动定律4_3牛顿第二定律课时作业新人教版必修120190124252.doc

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1、14-3 牛顿第二定律A 组:合格性水平训练1牛顿第二定律的理解下面说法正确的是( )A物体所受合外力越大,加速度越大B物体所受合外力越大,速度越大C物体在外力作用下做匀加速直线运动,当合外力逐渐减小时,物体的速度逐渐减小D物体的加速度大小不变,一定受恒力作用答案 A解析 根据牛顿第二定律,物体所受的合力决定了物体的加速度,而加速度大小和速度大小无关,A 正确,B 错误;物体做匀加速直线运动说明加速度方向与速度方向一致,当合力减小且方向不变时,加速度减小方向也不变,所以物体仍然做加速运动,速度增加,C 错误;加速度的方向与合力方向一致,当加速度大小不变时,若方向发生变化,一定是因为合力的方向发

2、生了变化,大小不变,方向变化的力不是恒力,故 D 错误。2牛顿第二定律的应用(多选)一个质量为 2 kg 的物体,放在光滑水平面上,受到两个水平方向的大小为 5 N 和 7 N 的共点力作用,则物体的加速度可能是( )A1 m/s 2 B4 m/s 2C7 m/s 2 D10 m/s 2答案 AB解析 两个水平方向的大小为 5 N 和 7 N 的共点力作用,合力的范围为 2 N F12 N,再由牛顿第二定律知加速度的范围为:1 m/s 2 a6 m/s 2,A、B 正确。3牛顿第二定律的应用(多选)放在光滑水平面上的物体,在两个平衡力的作用下处于静止状态,将其中一个力逐渐减小到零后,又逐渐恢复

3、原值,则该物体( )A速度先增大,后又减小B速度一直增大,直到某一定值后不再变化C加速度先逐渐增大,后又减小为零D位移一直在增大答案 BCD解析 物体所受到的平衡力发生变化时,其合力先增大后减小到零,则由牛顿第二定律知其加速度也是先增大后减小到零。由于物体做初速度为零的变加速运动,加速度虽然不断减小,但速度一直增大,当加速度减小到零时,速度为一定值;加速度与速度方向一致,故位移一直在增加,故 B、C、D 正确。4. 牛顿第二定律的应用如图所示,鸟沿虚线斜向上加速飞行,空气对其作用力可能是( )2A F1 B F2C F3 D F4答案 B解析 小鸟沿虚线斜向上加速飞行,说明合外力方向沿虚线斜向

4、上,小鸟受两个力的作用,空气的作用力 F 和重力 G,如图所示。故选 B。5. 牛顿第二定律的应用当小车向右做匀加速运动时,两个小球的受力情况是( )A A 球受 3 个力作用, B 球受 2 个力作用B A 球受 2 个力作用, B 球受 3 个力作用C A 球受 3 个力作用, B 球受 3 个力作用D A 球受 2 个力作用, B 球受 2 个力作用答案 A解析 当小车向右做匀加速运动时,小球 A 紧靠侧壁,受到重力、绳的拉力和侧壁的支持力作用;而小球 B 向左抬高一定的角度,受重力和绳子的拉力作用,两个力的合力产生向右的加速度,故选 A。6. 牛顿第二定律的应用如图所示,光滑水平面上放

5、有质量均为 m 的滑块 A 和斜面体C,在 C 的斜面上又放有一质量也为 m 的滑块 B,用力 F 推滑块 A 使三者无相对运动地向前加速运动,则各物体所受的合力( )3A滑块 A 最大 B斜面体 C 最大C同样大 D不能判断谁大谁小答案 C解析 由于三者无相对运动地向前共同加速运动,且质量均相同,根据牛顿第二定律F ma 可知, F 均相同,故 C 正确。7牛顿第二定律的应用惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中,这个系统的重要元件之一是加速度计,加速度计构造原理的示意图如图所示。沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为 m 的滑块,滑块两侧分别与劲度系数均为 k 的弹簧相连,两弹簧的另

6、一端与固定壁相连,滑块上有指针,可通过标尺测出滑块的位移,然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动,指针向左偏离 O 点距离为 s,则这段时间内导弹的加速度( )A方向向左,大小为 B方向向右,大小为ksm ksmC方向向左,大小为 D方向向右,大小为2ksm 2ksm答案 D解析 选取滑块 m 为研究对象,当指针向左偏时,滑块左侧弹簧被压缩而右侧弹簧被拉伸。两个弹力大小为 F 左 F 右 ks,方向均是指向右侧,如图所示,由牛顿第二定律可4得: a ,方向向右,故 D 正确。Fm 2ksm8. 牛顿第二定律的应用如图所示,质量为 4 kg 的物体静止在水平面上,物体与水平面间

7、的动摩擦因数为 0.5。物体受到大小为 20 N、与水平方向成 37角斜向上的拉力 F作用时,沿水平面做匀加速运动,求物体加速度的大小。( g 取 10 m/s2,sin370.6,cos370.8)答案 0.5 m/s 2解析 选取物体为研究对象,对其受力分析如图所示:水平方向: Fcos37 Ff ma竖直方向: FN Fsin37 mg又因为 Ff F N解可得: a0.5 m/s 2。B 组:等级性水平训练9牛顿第二定律的应用一辆空车与一辆装有货物的车,在同一路面上以相同的速率行驶,两车的车轮与地面的动摩擦因数相同,当急刹车后(即车轮不转动,只能滑动),则下面说法正确的是( )A空车滑

8、动的距离较小B空车滑动的距离较大C两车滑行中加速度不等D两车滑动的时间相等答案 D解析 设车的质量为 m,所受摩擦力 Ff F N mg ,刹车时产生的加速度5a g ,由运动规律可知 t 相等,故选 D。Fm Ffm v0 g10. 瞬时加速度(2015海南高考)(多选)如图,物块 a、 b 和 c 的质量相同, a 和b、 b 和 c 之间用完全相同的轻弹簧 S1和 S2相连,通过系在 a 上的细线悬挂于固定点 O。整个系统处于静止状态。现将细线剪断,将物块 a 的加速度的大小记为 a1, S1和 S2相对于原长的伸长分别记为 l1和 l2,重力加速度大小为 g。在剪断的瞬间( )A a1

9、3 g B a10C l12 l2 D l1 l2答案 AC解析 设每个物块的质量为 m,剪断细线的瞬间,细线的拉力消失,弹簧还没有来得及改变,所以剪断细线的瞬间 a 受到重力和弹簧 S1的拉力 T1,剪断前对 bc 和弹簧组成的整体分析可知 T12 mg,故 a 受到的合力 F mg T1 mg2 mg3 mg,故加速度a1 3 g,A 正确,B 错误;设弹簧 S2的拉力为 T2,则 T2 mg,根据胡克定律 F k x 可Fm得 l12 l2,C 正确,D 错误。11. 牛顿第二定律的应用跳伞运动员在下落过程中(如图所示),假定伞所受空气阻力的大小跟下落速度的平方成正比,即 F kv2,比

10、例系数 k20 Ns2/m2,跳伞运动员与伞的总质量为 72 kg,起跳高度足够高,则:6(1)跳伞运动员在空中做什么运动?收尾速度是多大?(2)当速度达到 4 m/s 时,下落加速度是多大?( g 取 10 m/s2)答案 (1)做加速度越来越小的加速运动 6 m/s(2)5.6 m/s2解析 (1)以伞和运动员作为研究对象,开始时速度较小,空气阻力 F 小于重力 G, v增大, F 随之增大,合力 F 合 减小,做加速度 a 逐渐减小的加速运动;当 v 足够大,使F G 时, F 合 0, a0,开始做匀速运动,此时的速度为收尾速度,设为 vm。由F kv G,得2mvm 6 m/s。Gk

11、 mgk(2)当 v4 m/svm时,合力 F 合 mg F, F kv2,由牛顿第二定律 F 合 ma 得 a g10 m/s 2 m/s25.6 m/s 2。Fm 20427212. 牛顿第二定律的应用自制一个加速度计,其构造是:一根轻杆,下端固定一个小球,上端装在水平轴 O 上,杆可在竖直平面内左右摆动,用白硬纸作为表面,放在杆摆动的平面上,并刻上刻度,可以直接读出加速度的大小和方向。使用时,加速度计右端朝汽车前进的方向,如图所示, g 取 9.8 m/s2。7(1)硬纸上刻度线 b 在经过 O 点的竖直线上,则在 b 处应标的加速度数值是多少?(2)刻度线 c 和 O 点的连线与 Ob

12、 的夹角为 30,则 c 处应标的加速度数值是多少?(3)刻度线 d 和 O 点的连线与 Ob 的夹角为 45。在汽车前进时,若轻杆稳定地指在 d处,则 0.5 s 内汽车速度变化了多少?答案 (1)0 (2)5.66 m/s 2 (3)减少了 4.9 m/s解析 (1)当轻杆与 Ob 重合时,小球所受合力为 0,其加速度为 0,车的加速度亦为0,故 b 处应标的加速度数值为 0。(2)解法一:(合成法)当轻杆与 Oc 重合时,以小球为研究对象,受力分析如图所示。根据力的合成的平行四边形定则和牛顿第二定律得 mgtan ma1,解得 a1 gtan 9.8 m/s25.66 m/s 2。338解法二:(正交分解法)建立直角坐标系,并将轻杆对小球的拉力正交分解,如图所示。则沿水平方向有: Fsin ma竖直方向有: Fcos mg0联立以上两式可解得小球的加速度 a5.66 m/s2,方向水平向右,即 c 处应标的加速度数值为 5.66 m/s2。(3)若轻杆与 Od 重合,同理可得 mgtan45 ma2,解得 a2 gtan459.8 m/s 2,方向水平向左,与速度方向相反。所以在 0.5 s 内汽车速度应减少,减少量 v a2 t9.80.5 m/s4.9 m/s。

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