2018高中物理第四章力与运动第五节牛顿第二定律的应用课时跟踪训练粤教版1.

课时训练21 牛顿第二定律的应用基础夯实1.雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对它的阻力随雨滴下落速度的增大而增大,如图所示的图象能正确反映雨滴下落运动情况的是()雨滴下落过程中受力如图所示F合=mg-f,阻力随雨滴下落速度的增大而增大,所以F合逐渐减小,加速度逐渐减小,由v-t 图象得C项正确.2.质量为1 kg、初速度v0=10 m/s的物体,受到一个与初速度v0方向相反、大小为3 N的外力F的作用,沿粗糙的水平面滑动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,经3 s后撤去外力,则物体滑行的总位移为(g取10 m/s2)()A.7.5 mB.9.25 mC.9.5 mD.10 mF+μmg=ma,代入数据解得a=5 m/s2,由于a与v0方向相反,所以由v0=at得到t=2 s后物体速度为零,位移s=t=10 m;接下来反向匀加速运动1 s,加速度a1=-,代入数据解得a1=1 m/s2,位移s1=a1t2=0.5 m,方向与s相反.v1=a1t1=1×1 m/s=1 m/s,方向与v0方向相反;接下来做加速度a2=μg=2 m/s2的匀减速运动,所以s2==0.25 m,方向与s相反,所以总位移为s总=s-s1-s2=9.25 m.3.将物体竖直上抛,假设运动过程中空气阻力大小不变,其速度—时间图象如图所示,则物体所受的重力和空气阻力之比为()A.1∶10B.10∶1C.9∶1D.8∶111 m/s2,下降加速度大小为9 m/s2,即mg+f=11m,mg-f=9m,解得mg∶f=10∶1,即B正确.4.质量为m的质点,受水平恒力作用,由静止开始做匀加速直线运动,它在t时间内的位移为s,则F的大小为()A. B.-C. D.-F=ma与s=at2,得出F=,选项A正确.5.如图所示,在光滑的水平桌面上有一物体A,通过绳子与物体B相连,假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都忽略不计,绳子不可伸长,如果m B=3m A,则物体A的加速度大小等于()A.3gB.C.gD.F T,对A,由牛顿第二定律得F T=m A a,绳子不可伸长,A、B两者加速度大小相等,对B,由牛顿第二定律得m B g-F T=m B a,联立两方程解得a=,选项B正确.6.一间新房要盖屋顶,为了使下落的雨滴能够以最短的时间淌离屋顶,则所盖屋顶的顶角应为(设雨滴沿屋顶下淌时,可看成在光滑的斜坡上下滑)() A.6 ° B.9 °C. °D. 5 °,雨滴沿屋顶的运动过程中受重力和支持力作用,设其运动的加速度为a,屋顶的顶角为2α,则由牛顿第二定律得a=g cos α.又因房屋的前后间距已定,设为2b,则雨滴下滑经过的屋顶面长度s=,由s=at2得t=,则当α= 5°时,对应的时间t最小,则屋顶的顶角应取9 °,选项B正确.7.(多选)在某一星球表面做火箭实验.已知竖直升空的实验火箭质量为15 kg,发动机推动力为恒力.实验火箭升空后发动机因故障突然关闭,如图是实验火箭从升空到落回星球表面的速度随时间变化的图象,不计阻力,则由图象可判断()A.该实验火箭在星球表面达到的最大高度为320 mB.该实验火箭在星球表面达到的最大高度为480 mC.该星球表面的重力加速度为2.5 m/s2D.发动机的推动力F为37.5 Nh max=×24×40 m=480 m,故选项A错误,选项B正确;该星球表m/s2=2.5 m/s2,故选项C正确;火箭升空时,a= m/s2=5 m/s2,故推动力面的重力加速度g=6F=mg+ma=112.5 N,故选项D错误.8.(多选)重力为10 N的质点放在光滑水平地面上,受到大小为2 N的水平外力F1的作用,再施加一个大小为6 N的水平外力F2后,以下说法正确的是()A.该质点的加速度可能为5 m/s2B.该质点所受合外力的最大值为18 N,最小值为2 NC.F1的反作用力也作用在该质点上,方向与F1的方向相反D.若再施加一个大小为6 N的外力,有可能使该质点处于平衡状态F2的合力范围是N≤F≤ N,所以加速度a的范围是4 m/s2≤a≤ m/ 2,A项正确;1、若再施加一个6 N的力,有可能三力合力为零,达到平衡状态,D项正确;该质点应受四个力的作用,竖直方向受重力和支持力,这二力平衡,所以质点合力的最大值为8 N,最小值为4 N,B 项错误;F1的反作用力作用在F1的施力物体上,C项错误.能力提升9.如图,滑块以初速度v0沿表面粗糙且足够长的固定斜面,从顶端下滑,直至速度为零.对于该运动过程,若用h、x、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小,t表示时间,则下列图象最能正确描述这一运动规律的是()v0沿粗糙斜面下滑直至停止,可知滑块做匀减速直线运动.对滑块受力分析易得a=μg cos θ-g sin θ,方向沿斜面向上,C、D选项错误;x=v0t-at2,h=x sin θ,由图象规律可知A选项错误,B选项正确.10.(多选)如图(a),一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图线如图(b)所示.若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量,则可求出()A.斜面的倾角B.物块的质量C.物块与斜面间的动摩擦因数D.物块沿斜面向上滑行的最大高度a1=,下滑的加速度大小a2=,根据牛顿第二定律,物块上滑时有mg sin θ+μmg cos θ=ma1,下滑时有mg sin θ-μmg cos θ=ma2,则可求出θ、μ;物块上滑的最大距离x=,则最大高度h=x sin θ,选项A、C、D正确,B错误.11.如图所示,水平恒力F=20 N,把质量m=0.6 kg的木块压在竖直墙上,木块离地面的高度H=6 m.木块从静止开始向下做匀加速运动,经过2 s到达地面.(g取10 m/s2)求:(1)木块下滑的加速度a的大小;(2)木块与墙壁之间的动摩擦因数.2(2)0.21由H=at2得a=6 m/s2=3 m/s2.(2)木块受力分析如图所示,根据牛顿第二定律有mg-f=ma,F N=F又f=μF N,解得μ=- 6-=0.21.12.某航空公司的一架客机,在正常航线上做水平飞行时,由于突然受到强大垂直气流的作用,使飞机在10 s内高度下降了1 700 m,造成众多乘客和机组人员受伤事故,如果只研究飞机在竖直方向上的运动,且假定这一运动是匀变速直线运动,g取10 m/s2,试计算:(1)未系安全带的乘客,相对于机舱将向什么方向运动?最可能受到伤害的是人体的什么部位?(2)乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力才能使乘客不脱离座椅?若乘客未系安全带,由h=at2求出a=34 m/s2,大于重力加速度,所以人相对于飞机向上运动,受到伤害的是人的头部.(2)在竖直方向上,飞机做初速为零的匀加速直线运动,h=at2①设安全带对乘客向下的拉力为F,对乘客由牛顿第二定律有F+mg=ma②联立①②式解得=2.4.13.研究表明,一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t0=0.4 s,但饮酒会导致反应时间延长.在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以v0=72 km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L=39 m.减速过程中汽车位移x与速度v的关系曲线如图乙所示,此过程可视为匀变速直线运动.重力加速度的大小g取10 m/s2.求:甲乙(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间;(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少;(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值.22.5 s(2)0.3 s(3)5设减速过程中汽车加速度的大小为a,所用时间为t,由题可得初速度v0=20 m/s, 末速度v t=0,位移x=25 m,由运动学公式得=2ax①t=②联立①②式,代入数据得a=8 m/s2③t=2.5 s.④(2)设志愿者反应时间为t',反应时间的增加量为Δt,由运动学公式得L=v0t'+x⑤Δt=t'-t0⑥联立⑤⑥式,代入数据得Δt=0.3 s.⑦(3)设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者作用力的大小为F0,志愿者质量为m,由牛顿第二定律得F=ma⑧由平行四边形定则得=F2+(mg)2⑨.⑩联立③⑧⑨式,代入数据得5。

第四节 牛顿第二定律[课时跟踪训练]1．对牛顿第二定律的理解错误的是( )A ．在F ＝kma 中，k 的数值由F 、m 、a 的单位决定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 ．当合外力为零时，加速度为零解析：在F ＝kma 中，当质量的单位为千克、加速度的单位为米每二次方秒时，合外力的单位为牛顿，此时k ＝1。

在牛顿第二定律中，加速度与合外力之间存在着因果关系，合外力是产生加速度的原因，且加速度的方向与合外力的方向一致，并且随合外力的变化而变化，B 选项说法是错误的。

答案：B2.如图1所示，两小球悬挂在天花板上，a 、b 两小球用细线连接，上面是一轻质弹簧，a 、b 两球的质量分别为m 和2m ，在细线烧断瞬间，a 、b 两球的加速度为(取向下为正方向)( )A ．0，gB ．－g ，gC ．－2g ，gD ．2g,0 图1解析：在细线烧断之前，a 、b 可看成一个整体，由二力平衡知，弹簧弹力等于整体重力，故弹簧弹力向上，大小为3mg 。

当细线烧断瞬间，弹簧的形变量不变，故弹力不变，故a 受向上3mg 的弹力和向下mg 的重力，故加速度a 1＝3mg －mg m＝2g ，方向向上。

对b 球而言，细线烧断后只受重力作用，故加速度为a 2＝2mg 2m＝g ，方向向下。

如以向下为正方向，有a 1＝－2g ，a 2＝g 。

故选项C 正确。

答案：C3.如图2所示，光滑的水平面上，有一木块以速度v 向右运动，一根弹簧固定在墙上，木块从与弹簧接触直到弹簧被压缩到最短的这一段时间内，木块将做什么运动( )图2 A ．匀减速运动 B ．速度减小，加速度减小C ．速度减小，加速度增大D ．速度增大，加速度增大 解析：木块向右运动至弹簧压缩到最短的这一段时间内，木块受到的弹力逐渐变大，因此，木块的加速度向左，且逐渐增大，速度逐渐减小。

答案：C4.如图3所示，质量m ＝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0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F ＝20 N 的作用。

答案
重点探究
一、对牛顿第二定律的理解
[导学探究] (1) 从牛顿第二定律可知，无论多么小的力都可以使物体产生加速度， 可是，我们用力提一个很重的箱子，却提不动它，这跟牛顿第二定律有 无矛盾？为什么？ 答案 不矛盾.因为牛顿第二定律中的力是指合外力 .我们用力提一个放
在地面上很重的箱子，没有提动，箱子受到的合力 F＝ 0 ，故箱子的加 速度为零，箱子仍保持不动，所以上述现象与牛顿第二定律并没有矛盾.
F 解析 虽然F＝ma，但m与a无关，因a是由m和F共同决定的，即a∝ ， m 且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
解析
答案
总结提升 合外力、加速度、速度的关系
1.力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果.只要物体所受的合外
力不为零，就会产生加速度.加速度与合外力方向是相同的，大小与合
2.牛顿第二定律的六个性质 性质 因果性 矢量性 理解 力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0，物体就具有加
速度
F＝ma是一个矢量式.物体的加速度方向由它受的合力方向决定，且总 与合力的方向相同
瞬时性 加速度与合外力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失 同体性
独立性 相对性 速度的矢量和 物体的加速度是相对于惯性参考系而言的，即牛顿第二定律只适用于 惯性参考系
达标检测
检测评价 达标过关
自主预习
一、数字化实验的过程及结果分析 电信号 1.数据采集器：通过各种不同的传感器，将各种物理量转换成________ 记录在计算机中. 2.位置传感器记录的实验结果
(1)保持滑块的质量m不变、改变 拉力F ，可得到滑块的速度－时间图象，
经分析可得，物体的加速度与合外力之间的关系： a∝F .

目
情况
长 L 关系）
(1)v0>v 时，可能 一直减速，也可
V02 V 2 L 2a
情
能先减速再匀速
V02 V 2 L 2a
景
2
(2)v0<v 时，可能 一直加速，也可
V 2 V02 L 2a
能先加速再匀速
V 2 V02 L 2a
项 图示
目
滑块可能的运动情况
判断条件（比较滑 块减速为零时滑 块位移与带长 L
（1）物体在A端的加速度？
（2）判断物体在传送带
上做什么运动？ （3）物体在B处的速度？
v0
（4）从A端运动到B端 所需的时间是多少？
变式训练2、如图示，传送带与水平面夹角为370 ， 并以V0=10m/s运行，在传送带的A端轻轻放一个小物 体，物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5， AB长 L=5米，传送带以逆时针方向转动，求： (sin37°=0.6，cos37°=0.8)
（1）在A端的加速度
（2）判断物体在传送带上做什么运动？
（3）物体在B处的速度？
（4）从A端运动到B端所需的时间是多少？
A
B
V0
（1）传送带逆时针方向转动物体受力如图：
开始摩擦力方向向下,向下匀加速运动
a=g sin370 +μ g cos370 = 10m/s2 t=v0/a=1s S=1/2 ×at2 =5m =L
(3)可能先以 a1 加 速后以 a2 加速
判断依据
V2 L 2a V2 L 2a V2 L 2a
且 V 2 L
2a
tan
且 V 2 L 2a
tan
1、（多选）如图所示，一水平方向足够长的传