内容正文:
4.3 牛顿第二定律
一、单选题
1.(2024高一·全国·专题练习)下列对牛顿第二定律的理解错误的是( )
A.在F=kma中,k的数值由F、m、a的单位决定
B.牛顿第二定律说明当物体有加速度时,物体才受到外力的作用
C.加速度的方向总跟合外力的方向一致
D.当合外力为零时,加速度为零
2.(23-24高一上·江苏常州·期末)牛顿(N)是导出单位,在国际单位制中,1N等于( )
A.1kg·m/s B.1g·cm/s2 C.1kg·m/s2 D.1kg·s2/m
3.(23-24高二上·黑龙江牡丹江·期中)当物体的质量一定时,下说法中正确的是( )
A.物体受到的合外力为零,它的速度也一定为零
B.物体受到的合外力为零,它的加速度也一定为零
C.物体受到的合外力越大,它的速度也一定越大
D.物体受到的合外力越大,它的加速度不一定越大
4.(23-24高一下·浙江衢州·期末)在水平向右飞行的客机中,发现饮料杯中的液面与水平小桌板成α角,如图所示。则( )
A.客机在做匀速直线运动 B.客机在做匀加速直线运动
C.客机的加速度大小为 D.饮料杯只受重力和支持力
5.(23-24高一上·天津·期末)如图所示,物体在与水平成θ角的拉力F作用下,在水平面上做加速度大小为a的匀加速直线运动。如果改用力代替力F,沿水平方向拉物体,则该物体的加速度大小为,那么比较a与的大小关系,以下说法正确的是( )
A.一定等于a B.一定小于a
C.可能小于a D.可能大于a
6.(2024·北京西城·二模)列车沿平直的道路做匀变速直线运动,在车厢顶部用细线悬挂一个小球,小球相对车厢静止时,细线与竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是( )
A.列车加速度的大小为 B.列车加速度的大小为
C.细线拉力的大小为 D.细线拉力的大小为
二、多选题
7.(23-24高一上·福建莆田·期末)如图所示,一辆位于水平面上的小车,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为,在斜杆下端固定有质量为m的小球。下列关于杆对球的作用力F的判断正确的是( )
A.小车静止时,,方向沿杆向上
B.小车静止时,,方向垂直于杆向上
C.小车向右匀速运动时,一定有,方向竖直向上
D.小车向右匀加速运动时,一定有,方向可能沿杆向上
8.(23-24高一下·吉林长春·开学考试)如图所示,两矩形物块A、B质量均为m,叠放在一个竖直立着的弹簧上时,弹簧的压缩量为,弹簧的劲度系数为k,质量忽略不计。今用一竖直向下的力F压物块A,弹簧在F的作用下又缩短了(仍在弹性限度内),突然撤去外力F,此时A对B的压力大小为( )
A. B. C. D.
9.(23-24高一下·黑龙江哈尔滨·开学考试)如图所示,两小球M、N分别与两段轻绳A、B和一轻弹簧C连接。两小球静止时,轻绳A、B与竖直方向的夹角分别为、,弹簧C沿水平方向,则下列说法正确的是( )
A.球M和球N的质量之比为
B.球M和球N的质量之比为
C.剪断轻绳B的瞬间,球M的加速度大小为g
D.剪断轻绳B的瞬间、球M的加速度大小为
10.(23-24高一上·广东汕头·期末)如图所示,一块倾角为30°的光滑斜面体的上表面abcd为正方形。现要使一质量为m的小滑块从斜面顶端a点由静止出发,沿对角线ac做匀加速直线运动,还需对小滑块施加一个平行于表面abcd的恒力F有可能是( )
A. B.
C. D.
11.(23-24高一上·四川攀枝花·期末)如图所示,小球质量为m,斜劈质量为M、斜面倾角为θ,用水平向右的推力作用在斜劈上时,小球位于斜劈的斜面上和斜劈恰好相对静止。已知重力加速度为g,不计一切摩擦,求:
(1)斜劈对小球的支持力大小N;
(2)水平推力的大小F。
12.(23-24高一上·浙江杭州·期末)如图所示,重力为500N的人用跨过定滑轮的轻绳牵引质量为20kg的物体,g取,绳与水平面成角.不计滑轮与绳的摩擦,求:
(1)当人和物体都静止时,地面对人的摩擦力大小;
(2)当人和物体都静止时,地面对人的支持力大小:
(3)当人站在原地,以的加速度匀加速收绳子时,轻绳对滑轮作用力的大小.
一、单选题
1.(23-24高一上·天津·期末)如图所示,两个完全相同的匀质木块A和B,质量均为m,紧挨着并排放在光滑水平桌面上,A、B间的接触面与水平面成θ角,接触面光滑。可以对A施加一个水平向右的作用力,使A、B相对静止做加速运动,加速度为;也可以对B施加一个水平向左的作用力,使A、B相对静止做加速运动,加速度为。已知重力加速度为g,以下说法正确的是( )
A.的最大值大于的最大值 B.的最大值大于的最大值
C.的最大值等于gtanθ D.的最大值等于gtanθ
2.(23-24高一下·浙江·期中)青岛是中国帆船运动的发源地,被誉为中国的“帆船之都”。如图,一艘帆船正在静止水面上航行,帆船是靠风在帆船上产生的作用力而前进的,设风对帆面的作用力F垂直于帆面,它会分成两个分力、,其中垂直航向,会被很大的横向阻力平衡,沿着航向。若帆面与帆面航向之间的夹角为,帆船总质量为m,下列说法正确的是( )
A.船受到的合力大小为
B.横向阻力大小为
C.船前进的动力大小为
D.若船沿着航向的反方向受到的阻力为,则船的加速度大小为
3.(23-24高一下·浙江·期中)安全气囊是一种车辆乘员约束系统,能在碰撞事件中为乘员提供柔软的缓冲和约束,减少对乘客和车内人员的伤害。如图所示为某汽车安全气囊的触发装置,金属球被强磁铁吸引固定。当汽车受到猛烈撞击,碰撞过程中加速度不小于时,金属球会脱离强磁铁,沿导轨运动接通电路,安全气囊打开。若金属球的质量为,不计一切摩擦阻力,则( )
A.碰撞过程中,小球因为受到一个向前的力作用而脱离强磁铁
B.强磁铁对金属球的最大引力为
C.汽车在紧急刹车时,小球对强磁铁的压力变大
D.若汽车某次事故中车头发生正碰,碰撞时间为,车头部凹陷了,此过程看作匀减速运动,则此次碰撞会导致安全气囊弹出
4.(23-24高一下·广东河源·阶段练习)如图,起重机将边长为L、质量为m的正方体重物从静止开始加速向上提起,四根长均为的钢绳(质量不计),一端分别固定正方体上表面的四个角上,另一端打结挂在挂钩上,重力加速度大小为g,重物上升的加速度大小等于,则每根钢绳的受力的大小为( )
A. B. C. D.
5.(23-24高一下·浙江·开学考试)大质量钢卷是公路运输中的危险物品,如图符合规范的装载支架是安全运输的保障,运输过程中要求“缓加速慢减速”是血的教训换来的。一辆货车运载着圆柱形表面光滑的质量为m的钢卷,自由地摆放在支架A、B之间,没有用绳索固定。钢卷受到支架A和支架B的支持力,和汽车一起保持静止,若已知支架斜面均与水平面成,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.汽车静止时,支架A对钢卷支持力大小为mg
B.汽车向右匀速运动,支架B对钢卷支持力大小为2mg
C.当汽车向右减速时,支架A对钢卷支持力减小
D.当汽车向右加速时,支架A对钢卷支持力减小
6.(23-24高一下·浙江·阶段练习)照片甲是临平一酒店自助餐厅的保温储盘装置,顾客拿走一个盘子后下面的盘子就上升到原来的位置,小明仔细观察其结构,发现原理的示意图如图乙所示,有三根完全相同的轻质弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上,下端连接质量为m的托盘,托盘上放着n个质量均为m的盘子并处于静止状态.已知重力加速度大小为g,则某顾客快速取走1号盘子的瞬间,托盘对第n号盘子作用力的大小为( )
A. B. C. D.
7.(23-24高一上·山东潍坊·期末)用两轻绳a、c和轻弹簧b将两个相同的小球1和2连接并悬挂,如图所示。两小球质量均为m,处于静止状态,轻绳a与竖直方向的夹角为30°,轻绳c水平。下列分析正确的是( )
A.此时轻绳c的拉力大小为
B.此时轻绳c的拉力大小为2mg
C.剪断轻绳c瞬间,小球2的加速度大小为
D.剪断轻绳c瞬间,小球2的加速度方向斜向左下方
二、多选题
8.(23-24高一下·湖北荆州·阶段练习)如图所示,质量均为m的A、B两小球分别用轻质细绳和轻弹簧系在天花板上的O点和点,A、B两小球之间用一轻质细绳连接,细绳、弹簧与竖直方向间的夹角均为θ,细绳水平拉直,则下列有关细绳被剪断瞬间的表述正确的是( )
A.细绳上的拉力与弹簧弹力之比为
B.细绳上的拉力与弹簧弹力之比为
C.A与B的加速度之比为
D.A与B的加速度之比为
9.(23-24高一上·陕西汉中·期末)如图所示,质量为的物体A静止于竖直的轻弹簧上,质量为的物体B用细线悬挂,AB间相互接触但无压力,重力加速度。某时刻将细线剪断,则细线剪断的瞬间( )
A.B对A的压力大小为 B.弹簧弹力大小为
C.A的加速度为 D.B的加速度大小为
10.(23-24高一上·北京西城·期末)如图所示,总质量为500kg的热气球所受浮力大小恒为5200N,从地面开始竖直上升,上升过程中所受空气阻力f与速度v的大小关系为f=40v(f、v都取国际单位)。上升过程中热气球总质量不变,g取10m/s2。
(1)定性描述热气球上升过程加速度和速度的变化情况;
(2)求热气球以2.5m/s的速度上升时加速度大小;
(3)求热气球匀速上升的速度大小。
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4.3 牛顿第二定律
一、单选题
1.(2024高一·全国·专题练习)下列对牛顿第二定律的理解错误的是( )
A.在F=kma中,k的数值由F、m、a的单位决定
B.牛顿第二定律说明当物体有加速度时,物体才受到外力的作用
C.加速度的方向总跟合外力的方向一致
D.当合外力为零时,加速度为零
【答案】B
【详解】A.在F=kma中,当质量的单位为kg、加速度的单位为m/s2、合外力的单位为N,此时k=1,故A正确;
BCD.在牛顿第二定律中,加速度与合外力之间存在着因果关系,合外力是产生加速度的原因,且加速度的方向与合外力的方向一致,当合外力为零时,加速度也为零,故B错误,C和D正确。
故选B。
2.(23-24高一上·江苏常州·期末)牛顿(N)是导出单位,在国际单位制中,1N等于( )
A.1kg·m/s B.1g·cm/s2 C.1kg·m/s2 D.1kg·s2/m
【答案】C
【详解】在牛顿第二定律公式
F=ma
中,m的单位是kg,a的单位是m/s2,F的单位是N,则有
1N=1kg⋅m/s2
故选C。
3.(23-24高二上·黑龙江牡丹江·期中)当物体的质量一定时,下说法中正确的是( )
A.物体受到的合外力为零,它的速度也一定为零
B.物体受到的合外力为零,它的加速度也一定为零
C.物体受到的合外力越大,它的速度也一定越大
D.物体受到的合外力越大,它的加速度不一定越大
【答案】B
【详解】A.物体做匀速直线运动时,其所受到的合外力为零,但其速度不为零,故A错误;
B.根据牛顿第二定律
可知,当物体受到的合外力为零,它的加速度也一定为零,故B正确;
CD.根据牛顿第二定律可知,物体受到的合外力越大,它的加速度一定越大,但其速度不一定越大,若物体在做减速运动,则当合外力增大时,加速度增大,但速度减小,故CD错误。
故选B。
4.(23-24高一下·浙江衢州·期末)在水平向右飞行的客机中,发现饮料杯中的液面与水平小桌板成α角,如图所示。则( )
A.客机在做匀速直线运动 B.客机在做匀加速直线运动
C.客机的加速度大小为 D.饮料杯只受重力和支持力
【答案】C
【详解】ABC.在倾斜水面上取一小水滴,对其进行受力分析如图所示
可知其加速度方向向左,根据牛顿第二定律有
解得
可知客机的加速度大小为,客机向右做匀减速直线运动,故AB错误,C正确;
D.饮料杯的加速度水平向左,则饮料杯受重力、支持力和摩擦力作用,故D错误。
故选C。
5.(23-24高一上·天津·期末)如图所示,物体在与水平成θ角的拉力F作用下,在水平面上做加速度大小为a的匀加速直线运动。如果改用力代替力F,沿水平方向拉物体,则该物体的加速度大小为,那么比较a与的大小关系,以下说法正确的是( )
A.一定等于a B.一定小于a
C.可能小于a D.可能大于a
【答案】C
【详解】设为质量为m,与地面间的动摩擦因数为,受拉力F作用时,加速度
解得
当用力F′=Fcosθ代替力F后,加速度
当时;当时。
故选C。
6.(2024·北京西城·二模)列车沿平直的道路做匀变速直线运动,在车厢顶部用细线悬挂一个小球,小球相对车厢静止时,细线与竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是( )
A.列车加速度的大小为 B.列车加速度的大小为
C.细线拉力的大小为 D.细线拉力的大小为
【答案】A
【详解】AB.设列车的加速度大小为a,根据力的合成与分解以及牛顿第二定律有
得列车加速度的大小为
故A正确,B错误;
CD.根据
得
故CD错误。
故选A。
二、多选题
7.(23-24高一上·福建莆田·期末)如图所示,一辆位于水平面上的小车,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为,在斜杆下端固定有质量为m的小球。下列关于杆对球的作用力F的判断正确的是( )
A.小车静止时,,方向沿杆向上
B.小车静止时,,方向垂直于杆向上
C.小车向右匀速运动时,一定有,方向竖直向上
D.小车向右匀加速运动时,一定有,方向可能沿杆向上
【答案】CD
【详解】AB.小车静止时,小球所受外力的合力为0,根据物体的平衡条件可知,此时杆对球的作用力方向竖直向上,大小等于球的重力mg,故AB错误;
C.小车向右匀速运动时,小车和小球的加速度均为零,小球所受外力的合力为0,根据物体的平衡条件可知,杆对小球的作用力方向竖直向上,大小为mg,故C正确;
D.当小车向右做匀加速运动时,小球有水平向右的加速度,对小球进行分析,杆对球的作用力F水平方向与竖直方向的分力分别为
,
则有
当有
解得
此时,杆对小球的作用力沿杆向上,故D正确。
故选CD。
8.(23-24高一下·吉林长春·开学考试)如图所示,两矩形物块A、B质量均为m,叠放在一个竖直立着的弹簧上时,弹簧的压缩量为,弹簧的劲度系数为k,质量忽略不计。今用一竖直向下的力F压物块A,弹簧在F的作用下又缩短了(仍在弹性限度内),突然撤去外力F,此时A对B的压力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】BCD
【详解】施加压力前,根据题意有
用一竖直向下的力F压物块A,弹簧又缩短了,以A、B为整体,则有
可得
突然撤去外力F,弹簧弹力保持不,以A、B为整体,根据牛顿第二定律可得
以B为对象,根据牛顿第二定律可得
联立解得A对B的压力大小为
故选BCD。
9.(23-24高一下·黑龙江哈尔滨·开学考试)如图所示,两小球M、N分别与两段轻绳A、B和一轻弹簧C连接。两小球静止时,轻绳A、B与竖直方向的夹角分别为、,弹簧C沿水平方向,则下列说法正确的是( )
A.球M和球N的质量之比为
B.球M和球N的质量之比为
C.剪断轻绳B的瞬间,球M的加速度大小为g
D.剪断轻绳B的瞬间、球M的加速度大小为
【答案】BD
【详解】AB.设弹簧弹力为F,对两球整体受力分析,由平衡条件可得
对小球M受力分析且由平衡条件可得
联立解得
选项A错误、选项B正确;
CD.剪断轻绳B的瞬间,弹簧弹力不变,对于小球M由牛顿第二定律得
联立解得
选项C错误,D正确。
故选BD。
10.(23-24高一上·广东汕头·期末)如图所示,一块倾角为30°的光滑斜面体的上表面abcd为正方形。现要使一质量为m的小滑块从斜面顶端a点由静止出发,沿对角线ac做匀加速直线运动,还需对小滑块施加一个平行于表面abcd的恒力F有可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【详解】对物块在斜面所在的平面内上受力分析如图所示
当恒力F方向与对角线ac垂直时,恒力F最小,根据几何关系可知
由于
故选BD。
11.(23-24高一上·四川攀枝花·期末)如图所示,小球质量为m,斜劈质量为M、斜面倾角为θ,用水平向右的推力作用在斜劈上时,小球位于斜劈的斜面上和斜劈恰好相对静止。已知重力加速度为g,不计一切摩擦,求:
(1)斜劈对小球的支持力大小N;
(2)水平推力的大小F。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)对小球进行受力分析,如图所示
则有
解得
(2)结合上述,对小球进行分析,牛顿第二定律有
对斜劈与小球构成的整体进行分析,根据牛顿第二定律有
解得
12.(23-24高一上·浙江杭州·期末)如图所示,重力为500N的人用跨过定滑轮的轻绳牵引质量为20kg的物体,g取,绳与水平面成角.不计滑轮与绳的摩擦,求:
(1)当人和物体都静止时,地面对人的摩擦力大小;
(2)当人和物体都静止时,地面对人的支持力大小:
(3)当人站在原地,以的加速度匀加速收绳子时,轻绳对滑轮作用力的大小.
【答案】(1);(2);(3)
【详解】(1)(2)根据题意,对物体受力分析,由平衡条件可得,绳子的拉力
对人受力分析,如图所示
由平衡条件有
,
解得
,
(3)设此时绳子的拉力为,对物体,根据牛顿第二定律
解得
由平行四边法则及几何关系可得,轻绳对滑轮作用力的大小
一、单选题
1.(23-24高一上·天津·期末)如图所示,两个完全相同的匀质木块A和B,质量均为m,紧挨着并排放在光滑水平桌面上,A、B间的接触面与水平面成θ角,接触面光滑。可以对A施加一个水平向右的作用力,使A、B相对静止做加速运动,加速度为;也可以对B施加一个水平向左的作用力,使A、B相对静止做加速运动,加速度为。已知重力加速度为g,以下说法正确的是( )
A.的最大值大于的最大值 B.的最大值大于的最大值
C.的最大值等于gtanθ D.的最大值等于gtanθ
【答案】CD
【详解】把A、B当成整体,分别满足
推A时,A、B恰相对静止时,地面对B无作用力,对B受力分析,如图所示
满足
A、B的加速度
推B时,A、B恰相对静止时,地面对B无作用力,对B受力分析,如图所示
解得
故AB错误,CD正确。
故选CD。
2.(23-24高一下·浙江·期中)青岛是中国帆船运动的发源地,被誉为中国的“帆船之都”。如图,一艘帆船正在静止水面上航行,帆船是靠风在帆船上产生的作用力而前进的,设风对帆面的作用力F垂直于帆面,它会分成两个分力、,其中垂直航向,会被很大的横向阻力平衡,沿着航向。若帆面与帆面航向之间的夹角为,帆船总质量为m,下列说法正确的是( )
A.船受到的合力大小为
B.横向阻力大小为
C.船前进的动力大小为
D.若船沿着航向的反方向受到的阻力为,则船的加速度大小为
【答案】D
【详解】AC.是船前进的动力,大小为
船沿着航向的反方向还会受到阻力f,则船受到的合力大小为
故AC错误;
B.垂直航向,会被很大的横向阻力平衡,则横向阻力大小为
故B错误;
D.若船沿着航向的反方向受到的阻力为,根据牛顿第二定律可得
解得船的加速度大小为
故D正确。
故选D。
3.(23-24高一下·浙江·期中)安全气囊是一种车辆乘员约束系统,能在碰撞事件中为乘员提供柔软的缓冲和约束,减少对乘客和车内人员的伤害。如图所示为某汽车安全气囊的触发装置,金属球被强磁铁吸引固定。当汽车受到猛烈撞击,碰撞过程中加速度不小于时,金属球会脱离强磁铁,沿导轨运动接通电路,安全气囊打开。若金属球的质量为,不计一切摩擦阻力,则( )
A.碰撞过程中,小球因为受到一个向前的力作用而脱离强磁铁
B.强磁铁对金属球的最大引力为
C.汽车在紧急刹车时,小球对强磁铁的压力变大
D.若汽车某次事故中车头发生正碰,碰撞时间为,车头部凹陷了,此过程看作匀减速运动,则此次碰撞会导致安全气囊弹出
【答案】B
【详解】A.碰撞过程中,汽车受到猛烈撞击,速度减小,存在向左的加速度,当强磁铁对小球的吸引力不足以提供向左的加速度时,小球与强磁铁发生相对运动,从而脱离强磁铁,可知小球脱离强磁铁并不是因为受到另外的一个力的作用,故A错误;
B.结合上述,根据牛顿第二定律有
即强磁铁对金属球的最大引力为20N,故B正确;
C.汽车匀速行驶时,强磁铁对小球向右的弹力大小等于吸引力,汽车在紧急刹车时,小球的加速度方向向左,根据牛顿第二定律可知,强磁铁对小球的向右的弹力变小,根据牛顿第三定律可知,小球对强磁铁的压力变小,故C错误;
D.若汽车某次碰撞时间为0.03s,车头部凹陷了0.15m,利用逆向思维,根据位移公式有
解得
故此碰撞不会导致安全气囊弹出,故D错误。
故选B。
4.(23-24高一下·广东河源·阶段练习)如图,起重机将边长为L、质量为m的正方体重物从静止开始加速向上提起,四根长均为的钢绳(质量不计),一端分别固定正方体上表面的四个角上,另一端打结挂在挂钩上,重力加速度大小为g,重物上升的加速度大小等于,则每根钢绳的受力的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】设每根钢绳与竖直方向的夹角为θ,根据几何关系
解得
设每根钢绳受到的拉力为F,根据牛顿第二定律
解得
故选D。
5.(23-24高一下·浙江·开学考试)大质量钢卷是公路运输中的危险物品,如图符合规范的装载支架是安全运输的保障,运输过程中要求“缓加速慢减速”是血的教训换来的。一辆货车运载着圆柱形表面光滑的质量为m的钢卷,自由地摆放在支架A、B之间,没有用绳索固定。钢卷受到支架A和支架B的支持力,和汽车一起保持静止,若已知支架斜面均与水平面成,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.汽车静止时,支架A对钢卷支持力大小为mg
B.汽车向右匀速运动,支架B对钢卷支持力大小为2mg
C.当汽车向右减速时,支架A对钢卷支持力减小
D.当汽车向右加速时,支架A对钢卷支持力减小
【答案】C
【详解】AB.汽车静止或向右匀速运动时,都处于平衡状态,根据共点力平衡条件有
解得
故AB错误;
C.当车向右减速时,根据牛顿第二定律有
则支架A对钢卷支持力减小,支架B对钢卷支持力增大,故C正确;
D.当车向右加速时,根据牛顿第二定律有
则支架B对钢卷支持力减小,支架A对钢卷支持力增大,故D错误。
故选C。
6.(23-24高一下·浙江·阶段练习)照片甲是临平一酒店自助餐厅的保温储盘装置,顾客拿走一个盘子后下面的盘子就上升到原来的位置,小明仔细观察其结构,发现原理的示意图如图乙所示,有三根完全相同的轻质弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上,下端连接质量为m的托盘,托盘上放着n个质量均为m的盘子并处于静止状态.已知重力加速度大小为g,则某顾客快速取走1号盘子的瞬间,托盘对第n号盘子作用力的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】某顾客快速取走1号盘子的瞬间,托盘和剩余盘子所受合力为,则有
设托盘对第n号盘子作用力的大小为,对剩余盘子有
解得
故选B。
7.(23-24高一上·山东潍坊·期末)用两轻绳a、c和轻弹簧b将两个相同的小球1和2连接并悬挂,如图所示。两小球质量均为m,处于静止状态,轻绳a与竖直方向的夹角为30°,轻绳c水平。下列分析正确的是( )
A.此时轻绳c的拉力大小为
B.此时轻绳c的拉力大小为2mg
C.剪断轻绳c瞬间,小球2的加速度大小为
D.剪断轻绳c瞬间,小球2的加速度方向斜向左下方
【答案】C
【详解】AB.小球1和2保持静止,以小球1和2为整体,根据平衡条件可得
故AB错误;
CD.剪断轻绳c瞬间,弹簧弹力不发生突变,此时小球2合外力与等大反向,小球2的加速度大小为
方向水平向左,故C正确,D错误。
故选C。
二、多选题
8.(23-24高一下·湖北荆州·阶段练习)如图所示,质量均为m的A、B两小球分别用轻质细绳和轻弹簧系在天花板上的O点和点,A、B两小球之间用一轻质细绳连接,细绳、弹簧与竖直方向间的夹角均为θ,细绳水平拉直,则下列有关细绳被剪断瞬间的表述正确的是( )
A.细绳上的拉力与弹簧弹力之比为
B.细绳上的拉力与弹簧弹力之比为
C.A与B的加速度之比为
D.A与B的加速度之比为
【答案】BC
【详解】根据题意,对AB两球受力分析,如下图
对A球,剪断细绳的瞬间,细绳的拉力将发生突变,合力垂直于细绳斜向下,在沿绳方向上由平衡条件有,细绳的拉力大小为
垂直绳方向上,由牛顿第二定律有
解得A球的加速度大小为
对B球,剪断细绳的瞬间,弹簧弹力不变,合力水平向右,竖直方向上由平衡条件可得,则弹簧弹力大小为
水平方向上,由牛顿第二定律有
解得B球的加速度大小
则细绳上的拉力与弹簧弹力之比为
A与B的加速度之比为
故选BC。
9.(23-24高一上·陕西汉中·期末)如图所示,质量为的物体A静止于竖直的轻弹簧上,质量为的物体B用细线悬挂,AB间相互接触但无压力,重力加速度。某时刻将细线剪断,则细线剪断的瞬间( )
A.B对A的压力大小为 B.弹簧弹力大小为
C.A的加速度为 D.B的加速度大小为
【答案】BD
【详解】B.原来A处于平衡状态,细线剪断瞬间,弹簧的弹力不会发生突变,仍有
故B正确;
CD.细线剪断瞬间,A、B一起加速下降,由于原来A平衡,故整体受到的合力等于B的重力,由牛顿第二定律可得
解得A、B共同加速度
故C错误,D正确;
A.对B由牛顿第二定律可得
解得B受到的支持力为
由牛顿第三定律可知,B对A的压力大小为12N,故A错误。
故选BD。
10.(23-24高一上·北京西城·期末)如图所示,总质量为500kg的热气球所受浮力大小恒为5200N,从地面开始竖直上升,上升过程中所受空气阻力f与速度v的大小关系为f=40v(f、v都取国际单位)。上升过程中热气球总质量不变,g取10m/s2。
(1)定性描述热气球上升过程加速度和速度的变化情况;
(2)求热气球以2.5m/s的速度上升时加速度大小;
(3)求热气球匀速上升的速度大小。
【答案】(1)见解析;(2)0.2m/s2;(3)5m/s
【详解】(1)上升过程中由牛顿第二定律
则随速度增加,加速度减小,最后加速度减到零,此后气球做匀速上升;则热气球上升过程加速度逐渐减小,速度先增加后不变;
(2)根据
可得热气球以2.5m/s的速度上升时加速度大小
(3)热气球匀速上升时a=0,则
解得
v=5m/s
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