2017届高三物理一轮复习 题组层级快练9 第三章 牛顿运动定律 第2讲 牛顿第二定律

牛顿第二定律

一、选择题(其中1－7题，只有一个选项正确，8－9题有多个选项正确)

1.(2015·苏锡常镇四市二调)如图所示，一质量为M的斜面体B放在水平面上，在其斜面上放一质量为m的物体A，用一沿斜面向上的力F作用于物体A上，使其沿斜面匀速下滑，在物体A下滑的过程中，斜面体B静止不动，则地面对斜面体B的摩擦力Ff及支持力FN是(　　)

A．Ff＝0，FN＝Mg＋mg

B．Ff向左，FN＋mg

C．Ff向右，FN＋mg

D．Ff向左，FN＝Mg＋mg

解析　对A受力分析如右图：

由图可知，重力、支持力、摩擦力以及推力合力为零，则支持力与摩擦力的合力斜向左上方，由牛顿第三定律可知A对B反作用力斜向右下方，故斜面有向右的运动趋势，必然受到地面向左的摩擦力，即Ff向左；由于支持力、摩擦力以及推力的合力与A的重力等大，则由正交分解可知支持力、摩擦力在竖直方向的分力的合力必然小于A的重力，则A对B反作用力在竖直方向的分力也一定小于A的重力，则地面对B的支持力必然小于A、B的总重力，故选项B正确．

答案　B

设置目的　本题主要考查共点力平衡以及牛顿运动定律

2．(2015·吉林三模)一个质量为2 kg的物体，在六个恒定的共点力作用下处于平衡状态．现同时撤去大小分别为15 N和20 N的两个力而其余力保持不变，关于此后该物体运动的说法中正确的是(　　)

A．一定做匀变速直线运动，加速度大小可能是5 m/s2

B．可能做匀减速直线运动，加速度大小是2 m/s2

C．一定做加速度不变的变速运动，加速度大小可能是15 m/s2

D．可能做匀速圆周运动，向心加速度大小可能是5 m/s2

答案　C

设置目的　考查牛顿第二定律

3.(2015·张掖三诊)如图，物块A和B的质量分别为4m和m，开始AB均静止，细绳拉直，在竖直向上拉力F＝6mg作用下，动滑轮竖直向上加速运动．已知动滑轮质量忽略不计，动滑轮半径很小，不考虑绳与滑轮之间的摩擦，细绳足够长，在滑轮向上运动过程中，物块A和B的加速度大小分别为(　　)

A．aA＝g，aB＝2g　　　　 B．aA＝aB＝g

C．aA＝g，aB＝3g D．aA＝0，aB＝2g

解析　对滑轮分析：F－2T＝m′a，又m′＝0，

所以T＝＝＝3mg

对A分析：由于T<4mg，故A静止，aA＝0

对B：aB＝＝＝2g，故A、B、C项错误，D项正确．

答案　D

设置目的　本题旨在考查牛顿第二定律

4．(2015·扬州开学考试)如图所示，光滑水平面上放置一斜面体A，在其粗糙斜面上静止一物块B，开始时A处于静止．从某时刻开始，一个从0逐渐增大的水平向左的力F作用在A上，使A和B一起向左做变加速直线运动．则在B与A发生相对运动之前的一段时间内(　　)

A．B对A的压力和摩擦力均逐渐增大

B．B对A的压力和摩擦力均逐渐减小

C．B对A的压力逐渐增大，B对A的摩擦力逐渐减小

D．B对A的压力逐渐减小，B对A的摩擦力逐渐增大

解析　对物体进行受力分析，如图所示，将加速度进行分解，设斜面的倾角为θ.

根据牛顿第二定律，得

垂直于斜面方向mgcosθ－N＝masinθ

平行于斜面方向f－mgsinθ＝macosθ

得到N＝mgcosθ－masinθ

f＝mgsinθ＋macosθ

可见，当加速度a增大时，支持力N减小，摩擦力f增大，根据牛顿第三定律得知，B对A的压力逐渐减小，B对A的摩擦力逐渐增大．故A、B、C项错误，D项正确．

答案　D

设置目的　本题旨在考查牛顿第二定律、共点力平衡的条件及其应用

5．(2015·天津河西区)如图所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动， 小球A用细线悬挂于支架前端，质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端(B与小车平板间的动摩擦因数为μ)．若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角，则此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为(　　)

A．mg，竖直向上 B．mg，斜向左上方

C．mgtanθ，水平向右 D．mg，斜向右上方

解析　以A为研究对象，受力分析如右图：

根据牛顿第二定律，得mAgtanθ＝mAa，解得a＝gtanθ，方向水平向右．再对B受力分析，得f＝ma＝mgtanθ，方向水平向右，即小车对物块B产生的静摩擦力的大小为mgtanθ，方向向右．小车对物块B的支持力向上，与重力平衡，N＝mg；则小车对物块B产生作用力为：F＝＝mg，方向斜向右上方，选项A、B、C错误，D项正确．

答案　D

设置目的　本题旨在考查牛顿第二定律、力的合成

6．(2015·皖南八校三联)放在固定粗糙斜面上的滑块A以加速度a1沿斜面匀加速下滑，如图甲．在滑块A上放一物体B，物体B始终与A保持相对静止，以加速度a2沿斜面匀加速下滑，如图乙．在滑块A上施加一竖直向下的恒力F，滑块A以加速度a3沿斜面匀加速下滑，如图丙．则(　　)

A．a1＝a2＝a3 B．a1＝a23

C．a12＝a3 D．a123

解析　对物体进行受力分析：加速度方向：mgsinα－μmgcosα＝ma，所以a＝gsinα－μgcosα可以看出a与质量无关，a1＝a2，选项C、D错误；对于竖直向下的力F，(mg＋F)sinα－μ(mg＋F)cosα＝ma3，得a1＝a23，选项A错误，选项B正确．

答案　B

命题立意　本题旨在考查受力分析和牛顿运动定律．

设置目的　训练力和加速度的瞬时对应关系

7．(2015·河北衡水)如图所示，质量均为m的A、B两物块置于水平地面上，物块与地面间的动摩擦因数均为μ，物块间用一水平轻绳相连，绳中无拉力．现用水平力F向右拉物块A，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．重力加速度为g.下列说法中错误的是(　　)

A．当0≤μmg时，绳中拉力为0

B．当μmg≤2μmg时，绳中拉力为F－μmg

C．当F>2μmg时，绳中拉力为

D．无论F多大，绳中拉力都不可能等于

解析　当0≤μmg时，小于A受到的最大静摩擦力，A没有被拉动，所以绳子的拉力为零，当μmg≤2μmg时，大于A受到的最大静摩擦力但小于B受到的最大静摩擦力，B也没有被拉动，绳子的拉力为F－μmg，当F>2μmg时，对AB整体来说，AB的加速度为a，F－2μmg＝2ma，对B分析，T－μmg＝ma，所以绳中拉力为，所以应该选D项．

答案　D

设置目的　本题考查牛顿第二定律

8．(2016·广东湛江)一根质量分布均匀的长绳AB，在恒定水平外力F的作用下，沿光滑水平面做直线运动，如图甲所示．绳内距A端x处的张力T与x的关系如图乙所示，由图可知(　　)

A．水平外力F＝6 N B．绳子的质量m＝3 kg

C．绳子的长度为2 m D．绳子的加速度为2 m/s2

解析　设绳总长为L，总质量为m，则绳单位长度质量为λ＝，先对整个绳子有F＝ma，可得绳子加速度为a＝，再对绳子左端部分应有T＝λ(L－x)a，整理可得T＝－x＋F，结合图像截距和斜率概念可知F＝6 N，＝3，解得L＝2 m，所以A、C项正确，无法求出绳子质量m大小，也无法求出加速度a的大小，故B、D项错误．

答案　AC

设置目的　训练将连续介质转化为质点模型的能力

9．(2016·浙江绍兴)华盛顿号航空母舰，载重102 000 t，动力装置是2座A4W核反应堆，用4台蒸汽轮机推进，其功率可达2.09×105 kW.设想如能创造一理想的没有摩擦的环境，用一个人的力量去拖这样一艘航空母舰，则从理论上可以说(　　)

A．航空母舰惯性太大，所以完全无法拖动

B．一旦施力于航空母舰，航空母舰立即产生一个加速度

C．由于航空母舰惯性很大，施力于航空母舰后，要经过一段很长时间后才会产生一个明显的加速度

D．由于航空母舰惯性很大，施力于航空母舰后，要经过足够长的时间才会产生一个明显的速度

解析　根据牛顿第二定律知，一旦有合力，巨轮立即产生加速度，故A项错误，B项正确；根据a＝知，巨轮的质量很大，合力F很小，则加速度很小，根据v＝at知，要经过很长一段时间才会产生明显的速度，故C项错误，D项正确．

答案　BD

设置目的　考查力与加速度的瞬时对应关系

二、非选择题

10．物体A、B都静止在同一水平面上，它们的质量分别是mA和mB，与水平面之间的动摩擦因数分别为μA和μB，用平行于水平面的力F分别拉物体A、B，得到加速度a和拉力F的关系图像分别如下图中A、B所示．

(1)利用图像求出两个物体的质量mA和mB.

甲同学分析的过程是：从图像中得到F＝12牛时，A物体的加速度aA＝4 m/s2，B物体的加速度aB＝2 m/s2，根据牛顿第二定律导出：m＝，mA＝3千克，mB＝6千克．乙同学分析的过程是：从图像中得出直线A、B的斜率为：kA＝tan45°＝1，kB＝tan26°34′＝0.5，而k＝，则mA＝1千克，mB＝2千克．

请判断甲、乙两个同学结论的对和错，并分析错误的原因，如果两个学生都错，分析各自的错误原因后再计算正确的结果．

(2)根据图像计算A、B两物体与水平面之间动摩擦因数μA和μB的数值．

解析　(1)甲、乙两同学的说法都错．甲错把水平力F当做合外力，而A、B两物体均受摩擦力f＝4牛．乙错在由于a轴和F轴的标度不同，斜率k≠tanα

正确的是：mA＝＝千克＝2千克，mB＝＝千克＝4千克

(2)fA＝fB＝4牛，NA＝mAg＝20牛，μA＝＝＝0.2

NB＝mBg＝40牛，μB＝＝＝0.1

设置目的　考查挖掘隐蔽的力；考查辨析能力，解决问题不盲从，有自己分析问题的思路和方法．有些学生有可能被错误解法所迷惑，看哪一个都对；考查识图能力．不过原点的图像进行处理，知道A、B均受摩擦力f＝4 N

11．(2014·山东)研究表明，一般人的刹车反应时间(即图中“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大小为8 m/s2的加速度在试验场做匀变速直线运动，取重力加速度的大小g＝10 m/s2，求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．

解析　设志愿者所受合外力的大小为F，汽车对志愿者的作用力的大小为F0，志愿者质量为m，由牛顿第二定律得F＝ma，由平行四边形定则，得F02＝F2＋m2g2，可得＝

答案　＝

设置目的　考查科技与生活中的物理知识，注意汽车对志愿者作用力不是汽车对志愿者的向上的支持力

12．(2015·马鞍山三模)如图所示，一木箱静止、在长平板车上，某时刻平板车以a＝2.5 m/s2的加速度由静止开始向前做匀加速直线运动，当速度达到v＝9 m/s时改做匀速直线运动，已知木箱与平板车之间的动摩擦因数μ＝0.225，箱与平板车之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等(g取10 m/s2)．求：

(1)车在加速过程中木箱运动的加速度的大小；

(2)木箱做加速运动的时间和位移的大小；

(3)要使木箱不从平板车上滑落，木箱开始时距平板车右端的最小距离．

解析　(1)设木箱的最大加速度为a′，根据牛顿第二定律μmg＝ma′

解得a′＝2.25 m/s2<2.5 m/s2

则木箱与平板车存在相对运动，所以车在加速过程中木箱的加速度为2.25 m/s2

(2)设木箱的加速时间为t1，加速位移为x1

t1＝＝＝4 s

x1＝＝m＝18 m

(3)设平板车做匀加速直线运动的时间为t2，则

t2＝＝s＝3.6 s

达共同速度平板车的位移为x2，则

x2＝＋v(t1－t2)＝m＋9×(4－3.6) m＝19.8 m

要使木箱不从平板车上滑落，木箱距平板车末端的最小距离满足Δx＝x2－x1＝19.8 m－18 m＝1.8 m

设置目的　本题考查牛顿第二定律和匀变速直线运动

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/973ff007f8c75fbfc67db208.html