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1、课时素养评价十七 牛顿第二运动定律一、选择题(本题共6小题，每题4分，共24分)1.(2019三明市高一检测)力学中的三个基本单位分别是kg、m、s，其他单位都可以利用物理公式从这三个基本单位推导出来，运动学中有一重要物理量叫作动量，其表达式为p=mv，则下列关于动量的单位判断正确的是()A.kgm/s2B.NsC.N/sD.N/m【解析】选B。在国际单位制中质量m的单位是kg，速度v的单位是m/s，根据动量表达式p=mv，可得动量单位为kgm/s；力的单位N=kgm/s2，所以kgm/s=Ns，故B正确。2.一物体静止在光滑的水平面上，现同时给它施加两个水平方向的恒定拉力，F1=9 N，F2
2、=5 N，如图所示，此后物体将()A.向右匀速运动B.向左匀速运动C.向右匀加速直线运动D.向左匀加速直线运动【解析】选C。根据滑块的受力情况可知，物体受到的合外力F=F1-F2=4 N，方向水平向右，根据牛顿第二定律可知，物体将向右做匀加速直线运动，故C正确。【补偿训练】 如图所示，放在光滑水平面上的一个物体，同时受到两个水平方向力的作用，其中水平向右的力F1=5 N，水平向左的力F2=10 N，当F2由10 N逐渐减小到零的过程中，物体的加速度大小是()A.逐渐减小B.逐渐增大C.先减小后增大D.先增大后减小【解析】选C。一开始，物体受合力为F=10 N-5 N=5 N，方向水平向左，当F
3、2由10 N逐渐减小，F也逐渐减小，当F2减小到5 N时，F值变为0，随着F2的继续减小，F方向变为水平向右，从0逐渐增大，当F2变为0的时候，F变为最大5 N，由牛顿第二定律，物体的加速度也是先减小后增大，故C正确，A、B、D错误。3.在行车过程中，遇到紧急刹车，乘客可能受到伤害，为此人们设计了如图所示的安全带以尽可能地减轻猛烈碰撞，假定乘客质量为50 kg，汽车车速为108 km/h，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5 s，安全带对乘客的作用力大小最接近()A.50 NB.300 NC.800 ND.1 080 N【解析】选B。乘客的加速度与车一样，即加速度a= m/s2=-6 m/s2
4、，负号表示加速度方向与速度方向相反，故乘客加速度的大小为6 m/s2，乘客在安全带的作用力下产生加速度，根据牛顿第二定律可知，安全带对乘客的作用力为F=ma=506 N=300 N，故B正确。4.(2019泉州高一检测)如图，竖直轻弹簧下端固定，上端连接着质量为m的小球，小球在竖直向下F=2mg的力作用下处于静止状态。现突然撤去力F，小球上升，不计空气阻力，重力加速度为g，则()A.撤去力 F 瞬间，小球加速度大小为 2gB.小球在上升的过程中，加速度先增大再减小C.当弹簧恢复到原长时，小球速度最大D.小球在上升的过程中，先做匀加速运动再做匀减速运动【解析】选A。撤去力F一瞬间，小球所受的合力
5、大小为F=2mg，方向竖直向上，加速度大小为a=2g，A正确；小球上升的过程中，所受合力刚开始竖直向上，则小球做加速度逐渐减小的加速运动，当弹簧弹力和重力相等时，小球速度最大，此时加速度为零，当小球继续上升的过程中，合力竖直向下，小球做加速度逐渐增大的减速运动，B、C、D均错误。5.公路上一质量为m的汽车，在恒定牵引力F的作用下由静止做匀加速直线运动，经过时间t关闭发动机，又经过2t时间，汽车停止。则汽车受到的阻力应为()A.FB.C.D.【解析】选C。设阻力为f，由牛顿第二定律和运动学公式可得F-f=ma1，f=ma2，v=a1t，v=a22t，联立四式可得f=，故C正确。【补偿训练】 一个
6、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=N=mg，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a=a-a=，选项B正确，而选项A错误。6.如图，木块A、B的质量均为1 kg，它们与水平面间的动摩擦因数均
7、为0.2，它们之间用一轻质弹簧连接，取g=10 m/s2，现用F=10 N的水平拉力作用在A上使A、B一起向右做匀加速直线运动，某时刻撤去F，则 ()A.撤去F前A、B的加速度为5 m/s2B.撤去F前弹簧的弹力大小为5 NC.撤去F的瞬间A的加速度大小为5 m/s2D.撤去F的瞬间B的加速度大小为5 m/s2【解析】选B。撤去F前A、B的加速度为a=3 m/s2，选项A错误；撤去F前弹簧的弹力大小为F1=ma+mg=5 N，选项B正确；撤去F的瞬间，弹力不变，对A：mg+F1=maA，解得aA=7 m/s2，对B，因弹力和摩擦力都不变，则加速度仍为3 m/s2，则选项C、D错误；故选B。二、
8、计算题(本题共2小题，共36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)7.(16分)如图甲，质量为m=2 kg的物体置于倾角为=37的固定且足够长的斜面上，对物体施以平行于斜面向上的拉力F，在t1=1 s时撤去拉力，物体运动的部分v-t图像如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，试求：拉力F的大小和物体与斜面间的动摩擦因数。【解析】由图像可知，有力F时加速度的大小为a1=20 m/s2；撤力F后加速度大小为a2=10 m/s2由牛顿第二定律：F-mgsin-mgcos=ma1mgsin+mgcos=ma2解得：F=60 N=0.5答案：60 N 0.58.(20分)如图所示，
9、质量m=2.0 kg的物体置于光滑水平面上，t=0时刻，在大小为F=6.0 N的水平拉力作用下，物体由静止开始做匀加速直线运动。求：(1)物体做匀加速直线运动的加速度大小a。(2)物体在t=2.0 s时的速度大小v。【解析】(1)对物体受力分析可得根据牛顿第二定律F=ma解得a=3 m/s2。(2)物体做匀加速直线运动v=at解得v=6 m/s答案：(1)3 m/s2(2)6 m/s【补偿训练】如图所示，质量为m的小球固定在水平轻弹簧的一端，并用倾角为30的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态。当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度为多少？方向如何？【解析】小球静止时受力如图所示，竖直方
10、向受力平衡，有F1cos30=mg。所以F1=mg。当木板AB向下撤离的瞬间，F1立刻消失，F2与mg的合力F合与F1等大反向，保持不变，由牛顿第二定律得，a=g，方向垂直于木板向下。答案：g，方向垂直于木板向下【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。9.
11、(6分)质量为1.5 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上，质量为0.5 kg的物体B由细线悬挂在天花板上，B与A刚好接触但不挤压。现突然将细线剪断，则剪断后瞬间A、B间的作用力大小为(g取10 m/s2)()A.0B.2.5 NC.5 ND.3.75 N【解析】选D。当细线剪断瞬间，细线的弹力突然变为零，则B物体与A物体突然有了相互作用的弹力，此时弹簧形变仍不变，对A、B整体受力分析可知，整体受重力G=(mA+mB)g=20 N，弹力为F=mAg=15 N，由牛顿第二定律G-F=(mA+mB)a，解得a=2.5 m/s2，对B受力分析，B受重力和A对B的弹力F1，对B有mBg-F1=mBa，可得
12、F1=3.75 N，选项D正确。10.(6分)(多选)(2019泉州高一检测)如图所示，质量分别为 2 kg、3 kg 的A、B两物体叠放在水平地面上，A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为0.2，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，要使A、B一起向右运动且保持相对静止，水平拉力F的可能取值为()A.8 NB.12 NC.18 ND.22 N【解析】选B、C。A、B保持相对静止，则A、B具有共同的加速度，A的加速度由B所给的摩擦力提供，故A的加速度最大为a=g=2 m/s2，当B的加速度小于等于2 m/s2时，二者均可保持相对静止，取整体作为研究对象，分析受力，结合牛顿第二定律可知0F-(mA+
13、mB)g(mA+mB)a，代入数据解得10 NF20 N，故符合题意的为B、C。11.(6分)(多选)如图所示，质量为m=1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为10 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F=2 N的恒力，在此恒力作用下(取g=10 m/s2)()A.物体经10 s速度减为零B.物体经2 s速度减为零C.物体速度减为零后将保持静止D.物体速度减为零后将向右运动【解析】选B、C。物体受到向右的滑动摩擦力Ff=FN=mg=3 N，根据牛顿第二定律得a= m/s2=5 m/s2，方向向右，物体减速到零所需的时间t= s=2 s，选项A错误，B正确
14、；减速到零后，恒力FM，f为正值，B受摩擦力方向向右；若mM，f为负值，B受摩擦力方向向左，故A错误，B正确；把两个物体看作一个整体，若F增大，则两个物体的加速度a也增大，f也增大，当f达到最大静摩擦力后，物体A、B间会打滑，故C、D正确。12.(22分)将一个物体用弹簧测力计竖直悬挂起来后，弹簧测力计(弹簧测力计的量程为100 N)的示数如图甲所示，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43 N时，物体刚好运动，物体运动之后只用40 N的拉力就能保持向右匀速运动(g取10 m/s2)。求：(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
15、擦因数为多大？(3)如果将拉力改为60 N，并且由静止拉物体运动，经过10 s时物体的运动速度和位移各为多少？【解析】(1)由题图得G=80 N=mg，故物体的质量m=8.0 kg，物体受到的最大静摩擦力fm=43 N。(2)受力分析如图，可得：N=G=80 N滑动摩擦力：f=F=40 N，=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=2.510 m/s=25 m/ss=v0t+at2=2.5102 m=125 m。答案：(1)8.0 kg43 N(2)0.5(3)25 m/s125 m【补偿训练】如图所示，质量m=1 kg的球穿在斜杆上，斜杆与水平方向成30角，球与杆之间的动摩擦因数=，球受到竖直向上的拉力F=20 N，则球的加速度多大？(g取10 m/s2)【解析】球受到重力mg、杆的支持力FN、杆的摩擦力Ff和竖直向上的拉力F四个力的作用(如图所示)，建立直角坐标系，由牛顿第二定律得Fsin 30-mgsin 30-Ff=maFcos 30=mgcos 30+FN，Ff=FN联立以上各式解得a=2.5 m/s2。答案：2.5 m/s2- 10 -
2020版新教材高中物理 课时素养评价十七 牛顿第二运动定律（含解析）鲁科版必修1
