向增大；速度是增大还是减小与加速度的大小无关，而是要看加速度与速度的方向是否相同，前一阶段加速度与速度方向相同，所以速度增大，后一阶段加速度与速度方向相反，所以速度减小，因此D正确。【补偿训练】雨滴从高空由静止下落，由于空气阻力作用，其加速度逐渐减小，直到为零，在下落过程中雨滴的运动情况是()A速度保持不变B速度的变化越来越快C速度不断减小，加速度为零时，速度最小D速度不断增大，加速度为零时，速度最大【解析】选D。雨滴从高空由静止下落，由于空气阻力作用，其加速度逐渐减小，因为加速度方向与速度方向相同，则速度一直增大，当加速度减小到零时，速度达到最大。故D符合题意，A、C不符合题意；加速度是反
6、映速度变化快慢的物理量，加速度减小，则速度的变化越来越慢。故B不符合题意。6物体在与其初速度始终共线的合力F的作用下运动。取v0方向为正，合力F随时间t的变化情况如图所示，则在0t1这段时间内()A.物体的加速度先减小后增大，速度也是先减小后增大B物体的加速度先增大后减小，速度也是先增大后减小C物体的加速度先减小后增大，速度一直在增大D物体的加速度先减小后增大，速度一直在减小【解析】选C。由题图可知，物体所受的合力先减小后增大，故由牛顿第二定律可知，物体的加速度先减小后增大；由于物体所受合力与其初速度始终共线，且由图可知合力始终大于零，故整个运动过程中加速度方向始终与物体的初速度方向一致，物体
7、的速度一直在增大；故C项正确。【补偿训练】三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数均相同。现用大小相同的外力F沿图所示方向分别作用在1和2上，用F的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速运动，令a1、a2、a3分别代表物块1、2、3的加速度，则()A.a1a2a3Ba1a2，a2a3Ca1a2，a2a2，a2a3【解析】选C。对物块1，由牛顿第二定律得Fcos60Ffma1，(mgFsin60)ma1；对物块2，由牛顿第二定律得Fcos60Ffma2，(mgFsin60)ma2；对物块3，由牛顿第二定律得FFfma3，mgma3，比较得a1a3a2，故C项正确。二
8、、计算题(14分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位)7如图所示，质量为2 kg的物体在40 N水平推力作用下，从静止开始1 s内沿竖直墙壁下滑3 m。求：(g取10 m/s2)(1)物体运动的加速度大小；(2)物体受到的摩擦力大小；(3)物体与墙壁间的动摩擦因数。【解析】(1)物体在1 s内由静止下滑3 m，由xat2可求，加速度a6 m/s2。(2)根据牛顿第二定律a，a6 m/s2，所以Ff8 N。(3)根据摩擦力公式FfF可知0.2。答案：(1)6 m/s2(2)8 N(3)0.2【选考提升】(20分钟50分)8(8分)若恒定合力F使质量为m的物体由静止开始运动，在时
9、间t内移动的距离为x，则2F的恒定合力使质量为2m的物体由静止开始运动，在2t时间内移动的距离为()A2x B4x C8x D16x【解析】选B。由牛顿第二定律可知，质量为m的物体的加速度为a，位移为xat2，整理可得x；2F的恒定合力使质量为2m的物体由静止开始运动，加速度为a，位移为xa(2t)2，则可得x4x，故B正确，A、C、D错误。9(8分)(多选)力F1单独作用在物体A上时产生的加速度a1大小为5 m/s2，力F2单独作用在物体A上时产生的加速度a2大小为2 m/s2，那么，力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a的大小可能是()A5 m/s2 B2 m/s2C8 m/s2
10、D6 m/s2【解析】选A、D。设物体A的质量为m，则F1ma1，F2ma2，当F1和F2同时作用在物体A上时，合力的大小范围是F1F2F合F1F2，即ma1ma2mama1ma2，加速度的大小范围为3 m/s2a7 m/s2，正确选项为A、D。【补偿训练】(多选)三个力同时作用于质量为2千克的物体上，其中F13 N，F24 N，F32 N，F1和F2的方向总保持垂直，F3的方向可以任意改变，则物体的加速度不可能是()A4 m/s2 B5 m/s2C2 m/s2 D1 m/s2【解析】选A、B、D。F13 N，F24 N，F1和F2的方向总保持垂直，F1和F2的合力为5 N，F32 N，F3的
11、方向可以任意改变，三个力的合力3 NF7 N，由牛顿第二定律可知，物体的加速度a，则1.5 m/s2a3.5 m/s2，故A、B、D不可能，C可能。10.(8分)(2021温州高一检测)如图所示，一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行。现将一个木炭包无初速度地放在传送带的最左端，木炭包在传送带上将会留下一段黑色的径迹。下列说法中正确的是()A此时木炭包相对于传送带向左运动B木炭包的质量越大，刚放上去时的加速度越大C木炭包刚放上去时的加速度大小，与它和传送带间的动摩擦因数无关D黑色的径迹将出现在木炭包的左侧【解析】选A。传送带向右运动，木炭包无初速度放在传送带上，木炭包相对传送带向左滑动，故
12、A正确；设木炭包与传送带间的动摩擦因数为，木炭包的质量为m，木炭包刚放在传送带上时，对木炭包分析，由牛顿第二定律得mgma，解得ag，木炭包的加速度与木炭包的质量m无关，与动摩擦因数有关，故B、C错误；把木炭包放在传送带上，木炭包在摩擦力作用下向右做初速度为零的匀加速直线运动，传送带向右做匀速直线运动，开始木炭包的速度小于传送带的速度，木炭包相对传送带向左滑动，相等时间内传送带的位移大于木炭包的位移，黑色径迹出现在木炭包的右侧，故D错误。【补偿训练】用20 N的水平拉力拉一个放在水平面上的物体，可以使它产生1 m/s2的加速度，若用30 N的水平力拉这个物体，可以使它产生2 m/s2的加速度。
13、问：(1)物体受到的摩擦力是多少？(2)如果用40 N的水平拉力拉这个物体，产生的加速度大小是多少？【解析】(1)对物体进行受力分析，根据牛顿第二定律有：F1Ffma1，F2Ffma2解得：Ff10 N，m10 kg。(2)当拉力为40 N时，F3Ffma3，a33 m/s2。答案：(1)10 N(2)3 m/s211.(12分)有经验的司机能通过控制油门使汽车做匀加速直线运动，某品牌轿车连同司机在内总质量为m1 500 kg，当轿车受到大小为F1500 N 的牵引力时恰好在水平路面上匀速行驶。现司机通过控制油门使轿车受到F22 000 N的牵引力，从v05 m/s开始加速，假设汽车运动时所受
14、的阻力保持不变，试求：(1)轿车运动过程中所受到的阻力大小；(2)轿车做加速运动时的加速度大小；(3)轿车开始加速后3 s内通过的位移大小。【解析】(1)轿车匀速运动时受力平衡，则FfF1500 N。(2)由牛顿第二定律：F2Ffma，则a代入数据得a1 m/s2。(3)轿车做匀加速运动的位移为xv0tat2代入数据得x19.5 m。答案：(1)500 N(2)1 m/s2(3)19.5 m12(14分)(创新应用题)新型冠状病毒引发的肺炎疫情，受到举国上下极大关注。在这场生死时速的战“疫”中，武汉部分医院出现了一批特殊的“工作人员”人工智能机器人，它们灵活地穿梭在医院的隔离区，担负起为患者送
15、餐、送药等职责。现有机器人“小易”在医护人员选择配送目的地后，就开始沿着测算的路径出发，在加速启动的过程中“小易”发现正前方站了一个人，立即制动减速，恰好在人前停下。“小易”从静止出发到减速停止的v t 图像如图所示，可视为两段匀变速直线运动，运动总时间为2 s，行驶过程的最大速度是5 m/s。已知减速运动的加速度大小是加速运动的加速度大小的3倍，“小易”(含药物m300 g)的总质量M60 kg，运动过程始终受到恒定的阻力Ff20 N。(g取10 m/s2)求：(1)“小易”加速过程与减速过程的加速度大小；(2)制动过程的制动力大小(不含阻力)；(3)加速过程中水平托盘对药物的作用力大小。【解析】(1)设加速过程的加速度为a1，减速过程的加速度为a2，则a1t1a2t2所以及t1t22 s得t11.5 s、t20.5 s所以a1 m/s23.33 m/s2a210 m/s2。(2)设制动过程中的制动力为F制：则F制FfMa2解得F制580 N(3)加速过程中，水平托盘对药物的支持力为FNmg3 N加速运动，故水平托盘对药物的摩擦力大小为fma11 N所以水平托盘对药物的作用力大小F N。答案：(1)3.33 m/s210 m/s2(2)580 N(3) N
