全程学习方略2015-2016学年高中物理 5.2.2 牛顿第二定律 （课件+试题+素材）（打包6套）鲁科版必修1.zip

- 1 -牛顿第二定律基础达标1.关于牛顿第二定律，下列说法正确的是( )A.物体的质量跟外力成正比，跟加速度成反比B.加速度的方向一定与合外力的方向一致C.物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比D.由于加速度跟合外力成正比，整块砖的重力加速度一定是半块砖重力加速度的 2 倍2.(2012·金华高一检测)下列物理单位，属于国际单位制中基本单位的是( )A.牛顿 B.千克C.米/秒 D.米3.力 F1作用在物体上产生的加速度 a1=3 m/s2，力 F2作用在该物体上产生的加速度 a2=4 m/s2，则 F1和 F2同时作用在该物体上，产生的加速度的大小不可能为( )A.7 m/s2 B.5 m/s2C.1 m/s2 D.8 m/s24.下列关于单位制及其应用的说法中，正确的是( )A.基本单位和其导出单位一起组成了单位制B.选用的基本单位不同，构成的单位制也不同C.在物理计算中，如果所有已知量都用同一单位制中的单位表示，只要正确应用物理公式其结果就一定是用这个单位制中的单位来表示的D.一般说来，物理公式主要确定各物理量间的数量关系，并不一定同时确定单位关系5.下列说法正确的是( )A.若物体运动速率始终不变，则物体所受合力一定为零B.若物体的加速度均匀增加，则物体做匀加速直线运动C.若物体所受合外力与其速度方向相反，则物体做匀减速直线运动D.若物体在任意的相等时间间隔内位移相等，则物体做匀速直线运动6.(2012·南昌高一检测)一质量为 0.5 kg 的物体受到 6 N 大小的竖直向上的提升力，在竖直方向做匀加速直线运动.则它的加速度为多少？(g 取10 m/s2)7.质量 m=2 kg 的物体同时受到向右的作用力 F1=2 N 和向左的作用力 F2=4 N 作用时，求：(1)F1使物体产生的加速度，F 2使物体产生的加速度.(2)物体运动的加速度.能力提升8.声音在空气中的传播速度 v 与空气密度 ρ、压强 p 有关，下列速度的表达式(k 为比例系数，无单位)中可能正确的是( ) p kA.vkB.vC. D.p 9.(2012·石家庄高一检测)如图，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 a1、a 2，重力加速度大小为 g.则有( )- 2 -A.a1=g,a2=g B.a1=0,a2=gC.a1=0, mMagD.a1=g, mMag10.(2012·安庆高一检测)三个完全相同的物块 1、2、3 放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数都相同.现用大小相同的外力 F 沿如图所示方向分别作用在 1 和 2 上，用 F的外力沿水平方向作用在 3 上，使三者都做加速运动，令 a1、a 2、a 3分别代表物块 1、2、3 的加速度，则( )A.a1=a2=a3 B.a1=a2，a 2a3C.a1a2，a 2a2，a 2a311.两个完全相同的物块 a、b 质量均为 m=0.8 kg，在水平面上以相同的初速度从同一位置开始运动，图中的两条直线表示两物块分别受到水平拉力 F 作用和不受拉力作用的 v-t 图象，求：(1)物块 b 所受拉力 F 的大小.(2)8 s 末 a、b 间的距离.答案解析1.【解析】选 B、C.物体的质量是物体所含物质的多少，与外力无关，故 A 项错误；整块砖的重力是半块砖的重力的二倍，但是质量也是后者的二倍，所以 D 项错误；由牛顿第二定律可知，B、C 项正确.2.【解析】选 B、D.由国际单位制(SI 制中基本单位)知：B、D 正确；力学有三个基本单位：米、千克、秒，而牛顿、米/秒属于导出单位，同时是国际单位，不能把国际单位误认为是基本单位，所以A、C 都错误.- 3 -3.【解析】选 D.由牛顿第二定律 F=ma 及|F 1-F2|≤F 合 ≤F 1+F2可知，当 F1和 F2同时作用在该物体上，产生的加速度的大小范围|a 1-a2|≤a 合 ≤a 1+a2，即1 m/s2≤a 合 ≤7 m/s 2，不可能为 8 m/s2，故选 D.4.【解析】选 A、B、C. 物理公式确定了各物理量间的数量关系，也同时确定了单位关系，D 错；由基本单位、导出单位和单位制的关系可知，A 对；选用的基本单位不同，构成的单位制也不同，比如在力学单位制中，若采用米、千克、秒作为基本单位，就为国际单位制，若采用厘米、克、秒作为基本单位，就为厘米克秒制，B 对；如果已知量都采用国际单位制单位，计算的结果也必然是国际单位制单位，其他单位制也一样，C 对.5.【解析】选 D.若物体运动速率始终不变，速度大小不变，但速度方向可能变化，因此合外力不一定为零，A 错；物体的加速度均匀增加，即加速度在变化，是非匀加速运动，B 错；物体所受合外力与其速度方向相反，只能判断其做减速运动，但加速度大小不可确定，C 错；若物体在任意的相等时间间隔内位移相等，则物体做匀速直线运动，D 对.6.【解析】由牛顿第二定律得F-mg=ma所以 22Fmg60.51a /s m/答案：2 m/s 27.【解析】(1)根据牛顿第二定律的独立性，由 F1产生的加速度 21Fa m/s,根据加速度与力同向性知，F 1使物体产生的加速度方向向右；同理 F2产生的加速度 2，方向向左.(2)物体实际的加速度是这两个加速度的矢量和，即 a=a2-a1=1 m/s2，方向向左.答案：(1)1 m/s 2，向右 2 m/s2，向左(2)1 m/s2，向左8.【解析】选 B.由各物理量的单位之间的关系确定算式是否正确.压强 p 可由公式 FS求得，则其单位为22kgm/s/(s)AA.密度 ρ 可由公式 mV求得，则 ρ 的单位为 kg/m3.由于题中 k 无单位，则 p的单位为 m2/s2，显然不是速度的单位，A 错.而 kp的单位为 m/s，B 可能正确.又k的单位为 s/m，也不是速度的单位，C 错误. 单位为 kg/(m2·s)，不是速度的单位，D 错误.正确答案为 B.9.【解析】选 C.在抽出木板的瞬时，弹簧对木块 1 的支持力和对木块 2 的压力并未改变.木块 1 受重力和支持力，mg=F,a 1=0.木块 2 受重力和弹簧压力，根据牛顿第二定律 FMgma.【总结提升】瞬时问题的分析方法在求解涉及弹簧、绳子等的瞬时问题时,可从以下两个方面去进行分析:(1)变化瞬间力未能变的情况,像弹簧、橡皮筋等物体两端连接其他物体时,若其一端受力有变化,则不会引起这些物体上的力立即发生变化,原因是它们的形变需要一定的时间.(2)变化瞬间力发生突变的情况,像用绳、轻杆、硬的物质连接物体时,当其连接物体的受力发生变化时,将会引起绳、轻杆等物体上力的突变.- 4 -10.【解析】选 C.对 1、2、3 分别受力分析如图：分别列牛顿第二定律方程得：Fcos60°-μ(mg-Fsin60°)=ma 1 ①Fcos60°-μ(mg+Fsin60°)=ma 2 ②31Fmga2③由①式得： 1Fg2由②式得： 23a由③式得： 31Fgm所以 a1a2，a3a2.故选 C.11.【解题指南】解答本题应明确以下两点：(1)v-t 图象的斜率等于加速度.(2)v-t 图象与横坐标轴围成的面积等于位移大小.【解析】(1)设 a、b 两物块的加速度分别为 a1、a 2，由 v-t 图可得： 22106a m/s1.5 /s4①2078②对 a、b 两物块由牛顿第二定律得：f=ma1 ③F+f=ma2 ④由①②③④式可得：F=1.8 N(2)设 a、b 两物块 8 s 内的位移分别为 s1、s 2，由图象得：1s64m12() 72 所以 8 s 末 a、b 间的距离 s=s2-s1＝60 m答案：(1)1.8 N (2)60 m- 1 -牛顿第二定律1.(2015·广州高一检测)关于物体的运动状态和所受合力的关系，以下说法正确的是 ( )A.物体所受合力为零，物体一定处于静止状态B.只有合力发生变化时，物体的运动状态才会发生变化C.物体所受合力不为零时，物体的速度一定不为零D.物体所受的合力不变且不为零，物体的运动状态一定变化【解析】选 D。物体所受合力为零，物体一定处于平衡状态，可能静止，也可能做匀速直线运动，A 错；只要物体受到力的作用，物体获得加速度，物体的运动状态就一定发生变化，并不是合力发生变化，B 错，D 对；物体所受合力不为零时，其加速度也不为零，物体的速度发生变化，某时刻也可能为零，C 错。2.(2015·潍坊高一检测)下列仪器中，不属于国际单位制基本物理量测量工具的是 ( )A.天平 B.弹簧测力计C.秒表 D.刻度尺【解析】选 B。天平测质量，弹簧测力计测力，秒表测时间，刻度尺测长度，其中力不属于基本物理量，故选 B。3.如果水平力 F 在时间 t 内能使质量为 m、原来静止在粗糙水平面上的物体移动 x 的距离，那么 ( )A.相同的力在相同的时间内使质量是 的原来静止的物体移动 2x 的距离B.相同的力在一半的时间内使质量是 的原来静止的物体移动 x 的距离C.相同的力在 2t 的时间内使质量是 2m 的原来静止的物体移动相同的距离D. 的力在相同时间内使质量是 的原来静止的物体移动相同的距离【解析】选 D。物体在粗糙水平面上运动时的加速度为 a= = -μg。从静止开始经时间 t 的位移为 s= at2，则 s= ( -μg)t 2。再通过选项条件判断可知只有选项 D 正确。4.(2015·石家庄高一检测)如图所示，一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为 F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度 a 向右运动。若保持力的方向不变而增大力的大小，则 ( )A.a 变大B.a 不变C.a 变小- 2 -D.因为物块的质量未知，故不能确定 a 变化的趋势【解析】选 A。如图所示，设 F 与水平面的夹角为 θ，由牛顿第二定律得Fcosθ=ma，得 a= ，F 增大，a 增大。5.在水平地面上有一质量为 2kg 的物体在水平拉力 F 的作用下由静止开始运动，10s 后拉力大小减为 ，该物体的运动速度随时间 t 的变化规律如图所示(g 取 10m/s2)，求：(1)物体受到的拉力 F 的大小。(2)物体与地面之间的动摩擦因数。【解析】由 v-t 图像可知，物体的运动分两个过程，设匀加速运动过程的加速度为 a1，匀减速运动过程的加速度为 a2，则由题图知a1= m/s2=0.8m/s2 ①a2= m/s2=-2m/s2 ②两过程物体受力分别如图甲、乙所示。加速过程：F-μmg=ma 1 ③减速过程： -μmg=ma 2(或 μmg- =m|a2|) ④联立③④解得 F=8.4N，μ=0.34答案：(1)8.4N (2)0.346.如图所示，质量 M=5.0×103kg 的直升机用缆绳吊着 m=1.5×103kg 的汽车，从静止开始一起竖直加速上升，已知缆绳对汽车的拉力 FT=1.59×104N，g 取 10m/s2，求：- 3 -(1)汽车向上加速运动时的加速度大小 a。(2)直升机从静止开始向上运动 1.2m 时的速度 v。(3)加速上升时，空气对直升机和汽车整体作用力 F 的大小。【解析】(1)对汽车，由牛顿第二定律 FT-mg=ma得：a=0.6m/s 2(2)根据初速度为零的匀变速直线运动的速度和位移关系式：v2=2as得：v=1.2m/s(3)对直升机和汽车整体，由牛顿第二定律：F-(M+m)g=(M+m)a得 F=6.89×104N答案：(1)0.6m/s 2 (2)1.2 m/s (3)6.89×10 4N- 1 -牛顿第二定律(15分钟·50 分)一、选择题(本题共 5小题，每小题 8分，共 40分)1.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 f，加速度为 a= g，则 f的大小是 ( )A.f= mg B.f= mgC.f=mg D.f= mg【解析】选 B。由牛顿第二定律得 mg-f=ma=m· g，f= mg。2.下列单位中，是国际单位制中加速度单位的是 ( )A.cm/s2 B.m/s 2 C.N/kg D.N/m【解析】选 B。国际单位制中，质量的单位为 kg，长度的单位为 m，时间的单位为 s，根据 a= 可知，加速度的单位为 m/s2。由 F=ma可得 a= ，故加速度的单位也可为 N/kg，但在国际单位制中加速度的单位用 m/s2，不使用 N/kg，故选 B。3.A、B 两物体以相同的初速度在同一水平面上滑动，两物体与水平面间的动摩擦因数相同，且 mA=3mB，则它们所能滑行的距离 xA、x B的关系为 ( )A.xA=xB B.xA=3xBC.xA= xB D.xA=9xB【解析】选 A。物体沿水平面滑动时做匀减速直线运动，加速度 a= =μg，与质量无关，由 0- =-2ax和题设条件知 xA=xB。4.(2015·温州高一检测)洗车店的内、外地面均水平，门口有一个斜坡。一辆小车洗完车出来，空挡滑行经历了如图所示的三个位置。忽略车轮所受的摩擦力，下列说法正确的是 ( )A.小车在甲位置受到的合力为零B.小车在乙位置做加速运动- 2 -C.小车在丙位置受到的合力为零D.小车在丙位置做加速运动【解析】选 D。甲位置，汽车受自身重力、地面对后轮竖直向上的支持力和地面对前轮斜向上的支持力，三力的合力向右，汽车做加速运动；乙位置，汽车受自身重力、地面对后轮竖直向上的支持力和地面对前轮竖直向上的支持力，三力的合力为零，汽车做匀速运动；丙位置，汽车受自身重力、地面对后轮斜向上的支持力和地面对前轮竖直向上的支持力，三力的合力向右，汽车做加速运动。综上选项 D正确。5.水平面上一个质量为 m的物体，在一水平恒力 F的作用下，由静止开始做匀加速直线运动，经时间 t后撤去外力，又经时间 2t物体停了下来。则物体受到的阻力应为 ( )A.F B. C. D.【解析】选 C。设阻力为 f，由牛顿第二定律得：F-f=ma 1，f=ma 2，v=a 1t，v=a 2·2t，以上四式联立可得：f= ，所以 C正确。【补偿训练】一个质量为 m的物体，放在水平桌面上，受到水平拉力 F的作用，产生的加速度为 a，物体受到的摩擦力为 f。当水平拉力变为 2F时，有 ( )A.物体的加速度变为 2aB.物体的加速度的大小增加C.物体受到的摩擦力小于 fD.物体受到的摩擦力大于 f【解析】选 B。水平桌面上的物体在水平拉力 F作用下加速运动，受到的摩擦力是滑动摩擦力，因此f=μN=μmg，无论水平拉力是 F还是 2F，滑动摩擦力不变，选项 C、D 错误；根据牛顿第二定律 F-f=ma可得，a= ，因此，当水平拉力 F的大小变为 2F时，加速度 a′= 2a，加速度大小增加了 Δa=a′-a= ，选项 B正确，而选项 A错误。二、非选择题(10 分)6.(2015·蒙自高一检测)将一个物体用弹簧测力计竖直悬挂起来后，弹簧测力计的示数如图甲所示(弹簧测力计的量程为 100N)，之后将该物体放到粗糙的水平面上如图乙所示，当逐渐增大拉力到 43N时，物体刚好运动，物体运动之后只用 40N的拉力就能保持向右匀速运动(g 取 10m/s2)。求：- 3 -(1)物体的质量为多少千克?物体与地面的最大静摩擦力为多大?(2)物体与地面间的动摩擦因数为多大?(3)如果将拉力改为 60N，并且由静止拉物体运动，经过 10s时物体的运动速度和位移各为多少?【解析】(1)由题给图形可得 G=80N=mg，故物体的质量 m=8.0kg，物体受到的最大静摩擦力 fm=43N。(2)受力分析如图，可得：N=G=80N滑动摩擦力：f=F=40N，μ= = =0.5(3)由牛顿第二定律知：F 合 =F-f=ma可得：a= = m/s2=2.5 m/s2v=v0+at=2.5×10m/s=25m/ss=v0t+ at2= ×2.5×102m=125m答案：(1)8.0kg 43N (2)0.5 (3)25m/s 125m【总结提升】应用牛顿第二定律解题的“四步走”(1)确定研究对象。在确定研究对象中，连接体问题是一个难点。应学会使用整体法求加速度及系统外力，用隔离法确定加速度及系统内部相互作用力。(2)对物体进行受力分析。按照先重力、再弹力、最后摩擦力的顺序，不要添力漏力。(3)建立直角坐标系。一般以速度方向为一条轴，把不在坐标轴上的力正交分解。(4)列方程组，解答。(25分钟·50 分)一、选择题(本题共 4小题，每小题 7分，共 28分)- 4 -1.(2015·合肥高一检测)如图所示，小车内固定着三角硬杆，杆的端点固定着一个质量为 m的小球。当小车水平向右的加速度逐渐增大时，杆对小球的作用力的变化(用 F1至 F4变化表示)可能是图中的(OO′沿杆方向) ( )【解析】选 C。对小球进行受力分析，小球受重力和杆对小球的弹力，弹力在竖直方向的分量和重力平衡，弹力在水平方向的分力提供加速度，故弹力在竖直方向上的分力不变，C 正确。2.下列关于单位制及其应用的说法不正确的是 ( )A.基本单位和导出单位一起组成了单位制B.选用的基本单位不同，构成的单位制也不同C.在物理计算中，如果所有已知量都用同一单位制的单位表示，只要正确应用物理公式，其结果就一定是用这个单位制中的单位来表示D.一般来说，物理公式主要确定各物理量间的数量关系，并不一定同时确定单位关系【解析】选 D。A、B 选项为单位制的一般性描述，是正确描述；在物理计算中，物理公式既确定了各物理量间的数量关系，又同时确定了其单位关系，故 C正确，D 错误。3.(2013·新课标全国卷Ⅱ)一物块静止在粗糙的水平桌面上。从某时刻开始，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 ( )【解题指南】解答本题可按以下思路进行：(1)先进行受力分析，写出 F与 a之间的函数关系。(2)根据函数关系确定图像特点。【解析】选 C。物块在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用，根据牛顿第二定律，有 F-f=ma，即F=ma+f，该关系为线性函数。当 a=0时，F=f；当 F=0时，a=- 。符合该函数关系的图像为 C。- 5 -4.一间新房要盖屋顶，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，可看作在光滑的斜坡上下滑) ( )A.60° B.90° C.120° D.150°【解题指南】解答本题应把握以下三点：(1)明确雨滴的运动性质。(2)分析受力求加速度。(3)利用函数关系式分析最小时间。【解析】选 B。因雨滴沿屋顶的运动过程中仅受重力和支持力作用(摩擦力忽略不计)，设其运动的加速度为 a，屋顶的顶角为 2α，则由牛顿第二定律易得a=gcosα。又因房屋的前后间距一定，设为 2b，则雨滴滑动经过的屋顶面长度 x= 。由 x= at2得 t== ，显然当 α=45°时对应的时间 t最小，即屋顶的顶角应取 90°。【补偿训练】如图表示某小球所受的合力与时间的关系，各段的合力大小相同，作用时间相同，设小球从静止开始运动。由此可判定 ( )A.小球向前运动，再返回停止B.小球向前运动，再返回不会停止C.小球始终向前运动D.小球向前运动一段时间后停止【解析】选 C。由 F-t图像知：第 1s，F 向前；第 2s，F 向后。以后重复该变化，所以小球先加速 1s，再减速 1s，2s 末速度刚好减为零，以后重复该过程，所以小球始终向前运动，故选 C。二、非选择题(本题共 2小题，共 22分)5.(10分)如图所示，质量相等的物体 A、B 均与轻弹簧相连，剪断细线的瞬间，物体 A、B 的加速度各是多少?- 6 -【解析】剪断细线瞬间，细线的拉力不再存在，两物体间的弹簧要恢复原状，但在收缩过程中，受到两端重物 A、B 的影响，弹簧不能立即恢复原状，剪断的瞬间，弹簧的弹力与剪断前是相同的。对于物体B，受重力和弹力，它们大小相等，方向相反，B 的合力为零，加速度为零，即 F=mBg。对于物体 A，细线上弹力消失，物体受重力和弹簧的拉力作用，如图所示。F′+m Ag=mAaA，且 F′=F，m A=mB，则 aA=2g。答案：a A=2g a B=0【总结提升】瞬时问题的分析方法在求解涉及弹簧、绳子等的瞬时问题时，可从以下两个方面去进行分析：(1)变化瞬间力未能变的情况：像弹簧、橡皮筋等物体两端连接其他物体时，若其一端受力有变化，则不会引起这些物体上的力立即发生变化，原因是它们的形变需要一定的时间。(2)变化瞬间力发生突变的情况：像用绳、轻杆、硬的物质连接物体时，当其连接物体的受力发生变化时，将会引起绳、轻杆等物体上力的突变。6.(12分)一辆小车在水平地面上沿直线行驶，在车厢上悬挂的摆球相对小车静止，其悬线与竖直方向成θ 角，如图所示。问小车的加速度多大，方向怎样?【解题指南】解答本题的思路如下：(1)明确研究对象。(2)分清物理过程。(3)对每一过程进行受力分析。(4)确定合力的大小及方向。(5)再根据牛顿第二定律求出加速度。【解析】解法一：合成法：小球的受力情况如图所示。- 7 -由图可知，F 合 =mgtanθ。所以加速度 a= =gtanθ，水平向左。解法二：分析法：小球的受力情况如图所示，由牛顿第二定律得：TAsinθ=ma ①TAcosθ-mg=0 ②由①②得 a=gtanθ方向水平向左。答案：gtanθ 方向水平向左