物理必修 第一册3 牛顿第二定律优秀一课一练
展开牛顿第二定律及其表达式
1.对牛顿第二定律的理解正确的是( )
A.由可知,m与F成正比,m与a成反比
B.牛顿第二定律说明当物体有加速度时,物体才受到外力的作用
C.加速度的方向总跟合外力的方向一致
D.当外力停止作用时,加速度不会消失
【答案】C
【详解】A.物体的质量是物体的固有属性,与物体所受的合外力和加速度无关,故A错误;
B.力是产生加速度的原因,而不是因为有了加速度,物体才受到外力的作用,故B错误;
CD.牛顿第二定律表达式为表示质量为m的物体所受外力F时产生的加速度为a,a是由m和F共同决定的,即即物体的加速度跟它所受的作用力成正比,跟它的质量成反比。a与F同时产生、同时消失、同时存在、同时改变;a与F的方向永远相同,故C正确,D错误。故选C。
2.下列对牛顿第二定律的表达式及其变形公式的理解,正确的是( )
A.由可知,物体所受的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比
B.由可知,物体的质量与其所受合外力成正比,与其运动的加速度成反比
C.由可知,物体的加速度与其所受合外力成正比,与其质量成反比
D.由可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力而求得
【答案】CD
【详解】A.物体的合外力与物体的质量和加速度无关,故A错误;
B.物体的质量与合外力以及加速度无关,由本身的性质决定,故B错误;
C.根据牛顿第二定律可知,物体的加速度与其所受合外力成正比,与其质量成反比,故C正确;
D.由可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力而求得,故D正确。故选CD。
牛顿第二定律的简单应用
3.质量为的物体,在5个共点力作用下做匀速运动。现同时撤去大小分别是和的两个力,其余3个力保持不变。关于此后该物体的运动,下列说法中正确的是( )
A.可能做加速度大小是的匀速圆周运动
B.可能做向心加速度大小是的匀变速曲线运动
C.可能做加速度大小是的匀减速直线运动
D.可能做加速度大小是的匀加速直线运动
【答案】B
【详解】根据共点力平衡条件可知同时撤去大小分别是和的两个力,其余3个力的合力与这两个力的合力等大反向,因此物体所受合力范围为根据牛顿第二定律可知加速度范围为合力为恒力,不可能做匀速圆周运动,不确定速度与合力方向,所以可能做匀变速曲线运动,故ACD错误,B正确。故选B。
4.如图所示,质量为20kg的物体,沿水平面向右运动,它与水平面间的动摩擦因数为0.1,同时还受到大小为10N的水平向右的力的作用,则该物体(g取10m/s2)( )
A.受到的摩擦力大小为20N,方向向左
B.受到的摩擦力大小为20N,方向向右
C.运动的加速度大小为1.5m/s2,方向向左
D.运动的加速度大小为0.5m/s2,方向向左
【答案】AD
【详解】物体相对地面运动,故物体受到滑动摩擦力,则摩擦力的大小为滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,故摩擦力方向向左,根据牛顿第二定律得得方向向左。故选AD。
瞬时加速度问题
5.细绳拴一个质量为m的小球,小球用固定在墙上的水平弹簧支撑,小球与弹簧不粘连,平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,如图所示,以下说法正确的是(已知,)( )
A.小球静止时弹簧的弹力大小为
B.小球静止时细绳的拉力大小为
C.细绳烧断瞬间小球的加速度立即变为g
D.细绳烧断瞬间小球的加速度立即变为
【答案】D
【详解】A.对小球受力分析后,将弹力和重力合成后如图所示
由平衡条件可得,小球静止时弹簧的弹力大小为,A错误;
B.由平衡条件可得,小球静止时细绳的拉力大小为,B错误;
CD.细绳烧断瞬间,弹簧的弹力保持不变,弹力和重力的合力大小等于绳子拉力,由牛顿第二定律有
解得,C错误,D正确。故选D。
6.如图所示,A、B两球间用轻弹簧连接后再用细绳悬在顶板上;C、D两球间用细线连接后再用细绳悬在顶板上,四个小球质量相等且均处于静止状态。现分别将A球与C球上方的细绳剪断,剪断瞬间,A、B、C、D四个球的加速度a1、a2、a3和a4大小分别是( )
A.a1=g、a2=gB.a1=2g、a3=0C.a3=2g、a4=0D.a3=g、a4=g
【答案】D
【详解】设四个小球的质量均是m,由平衡条件知弹簧上弹力大小为mg,当剪断A球上方的细绳瞬间,弹簧上的弹力不能突变,A球的加速度为,B球重力与弹簧向上的弹力大小相等,B球在此瞬间受到的合力为零,加速度为零。当剪断OC间细绳的瞬间,C球和D球以相同的加速度向下运动,加速度大小为故D正确,ABC错误。故选D。
7.关于牛顿运动定律,下列说法正确的是( )
A.根据牛顿第一定律可知,一切物体只能做匀速直线运动或保持静止状态,即运动状态不可能发生变化
B.由F=ma可以知道,受合力大的物体,其加速度一定大
C.物体受到的合力变化时,其加速度一定同时变化
D.两个物体发生作用,先有作用力,后有反作用力
【答案】C
【详解】A.根据牛顿第一定律可知,一切物体总保持匀速直线运动或保持静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态。A错误;
B.加速度是由合外力和质量共同决定的,受合力大的物体,其加速度不一定大,B错误;
C.由牛顿第二定律可得物体受到的合力变化时,其加速度一定同时变化,C正确;
D.作用力和反作用力同时产生,同时消失,D错误。故选C。
8.关于牛顿第二定律,下列说法中正确的有( )
A.公式F=ma中,各量的单位可以任意选取
B.某一瞬间的加速度只决定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
C.公式F=ma中,F表示物体所受合力,a实际上是作用于该物体上每一个力所产生的加速度的矢量和
D.物体的运动方向一定与它所受合外力方向一致
【答案】BC
【详解】A.F、m和a必须选取统一的国际单位,才可写成F=ma的形式,否则比例系数k≠1,故A错误;
BD.牛顿第二定律表述的是某一时刻合外力与加速度的对应关系,它既表明F、m和a三者数值上的对应关系,同时也表明合外力的方向与加速度的方向是一致的,即矢量对应关系,而与速度方向不一定相同,故B正确,D错误;
C.由力的独立作用原理知,作用在物体上的每个力都将各自产生一个加速度,与其他力的作用无关,物体的加速度是每个力所产生的加速度的矢量和,故C正确;故选BC。
9.关于速度、加速度、合力间的关系,正确的是( )
A.物体的速度越大,则物体的加速度越大,所受合力也越大
B.物体的速度为零,则物体的加速度一定为零,所受合力也为零
C.物体的速度为零,加速度可能很大,所受的合力也可能很大
D.物体的速度很大,加速度可能为零,所受的合力也可能为零
【答案】CD
【详解】AD.物体的速度越大,可能物体速度没有变化,所以加速度可能为零,合外力也可能为零。A错误,D正确;
BC.自由落体的初始时刻,速度为零,但是物体有加速度,合力也不为零。B错误,C正确。故选CD。
10.如图所示,一个质量为50 kg的沙发静止在水平地面上,甲、乙两人同时从背面和侧面分别用F1=120 N、F2=160 N的力推沙发,F1与F2相互垂直,且平行于地面。沙发与地面间的动摩擦因数μ=0.3。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是( )
A.沙发会被推动
B.沙发将沿着F1的方向移动,加速度为0.6 m/s2
C.由于F1小于滑动摩擦力,沙发将沿着F2的方向移动,加速度为0.2 m/s2
D.沙发的加速度大小为1 m/s2
【答案】AD
【详解】A.由二力合成可知,两个力的合力大小为F==200 N方向在水平面内,设F与F1的夹角为θ,则sin θ==0.8则θ=53°而fmax=μFN=μmg=0.3×500 N=150 N
11.如图所示,某一缆车沿着坡度为的山坡以加速度上行,在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面,斜面上放一个质量为的小物块,小物块相对斜面静止(设缆车保持竖直状态不摇摆),重力加速度为,则( )
A.小物块受到的摩擦力方向平行于斜面向下
B.小物块受到的静摩擦力大小为
C.小物块受到的静摩擦力大小为
D.小物块受到斜面的弹力大小为
【答案】C
【详解】ABC.以小物块为研究对象,分析受力情况,小物块受到重力、斜面的支持力和静摩擦力,如图
根据牛顿第二定律得解得方向平行于斜面向上,C正确,AB错误;
D.小物块受到的支持力等于重力垂直于斜面的分力,即,D错误。故选C。
12.一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动,小球通过细绳与车顶相连,小球某时刻正处于如图所示状态,设斜面对小球的支持力为FN,细绳对小球的拉力为FT,若某时刻FT为零,则此时小车的运动情况是( )
A.小车向右做加速运动B.小车向右做匀速运动
C.小车向左做加速运动D.小车向左做减速运动
【答案】C
【详解】小球和小车具有相同的加速度,所以小球的加速度只能沿水平方向,根据牛顿第二定律知,当细绳拉力为零时,小球受到的合力方向水平,小球受到重力和斜面对其向左偏上的支持力作用,二力的合力只能水平向左,所以小车应向左做加速运动或向右做减速运动,C正确,ABD错误。故选C。
13.如图所示,在光滑且固定的斜面上有一轻质弹簧,弹簧的一端固定在斜面挡板上,一小球A沿着斜面下滑,从小球A刚接触弹簧的瞬间到将弹簧压缩到最低点的过程中,下列说法正确的是( )
A.小球的加速度将先增大后减小
B.小球的加速度将先减小后增大
C.小球的速度一直减小
D.小球的速度将先减小后增大
【答案】B
【详解】从小球A刚接触弹簧的瞬间到将弹簧压缩到最低点的过程中,一开始弹簧弹力小于小球重力沿斜面向下的分力,小球的加速度沿斜面向下,小球向下做加速度减小的加速运动;当弹簧弹力等于小球重力沿斜面向下的分力时,小球的加速度为零,小球的速度达到最大;之后弹簧弹力大于小球重力沿斜面向下的分力,小球的加速度沿斜面向上,小球向下做加速度增大的减速运动;故小球的加速度将先减小后增大,小球的速度先增大后减小。故选B。
14.如图所示,A、B两木块间连一轻杆,A、B质量相等,一起静止地放在一块光滑木板上,若将此木板突然抽去,在此瞬间,A、B两木块的加速度分别是( )
A.aA=0,aB=2gB.aA=g,aB=gC.aA=0,aB=0D.aA=g,aB=2g
【答案】B
【详解】在抽出木板的瞬时,AB整体加速度相同,对AB应用牛顿第二定律有解得
B正确。故选B。
15.如图所示,A、B、C三球的质量均为m,轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连,A、B间由一轻质细线连接,B、C间由一轻杆相连。倾角为的光滑斜面固定在地面上,弹簧、细线与轻杆均平行于斜面,初始系统处于静止状态,细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是( )
A.A球的加速度沿斜面向上,大小为
B.C球的受力情况未变,加速度为0
C.B、C两球的加速度均沿斜面向下,大小均为
D.B、C之间杆的弹力大小为0
【答案】D
【详解】A.对A球受力分析,受到重力GA、垂直斜面向上的支持力NA、沿斜面向上的弹力F和B、C球对它的拉力TA,由于A球处于静止状态,则据平衡条件有现将细线烧断,据弹簧弹力具有瞬间保持原值的特性,则有故A球此时加速度为方向沿斜面向上,故A错误;
BCD.细线烧断后B、C球整体只受到重力和支持力,则加速度以向下运动,所以B、C之间没有相互作用力,故BC错误,D正确。故选D。
16.如图所示,质量为m的小球用水平弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB托住,小球恰好处于静止状态。当木板AB突然向下撤离的瞬间,小球的加速度为( )
A.0B.大小为g,方向竖直向下
C.大小为,方向垂直木板向下D.大小为,方向水平向右
【答案】C
【详解】木板撤去前,小球处于平衡态,受重力、支持力和弹簧的拉力,如图
根据共点力平衡条件,有,解得,木板AB突然撤去后,支持力消失,重力和拉力不变,合力等于支持力N,方向与N反向,故加速度为
方向垂直木板向下。故C正确,ABD错误。故选C。
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