内容正文:
5.3牛顿第二运动定律
一、单选题
1.测量国际单位制选定的三个力学基本物理量可使用的一组仪器是( )
A.米尺、天平、停表 B.米尺、弹簧测力计、打点计时器
C.量筒、天平、停表 D.米尺、弹簧测力计、停表
2.力学中,选定下列哪组物理量为国际单位制中的基本物理量
A.力、长度、质量 B.速度、质量、时间
C.长度、力、时间 D.长度、质量、时间
3.在日常生活及各项体育运动中,有弹力出现的情况比较普遍,如图所示的情况就是一个实例。当运动员踩压跳板使跳板弯曲到最低点时,下列说法正确的是( )
A.跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变
B.运动员受到的支持力是运动员的脚发生形变而产生的
C.此时跳板对运动员的支持力和运动员的重力等大
D.此时跳板对运动员的支持力大于运动员的重力
4.在力学范围内,国际单位制规定的三个基本量是( )
A.长度、力、时间 B.速度、力、质量
C.加速度、速度、长度 D.长度、质量、时间
5.如图所示,两个质量分别为m1=2kg、m2=3kg的物体置于光滑的水平面上,中间用轻质弹簧秤连接.两个大小分别为F1=30N、F2=20N的水平拉力分别作用在m1、m2上,则( )
A.弹簧秤的示数是10N
B.弹簧秤的示数是50N
C.在突然撤去F2的瞬间,m1的加速度不变
D.在突然撤去F2的瞬间,m2的加速度不变
6.质量为1kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动,F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2,重力加速度大小取。则( )
A.2s末物块的加速度大小为4m/s2
B.4s末物块的速度大小为4m/s
C.前6s内物块距出发位置最远距离为9m
D.6s末物块回到出发位置
7.根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是
A.物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比
B.物体所受合力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度
C.物体加速度的大小跟它所受作用力中任一个的大小成正比
D.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时,物体水平加速度大小与其质量成反比
8.某人在河面上竖直上抛一个石子,石子上升到最高点后自由下落,经过河水并陷入河床底部的淤泥中一段深度.在图所示的四个速度图像中能正确表示石子运动过程的是( )
A. B. C. D.
9.关于加速度与速度、合外力的关系,下列说法正确的是( )
A.加速度为零的物体,速度一定为零
B.物体的加速度逐渐减小,速度一定逐渐减小
C.加速度方向一定与物体的速度方向在一条直线上
D.加速度方向一定与物体所受合外力的方向相同
10.雨滴从高空由静止下落,其所受空气阻力与速度大小成正比,则在雨滴下落的整个过程中( )
A.做加速度减小的加速运动,最终匀速运动
B.先做加速度减小的加速运动,后做加速度增加的减速运动,最终静止
C.先做加速度减小的加速运动,后做加速度减小的减速运动,最终静止
D.先做加速度减小的加速运动,后做加速度减小的减速运动,最终匀速运动
11.如图所示,质量为的三角形木块A静止放于水平面上.一质量为的物体B从静止开始沿斜面A下滑,则下列说法中可能正确的是( ).
A.A和B对地面的压力小于
B.A和B对地面的压力等于
C.水平面对A的静摩擦力水平向右
D.水平面对A的静摩擦力为零
12.如图所示,两个质量分别为,的物体置于光滑的水平面上,中间用轻质弹簧秤连接.两个大小分别为的水平拉力分别作用在上,则达到稳定状态后,下列说法不正确的是().
A.弹簧秤的示数是22N
B.弹簧秤的示数是28N
C.在突然撤去的瞬间,的加速度大小为
D.在突然撤去的瞬间,的加速度大小为
13.如图所示,穿在水平直杆上质量为m的小球开始时静止,现对小球沿杆方向施加恒力F0,垂直于杆方向施加竖直向上的力F,且F的大小始终与小球的速度成正比,即F=kv(图中未标出)。已知小球与杆间的动摩擦因数为μ,小球运动过程中未从杆上脱落,且F0>μmg。下列关于运动中的速度-时间图象正确的是( )
A. B.
C. D.
14.如图所示,将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,两侧用细绳固定于墙壁。开始时a、b均静止。弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,a所受摩擦力fa≠0,b所受摩擦力fb=0。现将左侧细绳剪断,则剪断瞬间( )
A.fa大小方向都不改变 B.fa方向可能改变
C.fb≠0,方向可能向左 D.fb≠0,方向可能向右
15.行车过程中,如果车距不够,刹车不及时,汽车将发生碰撞,车里的人可能受到伤害,为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害,人们设计了安全带.假定乘客质量为70 kg,汽车车速为108 km/h,从踩下刹车到完全停止需要的时间为5 s,安全带对乘客的作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦) ( )
A.450 N B.420 N C.400 N D.350 N
16.在机场、车站常用传送带来传送旅客的包裹,在传送过程中同时对包裹进行安检。将一个包裹(可视为质点)轻放在水平传送带的左端,同时启动传送带,传送带向右做初速度为0 的匀加速直线运动。包裹和传送带的速度一时间图像如图所示, s时包裹运动到传送带的右端。下列说法正确的是( )
A.图线I 反映的是包裹的运动
B.包裹和传送带间的动摩擦因数为 0.16
C.传送带的长度为 20 m
D.包裹相对传送带滑动的距离为7.5m
17.如图所示,水平方向的传送带以4 m/s的恒定速度顺时针转动,其两端A、B间的距离为7 m.一物块从B端以5 m/s的速度滑上传送带,物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,g=10 m/s2.在物块从滑上传送带至离开传送带的过程中,物块的速度随时间变化的图象是图中的()
A.
B.
C.
D.
18.如图甲所示,一长为2.0m、质量为2kg的长木板静止在粗糙水平面上,有一个质量为1kg可视为质点的小物块置于长木板右端。对长木板施加的外力F逐渐增大时,小物块所受的摩擦力Ff随外力F的变化关系如图乙所示。现改用F=22N的水平外力拉长木板,取g=10m/s2,则小物块在长木板上滑行的时间为( )
A.1s B.2s
C. D.
二、多选题
19.在一节火车车厢内有一个光滑的水平桌面,桌面上有一个小球.旁边的乘客观察到,如果火车在水平铁轨上做匀速直线运动,小球在桌面上保持静止。如果火车做加速直线运动,小球就会由静止开始向后加速运动。由此判断下列说法正确的是( )
A.此实验可以证明牛顿第一、第二定律都是错误的
B.以匀速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律成立
C.以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律、牛顿第二定律都不成立
D.牛顿定律是被证明了的结论,什么条件下都是成立的
20.如图(a)所示,用一水平外力F拉着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体,逐渐增大F,物体做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图像如图(b)所示,若重力加速度g取10m/s2.根据图(b)中所提供的信息可以计算出
A.物体的质量
B.斜面的倾角
C.加速度为6m/s2时物体的速度
D.加速度由2m/s2增加到6m/s2过程物体通过的位移
21.在下面的物理量和单位中 ①密度②牛③米/秒④加速度⑤长度⑥质量⑦千克⑧时间( )
A.属于国际单位制中的基本量是⑤⑥⑧ B.属于国际单位制中的基本量是⑦
C.属于国际单位的是④⑤⑥ D.属于国际单位的是②③⑦
22.经过对加速度与物体的质量和合外力的关系的探究学习,已经知道物体的加速度a与物体受的力F及物体的质量m满足的关系式a∝F,a∝。如果在光滑的水平面上有一质量为m的物体受到水平力F作用,从静止开始在t时间内移动了x距离,今要使距离变为4x可采用以下哪一种方法( )
A.只将水平恒力增为4F
B.只将物体质量减为原来的一半
C.只将作用时间增为2t
D.只将作用时间增为4t
23.一物体静止在水平地面上,先用一水平力F拉物体,在F从开始增大的过程中,物体的加速度随外力F变化的图像如图所示,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取,则根据题目提供的信息可知,下列判断正确的是( )
A.物体与水平地面间的动摩擦因数
B.物体质量
C.物体与水平地面间的最大静摩擦力为3N
D.当F为6N时,物体的加速度
24.如图甲所示,在粗糙的水平面上,物块A在水平向右的外力F的作用下做直线运动,其图象如图乙中实线所示,下列判断正确的是( )
A.在0~1s内,外力F的大小恒定
B.在1~3s内,外力F的大小为零
C.在3~4s内,外力F的大小不断增大
D.在3~4s内,外力F的大小不断减小
25.水平皮带传动装置如图所示,皮带速度大小保持不变,将一滑块轻轻地放在A点,开始时滑块在皮带上滑动,当它到达位置C时停止滑动,之后随皮带一起匀速运动,直至被传送到目的地B端。在传送过程中,滑块受到的摩擦力情况为( )
A.在AC段受水平向左的滑动摩擦力
B.在AC段受水平向右的滑动摩擦力
C.在CB段不受静摩擦力
D.在CB段受水平向右的静摩擦力
26.如图甲所示,小物块A静止在足够长的木板B左端,若A与B间动摩擦因数为µ1=0.6,木板B与地面间的动摩擦因数为µ2=0.2,假设各接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。某时刻起A受到F=3t的水平向右的外力作用,测得A与B间摩擦力f随外力F的变化关系如图乙所示,则下列判断正确的是( )
A.A、B两物体的质量分别为1kg和0.5kg B.当t=1s时,A、B发生相对滑动
C.当t=3s时,A的加速度为4m/s2 D.B物体运动过程中的最大加速度为8m/s2
27.2025年第九届亚洲冬季运动会将在哈尔滨举行,短道速滑是我国传统优势项目,有关短道速滑的相关表述正确的是( )
A.赛道一圈总长度为111.12m,长度是国际单位制中的基本单位
B.短道速滑男子500m的世界记录为39.505s,秒是国际单位制中的基本单位
C.短道速滑运动员最快滑行速度可以达到近14m/s,米每秒是国际单位制中的导出单位
D.短道速滑运动员蹬地的爆发力能够达到4000N,力是国际单位制中的基本物理量
28.如图所示,两个质量分别为、的物体置于光滑的水平面上,中间用轻质弹簧秤连接。两个大小分别为、的水平拉力分别作用在、上,则( )
A.弹簧秤的示数是10 N
B.弹簧秤的示数是26 N
C.在突然撤去的瞬间,的加速度为
D.在突然撤去的瞬间,的加速度为
29.吊桶灭火是利用直升机外挂吊桶载水,从空中直接将水喷洒在火头上,进而扑灭火灾的方法。在一次灭火演练中,直升机取水后在空中直线上升,其上升过程的图像如图乙所示,已知水与吊桶总质量为,吊桶的直径为,如图甲所示,四根长度均为的轻绳等间距的系在吊桶边缘,重力加速度取,下列说法正确的是( )
A.内轻绳的拉力大于内轻绳的拉力
B.内轻绳的拉力小于内轻绳的拉力
C.内每根轻绳的拉力大小均为
D.内每根轻绳的拉力大小均为
30.如图所示,A、B两球的质量相等,弹簧的质量不计,倾角为θ的光滑斜面固定放置,系统静止时,弹簧与细线均平行于斜面,在细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是(重力加速度为g)( )
A.两个小球的瞬时加速度方向均沿斜面向下,大小均为gsinθ
B.B球的受力情况不变,瞬时加速度为零
C.A球的瞬时加速度方向沿斜面向下,大小为2gsinθ
D.弹簧有收缩的趋势,B球的瞬时加速度方向沿斜面向上,A球的瞬时加速度方向沿斜面向下,瞬时加速度大小都不为零
31.弹簧测力计挂在升降机的顶板上,下端挂一质量为2kg的物体.当升降机在竖直方向运动时,弹簧测力计的示数始终是16N,如果从升降机的速度大小为3m/s时开始计时,则经过2 s,升降机的位移大小可能是(g取10m/s2)( ).
A.2 m B.4 m C.10 m D.12 m
32.如图所示,一物块在平行于斜面向上的恒力F作用下沿斜面做加速度大小为1m/s2的匀加速直线运动。已知斜面倾角为53°,物块质量为2kg,物块与斜面间的动摩擦因数为0.1,重力加速度g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6。则推力F的大小可能是( )
A.19.2N B.16.8N
C.12.8N D.15.2N
33.如图所示,光滑斜面体固定在水平面上,倾角为30°,轻弹簧下端固定A物体,A物体质量为m,上表面水平且粗糙,弹簧劲度系数为k,重力加速度为g,初始时A保持静止状态,在A的上表面轻轻放一个与A质量相等的B物体,随后两物体一起运动,则()
A.当B放在A上的瞬间,A、B的加速度为
B.当B放在A上的瞬间,A对B的摩擦力为零
C.A和B一起下滑距离时A和B的速度达到最大
D.当B放在A上的瞬间,A对B的支持力小于mg
三、实验题
34.如图所示为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图,实验步骤如下:
①用天平测量物块和遮光条的总质量M、重物的质量m;用游标卡尺测量遮光条的宽度d=0.950cm;用米尺测量两光电门之间的距离s;
②调整轻滑轮,使细线水平;
③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光条经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB,求出加速度a;
④多次重复步骤③,求a的平均值;
⑤根据上述实验数据求出物块与水平桌面间动摩擦因数μ。
回答下列问题:
(1)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a= ;
(2)如果滑轮略向下倾斜,使细线没有完全调节水平,由此测得的μ偏大,这一误差属于 (填“偶然误差”或“系统误差”)。
35.某实验小组用图甲所示装置测量木块与木板间的动摩擦因数μ。
a/ms-2
0.60
1.30
1.96
2.62
3.30
n/个
6
7
8
9
10
实验操作步骤如下:①取若干个完全相同的钩码,将部分钩码悬挂在细线下,剩余的钩码放在木块凹槽中,记录悬挂钩码的个数n;②保持长木板水平,释放木块后打点计时器打出纸带;③将木块凹槽中的钩码逐个添加到细线下端,重复多次打出纸带。
(1)如图乙所示用刻度尺测量纸带上点的位置,其第4点读数为 cm。
(2)已知打点周期为T=0.02s,第5点的瞬时速度为 m/s。(结果保留两位有效数字)
(3)测得悬挂钩码数n与相应的加速度a如下表,请根据表中数据在图丙作出a-n图像 。已知当地重力加速度,由图线可求得木块与木板间的动摩擦因数= 。(结果保留两位有效数字)
(4)实验中发现木板未调节水平,右端偏高,考虑到此因素的影响,μ的测量值 (填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
36.某同学设计了一个如图所示的装置测定滑块与木板间的动摩擦因数,其中A为滑块,B和C是质量可调的砝码,不计绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦,装置水平放置.实验中该同学在砝码总质量(m+m′=m0)保持不变的条件下,改变m和m′的大小,测出不同m下系统的加速度,然后通过实验数据的分析就可求出滑块与木板间的动摩擦因数.
(1)该同学手中有电磁打点计时器、纸带、质量已知且可随意组合的砝码若干、滑块、一端带有定滑轮的长木板、细线,为了完成本实验,得到所要测量的物理量,还应有( ).
A.秒表 B.毫米刻度尺 C.天平 D.低压交流电源
(2)实验中,该同学得到一条较为理想的纸带,如图所示,从清晰的O点开始,每隔4个点取一计数点(中间4个点没画出),分别记为A、B、C、D、E、F,各计数点到O点的距离为OA=1.61 cm,OB=4.02 cm,OC=7.26 cm,OD=11.30 cm,OE=16.14 cm,OF=21.80 cm,打点计时器打点频率为50 Hz,则由此纸带可得到打E点时滑块的速度v= m/s,此次实验滑块的加速度a= m/s2.(结果均保留两位有效数字)
(3)在实验数据处理中,该同学以m为横轴,以系统的加速度a为纵轴,绘制了如图所示的实验图线,结合本实验可知滑块与木板间的动摩擦因数μ= .(g取10 m/s2).
四、解答题
37.质量为的物体放在倾角为的足够长的斜面上,在与斜面平行向上、大小为的拉力作用下,物体沿斜面匀加速上升,加速度大小为,当物体上滑速度为s时,突然撤去拉力,则这时物体的加速度为多大?撤去外力后物体沿斜面还能上滑多远?
38.如图,用“打夯”的方式把松散的地面夯实。某次打夯时,两人同时通过绳子对重物各施加一个恒力,力的大小均为320N,方向都与竖直方向成37°,重物离开地面30cm后停止施力,最后重物落地并把地面砸深2cm。已知重物的质量为50kg,g取10m/s2,cos37°=0.8。求:(计算结果保留两位有效数字)
(1)两人同时用力时重物的加速度大小;
(2)重物刚落地时的速度大小;
(3)重物对地面的平均冲击力大小。
39.滑雪是冬天大家喜爱的一项体育运动。如图所示,滑雪者踏着滑雪板,不用滑雪杖,从倾角约为=37°的雪坡顶端A点向下滑动,并在水平雪地上向前滑行一段距离BC停下。已知雪坡和水平地面与滑雪板之间的动摩擦因数μ=0.125,雪坡长AB=40m。取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)滑雪者在AB上滑行的加速度大小a;
(2)滑雪者滑到B点的速度大小v;
(3)滑雪者在水平雪地上滑行的距离x。
40.如图所示,在游乐场的滑冰道上有甲、乙两位同学坐在冰车上进行游戏。当甲同学从高h=5m、倾角θ=30°的光滑斜面冰道顶端A由静止开始自由下滑时,在斜面底部B处的乙同学通过冰钎作用于冰面从静止开始沿光滑的水平冰道向右做匀加速运动。设甲同学在整个运动过程中无机械能变化,两人在运动过程中可视为质点,重力加速度g=10 m/s2。
(1)求甲同学滑到斜面底部B处时的速度大小v。
(2)为避免两人发生碰撞,求乙同学运动的加速度的最小值a。
41.如图所示,一水平传送带以3m/s的速度匀速运动,现把质量为1kg的小物块(可视为质点)无初速地轻放在传送带的左端A处,经过一段时间,小物块到达传送带的右端B处。A、B间距离为6m,小物块与传送带间的动摩擦因数为0.15,重力加速度g=10 m/s2。
(1)小物块从A运动到B所用的时间;
(2)以右为正方向,描绘出物块从A运动到B的过程中摩擦力f-t 图像;
(3)只增大传送带的速度,其它物理量保持不变,可使小物块在传送带上从A运动到B所用的时间缩短。传送带的速度为多大时,小物块的运动时间最短?
42.质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的图象如图所示。取,求:
(1)物体与水平面间的动摩擦因数;
(2)水平推力F的大小;
(3)s内物体运动位移的大小。
43.如图甲所示,质量为的物体置于倾角为的固定且足够长的斜面底部,对物体施加平行于斜面向上的拉力F,时撤去拉力,物体速度与时间(v-t)的部分图像如图乙所示。(g取,,)求:
(1)拉力F的大小;
(2)物体沿斜面滑行的位移s。
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参考答案
1.A
【详解】国际单位制选定的三个力学基本物理量是长度、质量与时间,测量长度可以使用米尺,测量质量可以使用天平,测量时间可以使用停表,即测量国际单位制选定的三个力学基本物理量可使用的一组仪器是米尺、天平、停表。
故选A。
2.D
【详解】长度、质量、时间是国际单位制中三个力学基本物理量,力、速度是导出物理量,故ABC错误,D正确.
3.D
【详解】A.跳板和运动员的脚都发生了形变,故A错误;
B.运动员受到的支持力是跳板发生形变而产生的,故B错误;
CD.运动员受到的合力向上,所以此时跳板对运动员的支持力大于运动员的重力,故C错误,D正确。
故选D。
4.D
【详解】国际单位制规定的基本量有七个,分别为:长度、质量、时间、电流、温度、发光强度、物质的量,其中在力学范围内的是长度、质量、时间三个基本量。
故选D。
5.C
【详解】AB.在两端水平拉力作用下,加速度方向向右,由牛顿第二定律
F1-F2=(m1+m2)a
解得
a=2m/s2
隔离m1,分析受力,设弹簧秤的示数是F,由牛顿第二定律
F1-F=m1a
解得
F=26N
选项AB错误;
CD.在突然撤去F2的瞬间,弹簧秤中拉力不变,m1的加速度不变,m2的加速度改变,选项C正确D错误;
故选C。
6.D
【详解】A.内,对物块受力分析,由牛顿第二定律
2s末物块的加速度大小为
A错误;
B.3s末物块的速度大小为
内物块做匀减速直线运动,由牛顿第二定律
解得,物块在这阶段的加速度大小为
所以,4s末物块的速度大小为
B错误;
C.4s末物块速度减为零,然后再反向加速,所以前6s内物块距出发位置最远距离为前4s内的位移
C错误;
D.内,物块向左做匀加速直线运动,由牛顿第二定律
解得
6s内的位移为
所以,6s末物块回到出发位置,D正确。
故选D。
7.D
【详解】根据牛顿第二定律,物体加速度的大小跟它所受的合外力成正比,跟它的质量成反比,选项ABC错误.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时,物体水平加速度大小与其质量成反比,选项D正确.
8.D
【详解】石子在竖直上升过程中石子的速度竖直向上,即速度大于0,此时石子的加速度为a1=g,方向竖直向下;到达最高点后做自由落体运动,速度方向竖直向下,即速度小于0,此此加速度大小为a2=g,方向竖直向下.故进入河水之前石子的加速度保持不变.故速度图象的斜率保持不变,v-t图象是向下的倾斜直线.
石子进入河水后受到河水的阻力作用,但重力大于阻力,加速度向下但加速度a3<g,速度方向仍然向下,即速度小于0.
在淤泥中运动的时候速度仍向下,即速度小于0,但淤泥对石子的阻力大于铁球的重力,所以加速度方向竖直向上,故石子做减速运动.
A.该图与结论不相符,选项A错误;
B.该图与结论不相符,选项B错误;
C.该图与结论不相符,选项C错误;
D.该图与结论相符,选项D正确;
9.D
【详解】A.加速度为零的物体,速度不一定为零,例如做匀速直线运动的物体,选项A错误;
B.当物体的加速度和速度同向时,物体的加速度逐渐减小,速度逐渐增加,选项B错误;
C.加速度方向不一定与物体的速度方向在一条直线上,例如平抛运动,选项C错误;
D.加速度方向一定与物体所受合外力的方向相同,选项D正确。
故选D。
10.A
【详解】雨滴从高空由静止下落,其所受空气阻力与速度大小成正比,则在雨滴下落的整个过程中随着速度增大,阻力逐渐增大,加速度逐渐减小,当速度达到最大时,阻力与重力相等,加速度为零,之后雨滴做匀速直线运动,故A正确,BCD错误。
故选A。
11.A
【详解】质量为m2的物体B从A的斜面上端由静止开始沿斜面下滑,则B一定是加速下滑,加速度方向沿斜面向下,设加速度大小为a斜面倾角为θ,将加速度沿水平方向和竖直方向进行分解如图所示:
则ax=acosθ,ay=asinθ.
AB.以整体为研究对象,竖直方向根据牛顿第二定律可得:
(m1+m2)g-FN=m2ay
解得:
FN=(m1+m2)g-m2asinθ
则A对地面的压力小于(M+m)g,故A正确,B错误;
CD.以整体为研究对象,水平方向根据牛顿第二定律可得地面对A的摩擦力
f=m2ax=m2acosθ
方向向左,故CD错误;
12.B
【详解】两水平拉力导致物体受力不平衡,先选整体为研究对象进行受力分析,由牛顿第二定律得:,解得:.对m2受力分析:向左的F2和向右的弹簧弹力F,由牛顿第二定律得,解得.突然撤去F1的瞬间,m1的受力仅剩弹簧的弹力,对m1列牛顿第二定律,.在突然撤去的瞬间,弹簧的弹力不能发生突变,所以m1的受力不变,加速度仍然为.综上ADC正确,本题选不正确的,即本题选B.
【点睛】本题主要考查了整体法与隔离法的应用,以及弹簧的突变问题.
13.C
【详解】刚开始,小球的重力大于竖直向上的力F,支持力方向向上,根据牛顿第二定律有
可知速度增大,加速度增大;然后竖直向上的拉力F大于重力,杆子对球的弹力向下,F增大,弹力增大,摩擦力增大,根据牛顿第二定律有
可知速度增大,加速度减小,当加速度减小到零,做匀速直线运动。
故选C。
14.B
【详解】CD.剪断左侧细绳瞬间,弹簧的伸长量还来不及改变,因此b受力的情况没有改变,其所受的摩擦力仍为零,CD错误;
AB.剪断左侧细绳后,弹簧拉力水平向右,则其所受摩擦力方向一定向左,由于剪断绳子之前,令a受弹簧的弹力为F、细绳的拉力为T,当时,fa方向水平向左,且
则剪断细线时,a受到的摩擦力方向必定向左,若弹簧的弹力F小于最大静摩擦力,则此时摩擦力大小为F,摩擦力变大。当时,fa方向水平向右,且
则剪断细线时,a受到的摩擦力方向必定向左,由于弹簧的弹力F剪断细线前的与摩擦力大小关系不知,则此时摩擦力大小可能变大、可能变小、可能不变,AB错误。根据上述可知,fa大小与方向都有可能改变,A错误,B正确。
故选B。
15.B
【详解】汽车的速度
v0=108km/h=30m/s,
把汽车减速阶段的运动近似看成匀减速直线运动,加速度大小为a,则
,
对乘客由牛顿第二定律得
F=ma=70×6N=420N。
A.综上分析F=420N,A错误;
B.综上分析F=420N,B正确;
C.综上分析F=420N,C错误;
D.综上分析F=420N,D错误;
故选B。
16.D
【详解】A.传送带启动后做匀加速运动,包裹在摩擦力作用下也做加速运动,则包裹的加速度一定小于传送到的加速度,则由图像可知图线I 反映的是传送带的运动,图像Ⅱ反应包裹的运动,选项A错误;
B.包裹的加速度
根据
可知包裹和传送带间的动摩擦因数为 0.1,选项B错误;
C.传送带的长度等于包裹的位移
选项C错误 ;
D.包裹相对传送带滑动的距离为
选项D正确。
故选D。
17.B
【详解】物块刚滑上传送带时,由于物块与传送带间的摩擦力的作用,物块做匀减速运动,其加速度:
a=μg=2 m/s2
当物块的速度减小0时,物块前进的距离:
其值小于AB的距离,故物块减速到0后会随传送带向右运动,其加速度的大小与减速时是相等的,其速度与传送带的速度相等时,物块向右滑行的距离:
其值小于物块向左前进的距离,说明物块仍在传送带上,此后物块相对于传送带静止,其速度大小等于传送带的速度大小.
ACD.由上分析可知,ACD错误;
B.由上分析可知,B正确.
18.A
【详解】由题图乙知力F较小时,小物块和长木板均静止,随着外力的增大二者先一起加速运动,后来发生相对滑动。当F>2N时二者开始加速,表明长木板受水平面的滑动摩擦力
Ff2=2N
当F>14N时小物块和长木板开始相对滑动,此时小物块受到的摩擦力
Ff1=4N
小物块的加速度
a1=4m/s2
改用F=22N的外力水平拉长木板时,由牛顿第二定律可得
F-Ff1-Ff2=Ma
解得
a=8m/s2
由运动学规律知小物块在长木板上滑行的时间满足
at2-a1t2=L
代入数据解得
t=1s
故选A。
19.BC
【详解】由于牛顿运动定律成立的条件是惯性系,火车匀速时,以火车为参考系,这样的参考系是惯性系,所以牛顿运动定律是成立的;火车加速时,以火车为参考系,这样的参考系是非惯性系,故牛顿运动定律是不成立的,故AD错误,BC正确。
故选BC。
20.AB
【详解】AB.物体受到重力,外力F,支持力作用,根据牛顿第二定律可得
即
图像的斜率为
纵轴的截距为,所以AB正确;
CD.因为a为变化的,所以无法利用运动学方程求解CD两项。
故选AB。
21.AD
【详解】长度、质量和时间是国际单位制中的基本量,属于国际单位制单位的有牛顿、米秒、千克,故AD正确,BC错误。
故选AD。
22.AC
【详解】A.当质量m、作用时间不变时,作用力增为4F,由于,所以加速度a增为原来的4倍。根据
得距离变为4x,A正确;
B.质量减半,则加速度变为2倍,距离变为2x,B错误;
CD.当F、m不变时,a不变,根据
时间变为2t时,得距离变为4x;时间变为4t时,得距离变为16x。C正确,D错误。
故选AC。
23.ABC
【详解】ABC.对物体受重力、地面的支持力、向右的拉力和向左的摩擦力,据图象可以知道当F=3N时物体加速度为0,所以滑动摩擦力为3N,根据牛顿第二定律得:
计算得出:
由a与F图线,得到:
计算得出:,,故ABC正确;
D.当F为6N,根据牛顿第二定律有:
代入已知数据解得:,故D错误。
故选ABC.
24.AD
【详解】A.在0~1s内,直线的斜率不变,加速度不变。根据牛顿第二定律有
可知,不变,则外力F是恒力,故A正确;
B.在1~3s内,速度不变,物体做匀速直线运动,加速度等于零,F等于摩擦力,外力F的大小恒定,故B错误;
CD.在3~4s内,斜率越来越大,说明加速度越来越大,所以物体做加速度增大的减速运动,由牛顿第二定律可得
知力F不断减小,故C错误,D正确。
故选AD。
【点睛】在速度—时间图象中,某一点代表此时刻的瞬时速度,时间轴上方速度是正数,时间轴下方速度是负数;切线代表该位置的加速度,向右上方倾斜,加速度为正,向右下方倾斜加速度为负,结合牛顿第二定律判断受力情况。
25.BC
【详解】AB.在AC段滑块向右加速运动,加速度向右,故合力向右;滑块受重力、支持力和滑动摩擦力,滑动摩擦力向右,故A错误,B正确;
CD.在CB段滑块匀速直线运动,加速度为零,故合力为零;滑块受到重力和支持力,不受摩擦力作用,故C正确,D错误。
故选BC。
26.AC
【详解】A.设A、B两物体的质量分别为m1、m2,根据A与B间摩擦力f随外力F的变化关系可得A与B间滑动摩擦力为6N,B与地面的摩擦力为3N,则有
联立解得
m1=1kg
m2=0.5kg
故A正确;
B. A、B发生相对滑动时,对A有
对B有
联立可得
即
故B错误;
C.由B分析可知,当t=3s时,A、B相对静止,一起做匀加速运动,则有
代入数据可得
a1=4m/s2
故C正确;
D.B物体运动过程中的最大加速度为
代入数据可得
a2=6m/s2
故D错误。
故选AC。
27.BC
【详解】A.赛道一圈总长度为111.12m,长度是国际单位制中的基本物理量,故A错误;
B.短道速滑男子500m的世界记录为39.505s,秒是国际单位制中的基本单位,故B正确;
C.短道速滑运动员最快滑行速度可以达到近14m/s,根据可知,米每秒是国际单位制中的导出单位,故C正确;
D.短道速滑运动员蹬地的爆发力能够达到4000N,根据可知,力是国际单位制中的导出物理量,故D错误。
故选BC。
28.BD
【详解】AB.以两物体组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律可知,系统的加速度
方向水平向右,设弹簧秤的拉力是F,以为研究对象,由牛顿第二定律得
则
F=26N
故A错误,B正确;
C.弹簧的弹力不能突变,在突然撤去的瞬间,不再受的作用,受的合力等于弹簧的弹力,发生变化,由牛顿第二定律可知,的加速度变化,不再等于,故C错误;
D.弹簧的弹力不能突变,在突然撤去的瞬间,受力情况不变,受的合力不变,由牛顿第二定律可知,的加速度不变,为,故D正确。
故选BD。
29.BC
【详解】AB.由v-t图像可知,内吊桶匀速上升,拉力等于重力;在内吊桶加速上升,则轻绳的拉力大于重力,可知内轻绳的拉力小于内轻绳的拉力,选项A错误,B正确;
CD.内吊桶减速上升,加速度大小为
四根吊绳的合力为
每根绳子与竖直方向的夹角为
则
解得每根轻绳的拉力大小均为
选项C正确,D错误。
故选BC。
30.BC
【详解】系统原来静止,根据平衡条件可知,对B球有
对A球有
细线被烧断的瞬间,细线的拉力立即减为零,但弹簧的弹力不发生改变,则B球受力情况未变,瞬时加速度为零;
对A球,根据牛顿第二定律得
方向沿斜面向下,故BC正确,AD错误。
故选BC。
31.AC
【详解】由题可知,弹簧秤的示数小于物体的重力,物体处于失重状态,设加速度大小为a,根据牛顿第二定律得
解得:
物体可能向上做匀减速运动,也可能向下做匀加速运动,当物体向上做匀减速运动时,经过2s后的速度为
位移为
当物体向下做匀加速运动时,位移为:
A.2m与分析相符,故A正确;
B.4m与分析不符,故B错误;
C.10m与分析相符,故C正确;
D.12m与分析不符,故D错误.
32.AC
【详解】由题意可知,物块沿斜面做匀加速运动,有两种情况分析:(1)若加速度方向沿斜面向上,由牛顿第二定律有
F−mgsin53°−μmgcos53°=ma
F=mgsin53°+μmgcos53°+ma=16N+1.2N+2N=19.2N
A正确;
(2)若加速度方向沿斜面向下,由牛顿第二定律有
mgsin53°−F−μmgcos53°=ma
F=mgsin53°−μmgcos53°−ma=16N−1.2N−2N=12.8N
C正确,BD错误。
故选AC。
33.ACD
【分析】当B放在A上瞬间,以AB整体为研究对象受力分析,根据牛顿第二定律求得AB的加速度,由AB的共同加速度,隔离B分析A对B的摩擦力与支持力的大小情况即可。AB速度最大时加速度为零,据此计算分析即可。
【详解】A.将B放在A上前,以A为研究对象受力分析有:根据平衡可知:
当B放在A上瞬间时,以AB整体为研究对象受力分析有:整体所受合外力
可得整体的加速度
故A正确。
B.当B放在A上瞬间时,B具有沿斜面向下的加速度,可将B的加速度沿水平方向和竖直方向分解,B的加速度有水平方向的分量,重力与支持力在竖直方向,故可知此加速度分量由A对B的摩擦力提供,故B错误。
C.AB一起下滑时,弹簧弹力增加,共同下滑的加速度减小,故当加速度减小至0时,AB具有最大速度,由A分析知
可得弹簧弹力
所以共同下滑的距离
此时AB具有最大速度,故C正确。
D.B的加速度有竖直方向的分量,且竖直向下,故可知,A对B白的支持力与B的重力的合力竖直向下,故A对B的支持力小于B的重力mg,故D正确。
故选ACD。
34. 系统误差
【详解】(1)[1]因为物块通过光电门的时间极短,所以可认为遮光时间内的平均速度近似等于物块通过光电门时的速度,则
根据速度位移公式得
(2)[2]如果滑轮略向下倾斜,使细线没有完全调节水平,由此测得的μ偏大,这一误差是由仪器结构缺陷造成的,属于系统误差。
35. 10.30 0.85 0.35 小于
【详解】(1)[1]刻度尺的分度值为0.1cm,需要估读到分度值的下一位,第4点读数为10.30cm
(2)[2]根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度可得
(3)[3]根据表中数据作出图像如图所示
[4]设每个钩码的质量为m,所有钩码质量的之和为M,木块质量为,当细线下端挂有n个钩码时,对这n个钩码,根据牛顿第二定律有
对小车及剩余钩码,根据牛顿第二定律有
联立解得
根据图像可得
解得
(4)[5]实验中发现木板未调节水平,右端偏高,设木板与水平面夹角为,根据(3)分析,纵轴截距为
则
若仍按照
计算,则的测量值小于真实值。
36. BD 0.53 0.81 0.3
【详解】(1)[1].A.打点计时器通过打点即可知道时间,故不需要秒表,故A错误.
B.实验需要测量两点之间的距离,故需要毫米刻度尺和,故B正确.
C.本实验中可以不测滑块的质量,而且砝码的质量已知,故天平可以不选,故C错误.
D.电磁打点计时器要用到低压交流电源,故D正确.
(2)[2].每隔4个点取一计数点,相邻计数点之间的时间间隔为0.1s,故用平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得:
[3].由△x=at2可得:
(3).对ABC系统应用牛顿第二定律可得:
所以a-t图象中,纵轴的截距为-μg,故-μg=-3,
解得:
μ=0.30
37.
【详解】当施加拉力时,对物体受力分析可知
解得
当撤去拉力时,受力分析可得
解得
撤去外力后,由运动学公式
解得
38.(1);(2)2.5m/s;(3)8.3×103N
【详解】从两人刚开始同时用力到重物压实地面后停下的整个过程,可分解为匀加速运动、竖直上拋运动和匀减速运动三个子过程,对应的加速度大小分别为a1、a2=g和a3
(1)在加速过程,根据牛顿第二定律
解得加速度
(2)设两人刚停止用力时重物的速度为v0,刚落地时速度为v,根据
联立解得
v=2.5m/s
(3)在最后的减速过程,有
解得地面对重物的阻力
根据牛顿第三定律,重物对地面的平均冲击力
39.(1)5m/s2 ;(2)20m/s;(3)160m
【详解】(1)对滑雪者受力分析,在沿雪坡方向由牛顿第二定律
垂直于雪坡方向有
又因为
代入数据联立可得
(2)由位移与速度的关系可知滑雪者滑到B点的速度
(3)滑雪者在水平雪地上时根据牛顿第二定律有
解得
在水平雪地上根据位移与速度的关系可知距离为
40.(1)10m/s;(2)2.5m/s2。
【分析】(1)对甲同学进行受力分析列出牛顿第二定律方程,得出他在斜面上下滑的加速度,再根据位移速度公式得出,求甲同学滑到斜面底部B处时的速度大小。
(2)当甲恰好追上乙时,两者在水平面上的位移相等,根据位移关系列式;再结合要使两人不相碰,当甲恰好追上乙时,乙的速度恰好等于v列式速度时间关系式求解得出加速度。
【详解】(1)根据牛顿第二定律可知甲同学在斜面上下滑的加速度
a1=gsinθ
则有
解得
v=10m/s
(2)设甲同学在斜面上加速的时间为t1,则有
v=a1t1
当甲恰好追上乙时,设甲在水平冰道上的运动时间为t2,则两人的位移关系为
要使两人不相碰,当甲恰好追上乙时,乙的速度恰好等于v。即
v=a(t1+t2)
解得:
a=2.5m/s2
【点睛】本题是已知受力求解运动情况,并综合运动学学公式解决追击相遇问题,注意临界条件的应用。
41.(1)3s(2) (3)
【详解】(1)小物块先做匀加速直线运动,与传送带共速后一起匀速运动
解得
a=1.5m/s2
小物块做匀加速运动的时间和位移
=3m
因为x1<6m,所以小物块运动3.0m后开始做匀速运动
小物块从A运动到B所用的时间
(2)如图所示
(3)小物块全程加速时,用时最短,加速的末速度为传送带的最小速度
解得
42.(1)0.2;(2)5.6N;(3)56m
【详解】(1)由题意可知,由v-t图像可知,物体在10s~14s内加速度大小为
物体在10s~14s内受力如图所示
根据牛顿第二定律有
解得
(2)由v-t图像可知物体在0~4s内加速度大小为
物体在0~4s内受力如图所示
根据牛顿第二定律有
代入数据得
F=5.6N
(3)物体在0~14s内的位移大小在数值上为图像和时间轴包围的面积,则有
43.(1)24N;(2)6m
【详解】(1)根据牛顿第二定律
,
由图像可知
,
解得
,
(2)由于摩擦力小于重力沿斜面的下滑分力,由图像可知,物体在1.5s末停止运动,v-t图线与横轴所围面积等于位移,则
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