牛顿第二定律习题和答案1
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1. 在粗糙的水平面上,物体在水平推力的作用下,由静止开始做匀加速直线运动,经过一段时间后,将水平推力逐渐减小到零(物体不停止),那么,在水平推力减小到零的过程中A. 物体的速度逐渐减小,加速度逐渐减小B. 物体的速度逐渐增大,加速度逐渐减小C. 物体的速度先增大后减小,加速度先增大后减小D. 物体的速度先增大后减小,加速度先减小后增大变式1、2. 如下图所示,弹簧左端固定,右端自由伸长到O点并系住物体m,现将弹簧压缩到A点,然后释放,物体一直可以运动到B点,如果物体受到的摩擦力恒定,则A. 物体从A到O先加速后减速B. 物体从A到O加速,从O到B减速C. 物体运动到O点时,所受合力为零D. 以上说法都不对变式2、3. 如图所示,固定于水平桌面上的轻弹簧上面放一重物,现用手往下压重物,然后突然松手,在重物脱离弹簧之前,重物的运动为A. 先加速,后减速B. 先加速,后匀速C. 一直加速D. 一直减速问题2:牛顿第二定律的基本应用问题:4. 2003年10月我国成功地发射了载人宇宙飞船,标志着我国的运载火箭技术已跨入世界先进行列,成为第三个实现“飞天”梦想的国家,在某一次火箭发射实验中,若该火箭(连同装载物)的质量,启动后获得的推动力恒为,火箭发射塔高,不计火箭质量的变化和空气的阻力。
(取)求:(1)该火箭启动后获得的加速度。
(2)该火箭启动后脱离发射塔所需要的时间。
5. 如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向角,球和车厢相对静止,球的质量为1kg。
(g取,,)(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况。
(2)求悬线对球的拉力。
6. 如图所示,固定在小车上的折杆∠A=,B端固定一个质量为m的小球,若小车向右的加速度为a,则AB杆对小球的作用力F为()A. 当时,,方向沿AB杆B. 当时,,方向沿AB杆C. 无论a取何值,F都等于,方向都沿AB杆D. 无论a取何值,F都等于,方向不一定沿AB杆问题3:整体法和隔离法在牛顿第二定律问题中的应用:7. 一根质量为M的木杆,上端用细线系在天花板上,杆上有一质量为m的小猴,如图所示,若把细线突然剪断,小猴沿杆上爬,并保持与地面的高度不变,求此时木杆下落的加速度。
(本栏目内容,在学生用书中以活页形式分册装订!) 1.由牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用一个很小的力去推很重的桌子时,却推不动它,这是因为() A.牛顿第二定律不适用于静止的物体B.桌子的加速度很小,速度增量极小,眼睛不易觉察到C.推力小于静摩擦力,加速度是负的D.桌子所受的合力为零解析:F=ma中F指合力,用很小的力推桌子时,合力为零,故无加速度.答案: D2.关于速度、加速度和合外力之间的关系,下述说法正确的是()A.做匀变速直线运动的物体,它所受合外力是恒定不变的B.做匀变速直线运动的物体,它的速度、加速度、合外力三者总是在同一方向上C.物体受到的合外力增大时,物体的运动速度一定加快D.物体所受合外力为零时,一定处于静止状态解析:匀变速直线运动就是加速度恒定不变的直线运动,所以做匀变速直线运动的物体的合外力是恒定不变的,选项A正确;做匀变速直线运动的物体,它的加速度与合外力的方向一定相同,但加速度与速度的方向就不一定相同了.加速度与速度的方向相同时做匀加速运动,加速度与速度的方向相反时做匀减速运动,选项B错误;物体所受的合外力增大时,它的加速度一定增大,但速度不一定增大,选项C错误;物体所受合外力为零时,加速度为零,但物体不一定处于静止状态,也可以处于匀速运动状态,选项D错误.答案: A3.如右图所示,质量为10 kg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μ=0.2,与此同时,物体还受到一个水平向右的推力F=20 N,则物体产生的加速度是(g=10 m/s2)()A.0B.4m/s2,水平向右C.2 m/s2,水平向左D.2 m/s2,水平向右答案: B4.搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车,当力沿斜面向上,大小为F时,物体的加速度为a1;若保持力的方向不变,大小变为2F时,物体的加速度为a2,则()A.a1=a2B.a1<a2<2a1C.a2=2a1D.a2>2a1解析:设总的阻力为F′,第一次推时F-F′=ma1,式子两边同乘以2,得2F-2F′=m·2a1第二次推时,2F-F′=ma2,比较两个式子可以看出a2>2a1,所以D正确.答案: D5.力F1单独作用于某物体时产生的加速度是3 m/s2,力F2单独作用于此物体时产生的加速度是4 m/s2,两力同时作用于此物体时产生的加速度可能是() A.1 m/s2B.5 m/s2C.4 m/s2D.8m/s2解析:由题意,力F1作用于物体的加速度a1=3 m/s2,F2作用于物体的加速度a2=4 m/s2,F1与F2的合力F的范围|F1-F2|≤F≤F1+F2,故两力同时作用于此物体的加速度|a1-a2|≤a≤a1+a2.即1 m/s2≤a≤7 m/s2,故选项A、B、C正确.答案:ABC6.如右图所示,位于水平地面上的质量为m的小木块,在大小为F,方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做匀加速运动.若木块与地面之间的动摩擦因数为μ,则木块的加速度为()A.F/mB.F cos α/mC.(F cos α-μmg)/mD.[F cos α-μ(mg-F sin α)]/m解析:对木块作受力分析,如右图所示,在竖直方向上合力为零,即F sin α+F N=mg,在水平方向上由牛顿第二定律有F cos α-μF N=ma.联立可得a=F cos α-μ?mg-F sin α?m,故选项D正确.答案: D7.如右图所示,物体在水平拉力F的作用下沿水平地面做匀速直线运动,速度为v.现让拉力F逐渐减小,则物体的加速度和速度的变化情况应是() A.加速度逐渐变小,速度逐渐变大B.加速度和速度都在逐渐变小C.加速度和速度都在逐渐变大D.加速度逐渐变大,速度逐渐变小解析:物体向右做匀速直线运动,滑动摩擦力F f=F=μF N=μmg,当F逐渐减小时,F f=μmg不变,所以产生与v方向相反即向左的加速度,加速度的数值a=F f-Fm随F逐渐减小而逐渐增大.因为a与v方向相反,所以v减小.答案: D8.在倾角为37°的光滑斜面上,质量为m的物体以加速度a匀加速下滑.现用沿斜面向上的推力,使物块以1.2a的加速度匀加速向上滑动,则推力的大小是(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)()A.1.2mg B.1.32mgC.1.96mg D.2.2mg解析:在沿斜面方向上,物块匀加速下滑时,有mg sin 37°=ma,①匀加速上滑时,有F-mg sin 37°=1.2ma.②①②联立解得推力F=1.32mg.答案: B9.如右图所示,水平面上质量相等的两木板A、B用一轻质弹簧相连,整个系统处于静止状态.现用一竖直向上的力F拉动木块A,使木块A向上做匀加速直线运动.研究从力F刚作用在木块A上的瞬间到木块B刚离开地面的瞬间这一过程,并且选定该过程中木块A的起点位置为坐标原点,则下列图中可以表示力F和木块A 的位移x之间的关系的是()解析:弹簧的形变量用x′表示,系统处于静止状态时,易知弹簧的压缩量为mg/k;研究从F刚作用在木板A上的瞬间到弹簧刚恢复原长的瞬间这个过程,由牛顿第二定律得:F+kx′-mg=ma,又因为x+x′=mg/k,所以得F=kx+ma;研究从弹簧恢复原长时到木块B刚离开地面的瞬间这个过程,同理得到F=kx+ma.故选项A正确.答案: A10.质量均为m的A、B两个小球之间系一个质量不计的弹簧,放在光滑的台面上.A 紧靠墙壁,如右图所示,今用恒力F将B球向左挤压弹簧,达到平衡时,突然将力撤去,此瞬间()A.A球的加速度为F/(2m)B.A球的加速度为零C.B球的加速度为F/(2m)D.B球的加速度为F/m解析:恒力F作用时,A和B都平衡,它们的合力都为零,且弹簧弹力为F.突然将力F撤去,对A来说水平方向依然受弹簧弹力和墙壁的弹力,二力平衡,所以A球的合力为零,加速度为零,A项错,B项对.而B球在水平方向只受水平向,故C项错,D项对.右的弹簧的弹力作用,加速度a=Fm答案:BD11.如右图所示,电梯与水平面夹角为30°,当电梯加速向上运动时,梯面对人的支持力是其重力的6/5,则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍?解析:本题分解加速度比分解力更显方便.对人进行受力分析:重力mg、支持力F N、摩擦力F f(摩擦力的方向一定与接触面平行,由加速度的方向可推知F f水平向右).建立直角坐标系:取水平向右(即F f 方向)为x 轴正向,此时只需分解加速度,其中a x =a cos 30°,a y =a sin 30°(如下图所示). 建立方程并求解:x 方向:F f =ma cos 30°y 方向:F N -mg =ma sin 30°所以F f /(mg )=3/5.答案: 3512.某一旅游景区,建有一山坡滑草运动项目.该山坡可看成倾角θ=30°的斜面,一名游客连同滑草装置总质量m =80 kg ,他从静止开始匀加速下滑,在时间t =5 s 内沿斜面滑下的位移x =50 m .(不计空气阻力,取g =10 m/s 2,结果保留2位有效数字)问(1)游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力F 为多大?(2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大?解析: (1)由位移公式x =12at 2 沿斜面方向,由牛顿第二定律得mg sin θ-F f =ma联立并代入数值后,得F f =m ⎝ ⎛⎭⎪⎫g sin θ-2x t 2=80 N (2)在垂直斜面方向上,F N -mg cos θ=0,又F f =μF N联立并代入数值后,得μ=F f mg cos θ=0.12. 答案: (1)80 N (2)0.12。
牛顿第二定律 练习与解析1.一辆质量为10kg 的小车,受到20N 的拉力作用,求这辆小车在拉力作用下的加速度是多大?答案:2m/s 2解:由牛顿第二定律,F =maa =F /m =20/10m/s 2=2m/s 2.2.一个物体的质量为50kg ,在100N 的水平拉力的作用下,以1.5m/s 2的加速度加速运动,求物体受到的摩擦力的大小.答案:25N解:由牛顿第二定律可知物体受到的合外力的大小:F =ma =50×1.5N =75N物体受力如图所示:F =F 1-ff =f 1-F =(100-75)N =25N .3.要使重5N 的物体在竖直方向上做匀速直线运动,应对物体施加的拉力是_____N ,此力的方向为_____.答案:5 竖直向上解:物体做匀速直线运动,加速度a =0,由牛顿第二定律:F =ma =0;即物体受到的合外力为零.所以,物体受到的力和物体的重力大小相等,方向相反,所以应对物体施加5N 的力,方向竖直向上.4.一个5N 的力作用在一个物体上,使物体得到的加速度是8m/s 2,作用在另一个物体上所得到的加速度为24m/s 2.如果将两个物体拴在一起,仍用5N 的力作用,求物体得到的加速度是多大?答案:6m/s 2解:设第一个物体的质量为m 1,第二个物体的质量为m 2,第一个物体的加速度为a 1,第二个物体的加速度为a 2,它们共同的加速度为a .由牛顿第二定律得:F =m 1a 1F =m 2a 2 F =(m 1+m 2)a解得a =6m/s 2.5.地面上放一木箱,质量为40kg ,用100N 的力与水平成 37角推木箱,如图4-5所示,恰好使木箱匀速前进.若用此力与水平成 37角向斜上方拉木箱,木箱的加速度多大?(取g =10m/s 2,sin 37=0.6,cos37=0.8) 答案:0.56m/s 2解:当用力推木箱时,物体的受力如图(1)F cos 37-f =0f =μN =μ(mg +F sin 37)得μ=0.17当用力拉木箱时,物体的受力如图(2)合F =F cos 37-f 1=ma f 1=μN 1=μ(mg -F sin37)解得a=0.56m/s2.。
初二物理-牛顿第二定律测试题(含答案)1. 选择题1. 牛顿第二定律是指物体的加速度与作用力的关系。
根据牛顿第二定律,当物体所受的作用力增大时,物体的加速度会:- A. 增大- B. 减小- C. 保持不变- D. 无法确定答案:A.增大2. 一个质量为2千克的物体受到一个作用力2牛顿的作用,求物体的加速度。
- A. 0.5 m/s^2- B. 1 m/s^2- C. 2 m/s^2- D. 4 m/s^2答案:B. 1 m/s^23. 物体的质量为2千克,受到一个作用力4牛顿,求物体的加速度。
- A. 0.5 m/s^2- B. 1 m/s^2- C. 2 m/s^2- D. 4 m/s^2答案:C. 2 m/s^24. 如果一个力为5牛顿的物体所受到的阻力也为5牛顿,那么物体的净加速度是多少?- A. 0 m/s^2- B. 5 m/s^2- C. 10 m/s^2- D. 25 m/s^2答案:A. 0 m/s^25. 物体的质量为6千克,受到一个净作用力36牛顿,求物体的加速度。
- A. 0.5 m/s^2- B. 1 m/s^2- C. 2 m/s^2- D. 6 m/s^2答案:B. 1 m/s^22. 解答题1. 描述一下牛顿第二定律的定义和公式。
答案:牛顿第二定律是指当作用在一个物体上的合力不为零时,物体的加速度与该力成正比,与物体的质量成反比。
其数学公式为F = ma,其中F表示作用在物体上的合力,m表示物体的质量,a表示物体的加速度。
2. 如果一个物体的净作用力为零,将会发生什么情况?答案:如果一个物体的净作用力为零,物体将保持静止或保持匀速直线运动。
根据牛顿第一定律(惯性定律),物体在没有外力作用时将保持其状态不变。
以上为初二物理-牛顿第二定律测试题(含答案)的内容。
希望对你的研究有所帮助!参考资料:- 无法确定。
第四章运动和力的关系3牛顿第二定律基础过关练题组一对牛顿第二定律的理解1.(2019甘肃武威中学高一上期末)下列对牛顿第二定律及表达式F=ma的理解,正确的是()A.在牛顿第二定律公式F=kma中,比例系数k的数值在任何情况下都等于1B.合力方向、速度方向和加速度方向始终相同C.由F=ma可知,物体受到的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比D.物体的质量与所受的合外力、运动的加速度无关2.(2019广西南宁八中高一上期末)在光滑水平面上,一个质量为m的物体,受到的水平拉力为F。
物体由静止开始做匀加速直线运动,经过时间t,物体的位移为s,速度为v,则()A.由公式a=vt可知,加速度a由速度的变化量和时间决定B.由公式a=Fm可知,加速度a由物体受到的合力和物体的质量决定C.由公式a=v 22s可知,加速度a由物体的速度和位移决定D.由公式a=2st2可知,加速度a由物体的位移和时间决定题组二牛顿第二定律的简单应用3.(2019北京四中高一上期末)质量不同的甲、乙两辆实验小车,在相同的合外力的作用下,甲车产生的加速度为2m/s2,乙车产生的加速度为6m/s2,则甲车的质量是乙车的()A.13B.3倍 C.12倍 D.1124.(2019陕西西安长安一中高一上月考)(多选)力F1单独作用在物体A上时产生的加速度a1大小为10m/s2,力F2单独作用在物体A上时产生的加速度a2大小为4m/s2,那么,力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a的大小可能是() A.5m/s2 B.2m/s2C.8m/s2D.6m/s25.如图所示,质量为2kg的物块沿水平地面向左运动,水平向右的恒力F的大小为10N,物块与地面间的动摩擦因数为0.2,g取10m/s2。
取水平向左为正方向,则物块的加速度为()A.-7m/s2B.3m/s2C.-3m/s2D.5m/s26.如图所示,质量分别为2m和3m的两个小球置于光滑水平面上,且固定在劲度系数为k的轻质弹簧的两端。
高中物理牛顿第二定律经典练习题专题训
练(含答案)
高中物理牛顿第二定律经典练题专题训练(含答案)
1. Problem
已知一个物体质量为$m$,受到一个力$F$,物体所受加速度为$a$。
根据牛顿第二定律,力、质量和加速度之间的关系可以表示为:
$$F = ma$$
请计算以下问题:
1. 如果质量$m$为2kg,加速度$a$为3m/s^2,求所受的力
$F$的大小。
2. 如果质量$m$为5kg,力$F$的大小为10N,求物体的加速度$a$。
2. Solution
使用牛顿第二定律的公式$F = ma$来解决这些问题。
1. 问题1中,已知质量$m$为2kg,加速度$a$为3m/s^2。
将这些值代入牛顿第二定律的公式,可以得到:
$$F = 2 \times 3 = 6 \,\text{N}$$
所以,所受的力$F$的大小为6N。
2. 问题2中,已知质量$m$为5kg,力$F$的大小为10N。
将这些值代入牛顿第二定律的公式,可以得到:
$$10 = 5a$$
解方程可以得到:
$$a = \frac{10}{5} = 2 \,\text{m/s}^2$$
所以,物体的加速度$a$为2m/s^2。
3. Conclusion
通过计算题目中给定的质量、力和加速度,我们可以使用牛顿第二定律的公式$F = ma$来求解相关问题。
掌握这一定律的应用可以帮助我们更好地理解物体运动的规律和相互作用。
【例1】在光滑水平面上的木块受到一个方向不变,大小从某一数值逐渐变小的外力作用时,木块将作 [ ]A.匀减速运动B.匀加速运动C.速度逐渐减小的变加速运动 D.速度逐渐增大的变加速运动【例2】一个质量m=2kg的木块,放在光滑水平桌面上,受到三个大小均为F=10N、与桌面平行、互成120°角的拉力作用,则物体的加速度多大?若把其中一个力反向,物体的加速度又为多少?【例3】沿光滑斜面下滑的物体受到的力是 [ ]A.重力和斜面支持力 B.重力、下滑力和斜面支持力C.重力、正压力和斜面支持力 D.重力、正压力、下滑力和斜面支持力【例4】图中滑块与平板间摩擦系数为μ,当放着滑块的平板被慢慢地绕着左端抬起,α角由0°增大到90°的过程中,滑块受到的摩擦力将 [ ]A.不断增大 B.不断减少C.先增大后减少D.先增大到一定数值后保持不变【例5】如图,质量为M的凹形槽沿斜面匀速下滑,现将质量为m的砝码轻轻放入槽中,下列说法中正确的是 [ ]A.M和m一起加速下滑B.M和m一起减速下滑C.M和m仍一起匀速下滑【例6】图1表示某人站在一架与水平成θ角的以加速度a向上运动的自动扶梯台阶上,人的质量为m,鞋底与阶梯的摩擦系数为μ,求此时人所受的摩擦力。
【例7】在粗糙水平面上有一个三角形木块abc,在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量m1和m2的木块,m1>m2,如图1所示。
已知三角形木块和两个物体都是静止的,则粗糙水平面对三角形木块 [ ]A.有摩擦力作用,摩擦力方向水平向右B.有摩擦力作用,摩擦力方向水平向左C.有摩擦力作用,但摩擦力方向不能确定D.以上结论都不对【例8】质量分别为m A和m B的两个小球,用一根轻弹簧联结后用细线悬挂在顶板下(图1),当细线被剪断的瞬间,关于两球下落加速度的说法中,正确的是 [ ]A.a A=a B=0 B.a A=a B=gC.a A>g,a B=0 D.a A<g,a B=0【例9】在车箱的顶板上用细线挂着一个小球(图1),在下列情况下可对车厢的运动情况得出怎样的判断:(1)细线竖直悬挂:______;(2)细线向图中左方偏斜:___;(3)细线向图中右方偏斜:___________ 。
牛顿第二定律经典例题及答案
例题:如图,质量的小车停放在光滑水平面上,在小车右端施加一水平恒力F=8N。
当小车向右运动速度达到3m/s时,在小车的右端轻放一质量m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,假定小车足够长,问:
(1)经过多长时间物块停止与小车间的相对运动?
(2)小物块从放在车上开始经过t0=3s 所通过的位移是多少?(g 取10m/s2)
【分析与解答】:
(1)依据题意,物块在小车上停止运动时,物块与小车保持相对静止,应具有共同的速度。
设物块在小车上相对运动时间为t,物块、小车受力分析如图:
物块放上小车后做初速度为零加速度为a1的匀加速直线运动,小车做加速度a2的匀加速运动。
其中对物块:由μmg=ma1,
有a1=μg=2m
对小车:F-μmg=Ma2
∴a2=0.5m/s2物块在小车上停止相对滑动时,速度相同
则有:a1t1=v0+a2t1
故答案为:
(1)经多2s物块停止在小车上相对滑动;
(2)小物块从放在车上开始,经过t=3.0s,通过的位移是8.4m.本文网络搜索,如有侵权联系删除。
高一物理(必修一)《牛顿第二定律》练习题(附答案解析)班级:___________姓名:___________考号:___________一、单选题1.在升降机底部安装一个加速度传感器,其上放置了一个质量为m的小物块,如图甲所示。
升降机从t=0时刻开始竖直向上运动,加速度传感器显示加速度a随时间t变化的图像如图乙所示。
取竖直向上为正方()A.速度不断减小B.加速度先变小再变大C.先是加速度增大的加速运动,后是加速度减小的减速运动D.到最低点时,小孩和杆处于平衡状态5.蹦床运动深受人们喜爱,如图为小明同学在杭州某蹦床馆,利用传感器测得蹦床弹力随时间的变化图。
假设小明仅在竖直方向运动,忽略空气阻力,依据图像给出的物理信息,可得()A.7.5s至8.3s内,运动员先处于失重状态再处于超重状态B.小明的最大加速度为502m/sC.小明上升的最大高度为20mD.小明在整个蹦床过程中机械能守恒θ=︒的光滑斜面上,物块A、B质量分别为m和2m。
物块A静止在轻弹簧上面,6.如图所示,在倾角为30物块B用细线与斜面顶端相连,A、B紧挨在一起但A、B之间无弹力。
已知重力加速度为g,某时刻把细线剪断,当细线剪断瞬间,下列说法正确的是()g g3g二、多选题10.甲、乙两个物体在同一直线上沿正方向运动,a甲=4 m/s2,a乙=4-m/s2,那么对甲、乙两物体判断正确Mg5参考答案与解析1.C【详解】AB.当a>0时,物块具有向上的加速度,处于超重状态,故AB错误;C.t=t0时刻,a=0,F N=mg,故C正确;D.t=3t0时刻,a=2g,由牛顿第二定律有F N-mg=ma得F N=3mg故D错误。
故选C。
2.D【详解】A.梦天舱和天和舱因之间因冲击对梦天舱和天和舱产生的力大小相等方向相反,可知梦天舱和天可知梦天舱和天和舱的加速度大小不相和舱的加速度方向不同,梦天舱和天和舱的质量不等,根据F ma等,故A错误;B.空间站内的宇航员受到地球的万有引力,由于万有引力全部提供做圆周运动的向心力,所以宇航员处于完全失重状态,故B错误;C.第一宇宙速度为环绕地球做圆周运动的物体的最大速度,可知对接后空间站绕地运行速度小于第一宇宙速度,故C错误;D.对接后空间站的速度会发生变化,若不启动发动机调整轨道,对接后空间站的轨道将会是椭圆,故D正第11 页共11 页。
物理牛顿第二定律F=ma试题答案及解析1.如图,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块.假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常数),木板和木块加速度的大小分别为a1和a2,下列反映a1和a2变化的图线中正确的是( )【答案】A【解析】解答本题时可按以下思路分析:开始时F较小,两物体一起以相同的加速度运动,当F增大到某一值时,两物体相对滑动,m1水平方向仅受滑动摩擦力作用,加速度不变,m2水平方向所受合力增大,加速度增大,因此两物体加速度变化不同.2.如图,质量m="2" kg的物体静止于水平地面的A处,A、B间距L="20" m.用大小为30 N,沿水平方向的外力拉此物体,经t="2" s拉至B处.(已知cos37°="0.8," sin37°=0.6.取g="10" m/s2)(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ;(2)用大小为30 N,与水平方向成37°的力斜向上拉此物体,使物体从A处由静止开始运动并能到达B处,求该力作用的最短时间t.【答案】(1)0.5 (2)1.03 s【解析】(1)物体做匀加速运动解得:对物体由牛顿第二定律得:F-μmg=ma解得:(2)设F作用的最短时间为t,物体先以大小为a的加速度匀加速时间t,撤去外力后,以大小为a′的加速度匀减速时间t′到达B处,速度恰为0,对物体由牛顿第二定律得:Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)=ma解得:由于匀加速阶段的末速度即为匀减速阶段的初速度,因此有:at=a′t′解得:解得:3.如图所示,在高出水平地面h="1.8" m 的光滑平台上放置一质量M="2" kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A,其右段长度l1="0.2" m且表面光滑,左段表面粗糙.在A最右端放有可视为质点的物块B,其质量m="1" kg.B与A左段间动摩擦因数μ=0.4.开始时二者均静止,先对A施加F="20" N 水平向右的恒力,待B脱离A(A尚未露出平台)后,将A取走.B离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离x="1.2" m.(取g="10" m/s2)求:(1)B离开平台时的速度vB.(2)B从开始运动到刚脱离A时,B运动的时间tB 和位移xB.(3)A左段的长度l2.【答案】(1)2 m/s (2)0.5 s 0.5 m (3)1.5 m【解析】(1)物块B离开平台后做平抛运动:x=vBth= gt2解之可得vB="2" m/s(2)物块B与A右端接触时处于静止状态,当B与A左端接触时做匀加速直线运动,设加速度为aB,则μmg=maBv B =aBtB又xB = aBtB2解得tB="0.5" s xB="0.5" m(3)A刚开始运动时,A做匀加速直线运动,设加速度为a1,B刚开始运动时,A的速度为v1,加速度为a2,则有F=Ma1v 12=2a1l1F-μmg=Ma2l 2=v1tB+ a2tB2- aBtB2解得l2="1.5" m4.一质点受多个力的作用,处于静止状态,现使其中一个力的大小逐渐减小到零,再沿原方向逐渐恢复到原来的大小。
题型一 对牛顿第二定律的理解【例1】 关于牛顿第二定律,下列说法正确的是( ) 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,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 【变式】.从牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用一个很小的力去推很重的桌子时,却推不动它,这是因为( ) A .牛顿的第二定律不适用于静止物体B .桌子的加速度很小,速度增量极小,眼睛不易觉察到C .推力小于静摩擦力,加速度是负的D .桌子所受的合力为零 答案:D题型二 牛顿第二定律的瞬时性【例2】 如图4—3—1所示,质量均为m 的A 和B 两球用轻弹簧连接,A 球用细线悬挂起来,两球均处于静止状态.如果将悬挂A 球的细线剪断,此时A 和B 两球的瞬间加速度各是多少?答案:B 球瞬间加速度a B =0. aA =2g ,方向向下.【变式】.(2010·全国卷Ⅰ)如图4—3—3,轻弹簧上端与一质量为m 的木块1相连,下端与另一质量为M 的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态.现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为a 1、a 2.重力加速度大小为g .则有( ) A.a1=o,a2=g B. a1=g, a2=gC. a1=o, a2=(m+M)g/MD. a1=g, a2=(m+M)g/M 答案c题型三 牛顿第二定律的独立性【例3】 如图所示,质量m =2 kg 的物体放在光滑水平面上,受到相互垂直的两个力F 1、F 2的作用(F 1方向与水平方向成53°角),且F 1=3 N ,F 2=4 N .试求物体的加速度大小.【变式】.如图所示,电梯与水平面夹角为30°,当电梯加速向上运动时,梯面对人的支持力是其重力的6/5,则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍?题型四 运动和力的关系 【例4】 如图所示,一轻质弹簧一端固定在墙上的O 点,自由伸长到B 点.今用一小物体m 把弹簧压缩到A 点(m 与弹簧不连接),然后释放,小物体能经B 点运动到C 点而静止.小物体m 与水平面间的动摩擦因数μ恒定,则下列说法中正确的是( )A .物体从A 到B 速度越来越大 B .物体从A 到B 速度先增加后减小C .物体从A 到B 加速度越来越小D .物体从A 到B 加速度先减小后增加 【答案】 BD 【变式】.(2010·福建理综高考)质量为2 kg 的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等.从t =0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F 的作用,F 随时间t 的变化规律如图所示.重力加速度g 取10 m/s 2,则物体在t =0至t =12 s 这段时间的位移大小为( )A .18 mB .54 mC .72 mD .198 m 答案:B题型五 牛顿第二定律的应用 【例5】 质量为2 kg 的物体与水平面的动摩擦因数为0.2,现对物体用一向右与水平方向成37°、大小为10 N 的斜向上拉力F ,使之向右做匀加速直线运动,如图甲所示,求物体运动的加速度的大小.(g 取10 m/s.) 【答案】 2.6 m/s2【变式】.一只装有工件的木箱,质量m =40 kg.木箱与水平地面的动摩擦因数μ=0.3,现用200N 的斜向右下方的力F 推木箱,推力的方向与水平面成θ=30°角,如4—3—12所示.求木箱的加速度大小.(g 取9.8 m/s2)答案:3/5倍练习一、选择题1.下列说法中正确的是( )A.物体所受合外力为零,物体的速度必为零B.物体所受合外力越大,物体的加速度越大,速度也越大C.物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致D.物体的加速度方向一定与物体所受到的合外力方向一致解析:物体所受的合外力产生物体的加速度,两者是瞬时对应关系,方向总是一致的.力的作用产生的效果与速度没有直接关系.答案:D2.关于力的单位“牛顿”,下列说法正确的是( )A.使2 kg的物体产生2 m/s2加速度的力,叫做1 NB.使质量是0.5 kg的物体产生1.5 m/s2的加速度的力,叫做1 NC.使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力,叫做1 ND.使质量是2 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力,叫做1 N答案:C3.关于牛顿第二定律,下列说法中正确的是( )A.加速度和力的关系是瞬时对应关系,即a与F是同时产生,同时变化,同时消失B.物体只有受到力作用时,才有加速度,但不一定有速度C.任何情况下,加速度的方向总与合外力方向相同,但与速度v不一定同向D.当物体受到几个力作用时,可把物体的加速度看成是各个力单独作用所产生的分加速度的合成解析:有力的作用,才产生加速度;力与加速度的方向总相同;力和加速度都是矢量,都可合成.答案:ABCD4.质量为m的物体从高处静止释放后竖直下落,在某时刻受到的空气阻力为Ff,加速度a=13g,则Ff的大小是( )A.Ff =13mg B.Ff=23mg C.Ff=mg D.Ff=43mg解析:由牛顿第二定律a=F合m=mg-Ffm=13g可得空气阻力大小Ff=23mg,B选项正确.答案:B5.如图1所示,底板光滑的小车上用两个量程为20 N、完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1 kg的物块,在水平地面上当小车做匀速直线运动时,两弹簧测力计的示数均为10 N,当小车做匀加速直线运动时,弹簧测力计甲的示数变为8 N,这时小车运动的加速度大小是(A.2 m/s2 B.4 m/s2C.6 m/s2 D.8 m/s2解析:因弹簧的弹力与其形变量成正比,当弹簧测力计甲的示数由10 N变为8 N 时,其形变量减少,则弹簧测力计乙的形变量必增大,且甲、乙两弹簧测力计形变量变化的大小相等,所以,弹簧测力计乙的示数应为12 N,物体在水平方向受到的合外力F=FT乙-FT甲=12 N-8 N=4 N.根据牛顿第二定律,得物块的加速度为4 m/s2.答案:B6.搬运工人沿粗糙斜面把一物体拉上卡车,当力沿斜面向上,大小为F时,物体的加速度为a1;若保持力的方向不变,大小变为2F时,物体的加速度为a2,则( )A.a1=a2B.a1<a2<2a1C.a2=2a1D.a2>2a1解析:根据牛顿第二定律F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1①2F-mgsinθ-μmgcosθ=ma2②由①②两式可解得:a2=2a1+gsinθ+μgcosθ,所以a2>2a1.答案:D二、非选择题7.如图2所示,三物体A、B、C的质量均相等,用轻弹簧和细绳相连后竖直悬挂,当把A、B之间的细绳剪断的瞬间,三物体的加速度大小为aA =________,aB=________,aC=________.解析:剪断A、B间的细绳时,两弹簧的弹力瞬时不变,故C所受的合力为零,a C =0.A物体受重力和下方弹簧对它的拉力,大小都为mg,合力为2mg,故aA=2mgm=2g,方向向下.对于B物体来说,受到向上的弹力,大小为3mg,重为mg,合力为2mg,所以aB =2mgm=2g,方向向上.答案:2g 2g 08.甲、乙、丙三物体质量之比为5∶3∶2,所受合外力之比为2∶3∶5,则甲、乙、丙三物体加速度大小之比为________.解析:由牛顿第二定律,得a甲∶a乙∶a丙=25∶33∶52=4∶10∶25.答案:4∶10∶259.质量为2 kg的物体,运动的加速度为1 m/s2,则所受合外力大小为多大?若物体所受合外力大小为8N,那么,物体的加速度大小为多大?解析:直接运用牛顿第二定律来处理求解.答案:2N 4 m/s210.质量为6×103kg的车,在水平力F=3×104N的牵引下,沿水平地面前进,如果阻力为车重的0.05倍,求车获得的加速度是多少?(g取10 m/s2)解析:直接运用牛顿第二定律来处理求解.答案:4.5 m/s211.质量为2 kg物体静止在光滑的水平面上,若有大小均为10 2 N的两个外力同时作用于它,一个力水平向东,另一个力水平向南,求它的加速度.解析:求合力,用牛顿第二定律直接求解.答案:a=10 m/s2,方向东偏南45°12.质量m1=10 kg的物体在竖直向上的恒定拉力F作用下,以a1=2m/s2的加速度匀加速上升,拉力F多大?若将拉力F作用在另一物体上,物体能以a2=2m/s2的加速度匀加速下降,该物体的质量m2应为多大?(g取10m/s2,空气阻力不计)解析:由牛顿第二定律F-m1g=m1a1,代入数据得F=120N.若作用在另一物体上m 2g-F=m2a2,代入数据得m2=15 kg.答案:120N 15kg13.在无风的天气里,一质量为0.2 g的雨滴在空中竖直下落,由于受到空气的阻力,最后以某一恒定的速度下落,这个恒定的速度通常叫收尾速度.(1)雨滴达到收尾速度时受到的空气阻力是多大?(g=10m/s2)(2)若空气阻力与雨滴的速度成正比,试定性分析雨滴下落过程中加速度和速度如何变化.解析:(1)雨滴达到收尾速度时受到的空气阻力和重力是一对平衡力,所以Ff=mg=2×10-3N.(2)雨滴刚开始下落的瞬间,速度为零,因而阻力也为零,加速度为重力加速度g;随着速度的增大,阻力也逐渐增大,合力减小,加速度也减小;当速度增大到某一值时,阻力的大小增大到等于重力,雨滴所受合力也为零,速度将不再增大,雨滴匀速下落.答案:(1)2×10-3N (2)加速度由g逐渐减小直至为零,速度从零增大直至最后不变。