高效作业29 加练一课 牛顿第二定律-【精彩三年】2024-2025学年高中物理必修1课程探究与巩固Word教参（人教版2019）

高效作业29 [加练一课　牛顿第二定律](见学生用书P185) [A级　新教材落实与巩固] 1．右图为“歼——10”战机大仰角沿直线减速爬升的情景，则战机在爬升过程中所受合力方向(　C　) A．竖直向上　　　　　B．与速度方向相同 C．与速度方向相反 D．与速度方向垂直 【解析】 “歼——10”战机大仰角沿直线减速爬升，说明加速度方向与速度方向相反，合力方向与加速度方向又相同，所以合力方向与速度方向相反，故选C。 2．(多选)关于牛顿第二定律，下列说法正确的是(　BC　) A．物体受力作用，运动状态一定改变 B．物体所受合力不为0时，才有加速度，但不一定有速度 C．任何情况下，加速度的方向总与合力方向相同，但与速度的方向不一定相同 D．当物体受到几个力作用时，可把物体的加速度看成是各个力单独作用时产生的各个加速度的代数和 【解析】 物体受平衡力作用时，运动状态不变，选项A错误；力是产生加速度的原因，物体所受合力不为0时才有加速度，静止的物体在合力作用瞬时立即产生加速度，而速度瞬时为0，选项B正确；任何情况下，加速度的方向总与合力方向相同，但与速度的方向不一定相同，选项C正确；当物体受到几个力作用时，可把物体的加速度看成是各个力单独作用时产生的各个加速度的矢量和，而不是代数和，选项D错误。 3．如图所示，质量m＝10 kg的物体在水平地面上向左运动，物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F＝20 N的作用，g取10 m/s2，则物体产生的加速度是(　B　) A．0 B．4 m/s2，水平向右 C．2 m/s2，水平向左 D．2 m/s2，水平向右 【解析】 物体所受摩擦力为Ff＝μmg＝20 N，方向向右，根据牛顿第二定律得Ff＋F＝ma，代入数据解得a＝4 m/s2，方向水平向右，故B正确，A、C、D错误。 4．一个热气球与沙包的总质量为M，在空气中以加速度0.5g加速下降。为了使它以同样大小的加速度加速上升，应该抛掉的沙的质量为　　(　C　) A．M　　　　　　B．M C．M D．M 【解析】 设热气球受到的浮力大小为F，热气球加速下降的加速度大小为g，则由牛顿第二定律可得Mg－F＝Ma，解得F＝，由题意知，热气球加速上升时的加速度大小为g，则由牛顿第二定律可得F－M′g＝M′a′，解得M′＝M，故抛掉的沙的质量为ΔM＝M－M′＝M，A、B、D错误，C正确。 5．“毛毛虫竞速”是一项学生喜爱的趣味比赛，它在锻炼学生体能的同时，也考验学生的团队协作能力。在比赛中某班级四位同学齐心协力，默契配合，发令后瞬间加速出发，加速度大小约为2.0 m/s2。已知“毛毛虫”道具质量为15 kg，重力加速度g的大小取10 m/s2。在发令后瞬间平均每位同学对道具的作用力约为(运动过程中道具“毛毛虫”与地面不接触)(　C　) A．60 N B．30 N C．38 N D．15 N 【解析】 设平均每位同学对道具的作用力为F，对“毛毛虫”道具受力分析，该道具受到重力和四位同学的作用力，如图所示，由几何关系和牛顿第二定律得(mg)2＋(ma)2＝(4F)2，代入数据解得F≈38 N，故选C。 6．如图所示，无人机下面吊着一桶水奔赴火场灭火，当无人机和水桶以某一加速度沿水平方向匀加速向前飞行时，悬吊水桶的绳子与水平方向的夹角为37°，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度为g，不计一切阻力，此时无人机的加速度大小为(　C　) A．g B．g C．g D．g 【解析】 设悬吊水桶的绳子拉力为FT，根据平衡条件得FTsin 37°＝mg，根据牛顿第二定律得FTcos 37°＝ma，解得a＝g，故选C。 7．某同学为研究南通地铁一号线的运动情况，他用细线将一支圆珠笔悬挂在地铁的竖直扶手上，地铁启动时用手机拍摄了右图所示的照片，拍摄方向跟地铁前进方向垂直，重力加速度为g，则估测地铁启动的加速度为(　B　) A．0.05g B．0.15g C．0.25g D．0.35g 【解析】 从图片可以估算出，圆珠笔偏离平衡位置的距离与悬挂点到圆珠笔的竖直高度比值接近1∶6.5，即设偏转角为θ，则tan θ＝，对圆珠笔进行受力分析可知FTcos θ＝mg，FTsin θ＝ma，联立解得a＝0.15g，故选B。 8．三个完全相同的物块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沿图示方向分别作用在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，分别用a1、a2、a3表示物块1、2、3的加速度，则下列判断正确的是(　C　) A．a1＝a2＝a3 B．a1＝a2，a2>a3 C．a1>a2，a2<a3 D．a1>a2，a2>a3 【解析】 对物块1，由牛顿第二定律得Fcos 60°－Ff＝ma1，即－μ(mg－Fsin 60°)＝ma1；对物块2，由牛顿第二定律得Fcos 60°－Ff′＝ma2，即－μ(mg＋Fsin 60°)＝ma2；对物块3，由牛顿第二定律得F－Ff″＝ma3，即－μmg＝ma3，比较得a1>a3>a2，所以C正确。 9．(多选)如图所示，倾斜索道与水平面夹角为37°，当载人车厢沿钢索运动时，车厢里质量为m的人对厢底的压力为其重力的1.25倍，已知重力加速度为g，下列说法正确的是(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(　BD　) A．载人车厢一定沿倾斜索道向上运动 B．车厢运动的加速度大小为g C．人对厢底的摩擦力方向向右 D．车厢对人的摩擦力大小为mg 【解析】 载人车厢一定沿倾斜索道运动，由于车厢对人的支持力F大于人的重力mg，故人及载人车厢具有沿索道向上的加速度，故车厢对人的摩擦力方向水平向右，人对车厢底的摩擦力方向水平向左，对人受力分析如图所示，车厢可能沿索道加速上滑，也可能沿索道减速下滑，A、C错误；设车厢的加速度为a，把加速度沿水平方向、竖直方向正交分解，由牛顿第二定律可得Ff＝ma cos 37°、F－mg＝ma sin 37°，联立可解得a＝g，Ff＝mg，B、D正确。 10．2024·台州一中高一物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中。如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度l1＝4 m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为μ＝，货物可视为质点。(cos 24°＝0.9，sin 24°＝0.4，重力加速度g取10 m/s2 ) (1)求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1 的大小。 (2)求货物在倾斜滑轨末端时速度v 的大小。 (3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2 m/s，求水平滑轨的最短长度l2。 【答案】 (1)2 m/s2　(2)4 m/s　(3)2.7 m 【解析】 (1)货物在倾斜滑轨上滑行时，根据牛顿第二定律可得mg sin 24°－μmg cos 24°＝ma1， 代入数据解得a1＝2 m/s2。 (2)根据运动学公式有2a1l1＝v2， 解得v＝4 m/s。 (3)货物在水平滑轨上滑行时，根据牛顿第二定律有μmg＝ma2， 若货物滑离水平轨道末端时的速度恰好为2 m/s，根据运动学公式可得－2a2l2＝v－v2， 代入数据联立解得l2＝2.7 m。 [B级　素养养成与评价] 11．航母阻拦索是航母阻拦装置的重要组成部分，实现了舰载机在有限长度的航母甲板上的安全着舰。一舰载机的质量为2×104 kg，以速度216 km/h 着舰的同时其尾钩钩住阻拦索，此后舰载机视为匀减速直线运动，运动90 m时速度为0。如图所示，某时刻两条阻拦索之间的夹角为74°，不计着舰过程中的其他阻力，cos 37°＝0.8，此时阻拦索上的弹力大小为(　A　) A．2.5×105 N B．5×105 N C．6.5×106 N D．1.3×107 N 【解析】 根据题意可知，舰载机做匀减速运动，设加速度大小为a，由公式v2－v＝2ax可得a＝＝ m/s2＝－20 m/s2，设阻拦索上的弹力为F，根据几何关系，由牛顿第二定律有2F cos 37°＝ma，解得F＝－2.5×105 N，即弹力大小为2.5×105 N，故选A。 12．2013年我国航天员第一次在太空中展示如何用牛顿运动定律测质量，如图所示，先把航天员固定在人体支架上，然后另一航天员将其向外拉到一定位置后松手(如图甲所示)，最后支架会在弹簧恒定弹力的作用下回到初始位置(如图乙所示)。假设支架向外伸长的位移为s，弹簧对支架的作用力为大小为F的恒力，支架回到初始位置所用时间为t，则测量者的质量为(　B　) A． B． C． D． 【解析】 根据匀变速直线运动规律有s＝at2，航天员的加速度a＝，根据牛顿第二定律有F＝ma，整理得m＝，故选B。 13．如图所示，两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，开始时P静止在水平桌面上。将一个水平向右的推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半。已知P、Q两物块的质量分别为mP＝0.5 kg、mQ＝0.2 kg，P与桌面间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2。推力F的大小为(　A　) A．4.0 N B．3.0 N C．2.5 N D．1.5 N 【解析】 P静止在水平桌面上时，由平衡条件有FT1＝mQg＝2 N，Ff＝FT1＝2 N<μmPg＝2.5 N；推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半，即FT2＝＝1 N，故Q加速下降，有mQg－FT2＝mQa，可得a＝5 m/s2，P将以与Q大小相同的加速度向右加速，P受到滑动摩擦力作用，对P由牛顿第二定律有FT2＋F－μmPg＝mPa，解得F＝4 N，故选A。 14．2024·永嘉中学高一皮划艇是一项激烈的水上比赛项目，如图所示，某运动员正在皮划艇上进行划水训练。如果每次用桨向后划水的时间t1＝1 s，桨离开水的时间t2＝0.5 s。已知划水获得水平向前的动力恒为F＝1 200 N。整个过程中他和皮划艇受到的阻力恒为300 N，他与皮划艇的总质量为 120 kg，水面可看成静止。 (1)他用桨划水时与桨离开水时加速度大小分别为多少？ (2)若他从静止开始划水训练，第一次划水后就停止划水，求这一次划水能滑行的距离。 (3)若他从静止开始持续划水训练，2.8 s末速度为多大？ 【答案】 (1)7.5 m/s2　2.5 m/s2　(2)15 m　(3)13 m/s 【解析】 (1)用桨划水时F－Ff＝ma1， 解得a1＝7.5 m/s2； 桨离开水时Ff＝ma2， 解得a2＝2.5 m/s2。 (2)1 s末速度v1＝a1t1＝7.5 m/s， 滑行总距离x＝＋＝15 m。 (3)1.5 s末速度v2＝v1－a2t2＝6.25 m/s， 2．5 s末速度v3＝v2＋a1t1＝13.75 m/s， 2．8 s末速度v4＝v3－a2t3＝13 m/s。 学科网（北京）股份有限公司 $$