高中物理第六章力与运动第2节牛顿第二定律试题鲁科版必修

第2节牛顿第二定律二维选题表物理观念科学思维科学探究科学态度与责任力学单位制的认识1(易)牛顿第二定律的理解2(易),3(易)探究a与F,m 的关系4(易),8(中),14(中)4(易),8(中),14(中)牛顿第二定律的应用6(易),7(易),5(中),9(中),10(中),11(中),12(中),13(中),15(难)13(中) 15(难) 基础训练1.(多选)下列有关力学单位制的说法中,正确的是( CD )A.在力学的分析计算中,只能采用国际单位制单位,不能采用其他单位B.力学单位制中,选为基本单位的物理量有长度、时间、力C.力学单位制中,采用国际单位制的基本单位有千克、米、秒D.单位制中的导出单位可以用基本单位来表示解析:在物理计算中,一般规定统一使用国际单位制单位,但在有些计算中,只要方程两边的单位统一,不必采用国际单位制单位也可以计算出答案.力学单位制中的基本物理量是长度、时间、质量,其国际单位制单位分别是米、秒、千克.选项C,D正确,A,B错误.2.(2017·河北保定高一期末)关于力、加速度、速度的说法中正确的是( D )A.质量不变的物体受到的合外力大,加速度就大,速度也就大B.质量不变的物体受到的合外力大,加速度就大,速度反而小C.质量不变的物体受到的合外力大,速度就大,加速度是不能确定的D.质量不变的物体受到的合外力大,加速度就大,速度不能确定解析:根据牛顿第二定律,质量不变的物体受到合外力大,加速度就大,但物体的速度不能确定,故选项A,B,C错误,D正确.3.下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解,正确的是( C )A.由F=ma可知,物体所受的合外力与其质量成正比,与其运动的加速度成反比B.由m=可知,物体的质量与其受的合外力成正比,与其运动的加速度成反比C.由a=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.虽然m=成立,但m与F,a无关,所以不能用此公式计算物体的质量解析:牛顿第二定律的表达式F=ma表明了各物理量间的数量关系,即已知任意两个量,可求出第三个量,但物体的质量是由物体本身决定的,与其受力大小及运动的加速度大小无关作用在物体上的合外力,是由和它相互作用的物体产生的,与物体的质量和加速度无关,故选项C正确.4.(多选)在利用打点计时器和小车探究加速度与合外力、质量的关系实验时,下列说法中正确的是( BCD )A.平衡摩擦力时,应将重物通过定滑轮拴在小车上B.连接重物和小车的细绳应跟长木板保持平行C.平衡摩擦力后,长木板的位置不能移动D.小车释放前应靠近打点计时器,且应先接通电源再释放小车解析:选项A中平衡摩擦力时,不能将重物通过细绳拴在小车上,选项A错误选项B,C,D符合正确的操作方法,选项B,C,D正确.5.(2017·济南一中高一检测)用3 N的水平恒力,使在水平面上的一质量为2 kg的物体从静止开始运动,在2 s内通过的位移是2 m, 则物体的加速度大小和所受摩擦力的大小分别是( B )A.0.5 m/s2,2 NB.1 m/s2,1 NC.2 m/s2,0.5 ND.1.5 m/s2,0解析:物体做匀加速直线运动,根据x=v0t at2,代入数据解得a=1 m/s2,根据牛顿第二定律得Ff=ma,解得f=Fma=(32×1)N=1 N ,故选B.6. (2017·济南模拟)如图所示,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,则物体产生的加速度是(g取10 m/s2)( B )A.0B.4 m/s2,水平向右C.2 m/s2,水平向左D.2 m/s2,水平向右解析:物体受的合力的方向水平向右,且力F的方向和f的方向相同,则加速度大小a=== m/s2=4 m/s2,故选项B正确.7.(2017·安阳高一检测)竖直起飞的火箭在推动力F的作用下产生10 m/s2的加速度,若推动力增大到2F,则火箭的加速度将达到(g取10 m/s2,空气阻力不计)( C )A.20 m/s2B.25 m/s2C.30 m/s2D.40 m/s2解析:设火箭的质量为m,根据牛顿第二定律可得,Fmg=ma,所以F=2mg当推动力增大到2F时,2Fmg=ma′,即3mg=ma′所以a′=30 m/s2.8.(2017·沧州市高一月考)某实验小组设计了如图(甲)所示的实验装置,通过改变重物的质量,利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象.他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条aF图线,如图(乙)所示.滑块和位移传感器发射部分的总质量m= kg滑块和轨道间的动摩擦因数μ= .(重力加速度g取10 m/s2)解析:与纵轴相交的图线是在轨道倾斜的情况下做实验得到的,与横轴相交的图线是在轨道水平时做实验得到的.由牛顿第二定律可知Fμmg=ma,整理得a=Fμg.图线可知斜率=2,纵轴截距μg=2,故m=0.5 kg,μ=0.2.答案:0.5 0.29. 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的夹角θ=37°,小球和车厢相对静止,小球的质量为 1 kg(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g=10 m/s2).求:(1)车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况(2)悬线对小球的拉力大小.解析:法一合成法(1)由于车厢沿水平方向运动,所以小球有水平方向的加速度,所受合力F沿水平方向.选小球为研究对象,受力分析如图(甲)所示.由几何关系可得F=mgtan θ小球的加速度a==gtan θ=7.5 m/s2,方向向右.则车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动.(2)悬线对小球的拉力大小为T== N=12.5 N.法二正交分解法以水平向右为x轴正方向建立坐标系,并将悬线对小球的拉力T正交分解,如图(乙)所示.则沿水平方向有Tsin θ=ma竖直方向有Tcos θmg=0联立解得a=7.5 m/s2,T=12.5 N且加速度方向向右,故车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动.答案:(1)见解析(2)12.5 N素养提升10.(2017·北京西城区高一检测)在水平面上做匀加速直线运动的物体,在水平方向上受到拉力和阻力的作用.如果使物体的加速度变为原来的2倍.下列方法中可以实现的是( D ) A.将拉力增大到原来的2倍B.将阻力减小到原来的倍C.将物体的质量增大到原来的2倍D.将物体的拉力和阻力都增大到原来的2倍解析:设物体的质量为m,拉力和阻力分别为F和f,根据牛顿第二定律得:Ff=ma.将拉力增大到原来的2倍,2Ff=ma′,得到a′>2a,即加速度大于原来的2倍,故选项A错误将阻力减小到原来的倍,F f=ma′,得到a′>2a,加速度大于原来的2倍,故选项B错误将物体的质量增大到原来的2倍,合力不变,加速度变为原来的一半,故选项C错误将物体的拉力和阻力都增大到原来的2倍,2F-2f=ma′,a′=2a,即加速度等于原来的2倍,故选项D正确.11.(2017·师大附中高一检测)(多选)钢球在足够深的油槽上方某一高度由静止下落,落入油槽中以后,球受的阻力正比于其速率,则球在油中的运动情况可能是( BCD )A.先加速后减速,最后静止B.一直匀速运动C.先加速后匀速D.先减速后匀速解析:设阻力为f=kv,若落入油槽中时重力大于阻力,则球做加速运动,即mgkv=ma,速度增大,f增大,当f增大到等于重力时球做匀速运动,此后阻力不变,重力不变,球做匀速运动即球先加速后匀速,加速度一直减小,故C正确若落入油槽时,重力等于阻力,则球做匀速运动,选项B正确若落入油槽中时重力小于阻力,则球做减速运动,即kvmg=ma,速度减小,f减小,当f减小到等于重力时球做匀速运动,此后阻力不变,重力不变,球做匀速运动即球先减速后匀速,故D正确.12. 如图所示,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( D )A. B.C. D.解析:对木块作受力分析,如图所示,在竖直方向上合力为零,即Fsin αN=mg,在水平方向上由牛顿第二定律有Fcos αμN=ma.联立可得a=,故选项D正确.13. 先后用相同材料制成的橡皮条彼此平行地沿水平方向拉同一质量为m的物块,且每次使橡皮条的伸长量均相同,物块m在橡皮条的拉力作用下所产生的加速度a与所拉橡皮条的数目n的关系如图所示,若更换物块所在水平面的材料再重复这个实验,则图中直线与水平轴间的夹角θ将( B )A.变大B.不变C.变小D.与水平面的材料有关解析:设每根橡皮条拉力大小为F,物块与水平面间动摩擦因数为μ,由牛顿第二定律得nFμmg=ma,得a=μg,由数学知识得an图象的斜率等于,由题意知,F,m不变,图象斜率保持不变,则θ保持不变,故B正确.14.如图(1)所示为“探究加速度与物体受力与质量的关系”实验装置图,图中A为小车,B 为装有砝码的托盘,C为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电火花打点计时器相连,计时器接50 Hz交流电,小车的质量为m1,托盘及砝码的质量为m2.(1)下列说法正确的是.A.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力B.实验时应先释放小车后接通电源C.本实验m2应远大于m1D.在用图象探究加速度与质量关系时,应作a图象(2)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的aF图象,可能是图(2)中的图线(选填“甲”“乙”或“丙”).(3)如图(3)所示为某次实验得到的纸带,纸带中相邻计数点间的距离已标出,相邻计数点间还有四个点没有画出,由此可求得小车的加速度大小为m/s2.(结果保留两位有效数字).解析:(1)平衡摩擦力,假设木板倾角为θ,则有f=m g s i nθ= μmgcos θ,m约掉了,故不需要重新平衡摩擦力,故A错误实验时应先接通电源后释放小车,故B错误让小车的质量m1远远大于托盘及砝码的质量m2,故C错误根据牛顿第二定律F=ma,所以a=F,当F一定时,a与成正比,故D正确.(2)遗漏了平衡摩擦力这一步骤,就会出现当有拉力时,物体不动的情况,故图线为丙.(3)设第1段位移为x1,第2段位移为x2,第3段位移为x3,计时器打点的时间间隔为0.02 s.从比较清晰的点起,每两计数点间还有4个点未画出,说明时间间隔T=0.1 s,由Δx=aT2得a=,解得a=0.50 m/s2答案:(1)D (2)丙(3)0.5015. (2017·青岛模拟)如图所示,在海滨游乐场里有一种滑沙运动.某人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始滑下,滑到斜坡底端B点后,沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来.如果人和滑板的总质量m=60 kg,滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为μ=0.5,斜坡的倾角θ=37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),斜坡与水平滑道间是平滑连接的,整个运动过程中空气阻力忽略不计,重力加速度g取10 m/s2.求:(1)人从斜坡上滑下的加速度为多大?(2)若由于场地的限制,水平滑道的最大距离BC为L=20.0 m,则人在斜坡上滑下的距离AB应不超过多少?解析:(1)人在斜坡上受力如图(甲)所示,建立如图(甲)所示的坐标系,设人在斜坡上滑下的加速度为a1,由牛顿第二定律得m g s i nθf1= ma1,N1mgcos θ=0,由摩擦力计算公式得f1=μN1,联立解得人滑下的加速度为a1=g(s i nθμc o sθ)=10×(0.6 0.5×0.8) m/s2=2 m/s2.(2)人在水平滑道上受力如图(乙)所示,由牛顿第二定律得f2=ma2,N2mg=0由摩擦力计算公式得f2=μN2,联立解得人在水平滑道上运动的加速度大小为a2=μg=5 m/s2设从斜坡上滑下的距离为L AB,对AB段和BC段分别由匀变速运动的公式得0=2a1L AB,0=2a2L联立解得L AB=50 m.答案:(1)2 m/s2(2)50 m。