4.3牛顿第二定律 讲义 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册
2025-09-21
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2份
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45页
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普通
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第一册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 3. 牛顿第二定律 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.33 MB |
| 发布时间 | 2025-09-21 |
| 更新时间 | 2025-09-21 |
| 作者 | 物李提分加速器工作室 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-09-21 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/54021922.html |
| 价格 | 1.50储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
本讲义聚焦牛顿第二定律的核心内容,从力与运动的关系出发,系统梳理其表达式、适用条件及六个性质,构建起“概念理解—规律应用—问题解决”的学习支架,前后衔接紧密,逻辑清晰。
资料设计亮点突出,融合物理观念、科学思维与科学探究三大核心素养,以例题精讲和课后练习为抓手,强化模型建构与科学推理能力。例如【例2】通过斜面情境引导学生分析合力变化对加速度的影响,体现矢量性与瞬时性的综合运用,帮助学生建立动态思维;课后19道精选习题覆盖基础到拔高,便于教师精准施教,也利于学生查漏补缺,巩固知识体系。
内容正文:
4.3牛顿第二定律
学习目标
1.知道牛顿第二定律的内容及表达式的确切含义(重点)。
2.会应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题(难点)。
基础知识梳理
牛顿第二定律
1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
2.表达式:F=ma。
3.适用范围:
①牛顿第二定律只适用于惯性参考系,即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系。
②牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况。
知识点梳理1:牛顿第二定律
1.牛顿第二定律的理解
(1)公式F=ma中,若F是合力,加速度a为物体的实际加速度;若F是某一个力,加速度a为该力产生的加速度。
(2)a=是加速度的决定式,它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素。
2.(3)F、m、a三个物理量的单位都为国际单位制时,才有公式F=kma中k=1,即F=ma。
牛顿第二定律的六个性质
性质
理解
因果性
力是产生加速度的原因,只要物体所受的合力不为0,物体就具有加速度
矢量性
F=ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它受的合力方向决定,且总与合力的方向相同
瞬时性
加速度与合外力是瞬时对应关系,同时产生、同时变化、同时消失
同体性
F=ma中F、m、a都是对同一物体而言的
独立性
作用在物体上的每一个力都产生加速度,物体的实际加速度是这些加速度的矢量和
相对性
物体的加速度是相对于惯性参考系而言的,即牛顿第二定律只适用于惯性参考系
3.力与运动的关系
例题精讲:
【例1】(2024秋•长沙期末)关于牛顿第二定律,下列说法正确的是
A.物体所受合力很大,但加速度可能为0
B.一旦物体所受合力为0,加速度立即变为0
C.对于所有单位制都成立
D.由可知,物体所受的合力与质量成正比,与加速度成反比
【例2】(2025春•廊坊月考)墨子《墨经》中提到可以用斜面运输较重的东西,在日常生活中经常会使用斜面。司机卸载货物时,为了方便,经常将一块木板搭在车厢和地面之间,使货物沿木板滑下来。如图所示,放在固定粗糙斜面上的质量为的货物由静止释放后,沿斜面以大小为的加速度匀加速下滑。若在上面叠放质量为的货物后仍由静止释放,下列说法正确的是
A.货物和可能静止在斜面上
B.货物和沿斜面加速下滑,加速度大小小于
C.货物和沿斜面加速下滑,加速度大小大于
D.货物和沿斜面加速下滑,加速度大小仍为
【例3】(2025•泉州模拟)如图所示,金属环1、2分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上,并用不可伸长的细线连接,整个装置水平向左做加速运动,加速度从零开始增加。在两金属环相对杆滑动之前,下列说法正确的是
A.金属环1与水平杆之间的弹力一定变大
B.金属环1与水平杆之间的摩擦力一定变大
C.金属环2受到细线的拉力大小一定变大
D.金属环2与竖直杆之间的弹力一定变大
【例4】(2024秋•潮安区期末)在光滑水平面上,一个质量为的物体受到大小分别为、和的三个水平方向的共点力作用静止,现在撤去其中的力,其余力不变,则物体的加速度大小为
A. B. C. D.
【例5】(2025春•广东期末)端午节,是中国四大传统节日之一,主要习俗为划龙舟。某地为庆祝端午佳节,举办龙舟大赛,每艘龙舟配有12人,除船头一人和船尾一人外,其余均为划手,每人质量为,如图甲所示。质量为的龙舟侧视图如图乙所示,质量为的大鼓平放于水平甲板上,大鼓与甲板间的动摩擦因数为。假设水对龙舟的阻力是总重力的0.1倍。每位划手拉桨过程中对龙舟提供的水平推力,回桨过程中无推力。划手回桨和拉桨前,大鼓均相对龙舟静止,重力加速度大小,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是
A.划手回桨步调一致时,大鼓所受摩擦力大小为
B.划手回桨步调一致时,大鼓的加速度大小为
C.划手拉桨步调一致时,大鼓所受摩擦力大小为
D.划手拉桨步调一致时,大鼓的加速度大小为
知识点梳理2:牛顿第二定律的简单应用
1.应用牛顿第二定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象。
(2)进行受力分析和运动状态分析,画出受力分析图,明确运动性质和运动过程。
(3)求出合力或加速度。
①当物体受两个非共线共点力作用时,可用矢量合成法,也可用正交分解法(用矢量合成法作图时注意:合力方向与合加速度的方向相同)。
②物体受多个非共线共点力作用,求合力时需用正交分解法。
(4)根据牛顿第二定律列方程求解。
例题精讲:
声明:试题解析著作权属所有,未经书面同意,不得复制发布日期:【例6】(2025•江苏模拟)如图所示,三个质量均为的物块用不可伸长的轻绳连接起来,各物块间、物块与接触面间的动摩擦因数均为,绳子和滑轮间的摩擦不计,其中水平面内的绳子处于水平方向,而竖直面内的绳子处于竖直方向,。将该系统由静止释放,三个物块开始运动,则竖直面内的物块的加速度为
A. B. C. D.
【例7】(2024秋•广东期末)大质量钢卷是公路运输中的危险物品,如图所示运输车在运输钢卷的过程中需要安装符合规范的装载支架,若已知支架斜面均与水平面成,表面光滑的圆柱形钢卷质量为,静止摆放在支架、之间,没有用绳索固定,钢卷始终没有相对支架滑动,则
A.运输车匀速前进和静止两种状态下,钢卷受力不同
B.运输车向前加速时,支架对钢卷的作用力增大
C.运输车向前加速时,支架对钢卷的作用力小于重力
D.运输车向前减速时,加速度大小不能超过
【例8】(2025•西宁二模)如图,游乐场中,从高处到水面处有两条长度相同的光滑轨道。甲、乙两小孩沿不同轨道同时从处自由滑向处,下列说法正确的有
A.甲的加速度始终比乙的大
B.甲、乙在同一高度的速度大小相等
C.甲、乙在同一高度的加速度大小相等
D.甲、乙在同一时刻总能到达同一高度
【例9】(2024秋•苏州期末)如图所示,带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动,小球用细线悬挂于支架前端,质量为的物块始终相对于小车静止在小车右端。与小车平板间的动摩擦因数为。若某时刻观察到细线偏离竖直方向角,则此刻小车对物块的作用力的大小为(重力加速度为
A. B. C. D.
【例10】(2024秋•东莞市期末)如图所示,飞船与空间站对接后,在推力作用下一起向前运动。飞船和空间站的质量分别为和,则飞船和空间站之间的作用力大小为
A. B. C. D.
课后提优练习
一.选择题(共19小题)
1.(2025•广陵区校级模拟)如图甲所示,物块的质量m=1kg,初速度v0=10m/s,在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动,某时刻后该力突然反向,整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图像如图乙所示,g=10m/s2。下列选项中正确的是( )
A.2~3s内物块做匀减速运动
B.在t=1s时刻,恒力F反向
C.物块与水平面间的动摩擦因数为0.5
D.恒力F大小为10N
2.(2024秋•苏州期末)如图所示,物块Q放置在水平地面上,上方连接一轻弹簧。t=0时刻将物块P从弹簧的上端由静止释放。P向下运动距离为x0时,所受合外力为零;运动时间为t0时到达最低点。在P运动的过程中,不计空气阻力。下列关于物块P的速度v、相对于初始位置的位移x、物块Q所受弹簧的弹力F、对地面的压力N之间关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
3.(2024秋•苏州期末)如图所示,带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动,小球A用细线悬挂于支架前端,质量为m的物块B始终相对于小车静止在小车右端。B与小车平板间的动摩擦因数为μ。若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角,则此刻小车对物块B的作用力的大小为(重力加速度为g)( )
A.mg B.
C.mgtanθ D.
4.(2024秋•苏州期末)某同学将一小段粉笔竖直向上抛出,粉笔所受空气阻力大小与速率成正比。关于粉笔被抛出后运动的v﹣t图像,下列选项最合理的是( )
A. B.
C. D.
5.(2025春•宿迁期末)如图所示,质量为M、倾角为30°的斜面静止放在水平地面上,一质量为m的木块恰能沿斜面匀速下滑。现用平行于斜面向上的力推木块,使其匀速上滑。已知重力加速度为g,上述两种过程中斜面均保持静止,则( )
A.推力大小为0.5mg
B.以上两种过程中,地面与斜面间均无摩擦力
C.和木块匀速下滑相比,匀速上滑时地面对斜面的支持力减小了0.5mg
D.在木块下滑过程中,若对其施加水平向左推力,斜面对地面压力为(M+m)g
6.(2025•江苏二模)2022年10月12日,神舟十四号的航天员老师在空间站内进行毛细现象演示的实验。他将3根粗细不同的玻璃管插入到水中,水在液体表面张力的作用下,会快慢不同地充满整根玻璃管,已知水在不同玻璃管内的表面张力大小与玻璃管的半径成正比,即F=kr,关于水在玻璃管中的运动,下列说法正确的是( )
A.水沿玻璃管先做匀加速运动后做匀速运动
B.只减小每根管的直径,管中的液面均下降
C.在粗细不同的玻璃管中的相同高度处,粗管中水的加速度大于细管中水的加速度
D.在粗细不同的玻璃管中的相同高度处,粗管中水的加速度小于细管中水的加速度
7.(2024秋•连云港期末)光滑水平面上质量均为m的小球A、B用轻弹簧连接,再用水平轻绳将两小球连接在竖直墙上,此时绳1中拉力大小为F。剪断绳1瞬间,A、B两球的加速度大小为( )
A. B.
C. D.aA=0,aB=0
8.(2024秋•江苏校级期末)如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆下端固定有质量为m的小球,重力加速度为g,下列关于杆对球的作用力F的判断中,正确的是( )
A.小车静止时,F=mgcosθ,方向沿杆向上方
B.小车静止时,F=mgsinθ,向垂直杆向上
C.小车向左以加速度a加速运动时,则
D.小车向右以加速度a加速运动时,则
9.(2025•广陵区校级模拟)如图所示,在一次救灾工作中,一架沿水平直线飞行的直升机A,用悬索(重力可忽略不计)救护困在洪水中的伤员B。在直升机A与伤员B以相同的水平速度匀速运动的同时,悬索将伤员吊起,在某一段时间内,A、B之间的距离s随时间t以s=H﹣kt2(式中H为直升机离水面的高度,k为大于零的常量,各物理量均为国际单位制单位)规律变化,则在这段时间内( )
A.悬索的拉力等于伤员的重力
B.悬索始终处于竖直
C.伤员相对直升机做加速度不变的匀加速曲线运动
D.伤员相对地面做加速度大小、方向不断变化的曲线运动
10.(2024秋•海门区校级期末)如图所示,有一质量为m的小球分别与轻绳P和轻弹簧Q相连,其中轻绳P竖直,重力加速度大小为g,则下列说法正确的是( )
A.轻绳P的弹力大小可能大于mg
B.弹簧Q可能处于拉伸状态
C.剪断轻绳P后,小球仍将处于静止状态
D.剪断轻绳P瞬间,小球的加速度大小为g
11.(2018秋•镇江期末)如图所示,质量为2kg的物块沿水平地面向左运动,水平向右的恒力F的大小为10N,物块与地面间的动摩擦因数为0.2,g取10m/s2.取水平向左为正方向,则物块的加速度为( )
A.﹣7m/s2 B.3m/s2 C.﹣3m/s2 D.5m/s2
12.(2025•江苏模拟)如图所示,三个质量均为m=1kg的物块用不可伸长的轻绳连接起来,各物块间、物块与接触面间的动摩擦因数均为μ=0.1,绳子和滑轮间的摩擦不计,其中水平面内的绳子处于水平方向,而竖直面内的绳子处于竖直方向,g=10m/s2。将该系统由静止释放,三个物块开始运动,则竖直面内的物块的加速度为( )
A.2m/s2 B.2.5m/s2 C.3m/s2 D.
13.(2025春•南通期末)如图所示,物块a通过轻弹簧与物块b连接,用手托住b保持静止。现将a、b由静止释放,不计空气阻力,从释放到弹簧第一次恢复原长的过程中,a、b下落的速度v随时间t变化的图像可能是( )
A. B.
C. D.
14.(2025春•江苏期中)如图所示,A为一足够长的固定斜面,物块B由静止释放后能沿斜面匀加速下滑,现使物块B在t=0时由静止释放,并同时受到一随时间变化规律为F=kt的垂直于斜面的作用力,x、v、f和E分别表示物块位移、速度、所受的摩擦力和机械能,下列图像中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
15.(2025•宿迁三模)如图所示,不可伸长的细线一端固定,另一端系一小球,小球从与悬点等高处由静止释放后做圆周运动,不计空气阻力。小球从释放向最低点运动的过程中,设细线与水平方向夹角为θ,则线中拉力的大小F、小球沿圆弧切线方向加速度的大小a随sinθ变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
16.(2024秋•镇江期末)如图所示,质量为m的物块B叠放在轻弹簧上,处于静止状态。将质量为m的物块A无初速的放上B的瞬间开始计时,直到B运动到最低点。设B相对初始位置的位移为x,B的加速度大小为a,B的速度为v,弹簧对B的弹力为F,AB之间压力为FN,运动时间为t,重力加速度为g,弹簧始终在其弹性限度内,关于上述过程下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
17.(2025•射阳县校级模拟)《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领,智能机器制造是一个重要方向。如图所示,智能机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球,保持静止状态,铁夹与球接触面竖直,则( )
A.小球共受到4个力的作用
B.增大铁夹的压力,小球所受的摩擦力变大
C.小球所受的重力与铁夹对小球的作用力大小相等
D.用铁夹夹起小球向下做匀加速运动,小球受到的摩擦力变大
18.(2024秋•镇江期末)如图所示,质量为M的棋子压着质量为m的纸条,放在粗糙的水平桌面上。已知棋子与纸条间动摩擦因数为μ1,纸条与水平桌面间的动摩擦因数为μ2,重力加速度为g,若要沿水平方向将纸条从棋子下方抽出,纸条的加速度至少应大于( )
A.μ1g B.μ2g
C. D.
19.(2025•建邺区校级模拟)如图所示,一个质量为m的小环套在一根倾角θ的杆子上,小环通过一根不可伸长的轻质细线悬挂一个质量为M的小球,两者一起沿杆运动,稳定后连接小球的细线偏离垂直杆方向的夹角为β,且保持不变。下列关于小环与小球运动性质说法正确的是( )
A.沿杆做加速度为a=gsinθ+gtanβcosθ的匀加速下滑
B.沿杆做加速度为a=gsinθ﹣gtanβcosθ的匀加速下滑
C.沿杆做加速度为a=gsinθ+gtanβcosθ的匀减速上滑
D.沿杆做加速度为a=gsinθ﹣gtanβcosθ的匀减速上滑
二.解答题(共1小题)
20.(2025•金坛区校级开学)如图所示,质量m=2kg的物体静止与水平面上,现用一水平向右的恒力F=14N拉物体,物体运动9m后撤去拉力F,已知物体与水平面之间的动摩擦因数μ=0.5,g取10m/s2。求:
(1)物体在恒力作用下运动时的加速度大小a;
(2)撤去外力时速度大小v;
(3)撤去外力后,物体继续移动的位移大小x。
声明:试题解析著作权属所有,未经书面同意,不得复制发布日期:2025/9/16 10:16:38;用户:李陆敏;邮箱:orFmNtzVrcH7gw1f524IhJ2j63fs@weixin.jyeoo.com;学号:5020787
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4.3牛顿第二定律
学习目标
1.知道牛顿第二定律的内容及表达式的确切含义(重点)。
2.会应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题(难点)。
基础知识梳理
牛顿第二定律
1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
2.表达式:F=ma。
3.适用范围:
①牛顿第二定律只适用于惯性参考系,即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系。
②牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况。
知识点梳理1:牛顿第二定律
1.牛顿第二定律的理解
(1)公式F=ma中,若F是合力,加速度a为物体的实际加速度;若F是某一个力,加速度a为该力产生的加速度。
(2)a=是加速度的决定式,它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素。
2.(3)F、m、a三个物理量的单位都为国际单位制时,才有公式F=kma中k=1,即F=ma。
牛顿第二定律的六个性质
性质
理解
因果性
力是产生加速度的原因,只要物体所受的合力不为0,物体就具有加速度
矢量性
F=ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它受的合力方向决定,且总与合力的方向相同
瞬时性
加速度与合外力是瞬时对应关系,同时产生、同时变化、同时消失
同体性
F=ma中F、m、a都是对同一物体而言的
独立性
作用在物体上的每一个力都产生加速度,物体的实际加速度是这些加速度的矢量和
相对性
物体的加速度是相对于惯性参考系而言的,即牛顿第二定律只适用于惯性参考系
3.力与运动的关系
例题精讲:
【例1】(2024秋•长沙期末)关于牛顿第二定律,下列说法正确的是
A.物体所受合力很大,但加速度可能为0
B.一旦物体所受合力为0,加速度立即变为0
C.对于所有单位制都成立
D.由可知,物体所受的合力与质量成正比,与加速度成反比
【答案】
【分析】根据牛顿第二定律的矢量性,瞬时性,物体的受力情况和单位的规定进行分析判断。
【解答】解:根据牛顿第二定律可知,在物体质量一定时,加速度与物体受到的合外力成正比,故错误;
根据牛顿第二定律的瞬时性可知,合外力为0,则加速度也为0,故正确;
只有在国际单位制中才成立,故错误;
物体所受的合力只与物体的受力情况有关,与物体的质量和加速度无关,故错误。
故选:。
【例2】(2025春•廊坊月考)墨子《墨经》中提到可以用斜面运输较重的东西,在日常生活中经常会使用斜面。司机卸载货物时,为了方便,经常将一块木板搭在车厢和地面之间,使货物沿木板滑下来。如图所示,放在固定粗糙斜面上的质量为的货物由静止释放后,沿斜面以大小为的加速度匀加速下滑。若在上面叠放质量为的货物后仍由静止释放,下列说法正确的是
A.货物和可能静止在斜面上
B.货物和沿斜面加速下滑,加速度大小小于
C.货物和沿斜面加速下滑,加速度大小大于
D.货物和沿斜面加速下滑,加速度大小仍为
【答案】
【分析】对货物受力分析,根据牛顿第二定律求解加速度表达式,可知货物的下滑加速度与质量无关。
【解答】解:设斜面倾角为,放在固定粗糙斜面上的质量为的货物由静止释放后,沿斜面以大小为的加速度匀加速下滑,由牛顿第二定律可得
可得
可知货物的下滑加速度与质量无关,故在上面叠放质量为的货物后仍由静止释放,货物和沿斜面加速下滑,加速度大小仍为,故正确,错误。
故选:。
【例3】(2025•泉州模拟)如图所示,金属环1、2分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上,并用不可伸长的细线连接,整个装置水平向左做加速运动,加速度从零开始增加。在两金属环相对杆滑动之前,下列说法正确的是
A.金属环1与水平杆之间的弹力一定变大
B.金属环1与水平杆之间的摩擦力一定变大
C.金属环2受到细线的拉力大小一定变大
D.金属环2与竖直杆之间的弹力一定变大
【答案】
【分析】结合题意,对两个金属环受力分析,由平衡条件、牛顿第二定律分别列式,即可分析判断正误。
【解答】解:由题意,对金属环受力分析,可得下图:
对金属环2,
竖直方向,由平衡条件可得:
,
水平方向,由牛顿第二定律可得:
,
由此可知,随着的增加,细线的拉力不变、金属环2与竖直杆之间的弹力增大;
对金属环1,
竖直方向,由平衡条件可得:
,
水平方向,由牛顿第二定律可知,
当较小时,向右,有:,
当较大时,向左,有:,
由此可知,随着的增加,金属环1与水平杆之间的弹力不变,若一直增大,则金属环1与水平杆之间的摩擦力先向右减小、后向左增大;
故错误,正确;
故选:。
【例4】(2024秋•潮安区期末)在光滑水平面上,一个质量为的物体受到大小分别为、和的三个水平方向的共点力作用静止,现在撤去其中的力,其余力不变,则物体的加速度大小为
A. B. C. D.
【答案】
【分析】根据平衡条件,结合撤去的力之后,其余力不变,则物体所受的合力大小为,综合牛顿第二定律分析求解。
【解答】解:撤去的力之前物体受力平衡,故、这两个力的合力与那个力等大反向;
撤去的力之后,物体所受的合力大小为,根据牛顿第二定律,物体的加速度大小为。
故错误,正确。
故选:。
【例5】(2025春•广东期末)端午节,是中国四大传统节日之一,主要习俗为划龙舟。某地为庆祝端午佳节,举办龙舟大赛,每艘龙舟配有12人,除船头一人和船尾一人外,其余均为划手,每人质量为,如图甲所示。质量为的龙舟侧视图如图乙所示,质量为的大鼓平放于水平甲板上,大鼓与甲板间的动摩擦因数为。假设水对龙舟的阻力是总重力的0.1倍。每位划手拉桨过程中对龙舟提供的水平推力,回桨过程中无推力。划手回桨和拉桨前,大鼓均相对龙舟静止,重力加速度大小,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是
A.划手回桨步调一致时,大鼓所受摩擦力大小为
B.划手回桨步调一致时,大鼓的加速度大小为
C.划手拉桨步调一致时,大鼓所受摩擦力大小为
D.划手拉桨步调一致时,大鼓的加速度大小为
【答案】
【分析】划手回浆步调一致时,对龙舟、划手和大鼓整体,根据牛顿第二定律计算出整体的加速度,然后对大鼓根据牛顿第二定律可得大鼓所受摩擦力;划手拉浆步调一致时,假设大鼓和龙舟能够保持相对静止,对对龙舟、划手和大鼓整体,根据牛顿第二定律得到加速度,然后分析大鼓能否保持相对静止,进而可得大鼓所受摩擦力和加速度大小。
【解答】解:、划手回浆步调一致时,对龙舟、划手和大鼓整体,根据牛顿第二定律有,其中,解得,对大鼓有,解得大鼓受到的摩擦力大小为,鼓错误;
、大鼓与甲板之间的最大静摩擦力为。划手拉浆步调一致时,假设大鼓和龙舟能够保持相对静止,对对龙舟、划手和大鼓整体,根据牛顿第二定律有,解得,对大鼓有 ‘,解得大鼓所受摩擦力大小为,大于最大静摩擦力,则假设不成立,大鼓与甲板已经发生相对滑动,则大鼓所受摩擦力大小为,大鼓的加速度大小为,根据牛顿第二定律有,解得,故正确,错误。
故选:。
知识点梳理2:牛顿第二定律的简单应用
1.应用牛顿第二定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象。
(2)进行受力分析和运动状态分析,画出受力分析图,明确运动性质和运动过程。
(3)求出合力或加速度。
①当物体受两个非共线共点力作用时,可用矢量合成法,也可用正交分解法(用矢量合成法作图时注意:合力方向与合加速度的方向相同)。
②物体受多个非共线共点力作用,求合力时需用正交分解法。
(4)根据牛顿第二定律列方程求解。
例题精讲:
声明:试题解析著作权属所有,未经书面同意,不得复制发布日期:【例6】(2025•江苏模拟)如图所示,三个质量均为的物块用不可伸长的轻绳连接起来,各物块间、物块与接触面间的动摩擦因数均为,绳子和滑轮间的摩擦不计,其中水平面内的绳子处于水平方向,而竖直面内的绳子处于竖直方向,。将该系统由静止释放,三个物块开始运动,则竖直面内的物块的加速度为
A. B. C. D.
【答案】
【分析】结合题意,由牛顿第二定律分别列式,即可确定竖直面内的物块的加速度,进而判断正误。
【解答】解:设竖直绳拉力为,绕过定滑轮的绳子拉力为,三物体加速度大小一样为,
由牛顿第二定律可知,
对竖直方向物体有:,
对水平面上的下面物体有:,
对水平面上的上面物体有:,
联立可得:,故正确,错误;
故选:。
【例7】(2024秋•广东期末)大质量钢卷是公路运输中的危险物品,如图所示运输车在运输钢卷的过程中需要安装符合规范的装载支架,若已知支架斜面均与水平面成,表面光滑的圆柱形钢卷质量为,静止摆放在支架、之间,没有用绳索固定,钢卷始终没有相对支架滑动,则
A.运输车匀速前进和静止两种状态下,钢卷受力不同
B.运输车向前加速时,支架对钢卷的作用力增大
C.运输车向前加速时,支架对钢卷的作用力小于重力
D.运输车向前减速时,加速度大小不能超过
【答案】
【分析】分析钢卷在静止和匀速前进状态下的受力情况,判断是否相同。分析运输车加速时,钢卷的受力变化,特别是支架对钢卷的作用力是否变化。分析运输车减速时,钢卷的受力情况,以及加速度的限制条件。
【解答】解:在匀速前进和静止状态下,钢卷的加速度均为0,因此钢卷处于平衡状态。钢卷受到重力、支架和的支持力,由于钢卷表面光滑,没有摩擦力。在平衡状态下,钢卷受到的合力为零,因此钢卷的受力情况相同,故错误。
当运输车向前加速时,钢卷具有水平向前的加速度,因此钢卷受到的合力方向水平向前。此时,钢卷受到重力、支架和的支持力。为了提供水平方向的加速度,支架和的支持力会发生变化,但支架对钢卷的作用力不一定增大。实际上,支架和的支持力会调整方向以提供水平加速度,但总的支持力大小可能不会增大,故错误。
在加速状态下,钢卷受到的合力方向水平向前,但竖直方向仍然处于平衡状态,即竖直方向的合力为零。因此,支架对钢卷的作用力在竖直方向的分量仍然等于重力,总的作用力会大于重力(因为还需要提供水平方向的加速度),故错误。
当运输车向前减速时,钢卷具有水平向后的加速度,此时钢卷受到的合力方向水平向后。为了防止钢卷滑动,支架和的支持力需要提供足够的水平分量来抵消加速度。当加速度达到最大值时,钢卷即将滑动,此时水平方向的合力为,竖直方向的合力为0。根据几何关系,最大加速度,故正确。
故选:。
【例8】(2025•西宁二模)如图,游乐场中,从高处到水面处有两条长度相同的光滑轨道。甲、乙两小孩沿不同轨道同时从处自由滑向处,下列说法正确的有
A.甲的加速度始终比乙的大
B.甲、乙在同一高度的速度大小相等
C.甲、乙在同一高度的加速度大小相等
D.甲、乙在同一时刻总能到达同一高度
【答案】
【分析】对甲、乙两小孩在不同轨道下滑过程中的加速度、速度、位移等物理量进行分析判断。
【解答】解:、根据牛顿第二定律,加速度由合外力和质量决定,在光滑轨道上,小孩受到的力主要是重力和支持力,加速度由重力沿轨道切线方向的分力决定,即:其中,是轨道切线与水平面的夹角。对于甲小孩,轨道弯曲程度较大,切线方向与水平面的夹角在某些位置可能较小,导致加速度较小。对于乙小孩,轨道弯曲程度较小,切线方向与水平面的夹角在某些位置可能较大,导致加速度较大。因此,甲的加速度并不总是比乙的大,故错误。
、根据能量守恒定律,小孩从处滑到某一高度时,重力势能转化为动能,即:,其中,是小孩相对于初始位置下降的高度,是小孩在该高度的速度。由于甲、乙两小孩在同一高度时下降的高度相同,因此它们的动能相同,速度大小也相同,故正确。
、加速度由重力沿轨道切线方向的分力决定,即:,其中,是轨道切线与水平面的夹角,虽然甲、乙在同一高度,但它们所在轨道的切线方向不同,因此不同,加速度大小也不相等,故错误。
、由于甲、乙两小孩沿不同轨道滑行,它们的加速度和速度方向不同,因此在同一时刻它们的位置也不同。甲小孩在初始阶段加速度较大,速度增加较快,但后来加速度减小;乙小孩在初始阶段加速度较小,速度增加较慢,但后来加速度增大。因此,甲、乙在同一时刻不可能总能到达同一高度。故错误。
故选:。
【例9】(2024秋•苏州期末)如图所示,带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动,小球用细线悬挂于支架前端,质量为的物块始终相对于小车静止在小车右端。与小车平板间的动摩擦因数为。若某时刻观察到细线偏离竖直方向角,则此刻小车对物块的作用力的大小为(重力加速度为
A. B. C. D.
【答案】
【分析】先对球受力分析,根据牛顿第二定律得到小车的加速度大小,然后根据牛顿第二定律得到受到的摩擦力大小,最后根据勾股定理即可得到小车对的作用力大小。
【解答】解:对球受力分析如图所示
设小车的加速度为,球的质量为,根据牛顿第二定律可得
解得
物体受到重力和竖直向上的支持力,以及水平向右的摩擦力
根据牛顿第二定律有
由题可知
所以小车对物块的作用力的大小为
,故错误,正确。
故选:。
【例10】(2024秋•东莞市期末)如图所示,飞船与空间站对接后,在推力作用下一起向前运动。飞船和空间站的质量分别为和,则飞船和空间站之间的作用力大小为
A. B. C. D.
【答案】
【分析】根据牛顿第二定律,对飞船和空间站为整体,以及空间站为对象分析求解。
【解答】解:以飞船和空间站为整体,根据牛顿第二定律可得
以空间站为对象,根据牛顿第二定律可得
联立解得:
故错误,正确。
故选:。
课后提优练习
一.选择题(共19小题)
1.(2025•广陵区校级模拟)如图甲所示,物块的质量m=1kg,初速度v0=10m/s,在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动,某时刻后该力突然反向,整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图像如图乙所示,g=10m/s2。下列选项中正确的是( )
A.2~3s内物块做匀减速运动
B.在t=1s时刻,恒力F反向
C.物块与水平面间的动摩擦因数为0.5
D.恒力F大小为10N
【解答】解:AB.由速度—位移公式
可得匀减速直线运动的加速度大小
匀加速直线运动的加速度大小
由乙图,可知物体做匀减速的初速度为v0=10m/s,则速度减为零的时间
则物块1s后做匀加速直线运动,所以2~3 s内物块做匀加速运动,在t=1s时刻恒力F反向,故A错误,B正确;
CD.物体做匀减速运动,根据牛顿第二定律有F+μmg=ma1
物体做匀加速有F﹣μmg=ma2
联立解得F=7N,μ=0.3,故CD错误。
故选:B。
2.(2024秋•苏州期末)如图所示,物块Q放置在水平地面上,上方连接一轻弹簧。t=0时刻将物块P从弹簧的上端由静止释放。P向下运动距离为x0时,所受合外力为零;运动时间为t0时到达最低点。在P运动的过程中,不计空气阻力。下列关于物块P的速度v、相对于初始位置的位移x、物块Q所受弹簧的弹力F、对地面的压力N之间关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:AD.对物块P的受力分析,结合牛顿第二定律可知
mg﹣F弹=ma
F弹=kx
随着物块P向下的运动,弹簧的压缩量越来越大,弹力也越来越大,故P向下运动距离为x0的过程加速度向下减小,做加速度减小的加速运动;
P从距离为x0向下运动距离至2x0的过程中加速度向上增大,做加速度增大的减速运动,故A错误,D正确;
B.Q物块所受弹簧的弹力F与P物块所受弹力大小相等,由胡克定律可知,随着压缩量的增加,越来越大直至速度为零,故B错误;
C.由物块Q的受力可知
N=mg+kx
P物块运动时间为t0时到达最低点,此时弹簧的弹力最大,故C错误。
故选:D。
3.(2024秋•苏州期末)如图所示,带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动,小球A用细线悬挂于支架前端,质量为m的物块B始终相对于小车静止在小车右端。B与小车平板间的动摩擦因数为μ。若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角,则此刻小车对物块B的作用力的大小为(重力加速度为g)( )
A.mg B.
C.mgtanθ D.
【解答】解:对A球受力分析如图所示
设小车的加速度为a,A球的质量为m',根据牛顿第二定律可得m'gtanθ=m'a
解得a=gtanθ
B物体受到重力mg和竖直向上的支持力N,以及水平向右的摩擦力f
根据牛顿第二定律有f=ma=mgtanθ
由题可知N=mg
所以小车对物块B的作用力的大小为,故ABC错误,D正确。
故选:D。
4.(2024秋•苏州期末)某同学将一小段粉笔竖直向上抛出,粉笔所受空气阻力大小与速率成正比。关于粉笔被抛出后运动的v﹣t图像,下列选项最合理的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:在粉笔向上运动的过程中,粉笔做减速运动,根据牛顿第二定律可得
mg+kv=ma
则其加速度逐渐减小,速度减为0后,由于重力作用向下运动,则根据牛顿第二定律可得
mg﹣kv=ma
做加速运动,速度逐渐增大,则加速度逐渐减小,直到重力与阻力大小相等,物体做匀速直线运动,综上所述A符合题意,故A正确,BCD错误。
故选:A。
5.(2025春•宿迁期末)如图所示,质量为M、倾角为30°的斜面静止放在水平地面上,一质量为m的木块恰能沿斜面匀速下滑。现用平行于斜面向上的力推木块,使其匀速上滑。已知重力加速度为g,上述两种过程中斜面均保持静止,则( )
A.推力大小为0.5mg
B.以上两种过程中,地面与斜面间均无摩擦力
C.和木块匀速下滑相比,匀速上滑时地面对斜面的支持力减小了0.5mg
D.在木块下滑过程中,若对其施加水平向左推力,斜面对地面压力为(M+m)g
【解答】解:A.用沿斜面向上的力推木块,使之能匀速上滑时,根据平衡条件F=mgsin30°+f
木块恰能沿斜面匀速下滑时,根据平衡条件有mgsin30°=f
解得F=mg,故A错误;
BC.木块匀速下滑时,以木块和斜面为研究对象,根据平衡条件可知N=(M+m)g,f水平=0
木块匀速上滑时,以木块和斜面为研究对象,根据平衡条件可知N′+Fsin30°=(M+m)g,f′水平=Fcos30°
则有N﹣N'=Fsin30°=0.5mg,故B错误,C正确;
D.在木块下滑过程中,若对其施加水平向左推力,将力沿斜面和垂直斜面方向分解,可知此时木块与斜面间的弹力增大,沿斜面向上的摩擦力增大,同时木块受到推力沿斜面向上的分量,故此时木块必定减速,加速度沿斜面向上,对整体受力分析,由于整体具有竖直向上的加速度,故地面对斜面的支持力必定大于(M+m)g,根据牛顿第三定律可知此时斜面对地面压力大于(M+m)g,故D错误。
故选:C。
6.(2025•江苏二模)2022年10月12日,神舟十四号的航天员老师在空间站内进行毛细现象演示的实验。他将3根粗细不同的玻璃管插入到水中,水在液体表面张力的作用下,会快慢不同地充满整根玻璃管,已知水在不同玻璃管内的表面张力大小与玻璃管的半径成正比,即F=kr,关于水在玻璃管中的运动,下列说法正确的是( )
A.水沿玻璃管先做匀加速运动后做匀速运动
B.只减小每根管的直径,管中的液面均下降
C.在粗细不同的玻璃管中的相同高度处,粗管中水的加速度大于细管中水的加速度
D.在粗细不同的玻璃管中的相同高度处,粗管中水的加速度小于细管中水的加速度
【解答】解:CD.设水管半径为r,以空间站为参考系,水在不同玻璃管内的表面张力大小与玻璃管的半径成正比,即F=kr,根据牛顿第二定律可得
kr=ma,m=ρπr2h
得
在粗细不同的玻璃管中的相同高度处,粗管中水的加速度小于细管中水的加速度,故C错误,D正确;
AB.由可知,水沿玻璃管先做加速度减小的加速运动,由于表面张力形成的向上的牵拉效果,减小每根管的直径,管中的液面会上升,故AB错误。
故选:D。
7.(2024秋•连云港期末)光滑水平面上质量均为m的小球A、B用轻弹簧连接,再用水平轻绳将两小球连接在竖直墙上,此时绳1中拉力大小为F。剪断绳1瞬间,A、B两球的加速度大小为( )
A. B.
C. D.aA=0,aB=0
【解答】解:刚开始绳1中拉力大小为F,根据受力平衡可知剪断绳1之前弹簧弹力为F,剪断绳1瞬间,弹簧的弹力不变,仍为F,则此时A的加速度
B受力不变,则加速度仍为零,即aB=0,故B正确,ACD错误。
故选:B。
8.(2024秋•江苏校级期末)如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆下端固定有质量为m的小球,重力加速度为g,下列关于杆对球的作用力F的判断中,正确的是( )
A.小车静止时,F=mgcosθ,方向沿杆向上方
B.小车静止时,F=mgsinθ,向垂直杆向上
C.小车向左以加速度a加速运动时,则
D.小车向右以加速度a加速运动时,则
【解答】解:AB.当小车静止时,球处于平衡状态,则杆对小球的作用力
F=mg
方向竖直向上,故AB错误;
C.当小车向左以加速度a运动时,受力如下图所示,
根据牛顿第二定律可得F合=ma
当加速度大小
a=gtanθ
则杆的作用力
否则
故C错误。
D.当小车向右以加速度a运动时,F的竖直分力向上,且大小等于mg,F的水平分力向右,且大小等于ma,则根据力的合成可得
故D正确。
故选:D。
9.(2025•广陵区校级模拟)如图所示,在一次救灾工作中,一架沿水平直线飞行的直升机A,用悬索(重力可忽略不计)救护困在洪水中的伤员B。在直升机A与伤员B以相同的水平速度匀速运动的同时,悬索将伤员吊起,在某一段时间内,A、B之间的距离s随时间t以s=H﹣kt2(式中H为直升机离水面的高度,k为大于零的常量,各物理量均为国际单位制单位)规律变化,则在这段时间内( )
A.悬索的拉力等于伤员的重力
B.悬索始终处于竖直
C.伤员相对直升机做加速度不变的匀加速曲线运动
D.伤员相对地面做加速度大小、方向不断变化的曲线运动
【解答】解:A.由s=H﹣kt2可知伤员在竖直方向的运动是加速度的方向竖直向上,大小恒定的匀加速直线运动,竖直方向只受两个力的作用,所以悬索的拉力大于伤员的重力,故A错误;
B.因直升机和伤员水平方向以相同的速度匀速运动,故悬索始终处于竖直,故B正确;
C.伤员相对直升机水平方向速度为零,竖直方向向上匀加速直线运动,故伤员相对直升机做加速度不变的匀加速直线运动,故C错误;
D.伤员相对地面水平方向做匀速直线运动,竖直方向向上匀加速直线运动,故伤员相对地面做加速度大小、方向不变的曲线运动,故D错误。
故选:B。
10.(2024秋•海门区校级期末)如图所示,有一质量为m的小球分别与轻绳P和轻弹簧Q相连,其中轻绳P竖直,重力加速度大小为g,则下列说法正确的是( )
A.轻绳P的弹力大小可能大于mg
B.弹簧Q可能处于拉伸状态
C.剪断轻绳P后,小球仍将处于静止状态
D.剪断轻绳P瞬间,小球的加速度大小为g
【解答】解:AB.物块静止处于平衡状态,物块受竖直向下的重力与竖直向上轻绳P的拉力作用,假设物块受到弹簧Q弹力作用,则轻绳P不能处于竖直状态(否则不可能让物体静止),推出与题干矛盾的结论,所以弹簧Q没有产生弹力作用,物块受竖直向下的重力与轻绳P竖直向上的拉力作用,由平衡条件可知,轻绳P的拉力
T=mg
故AB错误;
CD.剪断轻绳前弹簧对物块没有弹力作用,物块受重力与轻绳的拉力作用,剪断轻绳瞬间轻绳的拉力为零,弹簧弹力不能突变仍然为零,物块只受重力作用,由牛顿第二定律得
mg=ma
解得
a=g
剪断轻绳P后,小球不会处于静止状态,故D正确,C错误。
故选:D。
11.(2018秋•镇江期末)如图所示,质量为2kg的物块沿水平地面向左运动,水平向右的恒力F的大小为10N,物块与地面间的动摩擦因数为0.2,g取10m/s2.取水平向左为正方向,则物块的加速度为( )
A.﹣7m/s2 B.3m/s2 C.﹣3m/s2 D.5m/s2
【解答】解:以向左为正方向,对物块,
由牛顿第二定律得:﹣F﹣μmg=ma,
代入数据解得:a=﹣7m/s2,故A正确,BCD错误;
故选:A。
12.(2025•江苏模拟)如图所示,三个质量均为m=1kg的物块用不可伸长的轻绳连接起来,各物块间、物块与接触面间的动摩擦因数均为μ=0.1,绳子和滑轮间的摩擦不计,其中水平面内的绳子处于水平方向,而竖直面内的绳子处于竖直方向,g=10m/s2。将该系统由静止释放,三个物块开始运动,则竖直面内的物块的加速度为( )
A.2m/s2 B.2.5m/s2 C.3m/s2 D.
【解答】解:设竖直绳拉力为T1,绕过定滑轮的绳子拉力为T2,三物体加速度大小一样为a,
由牛顿第二定律可知,
对竖直方向物体有:mg﹣T1=ma,
对水平面上的下面物体有:T1﹣T2﹣μmg﹣2μmg=ma,
对水平面上的上面物体有:T2﹣μmg=ma,
联立可得:a=2m/s2,故A正确,BCD错误;
故选:A。
13.(2025春•南通期末)如图所示,物块a通过轻弹簧与物块b连接,用手托住b保持静止。现将a、b由静止释放,不计空气阻力,从释放到弹簧第一次恢复原长的过程中,a、b下落的速度v随时间t变化的图像可能是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:将a、b由静止释放瞬间,a受到重力和向上的弹力,合力为0,加速度为0;b受到重力和向下的弹力,加速度大于g。之后弹簧第一次恢复原长的过程中,弹力减小,a加速度逐渐增大,b加速度逐渐减小,待弹簧恢复原长时,两者加速度相等均为g。根据v﹣t图像斜率表示加速度的大小及方向,可知C正确,ABD错误。
故选:C。
14.(2025春•江苏期中)如图所示,A为一足够长的固定斜面,物块B由静止释放后能沿斜面匀加速下滑,现使物块B在t=0时由静止释放,并同时受到一随时间变化规律为F=kt的垂直于斜面的作用力,x、v、f和E分别表示物块位移、速度、所受的摩擦力和机械能,下列图像中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:AB.物块沿斜面下滑过程中,由于F随时间均匀增大,物块对斜面的压力均匀增大,物块所受的滑动摩擦力均匀增大,所以物块所受的合力先沿斜面向下均匀减小,然后沿斜面向上均匀增大,物块停止运动前,物块先做加速度减小的加速运动,后做加速度增大的减速运动,故A错误,B正确;
C.t=0时刻物体对斜面压力不为零,所以所受的摩擦力不为零,故C错误;
D.物块沿斜面下滑过程中,滑动摩擦力一直做负功,物块机械能减小,但滑动摩擦力大小在随时间变化,物体速度大小也在随时间变化,所以滑动摩擦力所做的功并非随时间均匀增大,物块的机械能也并非随时间均匀减小,故D错误。
故选:B。
15.(2025•宿迁三模)如图所示,不可伸长的细线一端固定,另一端系一小球,小球从与悬点等高处由静止释放后做圆周运动,不计空气阻力。小球从释放向最低点运动的过程中,设细线与水平方向夹角为θ,则线中拉力的大小F、小球沿圆弧切线方向加速度的大小a随sinθ变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:小球在圆周运动的过程中,受到重力G和绳子的拉力F。
小球做圆周运动,根据牛顿第二定律得:F﹣mgsinθ
根据动能定理得:mgRsinθmv2
联立可得:T=3mgsinθ
在切线方向上,根据牛顿第二定律得:mgcosθ=ma
小球沿圆弧切线方向加速度的大小a=gcosθ
故A正确,BCD错误。
故选:A。
16.(2024秋•镇江期末)如图所示,质量为m的物块B叠放在轻弹簧上,处于静止状态。将质量为m的物块A无初速的放上B的瞬间开始计时,直到B运动到最低点。设B相对初始位置的位移为x,B的加速度大小为a,B的速度为v,弹簧对B的弹力为F,AB之间压力为FN,运动时间为t,重力加速度为g,弹簧始终在其弹性限度内,关于上述过程下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:A.物块A无初速的放上B的瞬间,AB的加速度最大,随着AB向下运动,加速度先减小后增大,前与后时间内加速度大小具有对称性,故A正确;
B.AB向下运动,加速度先减小后增大,v−t图像的斜率表示加速度,则v−t图像的斜率应先变小后变大,故B错误;
C.由胡克定律得F=k(x0+x),kx0=mg
可得F=kx+mg
则F−x图像是不过坐标原点的直线,故C错误;
D.AB向下运动过程中,对AB整体由牛顿第二定律得2mg﹣F=2ma,F=kx+mg
对物块A由牛顿第二定律得mg﹣FN=ma
联立可得
则FN−x图像纵坐标截距为,故D错误。
故选:A。
17.(2025•射阳县校级模拟)《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领,智能机器制造是一个重要方向。如图所示,智能机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球,保持静止状态,铁夹与球接触面竖直,则( )
A.小球共受到4个力的作用
B.增大铁夹的压力,小球所受的摩擦力变大
C.小球所受的重力与铁夹对小球的作用力大小相等
D.用铁夹夹起小球向下做匀加速运动,小球受到的摩擦力变大
【解答】解:A.小球受重力、夹子两侧的2个弹力和2个摩擦力共5个力的作用,故A错误;
B.小球在竖直方向受到的摩擦力与重力大小相等,与大铁夹的压力无关,故B错误;
C.根据共点力平衡条件可知,小球所受的重力与铁夹对小球的作用力大小相等,故C正确;
D.开始时两个摩擦力的和与重力大小相等,方向相反,若用铁夹夹起小球向下做匀加速运动,选取向下为正方向,则小球的加速度满足:ma=mg﹣2f,小球受到的摩擦力可能减小,故D错误。
故选:C。
18.(2024秋•镇江期末)如图所示,质量为M的棋子压着质量为m的纸条,放在粗糙的水平桌面上。已知棋子与纸条间动摩擦因数为μ1,纸条与水平桌面间的动摩擦因数为μ2,重力加速度为g,若要沿水平方向将纸条从棋子下方抽出,纸条的加速度至少应大于( )
A.μ1g B.μ2g
C. D.
【解答】解:若棋子恰与纸条产生相对滑动,棋子与纸条间动摩擦因数为μ1,则对棋子分析μ1Mg=Ma
解得a=μ1g
则若要沿水平方向将纸条从棋子下方抽出,纸条的加速度至少应大于μ1g,故A正确,BCD错误。
故选:A。
19.(2025•建邺区校级模拟)如图所示,一个质量为m的小环套在一根倾角θ的杆子上,小环通过一根不可伸长的轻质细线悬挂一个质量为M的小球,两者一起沿杆运动,稳定后连接小球的细线偏离垂直杆方向的夹角为β,且保持不变。下列关于小环与小球运动性质说法正确的是( )
A.沿杆做加速度为a=gsinθ+gtanβcosθ的匀加速下滑
B.沿杆做加速度为a=gsinθ﹣gtanβcosθ的匀加速下滑
C.沿杆做加速度为a=gsinθ+gtanβcosθ的匀减速上滑
D.沿杆做加速度为a=gsinθ﹣gtanβcosθ的匀减速上滑
【解答】解:小环和小球稳定后具有相同的加速度,且小球受到重力Mg和细线拉力T,
对小球,由牛顿第二定律可知:
小球沿杆方向:Mgsinθ+Tsinβ=Ma
垂直杆的方向:Tcosβ﹣Mgcosθ=0
联立知,小球与小环整体的加速度大小:
a=gsinθ+gtanβcosθ 方向沿杆向下,
若小环是光滑的,由牛顿第二定律可知,整体的加速度为:
可知小环受到的滑动摩擦力沿杆向下,则小环和小球的速度方向沿杆向上,二者一起匀减速向上滑。
故C正确,ABD错误。
故选:C。
二.解答题(共1小题)
20.(2025•金坛区校级开学)如图所示,质量m=2kg的物体静止与水平面上,现用一水平向右的恒力F=14N拉物体,物体运动9m后撤去拉力F,已知物体与水平面之间的动摩擦因数μ=0.5,g取10m/s2。求:
(1)物体在恒力作用下运动时的加速度大小a;
(2)撤去外力时速度大小v;
(3)撤去外力后,物体继续移动的位移大小x。
【解答】解:(1)物体在恒力作用下运动时,根据牛顿第二定律得:
F﹣μmg=ma
解得:a=2m/s2
(2)已知物体运动的位移大小为x1=9m时撤去拉力F,由运动学公式得
v2=2ax1
解得:v=6m/s
(3)设撤去外力后物体做匀加速直线运动的加速度大小为a′,根据牛顿第二定律得:
μmg=ma′,解得:a′=5m/s2
由运动学公式得:
v2=2a′x
解得:x=3.6m
答:(1)物体在恒力作用下运动时的加速度大小a为2m/s2;
(2)撤去外力时速度大小v为6m/s;
(3)撤去外力后,物体继续移动的位移大小x为3.6m。
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