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牛顿第二定律经典好题

牛顿第二定律瞬间问题1.如图所示,一木块在光滑水平面上受一恒力F作用而运动,前方固定一个弹簧,当木块接触弹簧后( )A.将立即做变减速运动B.将立即做匀减速运动C.在一段时间内仍然做加速运动,速度继续增大D.在弹簧处于最大压缩量时,物体的加速度为零解析:因为水平面光滑,物块与弹簧接触前,在推力的作用下做加速运动,与弹簧接触后,随着压缩量的增加,弹簧弹力不断变大,弹力小于推力时,物体继续加速,弹力等于推力时,物体的加速度减为零,速度达到最大,弹力大于推力后,物体减速,当压缩量最大时,物块静止.答案:C2.(2017届浏阳一中月考)搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车,当力沿斜面向上,大小为F时,物体的加速度为a1;若保持力的方向不变,大小变为2F时,物体的加速度为a 2,则( )A.a1=a2B.a1<a2<2a1C.a2=2a1D.a2>2a1解析:当力沿斜面向上,大小为F时,物体的加速度为a1,则F-mg sinθ-μmg cosθ=ma1;保持力的方向不变,大小变为2F时,物体的加速度为a2,2F-mg sinθ-μmg cosθ=ma2;可见a2>2a1;综上本题选D.答案:D3.(2017届天津一中月考)如图所示,A、B、C三球质量均为m,轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连,A、B间固定一个轻杆,B、C间由一轻质细线连接.倾角为θ的光滑斜面固定在地面上,弹簧、轻杆与细线均平行于斜面,初始系统处于静止状态,细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是( )A.A球的受力情况未变,加速度为零B.C球的加速度沿斜面向下,大小为gC.A、B之间杆的拉力大小为2mg sinθD.A、B两个小球的加速度均沿斜面向上,大小均为12g sinθ解析:细线被烧断的瞬间,以A、B整体为研究对象,弹簧弹力不变,细线拉力突变为0,合力不为0,加速度不为0,故A错误;对球C,由牛顿第二定律得:mg sinθ=ma,解得:a=g sinθ,方向向下,故B错误;以A、B、C组成的系统为研究对象,烧断细线前,A、B、C静止,处于平衡状态,合力为零,弹簧的弹力f=3mg sinθ,烧断细线的瞬间,由于弹簧弹力不能突变,弹簧弹力不变,以A、B为研究对象,由牛顿第二定律得:3mg sinθ-2mg sinθ=2ma,则B的加速度a=12g sinθ,故D正确;由D可知,B的加速度为a=12g sinθ,以B为研究对象,由牛顿第二定律得T-mg sinθ=ma.解得:T=32mg sinθ,故C错误;故选D.答案:D9.如图所示,质量分别为m、2m的两物块A、B中间用轻弹簧相连,A、B与水平面间的动摩擦因数均为μ,在水平推力F作用下,A、B一起向右做加速度大小为a的匀加速直线运动。

当突然撤去推力F的瞬间,A、B两物块的加速度大小分别为( ) A.aA=2a+3μg B.aA=2(a+μg)C.aB=a D.aB=a+μg答案AC解析撤去F前,根据牛顿第二定律,对A、B、弹簧整体有F-μ·3mg=3ma, 对B 有FN-μ·2mg=2ma,得FN=2(a+μg)m。

撤去F的瞬间弹簧弹力不变,大小仍为FN,两物块受到的滑动摩擦力不变,所以,物块B受力不变,aB=a,对物块A,由牛顿第二定律得FN+μmg=maA,有aA=2a+3μg。

综上分析,A、C项正确。

整体隔离法的灵活应用3.如图所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B受到的摩擦力( )A.方向向左,大小不变B.方向向左,逐渐减小C.方向向右,大小不变D.方向向右,逐渐减小解析:A、B两物块叠放在一起共同向右做匀减速直线运动,对A、B整体根据牛顿第二定律有a=μ?mA+mB?gmA+mB=μg,然后隔离B,根据牛顿第二定律有fAB=mBa=μmBg,其大小不变,物块B向右做匀减速直线运动,故加速度方向向左,摩擦力向左;故选A.答案:A4.如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块,其中质量为2m 和3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为T.现用水平拉力F拉其中一个质量为3m的木块,使三个木块以同一加速度运动,则以下说法正确的是( ) A.质量为2m的木块受到四个力的作用B.当F逐渐增大到T时,轻绳刚好被拉断C.当F逐渐增大到1.5T时,轻绳还不会被拉断D.轻绳刚要被拉断时,质量为m和2m的木块间的摩擦力为2 3 T解析:质量为2m的木块受到重力、质量为m的木块的压力、m对其作用的向后的摩擦力、轻绳的拉力、地面的支持力五个力的作用,故A错误;对整体,由牛顿第二定律可知,a=F6m;隔离后面的叠加体,由牛顿第二定律可知,轻绳中拉力为F′=3ma=F2,由此可知,当F逐渐增大到2T时,轻绳中拉力等于T,轻绳才刚好被拉断,故B错误,C正确;轻绳刚要被拉断时,木块加速度a′=T3m ,质量为m和2m的木块间的摩擦力为f=ma′=T3,故D错误.故选C.答案:C4.(2016届马鞍山二中、安师大附中、淮北一中、铜陵一中联考)如图所示,在倾角为θ的固定斜面上有两个靠在一起的物体A、B,两物体与斜面间的动摩擦因数μ相同,用平行于斜面的恒力F向上推物体A使两物体沿斜面向上做匀加速运动,且B对A的压力平行于斜面,则下列说法中正确的是( )A.只减小A的质量,B对A的压力大小不变B.只减小B的质量,B对A的压力大小会增大C.只减小斜面间的倾角,B对A的压力大小不变D.只减小两物体与斜面间的动摩擦因数μ,B对A的压力会增大解析:将A、B看成一个整体,整体在沿斜面方向上受到沿斜面向下的重力的分力,沿斜面向下的滑动摩擦力,沿斜面向上的推力,根据牛顿第二定律可得a=F-?mA+m B?g sinθ-μ?m A+m B?g cosθmA+m B=FmA+m B-g sinθ-μg cosθ,隔离B分析可得N-mBg sinθ-μmBg cosθ=mBa,解得N=mBFmA+m B,由牛顿第三定律可知,B对A的压力N′=mBFmA+m B,若只减小A的质量,压力变大,若只减小B的质量,压力变小,A、B错误;A、B之间的压力与斜面的倾角、与斜面间的动摩擦因数无关,C正确,D错误.答案:C4.(2016届河南顶级名校月考)两个质量分别为m1、m2的物体A和B紧靠在一起放在光滑水平桌面上,如图所示,如果它们分别受到水平推力2F和F,则A、B之间弹力的大小为( )A.m2m1+m2F B.m1m1+m2FC.m1+2m2m1+m2F D.2m1+m2m1+m2F解析:根据牛顿第二定律对整体有:2F-F=(m1+m2)a,方向水平向右:对物体B有:FN-F=m2a,联立上述两式得:F N=m1+2m2m1+m2F,故选项A、B、D均错误,选项C正确.答案:C临界极值问题6.(2017届辽宁二中月考)如图所示,A 、B 两物块的质量分别为3m 和2m ,两物块静止叠放在水平地面上A 、B 间的动摩擦因数为μ,B 与地面间的动摩擦因数为12μ(μ≠0).最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g .现对B 施加一水平推力F ,则下列说法正确的是( )A .若F =μmg ,A 、B 间的摩擦力一定为零B .当F >7.5μmg 时,A 相对B 滑动C .当F =3μmg 时,A 的加速度为μgD .若去掉B 上的力,而将F =3μmg 的力作用在A 上,则B 的加速度为0.1μg 解析:A 、B 与地面间的最大静摩擦力为f 1=12μ(3m +2m )g =5μmg2,若F =μmg ,A 、B保持静止,A 、B 间的摩擦力一定为零,故A 正确;A 物体的最大加速度为μg ,根据牛顿第二定律有F -5μmg2=5ma ,解得F =7.5μmg ,故当F >7.5μmg 时,A 相对B 滑动,故B 正确;当F =3μmg 时,A 、B 保持相对静止,A 的加速度为a =3μmg -5μmg 25m =0.1μg ,故C错误;若去掉B 上的力,而将F =3μmg 的力作用在A 上,B 发生相对滑动的临界加速度a=3μmg -52μmg2m=0.25μg ,对A 分析F -3μmg =3ma ,解得不发生相对滑动的最小拉力F=3.75μmg ,可知F =3μmg 的力作用在A 上,一起做匀加速直线运动,a =F -52μmg5m=0.1μg ,故D 正确.答案:ABD例3 如图所示,物体A 叠放在物体B 上,B 置于光滑水平面上,A 、B 质量分别为m A=6 kg 、m B =2 kg ,A 、B 之间的动摩擦因数μ=0.2,开始时F =10 N ,此后逐渐增大,在增大到45 N 的过程中,则( )A.当拉力F <12 N 时,物体均保持静止状态B.两物体开始没有相对运动,当拉力超过12 N 时,开始相对滑动C.两物体从受力开始就有相对运动D.两物体始终没有相对运动(1)A 、B 何时发生相对滑动?提示:当A 、B 间摩擦力达到最大值时。

(2)适合以哪一物体求临界加速度?提示:B。

尝试解答选D。

当A、B间达最大静摩擦力时两者开始相对滑动,以B为研究对象,设临界加速度为a,由牛顿第二定律得:μm A g=m B a,得a=6 m/s2。

由整体法得:F=(mA+m B)a=48 N,所以F增大到45 N的过程中,两物体始终没相对运动。

2.如图所示,质量均为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止,用大小等于mg的恒力F向上拉B,运动距离h时,B与A分离,下列说法正确的是( )A.B和A刚分离时,弹簧长度等于原长B.B和A刚分离时,它们的加速度为gC.弹簧的劲度系数等于mg hD.在B和A分离前,它们做匀加速直线运动答案 C解析A、B分离前,A、B共同做加速运动,由于F是恒力,而弹力是变力,故A、B 做变加速直线运动,当两物体要分离时,F AB=0。

对B:F-mg=ma,对A:kx-mg=ma。

即F=kx时,A、B分离,此时弹簧处于压缩状态,由F=mg,拉B前设弹簧压缩量为x0,则2mg=kx0,h=x0-x,解以上各式得k=mgh,综上所述,只有C项正确。

3. (2017届福建师大附中期中)如图所示,a、b两个带有异种电荷的小球(可视为质点)分别被两根绝缘细线系在木盒内,且在同一竖直线上,木盒置于固定的台秤上,整个装置静止,细绳均有弹力.若将系b的细线剪断,下列说法中正确的是( ) A.剪断细线瞬间,台秤的示数不变B.剪断细线瞬间,台秤的示数变小C.在b向a靠近的过程中,台秤的示数不变D.在b向a靠近的过程中,台秤的示数变大解题思路:静止时,对小球b和整体进行受力分析,根据共点力平衡的条件得出力之间的关系.若将系b的细线断开,对整体进行受力分析,运用牛顿第二定律求解.解析:将a、b两个小球和木盒看做整体,开始台秤示数等于它们的总重力,将系b的细线剪断后,b球向上加速,系统处于超重状态,台秤示数大于它们的总重力,在b向a靠近的过程中,a、b之间的库仑力增大,台秤的示数变大,D正确.综上本题选D.答案:D运动与力的关系5.(2016届河南扶沟高中月考)高空滑索是一种勇敢者的运动项目.如果一个人用轻绳通过轻质滑环悬吊在足够长的倾斜钢索上运动,在下滑过程中可能会出现如图甲、乙所示的两种情形.不计空气阻力,则下列说法正确的是( )A.图甲的情形中,人只能匀加速下滑B.图甲的情形中,钢索对轻环的作用力大小为3mg 2C.图乙的情形中,人匀速下滑D.图乙的情形中,钢索对轻环无摩擦力解析:题图甲的情形中,受力如图(a)所示:所以人只能匀加速下滑,选项A正确;钢索对轻环的作用力大小为N=mg cos30°=3mg 2,选项B正确;题图乙的情形中,受力如图(b)所示:所以人匀速下滑,选项C正确;对钢环分析如图(c)所示:题图乙的情形中,钢索对轻环有摩擦力,选项D错误;综上本题选A、B、C.答案:ABC8.(2016届四川凉山州一诊)如图所示,倾角为θ的斜面放在粗糙的水平地面上,现有一带固定支架的滑块m正沿斜面加速下滑.支架上用细线悬挂的小球达到稳定(与滑块相对静止)后,悬线的方向与竖直方向的夹角也为θ,斜面体始终保持静止,则下列说法正确的是( )A.斜面光滑B.斜面粗糙C.达到稳定状态后,地面对斜面体的摩擦力水平向左D.达到稳定状态后,地面对斜面体的摩擦力水平向右解析:隔离小球,可知小球的加速度方向为沿斜面向下,大小为g sinθ,对支架系统进行分析,只有斜面光滑,支架系统的加速度才是g sinθ,所以A正确,B错误.将支架系统和斜面看成一个整体,因为整体具有沿斜面向下的加速度,故地面对斜面体的摩擦力水平向左,C正确,D错误.故选A、C.答案:AC7.(2017届河南中原名校联考)某科研单位设计了一空间飞行器,飞行器从地面起飞时,发动机提供的动力方向与水平方向夹角α=60°,使飞行器恰恰沿与水平方向成θ=30°角的直线斜向右上方匀加速飞行,经时间t后,将动力的方向沿逆时针旋转60°同时适当调节其大小,使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行,飞行器所受空气阻力不计,下列说法中正确的是( )A.加速时加速度的大小为gB.加速时动力的大小等于mgC.减速时动力的大小等于3 2 mgD.减速飞行时间t后速度为零解析:起飞时,飞行器受动力和重力,两个力的合力与水平方向成30°角斜向上,设动力为F,合力为F合,由几何关系得F合=mg,由牛顿第二定律得飞行器的加速度为a1=g;加速时动力的大小F=3mg.动力方向逆时针旋转60°,合力的方向与水平方向成30°角斜向下,动力F′跟合力F合′垂直,由几何关系得动力的大小F′=32mg,此时合力的大小为F合′=mg sin30°,飞行器的加速度大小a2=g2,所以减速飞行时间2t后速度为零,故A、C正确.答案:AC8.如图所示,倾角θ=30°的光滑斜面体固定在水平面上,斜面长度L=0.8 m,一质量m=1×10-3kg、带电量q=+1×10-4C的带电小球静止在斜面底端.现要使小球能够到达斜面顶端,可施加一沿斜面向上、场强大小为E=100 V/m的匀强电场,重力加速度g=10 m/s2,则这个匀强电场存在的时间t可能为( )A.0.5 s B.0.4 sC.0.3 s D.0.2 s解析:电场存在时,a1=Eqm-g sinθ=5 m/s2,方向向上,电场消失后,a2=g sinθ=5 m/s2,方向向下,若小球恰好到达斜面顶端,L=12a1t2+?a1t?22a2,可得t=0.4 s,选项A、B 正确.答案:AB动力学图像问题4.(2016届辽宁师大附中期中)一个物体在多个力的作用下处于静止状态,如果仅使其中一个力大小逐渐减小到零,然后又从零逐渐恢复到原来的大小(此力的方向始终未变),在此过程中其余各力均不变.那么,图中能正确描述该过程中物体速度变化情况的是( ) 解析:原来物体在多个力的作用下处于静止状态,物体所受的合力为零,使其中的一个力保持方向不变、大小逐渐减小到零,然后又从零逐渐恢复到原来的大小的过程中,物体的合力从开始逐渐增大,又逐渐减小恢复到零,物体的加速度先增大后减小,物体先做加速度增大的加速运动,后做加速度减小的加速运动,根据速度—时间图象的斜率等于加速度可知,速度—时间图象的斜率先增大后减小,D正确.综上本题选D.答案:D2.(2017届湖北襄阳五中、宜昌一中、龙泉中学联考)水平地面上有一轻质弹簧,下端固定,上端与物体A相连接,整个系统处于平衡状态.现用一竖直向下的力压物体A,使A 竖直向下做匀加速直线运动一段距离,整个过程中弹簧一直处在弹性限度内.下列关于所加力F的大小和运动距离x之间的关系图象正确的是( )解析:开始时,物体处于平衡状态,物体受重力和弹力,则有mg=kx1,物体向下匀加速过程,对物体受力分析,受重力、弹簧向上的弹力、推力F,根据牛顿第二定律,有F+mg-F弹=ma,根据胡克定律,有F弹=k(x1+x)=mg+kx,解得F=ma-mg+F弹=ma+kx,故弹力与x呈线性关系,且是增函数,故D正确.答案:D7.(2017届黑龙江双鸭山一中月考)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变化的图象如图(b)所示,若重力加速度g取10 m/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6 m/s2时物体的速度D.加速度由2 m/s2增加到6 m/s2过程物体通过的位移解析:对物体受力分析,受拉力、重力、支持力,如图所示:x方向:F cosθ-mg sinθ=ma,y方向:FN-F sinθ-G cosθ=0.从题图中取两个点(20 N,2 m/s2),(30 N,6 m/s2),解得m=2 kg,θ=37°,故A、B正确.当a=0时,可解得F=15 N,即最小拉力为15 N.题中并未说明力F随时间变化的情况,故无法求出加速度为6 m/s2时物体的速度大小.加速度由2 m/s2增加到6 m/s2过程不能求出物体通过的位移,故C、D错误.综上本题选A、B.答案:AB传送带问题例5 (多选)如图所示,水平传送带A、B两端点相距x=4 m,以v0=2 m/s的速度(始终保持不变)顺时针运转。

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