2022版高中物理 第六章 力與運動 第2節(jié) 牛頓第二定律試題 魯科版必修1

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1、2022版高中物理 第六章 力與運動 第2節(jié) 牛頓第二定律試題 魯科版必修1 【二維選題表】 物理觀念 科學思維 科學探究 科學態(tài)度與責任 力學單位制的認識 1(易) 牛頓第二定律的 理解 2(易),3(易) 探究a與F,m的關系 4(易), 8(中), 14(中) 4(易), 8(中), 14(中) 牛頓第二定律的 應用 6(易),7(易),5(中),9(中),10(中),11 (中),12(中),13(中), 15(難) 13(中) 15(難) 基礎訓練 1.(多選)下列有關力學單位制的說法中,正確

2、的是(　CD　) A.在力學的分析計算中,只能采用國際單位制單位,不能采用其他 單位 B.力學單位制中,選為基本單位的物理量有長度、時間、力 C.力學單位制中,采用國際單位制的基本單位有千克、米、秒 D.單位制中的導出單位可以用基本單位來表示 解析:在物理計算中,一般規(guī)定統(tǒng)一使用國際單位制單位,但在有些計算中,只要方程兩邊的單位統(tǒng)一,不必采用國際單位制單位也可以計算出答案.力學單位制中的基本物理量是長度、時間、質量,其國際單位制單位分別是米、秒、千克.選項C,D正確,A,B錯誤. 2.(2017·河北保定高一期末)關于力、加速度、速度的說法中正確的是(　D　) A.質量不變的物

3、體受到的合外力大,加速度就大,速度也就大 B.質量不變的物體受到的合外力大,加速度就大,速度反而小 C.質量不變的物體受到的合外力大,速度就大,加速度是不能確定的 D.質量不變的物體受到的合外力大,加速度就大,速度不能確定 解析:根據(jù)牛頓第二定律,質量不變的物體受到合外力大,加速度就大,但物體的速度不能確定,故選項A,B,C錯誤,D正確. 3.下列對牛頓第二定律的表達式F=ma及其變形公式的理解,正確的是(　C　) A.由F=ma可知,物體所受的合外力與其質量成正比,與其運動的加速度成反比 B.由m=可知,物體的質量與其受的合外力成正比,與其運動的加速度成反比 C.由a=可知物

4、體的加速度與其所受合外力成正比,與其質量成反比 D.雖然m=成立,但m與F,a無關,所以不能用此公式計算物體的質量 解析:牛頓第二定律的表達式F=ma表明了各物理量間的數(shù)量關系,即已知任意兩個量,可求出第三個量,但物體的質量是由物體本身決定的,與其受力大小及運動的加速度大小無關;作用在物體上的合外力,是由和它相互作用的物體產(chǎn)生的,與物體的質量和加速度無關,故選項C正確. 4.(多選)在利用打點計時器和小車探究加速度與合外力、質量的關系實驗時,下列說法中正確的是(　BCD　) A.平衡摩擦力時,應將重物通過定滑輪拴在小車上 B.連接重物和小車的細繩應跟長木板保持平行 C.平衡摩擦力后

5、,長木板的位置不能移動 D.小車釋放前應靠近打點計時器,且應先接通電源再釋放小車 解析:選項A中平衡摩擦力時,不能將重物通過細繩拴在小車上,選項A錯誤;選項B,C,D符合正確的操作方法,選項B,C,D正確. 5.(2017·濟南一中高一檢測)用3 N的水平恒力,使在水平面上的一質量為2 kg的物體從靜止開始運動,在2 s內通過的位移是2 m, 則物體的加速度大小和所受摩擦力的大小分別是(　B　) A.0.5 m/s2,2 N B.1 m/s2,1 N C.2 m/s2,0.5 N D.1.5 m/s2,0 解析:物體做勻加速直線運動,根據(jù)x=v0t+at2,代入數(shù)據(jù)解得a

6、=1 m/s2,根據(jù)牛頓第二定律得F-f=ma,解得f=F-ma=(3-2×1)N=1 N ,故選B. 6. (2017·濟南模擬)如圖所示,質量m=10 kg的物體在水平面上向左運動,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2,與此同時物體受到一個水平向右的推力F=20 N的作用,則物體產(chǎn)生的加速度是(g取10 m/s2) (　B　) A.0 B.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:物體受的合力的方向水平向右,且力F的方向和f的方向相同,則加速度大小a=== m/s2=4 m/s2,故選項B正確. 7.(2017·安陽高一檢測

7、)豎直起飛的火箭在推動力F的作用下產(chǎn)生10 m/s2的加速度,若推動力增大到2F,則火箭的加速度將達到(g取 10 m/s2,空氣阻力不計)(　C　) A.20 m/s2 B.25 m/s2 C.30 m/s2 D.40 m/s2 解析:設火箭的質量為m, 根據(jù)牛頓第二定律可得,F-mg=ma, 所以F=2mg 當推動力增大到2F時,2F-mg=ma′, 即3mg=ma′ 所以a′=30 m/s2. 8.(2017·河北省滄州市高一月考)某實驗小組設計了如圖(甲)所示的實驗裝置,通過改變重物的質量,利用計算機可得滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關系圖象.他們在軌道

8、水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗,得到了兩條a-F圖線,如圖(乙)所示.滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質量m=　　　　kg;滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ=　　　　.(重力加速度g取10 m/s2)? 解析:與縱軸相交的圖線是在軌道傾斜的情況下做實驗得到的,與橫軸相交的圖線是在軌道水平時做實驗得到的.由牛頓第二定律可知F-μmg=ma,整理得a=F-μg.圖線可知斜率=2,縱軸截距-μg=-2,故m=0.5 kg,μ=0.2. 答案:0.5　0.2 9. 如圖所示,沿水平方向做勻變速直線運動的車廂中,懸掛小球的懸線偏離豎直方向的夾角θ=37°,小球和車廂相對靜止,小球的質量為1 kg(s

9、in 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g=10 m/s2).求: (1)車廂運動的加速度并說明車廂的運動情況; (2)懸線對小球的拉力大小. 解析:法一　合成法 (1)由于車廂沿水平方向運動,所以小球有水平方向的加速度,所受合力F沿水平方向. 選小球為研究對象,受力分析如圖(甲)所示. 由幾何關系可得 F=mgtan θ 小球的加速度a==gtan θ=7.5 m/s2,方向向右. 則車廂做向右的勻加速直線運動或向左的勻減速直線運動. (2)懸線對小球的拉力大小為 T== N=12.5 N. 法二　正交分解法 以水平向右為x軸正方向建立坐標系,并將懸

10、線對小球的拉力T正交分解,如圖(乙)所示. 則沿水平方向有Tsin θ=ma 豎直方向有Tcos θ-mg=0 聯(lián)立解得 a=7.5 m/s2,T=12.5 N 且加速度方向向右,故車廂做向右的勻加速直線運動或向左的勻減速直線運動. 答案:(1)見解析　(2)12.5 N 素養(yǎng)提升 10.(2017·北京西城區(qū)高一檢測)在水平面上做勻加速直線運動的物體,在水平方向上受到拉力和阻力的作用.如果使物體的加速度變?yōu)樵瓉淼?倍.下列方法中可以實現(xiàn)的是(　D　) A.將拉力增大到原來的2倍 B.將阻力減小到原來的倍 C.將物體的質量增大到原來的2倍 D.將物體的拉力和阻力都增

11、大到原來的2倍 解析:設物體的質量為m,拉力和阻力分別為F和f,根據(jù)牛頓第二定律得:F-f=ma.將拉力增大到原來的2倍,2F-f=ma′,得到a′>2a,即加速度大于原來的2倍,故選項A錯誤;將阻力減小到原來的倍,F-f= ma′,得到a′>2a,加速度大于原來的2倍,故選項B錯誤;將物體的質量增大到原來的2倍,合力不變,加速度變?yōu)樵瓉淼囊话?故選項C錯誤;將物體的拉力和阻力都增大到原來的2倍,2F-2f=ma′,a′=2a,即加速度等于原來的2倍,故選項D正確. 11.(2017·山東師大附中高一檢測)(多選)鋼球在足夠深的油槽上方某一高度由靜止下落,落入油槽中以后,球受的阻力正比于

12、其速率,則球在油中的運動情況可能是(　BCD　) A.先加速后減速,最后靜止 B.一直勻速運動 C.先加速后勻速 D.先減速后勻速 解析:設阻力為f=kv,若落入油槽中時重力大于阻力,則球做加速運動,即mg-kv=ma,速度增大,f增大,當f增大到等于重力時球做勻速運動,此后阻力不變,重力不變,球做勻速運動;即球先加速后勻速,加速度一直減小,故C正確;若落入油槽時,重力等于阻力,則球做勻速運動,選項B正確;若落入油槽中時重力小于阻力,則球做減速運動,即kv-mg=ma,速度減小,f減小,當f減小到等于重力時球做勻速運動,此后阻力不變,重力不變,球做勻速運動;即球先減速后勻速,故D

13、正確. 12. 如圖所示,位于水平地面上的質量為m的小木塊,在大小為F,方向與水平方向成α角的拉力作用下沿地面做勻加速運動.若木塊與地面之間的動摩擦因數(shù)為μ,則木塊的加速度為(　D　) A. B. C. D. 解析: 對木塊作受力分析,如圖所示,在豎直方向上合力為零,即 Fsin α+N=mg,在水平方向上由牛頓第二定律有Fcos α-μN=ma.聯(lián)立可得a=,故選項D正確. 13. 先后用相同材料制成的橡皮條彼此平行地沿水平方向拉同一質量為m的物塊,且每次使橡皮條的伸長量均相同,物塊m在橡皮條的拉力作用下所產(chǎn)生的加速度a與所拉橡皮條的數(shù)目n的關系如

14、圖所示,若更換物塊所在水平面的材料再重復這個實驗,則圖中直線與水平軸間的夾角θ將(　B　) A.變大 B.不變 C.變小 D.與水平面的材料有關 解析:設每根橡皮條拉力大小為F,物塊與水平面間動摩擦因數(shù)為μ,由牛頓第二定律得nF-μmg=ma,得a=-μg,由數(shù)學知識得a-n圖象的斜率等于,由題意知,F,m不變,圖象斜率保持不變,則θ保持不變,故B正確. 14.如圖(1)所示為“探究加速度與物體受力與質量的關系”實驗裝置圖,圖中A為小車,B為裝有砝碼的托盤,C為一端帶有定滑輪的長木板,小車通過紙帶與電火花打點計時器相連,計時器接50 Hz交流電,小車的質量為m1,托盤及砝碼的質量為

15、m2. (1)下列說法正確的是　　　　.? A.每次改變小車質量時,應重新平衡摩擦力 B.實驗時應先釋放小車后接通電源 C.本實驗m2應遠大于m1 D.在用圖象探究加速度與質量關系時,應作a圖象 (2)實驗時,某同學由于疏忽,遺漏了平衡摩擦力這一步驟,他測量得到的a-F圖象,可能是圖(2)中的圖線　　　　(選填“甲”“乙”或“丙”).? (3)如圖(3)所示為某次實驗得到的紙帶,紙帶中相鄰計數(shù)點間的距離已標出,相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出,由此可求得小車的加速度大小為　　　　m/s2.(結果保留兩位有效數(shù)字).? 解析:(1)平衡摩擦力,假設木板傾角為θ,則有f=mg

16、sin θ= μmgcos θ,m約掉了,故不需要重新平衡摩擦力,故A錯誤;實驗時應先接通電源后釋放小車,故B錯誤;讓小車的質量m1遠遠大于托盤及砝碼的質量m2,故C錯誤;根據(jù)牛頓第二定律F=ma,所以a=F,當F一定時,a與成正比,故D正確. (2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,就會出現(xiàn)當有拉力時,物體不動的情況,故圖線為丙. (3)設第1段位移為x1,第2段位移為x2,第3段位移為x3,計時器打點的時間間隔為0.02 s.從比較清晰的點起,每兩計數(shù)點間還有4個點未畫出,說明時間間隔T=0.1 s,由Δx=aT2得a=,解得a=0.50 m/s2 答案:(1)D　(2)丙　(3)0.50

17、 15. (2017·青島模擬)如圖所示,在海濱游樂場里有一種滑沙運動.某人坐在滑板上從斜坡的高處A點由靜止開始滑下,滑到斜坡底端B點后,沿水平的滑道再滑行一段距離到C點停下來.如果人和滑板的總質量m=60 kg,滑板與斜坡滑道和水平滑道間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5,斜坡的傾角θ=37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),斜坡與水平滑道間是平滑連接的,整個運動過程中空氣阻力忽略不計,重力加速度g取10 m/s2.求: (1)人從斜坡上滑下的加速度為多大? (2)若由于場地的限制,水平滑道的最大距離BC為L=20.0 m,則人在斜坡上滑下的距離AB應不超過多少? 解析

18、:(1)人在斜坡上受力如圖(甲)所示,建立如圖(甲)所示的坐標系,設人在斜坡上滑下的加速度為a1,由牛頓第二定律得mgsin θ-f1= ma1,N1-mgcos θ=0,由摩擦力計算公式得f1=μN1, 聯(lián)立解得人滑下的加速度為a1=g(sin θ-μcos θ)=10×(0.6- 0.5×0.8) m/s2=2 m/s2. (2)人在水平滑道上受力如圖(乙)所示,由牛頓第二定律得 f2=ma2,N2-mg=0 由摩擦力計算公式得f2=μN2,聯(lián)立解得人在水平滑道上運動的加速度大小為a2=μg=5 m/s2 設從斜坡上滑下的距離為LAB,對AB段和BC段分別由勻變速運動的公式得-0=2a1LAB,0-=-2a2L 聯(lián)立解得LAB=50 m. 答案:(1)2 m/s2　(2)50 m