2018-2019學年高中物理 專題4.3 牛頓第二定律試題 新人教版必修1.doc

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4.3 牛頓第二定律 一、牛頓第二定律 1．內容：物體加速度的大小跟 成正比，跟物體的 成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 2．關系式：F= ma，式中F為物體所受的 ，k是比例系數。 3．對牛頓第一定律的理解 （1）瞬時性：根據牛頓第二定律，對于質量確定的物體而言，其加速度的大小和方向完全由物體受到的合力的大小和方向所決定。加速度和物體所受的合力是瞬時對應關系，即同時產生、同時變化、同時消失，保持 關系。 （2）矢量性：F=ma是一個矢量式，力和加速度都是矢量，物體的加速度的方向由物體所受 的方向決定。已知F合的方向，可推知a的方向，反之亦然。 （3）同體性：a=中各量都是屬于同一物體的，即研究對象的統(tǒng)一性。 （4）獨立性：F產生的a是物體的合加速度，x方向的合力產生x方向的加速度，y方向的合力產生y方向的加速度，牛頓第二定律的分量式為 。 二、力的單位 1．在國際單位制中力的單位是牛頓，符號為 ，它是根據牛頓第二定律定義的：使質量為1 kg的物體產生1 m/s2的加速度的力，叫做1 N，即 。 2．比例系數k的意義 （1）在F=kma中，k的選取有一定的任意性。 （2）在國際單位制中k=1，牛頓第二定律的數學表達式為： ，式中F、m、a的單位分別為N，kg，m/s2。 作用力 質量 合外力 一一對應 合力 Fx=max，F(xiàn)y=may N 1 N=kg m/s2 F=ma 一、牛頓第二定律的理解 【例題1】一質點受多個力的作用，處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)使其中一個力的大小逐漸減小到零，再沿原方向逐漸恢復到原來的大小。在此過程中，其他力保持不變，則質點的加速度大小a和速度大小v的變化情況是 A．a和v都始終增大 B．a和v都先增大后減小 C．a先增大后減小，v始終增大 D．a和v都先減小后增大 參考答案：C 二、力與運動的關系 （1）力是產生加速度的原因。 （2）作用于物體上的每一個力各自產生的加速度都遵從牛頓第二定律。 （3）速度的改變需經歷一定的時間，不能突變；有力就一定有加速度，但有力不一定有速度。 【例題2】如圖所示，在水平向右做勻加速直線運動的平板車上有一圓柱體，其質量為m且與豎直擋板及斜面間均無摩擦。當車的加速度a突然增大時，斜面對圓柱體的彈力F1和擋板對圓柱體的彈力F2的變化情況是（斜面傾角為θ） A．F1增大，F(xiàn)2不變 B．F1增大，F(xiàn)2增大 C．F1不變，F(xiàn)2增大 D．F1不變，F(xiàn)2減小 參考答案：C 三、牛頓第二定律的瞬時性 （1）剛性繩（或接觸面）——不發(fā)生明顯形變就能產生彈力的物體，剪斷（或脫離）后，其彈力立即消失，不需要形變恢復時間。 （2）彈簧（或橡皮繩）——兩端同時連接（或附著）有物體的彈簧（或橡皮繩），特點是形變量大，其形變恢復需要較長時間，在瞬時性問題中，其彈力的大小往往可以看成保持不變。 【例題3】（2018吉林省長春外國語學校高二下學期期末考試）如圖所示，質量為m的球與彈簧Ⅰ和水平細線Ⅱ相連，Ⅰ、Ⅱ的另一端分別固定于P、Q。球靜止時，Ⅰ中拉力大小為T1，Ⅱ中拉力大小為T2。當僅剪斷Ⅰ、Ⅱ中的一根的瞬間，球的加速度a應是 A．若剪斷Ⅰ，則a=g，豎直向下 B．若剪斷Ⅱ，則，方向水平向左 C．若剪斷Ⅰ，則，方向沿Ⅰ的延長線 D．若剪斷Ⅱ，則a=g，豎直向上 參考答案：A 名師點睛：根據剪斷Ⅰ，球繞Q做圓周運動，對徑向合外力做向心力求得繩子拉力，即可求得合外力，進而求得加速度；根據剪斷Ⅱ，彈簧形變不能瞬變，故彈簧彈力不變求得合外力，進而求得加速度。 1．（2018云南省昭通市五校高三下學期聯(lián)考測試卷）由牛頓第二定律表達式F=ma可知 A．質量m與合外力F成正比，與加速度a成反比 B．合外力F與質量m和加速度a都成正比 C．物體的加速度的方向總是跟它所受合外力的方向一致 D．物體的加速度a跟其所受的合外力F成正比，跟它的質量m成反比 2．下列說法中正確的是 A．物體的速度越大，表明物體受到的合外力越大 B．物體的速度變化越大，表明物體受到的合外力越大 C．物體的速度變化越快，表明物體受到的合外力越大 D．由牛頓第二定律可得m=，所以物體的質量跟它受的合外力成正比，跟加速度成反比 3．（2018廣東省惠州市高一上學期期末考試）牛頓運動定律適用于 A．一切運動的物體 B．宏觀物體遠小于光速的運動 C．微觀粒子稍小于光速的運動 D．宏觀物體稍小于光速的運動 4．（2018湖北荊州市高三第一次質量檢查）從牛頓第二定律知道，無論怎樣小的力都可以使物體產生加速度，可是，我們用很小的力推很重的桌子時，卻推不動，這是因為 A．牛頓第二定律不適用于很重的物體 B．桌子加速度很小，肉眼觀察不到 C．推力太小，速度增量也很小，眼睛觀察不到 D．桌子所受合力為零，沒有加速度 5．關于力和物體運動的關系，下列說法正確的是 A．一個物體受到的合外力越大，它的速度就越大 B．一個物體受到的合外力越大，它的速度的變化量就越大 C．一個物體受到的合外力越大，它的速度的變化就越快 D．一定質量的物體受到的合外力越大，它的加速度就越大 6．如圖所示，兩個質量相同的物體A和B緊靠在一起放在光滑水平桌面上，如果它們分別受到水平推力F1、F2，且F1＞F2，則A施于B的作用力的大小為 A．F1 B．F2 C．（F1–F2）/2 D．（F1+F2）/2 7．（2018河北省大名縣第一中學高三（普通班）上學期第一次月考）一質點做勻速直線運動?，F(xiàn)對其施加一恒力，且原來作用在質點上的力不發(fā)生改變，則 A．質點單位時間內速率的變化量總是不變 B．質點速度的方向總是與該恒力的方向垂直 C．質點加速度的方向總是與該恒力的方向相同 D．質點速度的方向總是與該恒力的方向相同 8．在光滑水平面上，一個質量為m的物體受到一個與水平面成θ角的拉力F的作用，以加速度a做勻加速運動．若將此力大小改為2F、方向不變，物體仍能在水平面上做勻加速運動，加速度為a。則 A．a=2a B．a2a 9．（2018江蘇省蘇州新區(qū)一中高一下學期期末復習）如圖，物塊a、b和c的質量相同，a和b、b和c之間用完全相同的輕彈簧和相連，通過系在a上的細線懸掛于固定點整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)將細線剪斷，將物塊a的加速度的大小記為，和相對于原長的伸長分別記為和，重力加速度大小為。在剪斷的瞬間 A． B． C． D． 10．如圖所示，小車上固定著一硬桿，桿的端點固定著一個質量為m的小球。當小車水平向右加速且加速度逐漸增大時，桿對小球的作用力的變化（用至表示變化）可能是下圖中的（OO沿桿方向） 11．如圖所示，質量為4 kg的物體A靜止在豎直的輕彈簧上，質量為1 kg的物體B用細線懸掛在天花板上，B與A剛好接觸但不擠壓，現(xiàn)將細線剪斷，則剪斷后瞬間，下列結果正確的是（g取） A．A加速度的大小為零 B．B加速度的大小為 C．彈簧的彈力大小為40 N D．A、B間相互作用力的大小為8 N 12．質量為m的木塊置于粗糙的水平面上，若用大小為F的水平恒力拉木塊，其加速度為a。當拉力方向不變，大小變?yōu)?F，木塊的加速度為a，則 A．a>2a B．a=a C．aF3 C．F1>F3 D．F1=F3 39．（2016上海卷）如圖，頂端固定著小球的直桿固定在小車上，當小車向右做勻加速運動時，球所受合外力的方向沿圖中的 A．OA方向 B．OB方向 C．OC方向 D．OD方向 40．（2015上海卷）如圖，鳥沿虛線斜向上加速飛行，空氣對其作用力可能是 A． B． C． D． 41．（2014安徽卷）如圖，滑塊以初速度v0沿表面粗糙且足夠長的固定斜面，從頂端下滑，直至速度為零。對于該運動過程，若用h、s、v、a分別表示滑塊的下降高度、位移、速度和加速度的大小，t表示時間，則下列圖象最能正確描述這一運動規(guī)律的是 42．（2014重慶卷）以不同初速度將兩個物體同時豎直向上拋出并開始計時，一個物體所受空氣阻力可忽略，另一物體所受空氣阻力大小與物體速率成正比，下列用虛線和實線描述兩物體運動的v–t圖象可能正確的是 43．（2015全國新課標Ⅱ卷）在一東西向的水平直鐵軌上，停放著一列已用掛鉤鏈接好的車廂。當機車在東邊拉著這列車廂一大小為a的加速度向東行駛時，鏈接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F；當機車在西邊拉著這列車廂一大小為的加速度向東行駛時，鏈接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小仍為F。不計車廂與鐵軌間的摩擦，每節(jié)車廂質量相同，則這列車廂的節(jié)數可能為 A．8 B．10 C．15 D．18 44．（2015海南卷）如圖所示，物塊a、b和c的質量相同，a和b、b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連，通過系在a上的細線懸掛于固定點O；整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)；現(xiàn)將細繩剪斷，將物塊a的加速度記為a1，S1和S2相對原長的伸長分別為△l1和△l2，重力加速度大小為g，在剪斷瞬間 A．a1=3g B．a1=0 C．△l1=2△l2 D．△l1=△l2 45．（2017新課標全國Ⅱ卷）為提高冰球運動員的加速能力，教練員在冰面上與起跑線距離s0和s1（s1g，所以小球會飄起來，假設T與水平面夾角為θ，根據牛頓第二定律，有：F合=Tcosθ=ma，Tsinθ=mg，解得：T=10 N，所以A正確，BCD錯誤；故選A。 【名師點睛】利用牛頓第二定律答題時的一般步驟是：確定研究對象、進行受力分析、進行正交分解、在坐標軸上利用牛頓第二定律建立方程進行解答。 34．C【解析】未加F時，物體受重力、支持力和摩擦力，根據牛頓第二定律有：。 當施加F后，加速度。，因為，所以，可見，即加速度增大，C正確，ABD錯誤。 36．（1）a． b．1 m/s （2） 【解析】（1）a．滑塊在木板上做勻減速直線運動，初速度為v0=3.0 m/s，位移為L=2.0 m?；瑝K在滑行的過程中受重力、支持力、和摩擦力的作用，其中重力等于支持力。根據牛頓第二定律有，滑塊加速度的大小為m/s2 設滑塊在木板上滑行的時間為t，根據運動學公式有 所以s 或 s（舍） 之所以要舍去s，是因為如果木板足夠長，當時，滑塊就靜止了。 b．m/s （2）①設當F=F1時，滑塊恰好運動到木板的右端，然后與木板一起運動。在滑塊與木板有相對滑動的這段時間內，滑塊做勻減速直線運動，木板做勻加速直線運動。設這段時間為t1，滑塊與木板共同運動的速度為v1，則有，， 所以s，m/s 所以m/s2 根據牛頓第二定律有 所以N 所以，當N時，滑塊不會從木板的右端滑出 ②當滑塊與木板共速后，只要不發(fā)生相對滑動，滑塊就不會從木板的左端滑出，根據牛頓第二定律：滑塊與木板共同運動的加速度，而滑塊在靜摩擦力的作用下，能達到的最大加速度。因此，滑塊不從木板左端滑出需滿足的條件是，即N 所以滑塊不從木板掉下的條件是。 37．A【解析】本題考查牛頓運動定律、勻變速直線運動規(guī)律、力隨位移變化的圖線及其相關的知識點。由牛頓運動定律，F(xiàn)–mg+F彈=ma，F(xiàn)彈=k(x0–x),kx0=mg，聯(lián)立解得F=ma+kx，對比題給的四個圖象，可能正確的是A。 【名師點睛】本題考查了牛頓第二定律和運動學公式的基本運用，知道加速度是聯(lián)系力學和運動學的橋梁，屬于基礎題。 39．D【解析】據題意可知，小車向右做勻加速直線運動，由于球固定在桿上，而桿固定在小車上，則三者屬于同一整體，根據整體法和隔離法的關系分析可知，球和小車的加速度相同，所以球的加速度也應該向右，故選項D正確。 【方法技巧】本題通過整體法和隔離法可以判斷出做勻變速直線運動的物體局部加速度和整體加速度相同。 40．B【解析】小鳥沿虛線斜向上加速飛行，說明合外力方向沿虛線斜向上，小鳥受兩個力的作用，空氣的作用力和重力，如下圖所示。故B正確。 【名師點睛】本題以實際情境為命題背景，考查力與運動的關系、合力與分力的關系等知識點，意在考查考生對物理基本規(guī)律的理解能力和靈活運用物理規(guī)律解決實際問題的能力。本題的要點是理解合力和分力的關系，對小鳥進行受力分析可以較快解決問題。 41．B【解析】由題意知，在下滑的過程中，根據牛頓第二定律可得：，故加速度保持不變，物塊做勻減速運動，所以CD錯誤；根據勻變速運動的規(guī)律，可得B正確；下降的高度 ，所以A錯誤。 【方法技巧】對運動圖象的判斷，關鍵是根據牛頓第二定律或勻變速直線運動的規(guī)律得出兩物理量的函數關系。 【方法技巧】要清晰的了解豎直上拋的過程，以判斷所受阻力的情況；v–t圖象的兩個關鍵點（斜率代表加速度和面積代表位移）要用好。 43．BC【解析】設這列車廂的節(jié)數為n，P、Q掛鉤東邊有k節(jié)車廂，每節(jié)車廂的質量為m，由牛頓第二定律可知：，解得：，k是正整數，n只能是5的倍數，故BC正確，AD錯誤。 44．AC【解析】設物體的質量為m，剪斷細繩的瞬間，繩子的拉力消失，彈簧還沒有來得及改變，所以剪斷細繩的瞬間a受到重力和彈簧的拉力，剪斷前對bc和彈簧組成的整體分析可知，故a受到的合力，故加速度，A正確，B錯誤；設彈簧的拉力為，則，根據胡克定律可得，C正確，D錯誤。 【名師點睛】做本類型題目時，需要知道剪斷細線的瞬間，彈簧來不及發(fā)生變化，即細線的拉力變?yōu)榱?，彈簧的彈力吧不變，然后根據整體和隔離法分析。 45．（1） （2） 【解析】（1）設冰球與冰面間的動摩擦因數為μ，則冰球在冰面上滑行的加速度a1=μg① 由速度與位移的關系知–2a1s0=v12–v02② 聯(lián)立①②得③