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1、第 - 1 - 页 共 9 页 课时素养评价十七 牛顿第二运动定律课时素养评价十七 牛顿第二运动定律 一、选择题(本题共 6 小题，每题 4 分，共 24 分) 1.(2019三明市高一检测)力学中的三个基本单位分别是 kg、m、s，其他单位都可以利用物 理公式从这三个基本单位推导出来，运动学中有一重要物理量叫作动量，其表达式为 p=mv， 则下列关于动量的单位判断正确的是( ) A.kgm/s2 B.Ns C.N/s D.N/m 【解析】 选 B。 在国际单位制中质量 m 的单位是 kg， 速度 v 的单位是 m/s， 根据动量表达式 p=mv， 可得动量单位为 kgm/s；力的单位 N=k
2、gm/s2，所以 kgm/s=Ns，故 B 正确。 2.一物体静止在光滑的水平面上，现同时给它施加两个水平方向的恒定拉力，F1=9 N，F2=5 N， 如图所示，此后物体将( ) A.向右匀速运动 B.向左匀速运动 C.向右匀加速直线运动 D.向左匀加速直线运动 【解析】选 C。根据滑块的受力情况可知，物体受到的合外力 F=F1-F2=4 N，方向水平向右，根 据牛顿第二定律可知，物体将向右做匀加速直线运动，故 C 正确。 【补偿训练】 如图所示，放在光滑水平面上的一个物体，同时受到两个水平方向力的作用，其中水平 向右的力 F1=5 N，水平向左的力 F2=10 N，当 F2由 10 N 逐渐
3、减小到零的过程中，物体的加速度 大小是( ) A.逐渐减小 B.逐渐增大 C.先减小后增大D.先增大后减小 【解析】 选 C。 一开始， 物体受合力为 F=10 N-5 N=5 N， 方向水平向左， 当 F2由 10 N 逐渐减小， F 也逐渐减小， 当 F2减小到 5 N 时， F 值变为 0， 随着 F2的继续减小， F 方向变为水平向右， 从 0 第 - 2 - 页 共 9 页 逐渐增大，当 F2变为 0 的时候，F 变为最大 5 N，由牛顿第二定律，物体的加速度也是先减小 后增大，故 C 正确，A、B、D 错误。 3.在行车过程中，遇到紧急刹车，乘客可能受到伤害，为此人们设计了如图所示
4、的安全带以 尽可能地减轻猛烈碰撞，假定乘客质量为 50 kg，汽车车速为 108 km/h，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为 5 s，安全带对乘客的作用力大小最接近 ( ) A.50 N B.300 N C.800 N D.1 080 N 【解析】选 B。乘客的加速度与车一样，即加速度 a= m/s2=-6 m/s2，负号表 示加速度方向与速度方向相反，故乘客加速度的大小为 6 m/s2，乘客在安全带的作用力下产生 加速度，根据牛顿第二定律可知，安全带对乘客的作用力为 F=ma=506 N=300 N，故 B 正确。 4.(2019泉州高一检测)如图，竖直轻弹簧下端固定，上端连接着质量为 m
5、 的小球，小球在 竖直向下 F=2mg 的力作用下处于静止状态。现突然撤去力 F，小球上升，不计空气阻力，重力 加速度为 g，则( ) A.撤去力 F 瞬间，小球加速度大小为 2g B.小球在上升的过程中，加速度先增大再减小 C.当弹簧恢复到原长时，小球速度最大 D.小球在上升的过程中，先做匀加速运动再做匀减速运动 【解析】选 A。撤去力 F 一瞬间，小球所受的合力大小为 F=2mg，方向竖直向上，加速度大小 为 a=2g，A 正确；小球上升的过程中，所受合力刚开始竖直向上，则小球做加速度逐渐减 小的加速运动，当弹簧弹力和重力相等时，小球速度最大，此时加速度为零，当小球继续上 升的过程中，合力
6、竖直向下，小球做加速度逐渐增大的减速运动，B、C、D 均错误。 第 - 3 - 页 共 9 页 5.公路上一质量为 m 的汽车， 在恒定牵引力 F 的作用下由静止做匀加速直线运动， 经过时间 t 关闭发动机，又经过 2t 时间，汽车停止。则汽车受到的阻力应为( ) A.F B. C. D. 【解析】 选 C。 设阻力为 f， 由牛顿第二定律和运动学公式可得 F-f=ma1， f=ma2， v=a1t， v=a22t， 联立四式可得 f=，故 C 正确。 【补偿训练】 一个质量为 m 的物体，放在水平桌面上，受到水平拉力 F 的作用，产生的加速度为 a， 物体受到的摩擦力为 f。当水平拉力变为
7、2F 时，有( ) A.物体的加速度变为 2a B.物体的加速度的大小增加 C.物体受到的摩擦力小于 f D.物体受到的摩擦力大于 f 【解析】 选 B。 水平桌面上的物体在水平拉力 F 作用下加速运动， 受到的摩擦力是滑动摩擦力， 因此 f=N=mg，无论水平拉力是 F 还是 2F，滑动摩擦力不变，选项 C、D 错误；根据牛顿 第二定律 F-f=ma 可得， a=， 因此， 当水平拉力 F 的大小变为 2F 时， 加速度 a= 2a，加速度大小增加了 a=a-a=，选项 B 正确，而选项 A 错误。 6.如图，木块 A、B 的质量均为 1 kg，它们与水平面间的动摩擦因数均为 0.2，它们之
8、间用一 轻质弹簧连接，取 g=10 m/s2，现用 F=10 N 的水平拉力作用在 A 上使 A、B 一起向右做匀加速 直线运动，某时刻撤去 F，则 ( ) A.撤去 F 前 A、B 的加速度为 5 m/s2 B.撤去 F 前弹簧的弹力大小为 5 N 第 - 4 - 页 共 9 页 C.撤去 F 的瞬间 A 的加速度大小为 5 m/s2 D.撤去 F 的瞬间 B 的加速度大小为 5 m/s2 【解析】选 B。撤去 F 前 A、B 的加速度为 a=3 m/s2，选项 A 错误；撤去 F 前弹 簧的弹力大小为 F1=ma+mg=5 N，选项 B 正确 ； 撤去 F 的瞬间，弹力不变，对 A： mg
9、+F1=maA，解得 aA=7 m/s2， 对 B， 因弹力和摩擦力都不变， 则加速度仍为 3 m/s2， 则选项 C、 D 错误；故选 B。 二、计算题(本题共 2 小题，共 36 分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标 明单位) 7.(16 分)如图甲，质量为 m=2 kg 的物体置于倾角为 =37的固定且足够长的斜面上，对物 体施以平行于斜面向上的拉力 F， 在 t1=1 s 时撤去拉力， 物体运动的部分 v-t 图像如图乙所示， 重力加速度 g 取 10 m/s2，试求：拉力 F 的大小和物体与斜面间的动摩擦因数。 【解析】由图像可知，有力 F 时加速度的大小为 a1=20
10、 m/s2； 撤力 F 后加速度大小为 a2=10 m/s2 由牛顿第二定律： F-mgsin-mgcos=ma1 mgsin+mgcos=ma2 解得：F=60 N =0.5 答案：60 N 0.5 8.(20 分)如图所示，质量 m=2.0 kg 的物体置于光滑水平面上，t=0 时刻，在大小为 F=6.0 N 的水平拉力作用下，物体由静止开始做匀加速直线运动。求： (1)物体做匀加速直线运动的加速度大小 a。 (2)物体在 t=2.0 s 时的速度大小 v。 【解析】(1)对物体受力分析可得 第 - 5 - 页 共 9 页 根据牛顿第二定律 F=ma 解得 a=3 m/s2。 (2)物体做
11、匀加速直线运动 v=at 解得 v=6 m/s 答案：(1)3 m/s2 (2)6 m/s 【补偿训练】 如图所示，质量为 m 的小球固定在水平轻弹簧的一端，并用倾角为 30的光滑木板 AB 托 住，小球恰好处于静止状态。当木板 AB 突然向下撤离的瞬间，小球的加速度为多少？方向如 何？ 【解析】 小球静止时受力如图所示， 竖直方向受力平衡， 有 F1cos30=mg。 所以 F1= mg。当木板 AB 向下撤离的瞬间，F1立刻消失，F2与 mg 的合力 F合与 F1等大反向，保持不变，由牛顿第二定律得，a=g，方向垂直于木板向下。 答案：g，方向垂直于木板向下 【总结提升】瞬时问题的分析方法
12、 在求解涉及弹簧、绳子等的瞬时问题时，可从以下两个方面去进行分析： 第 - 6 - 页 共 9 页 (1)变化瞬间力未能变的情况：像弹簧、橡皮筋等物体两端连接其他物体时，若其一端受力有 变化，则不会引起这些物体上的力立即发生变化，原因是它们的形变需要一定的时间。 (2)变化瞬间力发生突变的情况：像用绳、轻杆、硬的物质连接物体时，当其连接物体的受力 发生变化时，将会引起绳、轻杆等物体上力的突变。 9.(6 分)质量为 1.5 kg 的物体 A 静止在竖直的轻弹簧上， 质量为 0.5 kg 的物体 B 由细线悬挂 在天花板上，B 与 A 刚好接触但不挤压。现突然将细线剪断，则剪断后瞬间 A、B 间
13、的作用力 大小为(g 取 10 m/s2) ( ) A.0 B.2.5 N C.5 N D.3.75 N 【解析】选 D。当细线剪断瞬间，细线的弹力突然变为零，则 B 物体与 A 物体突然有了相互作 用的弹力，此时弹簧形变仍不变，对 A、B 整体受力分析可知，整体受重力 G=(mA+mB)g=20 N， 弹力为 F=mAg=15 N，由牛顿第二定律 G-F=(mA+mB)a，解得 a=2.5 m/s2，对 B 受力分析，B 受重 力和 A 对 B 的弹力 F1，对 B 有 mBg-F1=mBa，可得 F1=3.75 N，选项 D 正确。 10.(6 分)(多选)(2019泉州高一检测)如图所示
14、，质量分别为 2 kg、3 kg 的 A、B 两物体叠放 在水平地面上，A 与 B 之间、B 与地面之间的动摩擦因数均为 0.2，设最大静摩擦力与滑动摩 擦力相等，要使 A、B 一起向右运动且保持相对静止，水平拉力 F 的可能取值为( ) A.8 N B.12 N C.18 N D.22 N 【解析】选 B、C。A、B 保持相对静止，则 A、B 具有共同的加速度，A 的加速度由 B 所给的摩 擦力提供，故 A 的加速度最大为 a=g=2 m/s2，当 B 的加速度小于等于 2 m/s2时，二者均可保 持相对静止，取整体作为研究对象，分析受力，结合牛顿第二定律可知 0F-(mA+mB)g (mA
15、+mB)a，代入数据解得 10 NF 20 N，故符合题意的为 B、C。 第 - 7 - 页 共 9 页 11.(6 分)(多选)如图所示，质量为 m=1 kg 的物体与水平地面之间的动摩擦因数为 0.3，当物 体运动的速度为 10 m/s 时， 给物体施加一个与速度方向相反的大小为 F=2 N 的恒力， 在此恒力 作用下(取 g=10 m/s2) ( ) A.物体经 10 s 速度减为零 B.物体经 2 s 速度减为零 C.物体速度减为零后将保持静止 D.物体速度减为零后将向右运动 【解析】选 B、C。物体受到向右的滑动摩擦力 Ff=FN=mg=3 N，根据牛顿第二定律得 a= = m/s2
16、=5 m/s2，方向向右，物体减速到零所需的时间 t= s=2 s，选项 A 错误，B 正确 ； 减速到零后，恒力 FM，f 为正值，B 受摩擦力方向 向右 ； 若 mM，f 为负值，B 受摩擦力方向向左，故 A 错误，B 正确 ； 把两个物体看作一个整体， 若 F 增大，则两个物体的加速度 a 也增大，f 也增大，当 f 达到最大静摩擦力后，物体 A、B 间会打滑，故 C、D 正确。 12.(22 分)将一个物体用弹簧测力计竖直悬挂起来后，弹簧测力计(弹簧测力计的量程为 100 N)的示数如图甲所示，之后将该物体放到粗糙的水平面上如图乙所示，当逐渐增大拉力到 43 N 时， 物体刚好运动，
17、物体运动之后只用 40 N 的拉力就能保持向右匀速运动(g 取 10 m/s2)。 求 ： (1)物体的质量为多少千克？物体与地面的最大静摩擦力为多大？ (2)物体与地面间的动摩擦因数为多大？ (3)如果将拉力改为 60 N，并且由静止拉物体运动，经过 10 s 时物体的运动速度和位移各为多 少？ 【解析】(1)由题图得 G=80 N=mg，故物体的质量 m=8.0 kg，物体受到的最大静摩擦力 fm=43 N。 (2)受力分析如图，可得：N=G=80 N 滑动摩擦力： f=F=40 N， =0.5。 (3)由牛顿第二定律知： F合=F-f=ma 第 - 9 - 页 共 9 页 可得：a= m
18、/s2=2.5 m/s2 v=v0+at=2.510 m/s=25 m/s s=v0t+ at2= 2.5102 m=125 m。 答案：(1)8.0 kg 43 N (2)0.5 (3)25 m/s 125 m 【补偿训练】 如图所示，质量 m=1 kg 的球穿在斜杆上，斜杆与水平方向成 30角，球与杆之间的动摩 擦因数 =，球受到竖直向上的拉力 F=20 N，则球的加速度多大？(g 取 10 m/s2) 【解析】球受到重力 mg、杆的支持力 FN、杆的摩擦力 Ff和竖直向上的拉力 F 四个力的作用(如图所示)，建立直角坐标系，由牛顿第二定律得 Fsin 30-mgsin 30-Ff=ma Fcos 30=mgcos 30+FN，Ff=FN 联立以上各式解得 a=2.5 m/s2。 答案：2.5 m/s2