高中物理：物理人教版必修1课时提升作业 十七 4.3牛顿第二定律

课时提升作业
牛顿第二定律
(40分钟100分)
一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)
1.在牛顿第二定律的数学表达式F=kma中,有关比例系数k的说法正确的
是 ( )
A.在任何情况下k都等于1
B.因为k=1,所以k可有可无
C.k的数值由质量、加速度和力的大小决定
D.k的数值由质量、加速度和力的单位决定
【解析】选D。

在牛顿第二定律的表达式F=kma中,只有质量m、加速度a和力F的单位是国际单位时,比例系数k才为1,故D正确,A、B、C错误。

2.由牛顿第二定律可知,无论多么小的力都可以使物体产生加速度,但是用较小的力去推地面上很重的物体时,物体仍然静止,这是因为( )
A.推力比静摩擦力小
B.物体有加速度,但太小,不易被察觉
C.物体所受推力比物体的重力小
D.物体所受的合外力仍为零
【解析】选D。

牛顿第二定律中的力F指合外力,用很小的力推桌子时,桌子由于受到地面摩擦的作用,推力与静摩擦力大小相等方向相反,合外力仍然为零,故无加速度,D正确。

3.物体运动的速度方向,加速度方向与作用在物体上合外力的方向之间的关系是( )
世纪金榜导学号28974213
A.速度方向,加速度方向、合外力方向三者是相同的
B.速度方向可与加速度成任何夹角,但加速度方向总是与合外力的方向相同
C.速度方向总与合外力方向相同,而加速度可能与速度方向相同,也可能不相同
D.速度方向总与加速度方向相同,而加速度方向可能与合外力方向相同,也可能不相同
【解析】选B。

加速度方向与合外力方向总是相同,而与速度方向不一定相同,A错误;速度与加速度没有直接的关系,两者方向可以成任何夹角,而加速度方向总是与合外力的方向相同,B正确;加速度方向、合外力方向可能与速度方向相同,也可能不相同,C、D错误。

4.已知甲物体受到2 N的力作用时,产生的加速度为4 m/s2,乙物体受到3 N的力作用时,产生的加速度为6 m/s2,则甲、乙物体的质量之比m甲∶m乙等
于 ( )
A.1∶3
B.2∶3
C.1∶1
D.3∶2
【解析】选C。

由牛顿第二定律可知,m=,两物体质量之
比:==×=,C正确。

5.力A单独作用一物体时产生的加速度为3 m/s2,力B单独作用此物体时产生的加速度为4 m/s2,两力同时作用此物体时产生的加速度不可能是( )
世纪金榜导学号28974214
A.8 m/s2
B.5 m/s2
C.4 m/s2
D.1 m/s2
【解析】选A。

设物体质量为m,根据牛顿第二定律得:F1=ma1=3m,F2=ma2=4m,则F1和F2共同作用于该物体时合力范围为F2-F1≤F合≤F2+F1,代入得m≤F合≤7m又由牛顿第二定律得加速度的范围为:1 m/s2≤a≤7 m/s2,所以物体具有的加速度大小不可能是8 m/s2,A正确。

【补偿训练】
在光滑水平桌面上质量为2 kg的物体,同时受到2 N和3 N两个水平共点力的作用,则物体的加速度可能为( )
A.2 m/s2
B.3 m/s2
C.4 m/s2
D.5 m/s2
【解题指南】该题有两种解题思路:
(1)求出两个力的合力,再根据牛顿第二定律求加速度。

(2)根据牛顿第二定律求出加速度,再根据矢量合成求合加速度。

【解析】选A。

根据已知条件,这两个力的合力取值范围应为(1 N,5 N),由牛顿第二定律F=ma可知,物体加速度取值范围应为(0.5 m/s2,2.5 m/s2),故选项A正确。

6.以初速度v0竖直向上抛出一个小球,小球所受的空气阻力与速度大小成正比,从抛出到落地小球运动的v-t图是下面哪一个( )
世纪金榜导学号28974215
【解析】选A。

上升阶段,小球所受空气阻力随小球速度的减小而减小。

小球所受合力F=G+F f,合力越来越小,所以上升阶段小球的加速度越来越小。

下降阶段,小球所受空气阻力随小球速度的增大而增大,小球所受合力F′=G-F f,合力越来越小,所以下降阶段小球的加速度也越来越小。

v-t图象中,只有A项所表示的运动加速度越来越小,A 项正确。

二、计算题(本题共2小题,共24分。

要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
7.(10分)用10 N的水平力推动一个静止在光滑水平面上质量为5 kg 的物体,则
(1)物体加速度为多少?
(2)3 s后撤去水平力,则第5 s末物体的速度为多少?
【解析】(1)当加外力时,由牛顿第二定律可知
F=ma
a==m/s2=2 m/s2
(2)3 s末的速度为v=at=2×3 m/s=6 m/s
3 s末撤去外力时物体做匀速运动,故5 s后的速度为6 m/s。

☆答案☆:(1)2 m/s2(2)6 m/s
8.(14分)一个原来静止在水平面上的物体,质量2.0 kg,在水平方向受到4.4 N的拉力,物体跟平面的滑动摩擦力是2.2 N,求物体4.0 s 末的速度和4.0 s内发生的位移。

【解析】物体在竖直方向受到重力mg、水平面的支持力N,两力平衡;在水平方向受到拉力F和滑动摩擦力f,
合力F合=F-f
根据牛顿第二定律得物体的加速度为
a== m/s2=1.1 m/s2
则物体4.0 s末的速度为
v=at=1.1×4 m/s=4.4 m/s
4.0 s内发生的位移为
x=at2=×1.1×42 m=8.8 m
即,物体4.0 s末的速度是4.4 m/s,4.0 s内发生的位移是8.8 m。

☆答案☆:4.4 m/s 8.8 m
1.(7分)下列说法中正确的是( )
A.物体所受的合力不为零时,其速度一定增大
B.物体受到的合力越大,它的速度变化一定越快
C.物体运动的速度越大,它受到的合力一定越大
D.某时刻物体的速度为零,此时它受到的合力一定为零
【解析】选B。

物体所受的合外力不为零时,物体也可以做减速运动,速度不一定增大,A错误;根据加速度的定义,一个物体受到的合外力越大,说明它的加速度大,也就是它的速度变化一定越快,B正确;物体运动的速度大,可以是匀速直线运动,此时的合力是0,C错误;物体的速度为零与合外力并没有直接的关系,速度为零时,合外力也可以很大,D错误。

【补偿训练】
关于牛顿第二定律的下列说法中,正确的是 ( )
A.质量一定的物体某一瞬间的加速度只取决于这一瞬间物体所受合外力,而与这之前或之后的受力无关
B.物体的运动方向一定与它所受合外力方向一致
C.公式F=ma中,各量的单位可以任意选取
D.一旦物体所受合力为零,则物体的加速度立即为零,速度也立即变为零
【解析】选A。

根据牛顿第二定律可知,合力变化,加速度变化,某一瞬时的加速度,只能由这一瞬时的外力决定,A正确;由牛顿第二定律可知,加速度的方向与合外力的方向相同,但运动的方向不一定与加
速度方向相同,B错误;公式F=ma中,各量的单位必须为国际单位,C错误;合外力为零时加速度一定为零,但物体的速度不再变化,但不一定为零,D错误。

2.(7分)如图所示,在前进的车厢的竖直后壁上放一个物体,物体与壁间的动摩擦因数为μ,要使物体不下滑,车厢前进的加速度至少应为(重力加速度为g,最大静摩擦力等于滑动摩擦力) ( )
A.μg
B.
C.
D.g
【解析】选B。

设物体的质量为m,在竖直方向上有mg=F f,F f为摩擦力。

在临界状态下,F f=μF N,F N为物体所受的水平弹力。

又由牛顿第二定律
得F N=ma。

由以上各式得加速度a=,故B正确。

3.(7分)静止在光滑水平面上的物体在水平推力F作用下开始运动,推力随时间的变化如图所示,关于物体在0～t1时间内的运动情况,正确的描述是
A.物体先做匀加速运动,后做匀减速运动
B.物体的加速度一直增大
C.物体的速度先增大后减小
D.物体的速度一直增大
【解析】选D。

由题可知,物体的合力等于推力F,方向始终沿正方向,根据牛顿第二定律分析可知:物体先从静止开始做加速直线运动,推力F减小时,其方向仍与速度相同,继续做加速直线运动,故C错误,D 正确。

物体的合力等于推力F,推力先增大后减小,根据牛顿第二定律得知:加速度先增大,后减小,选项A、B错误。

4.(7分)(多选)如图所示,当小车水平向右加速运动时,物块M相对车厢静止于车厢后竖直壁上,当小车的加速度增大时( )
A.M所受静摩擦力增大
B.M对车厢壁的压力增大
C.M仍相对于车厢静止
D.M在竖直方向上所受合外力为零
【解析】选B、C、D。

以物块为研究对象,分析受力,作出受力图如图。

物块竖直方向受力平衡,合外力等于零,摩擦力f=Mg,保持不变,选项A错误,D正确。

小车的加速度增大时,弹力N=ma增大,物块受到的最大静摩擦力增大,物块不可能沿壁下滑,所以物块M仍相对于车厢静止,选项B、C正确。

5.(12分)质量为5 kg的物体,从离地面36 m高处,由静止开始匀加速下落,经
3 s落地,(g取10 m/s2)求:
(1)物体下落的加速度的大小。

(2)下落过程中物体所受阻力的大小。

【解析】(1)由位移公式x=at2得
a== m/s2=8 m/s2。

(2)物体下落时受重力和阻力作用,根据牛顿第二定律:mg-F f=ma。

所以F f=mg-ma=10 N。

☆答案☆:(1)8 m/s2(2)10 N。