《学习方略》2020-2021学年高中物理人教版必修1-课时提升作业(十五)-4.3牛顿第二定律-.docx

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课时提升作业(十五)
牛顿其次定律

(15分钟　50分)
一、选择题(本题共5小题,每小题7分,共35分。多选题已在题号后标出)
1.一个物体受到4N的力作用时,产生的加速度是2m/s2,那么这个物体在6N的力作用下,产生的加速度大小是(　　)
A.1m/s2　　　　　　　　　 B.3m/s2
C.5m/s2 D.6m/s2
【解析】选B。由牛顿其次定律F=ma可得,m==2kg;a1==3m/s2,选项B正确。
2.一木块放在光滑的水平面上,在一水平方向外力F的作用下做匀加速直线运动,其v-t图像如图所示。已知木块的质量m=0.5kg,则F等于(　　)
A.0.5N　　　　　 　 B.1N
C.1.5N D.2N
【解析】选B。由v-t图像可求得木块的加速度a==2m/s2;由牛顿其次定律可得：F=ma=0.5×2N=1N,选项B正确。
【变式训练】(2022·宿州高一检测)在粗糙的水平面上,一物体受到水平方向外力F的作用,t=0时刻速度为v0,其后速度—时间图像如图所示,则下列推断中正确的是(　　)

A.在0～t1内,物体做曲线运动
B.在0～t1内,物体做加速度变小的减速直线运动
C.在0～t1内,外力F大小确定不断减小
D.在0～t1内,外力F大小可能不断增大
【解析】选D。在速度—时间图像中,某一点代表此时刻的瞬时速度,时间轴上方速度是正数,时间轴下方速度是负数;切线代表该位置的加速度,向右上方倾斜,加速度为正,向右下方倾斜加速度为负。结合牛顿其次定律推断受力状况：在速度—时间图像中,切线代表该位置的加速度,由图像可知,物体的加速度越来越大,速度越来越小,所以物体做加速度越来越大的减速直线运动,故A、B错误;若力的方向与速度方向相同,依据a=知力F不断减小,若力的方向与速度方向相反,依据a=,此时外力F不断增大,故C错误,D正确。
3.(2021·新课标全国卷Ⅱ)一物块静止在粗糙的水平桌面上。从某时刻开头,物块受到一方向不变的水平拉力作用。假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以a表示物块的加速度大小,F表示水平拉力的大小。能正确描述F与a之间关系的图像是(　　)

【解析】选C。物块在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用,依据牛顿其次定律,有F-Ff=ma,即F=ma+Ff,该关系为线性函数。当a=0时,F=Ff;当F=0时,a=-。符合该函数关系的图像为C。
4.(多选)(2022·汕头高一检测)在牛顿其次定律公式F=kma中,有关比例常数k的说法正确的是(　　)
A.在任何状况下都等于1
B.k值是由质量、加速度和力的大小打算的
C.k值是由质量、加速度和力的单位打算的
D.在国际单位制中,k的数值等于1
【解析】选C、D。在牛顿其次定律公式F=kma中,F、m、a所选取的单位不同,则k的数值不同,即k值是由质量、加速度和力的单位打算的;只有在国际单位制中,k的数值才等于1,故选项C、D正确,选项A、B错误。
5.(2022·沈阳高一检测)一轻弹簧上端固定,下端挂一重物,平衡时弹簧伸长了4cm,再将重物向下拉1cm,然后放手,则在释放瞬间重物的加速度是(g取10m/s2)(　　)
A.2.5m/s2　　　　　　 B.7.5m/s2
C.10m/s2 D.12.5m/s2
【解析】选A。弹簧伸长量为4cm时,重物处于平衡状态,故mg=kΔx1;再将重物向下拉1cm,则弹簧的伸长量变为Δx2=5cm,在重物被释放瞬间,由牛顿其次定律可得kΔx2-mg=ma;由以上两式解得a=2.5m/s2,故选项A正确。
【总结提升】瞬时加速度的分析方法
(1)牛顿其次定律是力的瞬时作用规律,加速度和力同时产生、同时变化、同时消逝。分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析该瞬时前后的受力状况及变化。
(2)明确轻杆、轻绳、轻弹簧、橡皮条等力学模型的特点：轻杆、轻绳的形变可瞬时产生或恢复,故其弹力可以瞬时突变;轻弹簧、橡皮条在两端都连有物体时,形变恢复需较长时间,其弹力大小与方向均不能突变。
【变式训练】如图所示,天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同的小球,两小球均保持静止。当突然剪断细绳的瞬间,上面小球A与下面小球B的加速度分别为(以向上为正方向,重力加速度为g)(　　)
A.a1=g,a2=g
B.a1=2g, a2=0
C.a1=-2g,a2=0
D.a1=0,a2=g
【解析】选C。由平衡条件知,剪断细绳前绳与弹簧的拉力分别为2mg、mg;剪断细绳后瞬间,弹簧弹力不变,大小仍为mg,故B球所受合力仍为0,则a2=0;球A受重力和弹簧弹力作用,F合=2mg,方向向下,故a1=-2g,C项正确。
二、非选择题(15分)
6.(2021·珠海高一检测)在2022年珠海航展中,歼-10的精彩表演再次为观众献上了视觉盛宴。经查阅资料知,歼-10的质量为m=1.2×104kg,在跑道上滑行时发动机的推力为F=1.2×105N,歼-10受到的阻力为重力的0.1倍,求：
(1)歼-10在跑道上滑行时的加速度a的大小;
(2)由静止开头加速滑行5s时的速度。
【解析】(1)由题意可知歼-10所受合外力：
F合=F-F阻=1.2×105N-1.2×104×10×0.1N
=1.08×105N
由牛顿其次定律F=ma得：
a==m/s2=9m/s2。
(2)5s后的速度：
v=v0+at=0+5×9m/s=45m/s。
答案：(1)9m/s2　(2)45m/s

(25分钟　50分)
一、选择题(本题共4小题,每小题7分,共28分。多选题已在题号后标出)
1.(2022·宝山高一检测)质量为2kg的物体,在F1=2N、F2=8N的两个力同时作用下,获得的加速度可能为(　　)
A.1m/s2　　　　　　　 B.2m/s2
C.4m/s2 D.6m/s2
【解析】选C。二力合成时,合力的范围为︱F1-F2︱≤F合≤︱F1+F2︱,故将F1=2N、F2=8N的两个力合成时,最大值为10N,最小值为6N;由牛顿其次定律F合=ma可得,物体获得的加速度的最大值为5m/s2,最小值为3m/s2,故选项C正确,选项A、B、D错误。
【变式训练】如图所示,质量为1kg的物体,在水平面上向左运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,与此同时,物体还受到一个水平向右的推力F=2N的作用,g取10m/s2,则物体获得的加速度大小及方向是(　　)
A.0　　　　　　　　　　　 B.4m/s2,水平向右
C.2m/s2,水平向左 D.2m/s2,水平向右
【解析】选B。物体向左运动,受到向右的滑动摩擦力,Ff=μmg=2N,物体所受合外力为F合=F+Ff=4N,由牛顿其次定律得：a==4m/s2,方向水平向右,选项B正确,其他选项均错。
2.(2022·蒙自高一检测)在粗糙水平面上,放一质量为m的物体,受水平拉力F作用后产生的加速度为a,物体受到摩擦力为Ff,假如把拉力改为2F,则有(　　)
A.摩擦力仍为Ff、加速度仍为a
B.支持力大小为mg、加速度变为2a
C.摩擦力变为2Ff、加速度大于2a
D.摩擦力仍为Ff、加速度大于2a
【解析】选D。物体放在粗糙的水平面上,受水平拉力F作用后产生的加速度为a,故物体受到滑动摩擦力Ff不会发生变化。由牛顿其次定律可得,物体运动的加速度：a=。假如把拉力改为2F,则有：a′=>==2a。故选项D正确,选项A、B、C错误。
3.(2022·石家庄高一检测)在光滑的水平面上有一个物体同时受到两个水平力F1和F2的作用,在第1s内该物体保持静止状态。若两个力随时间变化状况如图所示,则下列说法正确的是(　　)

A.在第2s内物体做匀加速直线运动
B.在第3s内物体做变加速直线运动
C.在第4s末物体的加速度方向转变
D.在第6s末物体的速度为零
【解析】选B。由F -t图像可知,1～4s内物体所受的合力不断增大,故在1～4s内物体做变加速直线运动,选项A错,B对;由F -t图像可知,1～5s内物体所受的合力始终大于零,故加速度方向不变,物体速度渐渐增大,选项C错;最终1s内物体所受的合力为零,速度保持不变,6s末速度不为零,选项D错。
4.(2022·南京高一检测)如图所示,轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开头自由下落,接触弹簧,把弹簧压缩到确定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是(　　)
A.小球刚接触弹簧瞬间速度最大
B.从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上
C.从小球接触弹簧至到达最低点,小球的速度先增大后减小
D.从小球接触弹簧至到达最低点,小球的加速度先增大后减小
【解题指南】解答本题时应抓住以下关键点：
(1)小球接触弹簧后,开头弹力小于重力,合力仍向下,小球连续加速,a=。
(2)当F=mg时a=0,速度最大,然后做减速运动。
【解析】选C。小球从接触弹簧开头,在向下运动过程中受到重力和弹簧弹力的作用,但开头时由于弹簧的压缩量较小,弹力小于重力,合力方向竖直向下,且渐渐减小,小球将连续向下做加速度渐渐减小的变加速运动,直到重力与弹簧弹力相等;重力与弹簧弹力相等后,小球再向下运动,则弹簧弹力将大于重力,合力方向变为竖直向上,且不断增大,小球将做加速度渐渐增大的变减速运动,直到速度为零,故从接触弹簧至到达最低点,小球的速度先增大后减小,加速度先减小后增大。故选项C正确,选项A、B、D错误。
【变式训练】如图所示,放在光滑水平面上的一个物体,同时受到两个水平方向力的作用,其中水平向右的力F1=5N,水平向左的力F2=10N,当F2由10N渐渐减小到零的过程中,物体的加速度大小是(　　)
A.渐渐减小　　　　　　　　　　B.渐渐增大
C.先减小后增大 D.先增大后减小
【解析】选C。一开头,物体受合力为F=10N-5N=5N,方向向左,当F2由10N渐渐减小,F也渐渐减小,当F2减小到5N时,F值变为0,随着F2的连续减小,F方向变为向右,从0渐渐增大,当F2变为0的时候,F变为最大5N,由牛顿其次定律,物体的加速度也是先减小后增大,故C正确。
二、非选择题(本题共2小题,共22分)
5.(8分)一个物体从光滑斜面的顶端由静止开头下滑,斜面长10m,倾角θ=30°,斜面静止不动,物体的质量m=0.4kg,重力加速度g取10m/s2。求：
(1)物体下滑过程的加速度有多大?
(2)物体从光滑斜面顶端下滑到底端,要用多长时间?
【解析】(1)依据牛顿其次定律得：mgsinθ=ma,
所以a=gsinθ=10×m/s2=5m/s2。
(2)由运动学公式得：x=at2,
所以t==s=2s
答案：(1)5m/s2　(2)2s
6.(14分)(2022·宁波高一检测)航模爱好小组设计出一架遥控飞行器,其质量m=2kg,动力系统供应的恒定升力F=28N。试飞时,飞行器从地面由静止开头竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变。g取10m/s2。
(1)第一次试飞,飞行器飞行t1=8s时到达高度H=64m。求飞行器所受阻力Ff的大小。
(2)其次次试飞,飞行器飞行t2=6s时遥控器毁灭故障,飞行器马上失去升力。求飞行器能达到的最大高度h。
【解题指南】解答本题时应抓住以下关键点：
(1)第一次试飞时,飞行器受到升力、重力、阻力三个恒定的力,飞行器做匀加速上升运动。
(2)其次次飞行器失去升力后,物体只受重力和阻力,飞行器向上做匀减速运动。
【解析】(1)飞行器从静止开头匀加速运动
a1==m/s2=2m/s2
此过程中,飞行器受力如图所示,
则有F-Ff-mg=ma1
解得Ff=4N
(2)飞行器先从静止开头匀加速运动,6s内上升的高度为h1=a1=×2×62m=36m
6s末速度为v1=a1t2=2×6m/s=12m/s
飞行器失去动力后,受力如图所示,飞行器向上做匀减速运动,则：
-Ff-mg=ma2得a2=-12m/s2
减速至最高点上升的高度为
h2==m=6m
飞行器所能达到的最大高度
h=h1+h2=42m
答案：(1)4N　(2)42m
【变式训练】(2022·南通高一检测)如图甲所示为一风力试验示意图。开头时,质量m=2kg的小球穿在固定的足够长的水平细杆上,并静止于O点。现用沿杆水平向右的恒定风力F作用于小球上,经时间t=1s后撤去风力。小球沿细杆运动的v-t图像如图乙所示(g取10m/s2)。试求：

(1)小球沿细杆滑行的距离;
(2)小球与细杆之间的动摩擦因数;
(3)风力F的大小。
【解析】(1)由图像可得=1m/s
故小球沿细杆滑行的距离x=t=3m
(2)减速阶段的加速度大小
a2==1m/s2
由牛顿其次定律得：μmg=ma2,所以μ=0.1
(3)加速阶段的加速度大小
a1==2m/s2
由牛顿其次定律得：F-μmg=ma1,所以F=6N
答案：(1)3m　(2)0.1　(3)6N
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