2021学年新教材高中物理课时素养评价十七牛顿第二定律含解析粤教版必修1

-1-牛顿第二定律(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.如图所示,一节车厢沿水平地面向右做匀加速直线运动,车厢内悬挂小球的细绳向左偏离竖直方向,且小球相对于车厢静止。下列说法正确的是()A.小球所受的拉力大于小球的重力B.小球所受的拉力等于小球的重力C.小球所受的拉力小于小球的重力D.小球所受的合力为零【解析】选A。对小球受力分析,小球受拉力T和重力mg,如图所示。小球的加速度方向水平向右,根据牛顿第二定律知小球的合力方向水平向右,由平行四边形定则作出mg和T的合力,根据数学知识可知,Tmg,故A正确,B、C错误。根据牛顿第二定律知小球的合力F=ma≠0,故D错误。故选A。2.重为2N的苹果从树上落下来的过程中,受到重力和空气阻力的作用,关于苹果受到的合力的大小和方向,下列说法正确的是()A.大于2N,竖直向上B.小于2N,竖直向上C.大于2N,竖直向下D.小于2N,竖直向下【解析】选D。因为重力的方向竖直向下,空气阻力竖直向上,因此合力大小等于重力减去空气阻力,故合力大小小于2N,合力的方向竖直向下,故D正确,A、B、C错误;故选D。3.如图所示,粗糙水平面上的物体在水平拉力F作用下做匀加速直线运动,现使F不断减小到零,则在滑动过程中()A.物体的加速度不断减小,速度不断增大B.物体的加速度不断增大,速度不断减小C.物体的加速度先变大再变小,速度先变小再变大-2-D.物体的加速度先变小再变大,速度先变大再变小【解析】选D。合外力决定加速度的大小,滑动中的物体所受合外力是拉力和地面摩擦力的合力,因为F逐渐减小,所以合外力先减小后反向增大,由a=可知物体的加速度先减小后反向增大;速度是增大还是减小与加速度的大小无关,而是要看加速度与速度的方向是否相同,前一阶段加速度与速度方向相同,所以速度增大,后一阶段加速度与速度方向相反,所以速度减小,因此D正确。4.物体在与其初速度始终共线的合力F的作用下运动。取v0方向为正,合力F随时间t的变化情况如图所示,则在0～t1这段时间内()A.物体的加速度先减小后增大,速度也是先减小后增大B.物体的加速度先增大后减小,速度也是先增大后减小C.物体的加速度先减小后增大,速度一直在增大D.物体的加速度先减小后增大,速度一直在减小【解析】选C。由题图可知,物体所受的合力先减小,后增大,故由牛顿第二定律可知,物体的加速度先减小后增大;由于物体所受合力与其初速度始终共线,且由题图可知合力始终大于零,故整个运动过程中加速度方向始终与物体的初速度方向一致,物体的速度一直在增大,故C正确。5.如图所示,质量为1kg的物体在大小为3N的水平向右拉力F的作用下,沿水平面向右做直线运动。物体与桌面间的动摩擦因数为0.2。重力加速度g取10m/s2,则该物体的加速度大小为()A.1m/s2B.2m/s2C.3m/s2D.4m/s2【解析】选A。由题意可知,物体受到的滑动摩擦力大小为:f=μmg=0.2×1×-3-10N=2N,方向水平向左;物体受到的合外力为:F合=F-f=(3-2)N=1N;根据牛顿第二定律:F合=ma得:a=1m/s2。所以A正确,B、C、D错误。【加固训练】力F1单独作用于某物体时产生的加速度是3m/s2,力F2单独作用于此物体时产生的加速度是4m/s2,两力同时作用于此物体时产生的加速度不可能是()A.1m/s2B.5m/s2C.4m/s2D.8m/s2【解析】选D。设物体质量为m,根据牛顿第二定律得:F1=ma1=3m,F2=ma2=4m则F1和F2共同作用于该物体时合力范围为F2-F1≤F合≤F2+F1,代入得m≤F合≤7m又由牛顿第二定律得加速度的范围为1m/s2≤a≤7m/s2,故A、B、C正确,D错误。6.三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上,它们与桌面间的动摩擦因数均相同。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、a2、a3分别代表物块1、2、3的加速度,则()A.a1=a2=a3B.a1=a2,a2a3C.a1a2,a2a3D.a1a2,a2a3【解析】选C。对物块1,由牛顿第二定律得Fcos60°-Ff=ma1,-μ(mg-Fsin60°)=ma1;对物块2,由牛顿第二定律得Fcos60°-F′f=ma2,-μ(mg+Fsin60°)=ma2;对物块3,由牛顿第二定律得F-F″f=ma3,-μmg=ma3比较得a1a3a2,故C项正确。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)-4-7.(10分)质量为1kg的物体静止在水平面上,若用4N的水平拉力拉它,刚好能匀速运动;若将此力增至6N,则物体加速度大小是多少?若撤去拉力,物体的加速度大小又是多少?【解析】依题意,用4N的水平拉力拉物体刚好能匀速运动,则物体受到的滑动摩擦力为Ff=4N,当用6N的水平拉力拉它时,根据牛顿第二定律有F-Ff=ma,代入数据得a=2m/s2若撤去拉力,物体只受摩擦力,则Ff=ma′代入数据得a′=4m/s2。答案:2m/s24m/s28.(14分)如图所示,静止在水平地面上的小黄鸭质量m=20kg,受到与水平面夹角为53°的斜向上的拉力,小黄鸭开始沿水平地面运动。若拉力F=100N,小黄鸭与地面的动摩擦因数为0.2,g取10m/s2,求:(1)把小黄鸭看作质点,作出其受力示意图;(2)地面对小黄鸭的支持力;(3)小黄鸭运动的加速度的大小。(sin53°=0.8,cos53°=0.6)【解析】(1)如图,小黄鸭受到重力、支持力、拉力和摩擦力作用。(2)竖直方向有:Fsin53°+FN=mg,解得FN=mg-Fsin53°=120N,方向竖直向上;(3)受到的摩擦力为滑动摩擦力,所以Ff=μFN=24N根据牛顿第二定律得:Fcos53°-Ff=ma,解得a=1.8m/s2。-5-答案:(1)见解析图(2)120N,方向竖直向上(3)1.8m/s2(15分钟·40分)9.(6分)力F作用于甲物体m1时产生的加速度为a1,此力F作用于乙物体m2时产生的加速度为a2,若将甲、乙两个物体合在一起,仍受此力的作用,产生的加速度则是下列选项中的哪一个()A.B.C.D.【解析】选C。力F作用于m1时,F=m1a1①力F作用于m2时,F=m2a2②力F作用于m1+m2时,F=(m1+m2)a3③解①②③得a3=,故C项正确。10.(6分)车厢顶部固定一滑轮,在跨过定滑轮绳子的两端各系一个物体,质量分别为m1、m2,且m2m1,m2静止在车厢底板上,当车厢向右运动时,m1、m2与车厢保持相对静止,系m1的那段绳子与竖直方向夹角为θ,系m2的那段绳子保持竖直,如图所示,绳子的质量、滑轮与绳子的摩擦忽略不计,下列说法正确的是()A.车厢的加速度为gsinθB.车厢底板对m2的支持力为(m1+m2)gC.绳子中的张力大小为m1gcosθD.车厢底板对m2的摩擦力为m2gtanθ【解析】选D。对物体m1受力分析如图甲所示,-6-竖直方向:T1cosθ=m1g水平方向:T1sinθ=m1a得:a=gtanθ,车厢与m1的加速度相同为gtanθ,方向水平向右;解得:T1=,即绳子的张力大小为,故A、C错误;对物体m2受力分析如图乙所示。竖直方向:T1′+N=m2gT1′=T1水平方向:f=m2a解得:N=m2g-,f=m2gtanθ,故B错误,D正确。【加固训练】如图所示,当小车向右加速运动时,物块M相对车厢静止于竖直车厢壁上,当车的加速度增大时()A.M受静摩擦力增大B.M对车厢壁的压力减小C.M仍相对于车厢静止D.M受静摩擦力减小【解析】选C。以物块为研究对象,分析受力情况如图:重力mg,车厢的弹力N和静摩擦力f,根据牛顿第二定律得,水平方向:N=ma竖直方向:f=mg当加速度增大时,N增大,M所受的最大静摩擦力增大,物块在竖直方向受力平衡,即f=mg不变。A、B、D错误;当加速度增大时,静摩擦力与重力仍然平衡,M仍相对于车厢静止,故C正确。11.(6分)(多选)如图甲所示,地面上有一质量为M的重物,用力F向上提它,力F变化而引起物体加速度变化的函数关系如图乙所示,则以下说法中正确的是-7-()A.当F小于图中A点值时,物体的重力MgF,物体不动B.图中A点值即为物体的重力值C.物体向上运动的加速度和力F成正比D.图线延长和纵轴的交点B的数值绝对值等于该地的重力加速度【解析】选A、B、D。当0≤F≤Mg时,物体静止,故A项正确;当FMg时,即能将物体提离地面,此时,F-Mg=Ma,a=,A点表示的意义即为F=Mg,所以B正确;直线的斜率为,B点数值绝对值为g,故D项正确。12.(22分)如图所示,航空母舰上的水平起飞跑道长度L=160m,一架质量为m=2.0×104kg的飞机从跑道的始端开始,在大小恒为F=1.2×105N的动力作用下,飞机做匀加速直线运动,在运动过程中飞机受到的平均阻力大小为Ff=2×104N,飞机可视为质点,取g=10m/s2,求:(1)飞机在水平跑道运动的加速度大小。(2)若航空母舰静止不动,飞机加速到跑道末端时速度大小。(3)若航空母舰沿飞机起飞的方向以10m/s匀速运动,飞机从始端启动到跑道末端离开。这段时间内航空母舰对地位移大小。【解析】(1)飞机在水平跑道上运动时,水平方向受到推力与阻力作用,设加速度大小为a,由牛顿第二定律可得F合=F-Ff=ma代入数据得a1=5.0m/s2(2)由运动学公式可以知道v2=2aL代入数据得飞机到达跑道末端时的速度大小v=40m/s(3)对于飞机x1=v0t+at2对于航空母舰有x2=v0t-8-由几何关系:x1-x2=L即有at2=L代入数据计算得出t=8s飞机离开航空母舰时,航空母舰的对地位移大小x2=v0t=80m答案:(1)5.0m/s2(2)40m/s(3)80m