新人教版高中物理必修第一册课时检测17牛顿第二定律含解析

牛顿第二定律1．随着居民生活水平的提高，家庭轿车越来越多，行车安全就越发显得重要。在行车过程中规定必须要使用安全带。假设某次急刹车时，由于安全带的作用，使质量为70 kg的乘员具有的加速度大小约为6 m/s2，此时安全带对乘员的作用力最接近(　　)A．100 N　　　　　　　 B．400 NC．800 N  D．1 000 N解析：选B　由题意知F＝ma＝420 N，故最接近400 N，故B正确。2．质量为3 kg的物体受到两个力F1和F2的作用，F1＝3 N，F2＝9 N，则它的加速度的数值范围是(　　)A．1 m/s2≤a≤3 m/s2  B．2 m/s2≤a≤4 m/s2C．1 m/s2≤a≤2 m/s2  D．1 m/s2≤a≤4 m/s2解析：选B　当夹角为零时合力最大，最大值Fmax＝3 N＋9 N＝12 N；当夹角为180°时合力最小，最小值Fmin＝9 N－3 N＝6 N。故合力的范围为6 N≤F≤12 N。根据牛顿第二定律F＝ma可得加速度为a＝，即加速度的范围为2 m/s2≤a≤4 m/s2，故B正确，A、C、D错误。3．质量均为m的滑块A、斜面体C和滑块B如图所示放置，用力F推滑块A使三者无相对运动地向前加速运动，则各物体所受的合力(　　)A．同样大  B．A最大C．B最大  D．C最大解析：选A　物体A、B、C一起加速运动，可知加速度相同，隔离对各物体分析，根据牛顿第二定律知，F＝ma，各物体质量相同，加速度相同，则各物体所受的合力相同。故A正确，B、C、D错误。4．在粗糙的水平面上，物体在水平推力F作用下由静止开始做匀加速直线运动，一段时间后，将F逐渐减小，在F逐渐减小到零的过程中，速度v和加速度a的变化情况是(　　)A．v减小，a减小B．v增大，a减小C．v先减小后增大，a先增大后减小D．v先增大后减小，a先减小后增大解析：选D　物体在水平推力作用下由静止开始做匀加速直线运动，物体水平方向受到推力和滑动摩擦力，水平推力从开始减小到与滑动摩擦力大小相等的过程中，物体受到的推力大于摩擦力，做加速运动，合力减小，加速度减小，物体做加速度减小的加速运动；此后推力继续减小，推力小于滑动摩擦力，合力与速度方向相反，物体做减速运动，合力反向增大，加速度反向增大，物体做加速度增大的减速运动。所以物体速度先增大后减小，加速度先减小后增大，故A、B、C错误，D正确。5．如图，某人在粗糙水平地面上用水平力F推一购物车沿直线前进，已知推力大小是80 N，购物车的质量是20 kg，购物车与地面间的动摩擦因数μ＝0．2，g取10 m/s2，下列说法正确的是(　　)A．购物车受到地面的支持力是40 NB．购物车受到地面的摩擦力大小是40 NC．购物车将沿地面做匀速直线运动D．购物车将做加速度为a＝4 m/s2的匀加速直线运动解析：选B　购物车沿水平面运动，则在竖直方向受到的支持力与重力大小相等，方向相反，所以支持力FN＝20×10 N＝200 N，A错误；购物车受到地面的摩擦力大小Ff＝μFN＝0．2×200 N＝40 N，B正确；推力大小是80 N，所以购物车沿水平方向受到的合外力F合＝F－Ff＝80 N－40 N＝40 N，所以购物车做匀变速直线运动，C错误；购物车的加速度a＝＝ m/s2＝2 m/s2，D错误。6．三个完全相同的物块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沿下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，分别用a1、a2、a3表示物块1、2、3的加速度，则(　　)A．a1＝a2＝a3  B．a1＝a2，a2＞a3C．a1＞a2，a2＜a3  D．a1＞a2，a2＞a3解析：选C　对物块1，由牛顿第二定律得Fcos 60°－Ff＝ma1，即－μ(mg－Fsin 60°)＝ma1对物块2，由牛顿第二定律得Fcos 60°－Ff′＝ma2，即－μ(mg＋Fsin 60°)＝ma2对物块3，由牛顿第二定律得F－Ff″＝ma3，即－μmg＝ma3比较得a1＞a3＞a2，所以C正确。7．如图所示，底板光滑的小车上用两个量程为20 N、完全相同的轻质弹簧测力计A和B系住一个质量为1 kg的物体，在水平地面上，当小车做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数均为10 N，当小车做匀变速直线运动时，弹簧测力计A的示数为7 N，这时小车的加速度大小是(　　)A．2 m/s2　  B．4 m/s2C．6 m/s2　  D．8 m/s2解析：选C　因弹簧的弹力与其形变量成正比，当弹簧测力计A的示数由10 N变为7 N时，其形变量减少，则弹簧测力计B的形变量必增大，且A、B两弹簧测力计形变量变化的大小相等，所以弹簧测力计B的示数应为13 N，物体在水平方向所受到的合力F合＝FB－FA＝13 N－7 N＝6 N，根据牛顿第二定律，得物体的加速度大小为a＝＝ m/s2＝6 m/s2，小车与物体相对静止，加速度相等，所以小车的加速度为6 m/s2，故C正确，A、B、D错误。8．一个物体置于光滑的水平面上，受到6 N水平拉力作用从静止出发，经2 s，速度增加到24 m/s。(不计空气阻力，g取10 m/s2)求：(1)物体的加速度多大；(2)物体的质量是多大；(3)若改用同样大小的力竖直向上提升这个物体，它的加速度多大；(4)物体在这个竖直向上的力的作用下速度由零增大到4 m/s的过程中，物体上升的高度多大。解析：(1)根据速度时间公式v＝at得，物体的加速度a＝＝ m/s2＝12 m/s2。(2)根据牛顿第二定律F＝ma得，物体的质量m＝＝ kg＝0．5 kg。(3)根据牛顿第二定律得F－mg＝ma′上升的加速度a′＝＝ m/s2＝2 m/s2。(4)根据速度位移公式有v2－v02＝2a′h得物体上升的高度h＝＝ m＝4 m。答案：(1)12 m/s2　(2)0．5 kg　(3)2 m/s2　(4)4 m9．在静止的车厢内，用细绳a和b系住一个小球，绳a斜向上拉，绳b水平向左拉，如图所示，现让小车由静止开始向右做匀加速运动，小球相对于车厢的位置不变，与小车静止时相比，绳a、b的拉力Fa、Fb的变化情况是(　　) A．Fa变大，Fb不变  B．Fa变大，Fb变小C．Fa不变，Fb变小  D．Fa不变，Fb变大解析：选C　对小球受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律得，水平方向：Fasin α－Fb＝ma①竖直方向：Facos α－mg＝0②由题知α不变，由②分析知Fa不变，由①知Fb＝Fasin α－ma＜Fasin α，即Fb变小。10．[多选]如图所示，在光滑的水平面上，在水平拉力F的作用下小车向右做加速运动时，质量为M的物块静止于竖直车厢壁上，当作用在小车上的水平拉力F增大时，则(　　)A．物块不能相对于车静止B．车厢壁对物块的作用力的方向不变C．车厢壁与物块之间的最大静摩擦力增大D．物块受的静摩擦力不变解析：选CD　以物块为研究对象，分析受力，作出力图如图。当作用在小车上的水平拉力F增大时，小车的加速度增加。对物块在竖直方向，摩擦力F静＝Mg，保持不变，故D正确。小车的加速度增大时，弹力FN＝Ma增大，车厢壁与物块之间的最大静摩擦力增大，物块不可能沿壁下滑，而弹力和静摩擦力的合力方向一定改变，故A、B错误，C正确。11．[多选]光滑固定斜面上，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，A、B质量相等，系统处于静止状态。在突然撤去挡板的瞬间(　　)A．两图中两球加速度均为gsin θB．两图中A球的加速度均为零C．图甲中B球的加速度为2gsin θD．图乙中B球的加速度为gsin θ解析：选CD　撤去挡板前，对整体分析，挡板对B球的弹力大小为2mgsin θ，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，题图甲中A球所受合力为零，加速度为零，B球所受合力为2mgsin θ，加速度为2gsin θ；题图乙中杆的弹力突变为零，A、B球所受合力均为mgsin θ，加速度均为gsin θ，故C、D正确，A、B错误。12．两质量均为m的木块A、B重叠在一起，静置于水平面上，水平恒力F作用在A上，两木块一起运动，加速度大小为a1，如图(a)所示。现取走木块B，在木块A上施加一方向竖直向下的恒力F1，F1＝mg(g为重力加速度)。木块A仍在上述水平恒力F的作用下运动，加速度大小为a2，如图(b)所示。下列关于a1和a2的关系，正确的是(　　)A．a2＝2a1  B．a2＝a1C．a2＞2a1  D．a1＜a2＜2a1解析：选A　对题图(a)，由牛顿第二定律得：F－μ·2mg＝2ma1解得a1＝对题图(b)，由牛顿第二定律得：F－μ(mg＋F1)＝ma2解得a2＝所以a2＝2a1，故A正确，B、C、D错误。13．[多选]如图所示，在水平面上有一个小车，小车上有一个由两个杆组成的固定支架ABC，且∠ABC＝60°，支架上固定一个小球。假设小车在某次向左运动的过程中，小球受到支架的弹力恰好沿BC杆的方向，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)A．小车向左做匀加速直线运动B．小车向左做匀减速直线运动C．小车的加速度大小是 gD．小车的加速度大小是 g解析：选AC　分析小球的受力，如图所示，小球所受合力水平向左，根据牛顿第二定律可知，加速度方向水平向左，小车向左运动，故小车向左做匀加速直线运动，A正确，B错误；根据平行四边形定则可得tan θ＝，解得F＝mgtan θ＝mgtan 60°＝mg，根据a＝＝g，故C正确，D错误。14．如图所示，质量为m的木块以一定的初速度沿倾角为θ的斜面向上滑动，斜面静止不动且足够长，木块与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。(1)求向上滑动时木块的加速度的大小和方向；(2)若此木块滑到最大高度后，能沿斜面下滑，求下滑时木块的加速度的大小和方向。解析：(1)以木块为研究对象，木块上滑时对其受力分析，如图甲所示，根据牛顿第二定律有mgsin θ＋Ff＝ma，FN＝mgcos θ又Ff＝μFN联立解得a＝g(sin θ＋μcos θ)，方向沿斜面向下。(2)木块下滑时对其受力分析如图乙所示，根据牛顿第二定律有mgsin θ－Ff′＝ma′，FN′＝mgcos θ又Ff′＝μFN′联立解得a′＝g(sin θ－μcos θ)，方向沿斜面向下。答案：(1)g(sin θ＋μcos θ)　方向沿斜面向下(2)g(sin θ－μcos θ)　方向沿斜面向下