浙江省2019-2020學(xué)年高中物理 第三章 課時(shí)訓(xùn)練2 牛頓第二定律及其應(yīng)用（含解析）

課時(shí)訓(xùn)練2牛頓第二定律及其應(yīng)用基礎(chǔ)鞏固1.下列物理量中,既是標(biāo)量又是國際單位制基本量的一組是(C)A.力、質(zhì)量、速度 B.力、時(shí)間、加速度C.長度、質(zhì)量、時(shí)間D.長度、速度、時(shí)間2.下列儀器中,不屬于國際單位制中基本單位所對應(yīng)物理量的測量工具是(C)3.如圖,三個(gè)完全相同的物塊1,2,3放在光滑水平桌面上?，F(xiàn)用大小相同的外力F沿圖示方向分別作用在三個(gè)物塊上,三者都做加速運(yùn)動,令a1,a2,a3分別代表物塊1,2,3的加速度,則(C)A.a1>a2>a3B.a1<a2<a3C.a1=a2<a3D.a1=a2>a34.某一航空母艦載重1.0×105 t,其功率可達(dá)2.0×105 kW。設(shè)想如能創(chuàng)造一理想的沒有摩擦的環(huán)境,用一個(gè)人的力量去水平拖這樣一艘航空母艦,則從理論上可以說(C)A.航空母艦慣性太大,所以完全無法拖動B.一旦施力于航空母艦,航空母艦立即產(chǎn)生一個(gè)速度,但這一速度很小C.一旦施力于航空母艦,航空母艦立即產(chǎn)生一個(gè)加速度D.由于航空母艦慣性很大,施力于航空母艦后,要經(jīng)過一段很長時(shí)間后才會產(chǎn)生一個(gè)明顯的加速度5.用國際單位制的基本單位表示萬有引力常量的單位,下列符合要求的是(B)A.N·m2/kg2 B.m3/(kg·s2)C.kg·m3/(A2·s4)D.kg·s2/m36.在行車過程中,遇到緊急剎車時(shí)乘員可能受到傷害。為此人們設(shè)計(jì)了安全帶以盡可能減輕猛烈碰撞受到的傷害.假設(shè)某次急剎車時(shí)的速度為 20 m/s,由于安全帶的作用,使質(zhì)量 50 kg的乘員產(chǎn)生的加速度大小約為6 m/s2,此時(shí)安全帶對乘員的作用力最接近(B)A.120 NB.300 NC.1 000 ND.6 000 N解析:由牛頓第二定律可知,F=ma=50×6 N=300 N,選項(xiàng)B正確。7.我國宇航員王亞平在太空授課時(shí),利用質(zhì)量測量儀粗略測出了聶海勝的質(zhì)量。若聶海勝受到恒力F從靜止開始運(yùn)動,經(jīng)時(shí)間t移動的位移為x,則聶海勝的質(zhì)量為(D)A.B.C.D.解析:設(shè)運(yùn)動的加速度為a,由牛頓第二定律得a=,x=at2,即m=,故選項(xiàng)D正確。8.一輕彈簧上端固定,下端掛一重物,平衡時(shí)彈簧伸長了4 cm;再將重物向下拉1 cm,然后放手,則在剛釋放的瞬間重物的加速度是(g取10 m/s2)(A)A.2.5 m/s2B.7.5 m/s2C.10 m/s2 D.12.5 m/s2解析:彈簧下端掛一重物,平衡時(shí)彈簧伸長了4 cm,則G=mg=kx1=4×10-2k,再將重物向下拉1 cm時(shí)彈簧彈力F=5×10-2k。放手瞬間彈簧的彈力不變,由牛頓第二定律得F-G=ma,則a= m/s2=g=2.5 m/s2,故選項(xiàng)A正確。9.(2018·浙江4月學(xué)考)如圖所示,小芳在體重計(jì)上完成下蹲動作。下列Ft圖象能反映體重計(jì)示數(shù)隨時(shí)間變化的是(C)解析:小芳下蹲時(shí)先加速下降,后減速下降,故其先處于失重狀態(tài),后處于超重狀態(tài),體重計(jì)的示數(shù)F先小于重力,后大于重力,C正確。10.質(zhì)量為m的木塊位于粗糙水平桌面上,若用大小為F的水平恒力拉木塊,其加速度為a。當(dāng)拉力方向不變,大小變?yōu)?F時(shí),木塊的加速度為a,則(C)A.a=aB.a<2aC.a>2aD.a=2a解析:設(shè)摩擦力為f,故當(dāng)用大小為F的恒力拉木塊時(shí),F-f=ma;當(dāng)用大小為2F的恒力拉木塊時(shí)2F-f=ma;故m(a-2a)=2F-f-2(F-f)=f>0,故a>2a,選項(xiàng)C正確。能力提高11.(2019·金華月考)水平路面上質(zhì)量為30 kg的小車,在60 N水平推力作用下由靜止開始以1.5 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動。2 s后撤去該推力,則(B)A.小車2 s末的速度是4 m/sB.小車受到的阻力大小是15 NC.撤去推力后小車的加速度大小是1 m/s2D.小車運(yùn)動的總時(shí)間為6 s解析:小車2 s末的速度v=at=1.5×2 m/s=3 m/s,故A錯誤;以小車為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律,有F-f=ma,則f=F-ma=(60-30×1.5)N=15 N,故B正確;撤去推力后,根據(jù)牛頓第二定律有f=ma1,解得a1=0.5 m/s2,故C錯誤;撤去推力后小車運(yùn)動的時(shí)間為t1= s=6 s,所以小車運(yùn)動的總時(shí)間為t=(2+6)s=8 s,故D錯誤。12.慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計(jì),其構(gòu)造原理如圖所示。沿運(yùn)行方向的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊,滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連,兩彈簧的另一端與固定壁相連。滑塊原來靜止,且彈簧處于自然長度。滑塊上有指針,可通過標(biāo)尺測出滑塊的位移,最后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo),若某段時(shí)間內(nèi)指針向左偏離“0”點(diǎn)的距離為s,則這段時(shí)間內(nèi)的加速度為(D)A.方向向左,大小為B.方向向右,大小為C.方向向左,大小為D.方向向右,大小為解析:指針向左偏離時(shí),兩彈簧的彈力都向右,則有2ks=ma,即a=,方向水平向右,選項(xiàng)D正確。13.如圖甲所示,某人正通過定滑輪將質(zhì)量為m的貨物提升到高處?；喌馁|(zhì)量和摩擦均不計(jì),貨物獲得的加速度a與繩子對貨物豎直向上的拉力T之間的關(guān)系圖象如圖乙所示,重力加速度為g,由圖可以判斷下列說法錯誤的是(D)A.圖線與縱軸的交點(diǎn)M的值aM=-gB.圖線的斜率等于物體質(zhì)量的倒數(shù)C.圖線與橫軸的交點(diǎn)N的值TN=mgD.圖線的斜率等于物體的質(zhì)量m解析:對貨物受力分析,受重力mg和拉力T,根據(jù)牛頓第二定律,有T-mg=ma,則a=T-g;當(dāng)a=0時(shí),T=mg,故圖線與橫軸的交點(diǎn)N的值TN=mg,故C正確;當(dāng)T=0時(shí),a=-g,即圖線與縱軸的交點(diǎn)M的值aM=-g,故A正確;圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù),故B正確,D錯誤。14.“蹦極”就是跳躍者把一端固定的長彈性繩系在踝關(guān)節(jié)處,從幾十米高處跳下的一種極限運(yùn)動。某人做蹦極運(yùn)動,所受繩子拉力F的大小隨時(shí)間t變化的情況如圖所示。將蹦極過程近似為在豎直方向的運(yùn)動,重力加速度為g。據(jù)圖可知,此人在蹦極過程中最大加速度約為(B)A.gB.2gC.3gD.4g解析:由題圖可知當(dāng)人最后不動時(shí),繩上的拉力為F0,即mg=F0,最大拉力為F0,因此有F0-mg=ma,3mg-mg=ma,最大加速度為a=2g,B正確。15.如圖1所示,雜技演員在進(jìn)行“頂桿”表演時(shí),演員甲用肩部豎直頂起一根直桿,演員乙在直桿上表演。今在直桿底部與演員甲肩部之間裝一力傳感器,以顯示演員甲肩部的受力情況。若演員乙的質(zhì)量為40 kg,直桿的質(zhì)量為5 kg,在演員乙自桿頂部由靜止開始沿桿下滑到桿底的過程中,傳感器顯示的受力情況如圖2所示,若取g=10 m/s2,則在此過程中演員乙受到的摩擦力(C)A.01 s內(nèi)大于重力B.12 s內(nèi)為0C.23 s內(nèi)大于重力D.03 s內(nèi)方向先向上,后向下解析:由圖2可知,演員乙在01 s處于失重狀態(tài),即向下加速;23 s 內(nèi)處于超重狀態(tài),即向下減速;12 s內(nèi)勻速運(yùn)動,故選項(xiàng)A,B錯誤,C正確;整個(gè)過程中演員乙受到摩擦力方向始終向上,選項(xiàng)D錯誤。16.跳樓機(jī)是能體驗(yàn)強(qiáng)烈失重、超重感覺的娛樂設(shè)施,游戲時(shí)跳樓機(jī)先把乘有十多人的座艙送到140.8 m高的地方,讓座艙自由落下,當(dāng)落到離地面44 m時(shí)制動系統(tǒng)開始啟動,座艙勻減速運(yùn)動到地面時(shí)剛好停止。若某游客手中托著質(zhì)量為100 g的手機(jī)進(jìn)行這個(gè)游戲,g取 10 m/s2(空氣阻力不計(jì),可能用到的數(shù)據(jù)442=1 936),試求:(1)當(dāng)座艙落到離地面高度為50 m的位置時(shí),手機(jī)對手的作用力;(2)從最高點(diǎn)運(yùn)動到地面,整個(gè)過程的總時(shí)間;(3)當(dāng)座艙落到離地面高度為15 m位置時(shí),手要用多大的力才能托住手機(jī).解析:(1)由題意可知在離地面44 m之前,游客和手機(jī)一起做自由落體運(yùn)動,處于完全失重狀態(tài),手機(jī)對手的作用力F1=0。(2)在自由下落過程,由h1=g,得t1= s=4.4 s在勻減速過程有h2=t2,而v=gt1=44 m/s,解得t2=2 s則整個(gè)過程所用時(shí)間t=t1+t2=6.4 s。(3)在勻減速過程,由運(yùn)動學(xué)規(guī)律有v2=2ah2,所以a=22 m/s2以手機(jī)為研究對象,由牛頓第二定律得F2-mg=ma,解得手對手機(jī)的作用力F2=3.2 N。答案:(1)0(2)6.4 s(3)3.2 N17.(2019·浙江1月學(xué)考)一艘質(zhì)量M=3.5×103 kg的宇宙飛船正在遠(yuǎn)離星球進(jìn)行太空飛行,發(fā)現(xiàn)前方有一物體。為探測該物體的質(zhì)量,飛船去接觸物體,接觸以后啟動飛船的推進(jìn)器,使飛船和物體一起做勻加速直線運(yùn)動,10.0 s 后速度增加了1.50 m/s。已知推進(jìn)器的推力F=9.0×102 N.求該物體的質(zhì)量m。解析:設(shè)飛船運(yùn)動方向?yàn)檎较騛=解得a=0.15 m/s2由牛頓第二定律可得F=(M+m)aM+m=解得m=2.5×103 kg。答案:2.5×103 kg18.(2018·浙江6月學(xué)考)某校物理課外小組為了研究不同物體水下運(yùn)動特征,使用質(zhì)量m=0.05 kg的流線型人形模型進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)讓模型從h=0.8 m 高處自由下落進(jìn)入水中。假設(shè)模型入水后受到大小恒為Ff=0.3 N的阻力和F=1.0 N的恒定浮力,模型的位移大小遠(yuǎn)大于模型長度,忽略模型在空氣中運(yùn)動時(shí)的阻力,g取10 N/kg。試求模型:(1)落到水面時(shí)速度v的大小;(2)在水中能到達(dá)的最大深度H;(3)從開始下落到返回水面所需時(shí)間t。解析:(1)模型入水時(shí)速度記為v,自由下落階段加速度記為a1,則a1=g,v2=2a1h,v=4 m/s。(2)模型入水后向下運(yùn)動時(shí),設(shè)向下為正,其加速度記為a2,則mg-Ff-F=ma2,得a2=-16 m/s2所以最大深度H=0.5 m。(3)自由落體階段:t1=0.4 s,在水中下降:t2=0.25 s,在水中上升:F-mg-Ff=ma3,得a3=4.0 m/s2,所以t3=0.5 s,總時(shí)間t=t1+t2+t3=1.15 s。答案:(1)4 m/s(2)0.5 m(3)1.15 s- 7 -