2020-2021学年新教材高中物理 第5章 牛顿运动定律 习题课2 用牛顿运动定律解决动力学四类常见问题习题（含解析）鲁科版必修第一册.docx

1、习题课2:用牛顿运动定律解决动力学四类常见问题基础巩固1.(多选)如图所示,铁球A和铁块B之间由弹簧相连,并用细线OA挂在天花板上,A、B的质量分别为m和2m,弹簧的劲度系数为k,整个系统静止,下述说法正确的是()A.细线对铁球A的拉力大小为mgB.弹簧的长度为C.弹簧的弹力大小为2mgD.某时刻烧断细绳OA,该时刻铁球A的加速度大小为3g解析将A、B看成整体,根据平衡条件可知FT=(m+2m)g=3mg,故选项A错误;设弹簧的伸长量为x,则对B物块根据胡克定律可知kx=2mg,则x=,弹簧的长度为原长与伸长量之和,故选项B错误,C正确;某时刻烧断细绳OA,则细线对A的拉力立刻为零,则A受到本

2、身的重力以及弹簧的弹力作用,根据牛顿第二定律有,mg+kx=ma,kx=2mg,联立可以得到a=3g,故选项D正确。答案CD2.如图所示,弹簧测力计外壳质量为m0,弹簧及挂钩的质量忽略不计,挂钩吊着一质量为m的重物,现用一方向竖直向上的外力F拉着弹簧测力计,使其向上做匀加速运动,则弹簧测力计的示数为()A.mgB.mgC.FD.F解析设弹簧测力计的示数为FT,以弹簧测力计和钩码为研究对象,根据牛顿第二定律有F-(m+m0)g=(m+m0)a,解得a=-g。以钩码为研究对象,根据牛顿第二定律有FT-mg=ma,由以上几式可得FT=F。答案D3.如图所示,两个质量相同的物体1和2紧靠在一起,放在光

3、滑水平桌面上,如果它们分别受到水平推力F1和F2作用,而且F1F2,则1施于2的作用力大小为()A.F1B.F2C.(F1+F2)D.(F1-F2)解析将物体1、2看作一个整体,其所受合力为F合=F1-F2,设物体1、2的质量均为m,由牛顿第二定律得F1-F2=2ma,所以a=。以物体2为研究对象,受力情况如图所示。由牛顿第二定律得F12-F2=ma,所以F12=F2+ma=,故选C。答案C4.物体由静止开始做直线运动,则图中上、下两图对应关系正确的是(图中F表示物体所受的合力,a表示物体的加速度,v表示物体的速度)()解析由F=ma可知加速度a与合力F同向,且大小成正比,故F-t图像与a-t

4、图像变化趋势应一致,故选项A、B均错误;当速度v与加速度a同向时,物体做加速运动,加速度a是定值时,物体做匀变速直线运动,故选项C正确,选项D错误。答案C5.如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物体,A、B间的最大静摩擦力为mg,现用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度运动,则拉力F的最大值为()A.mgB.2mgC.3mgD.4mg解析当A、B之间的摩擦力达到最大时的加速度为a,此时拉力最大。对A、B整体有F=3ma,对A有mg=ma,联立解得F=3mg,故C项正确。答案C6.如图所示,质量为m的物块放在倾角为的斜面上,斜面的质量为M,斜面与物块无摩擦,地面光滑。现对斜面

5、施加一个水平推力F,要使物块相对斜面静止,力F应为多大?(重力加速度为g)解析两物体无相对滑动,说明两物体加速度相同,且沿水平方向。先选取物块m为研究对象,求出它的加速度就是整体的加速度,再根据F=(m+M)a,求出推力F。物块受两个力,重力mg和支持力N,且二力合力方向水平。如图所示,可得:ma=mgtan,即a=gtan以整体为研究对象,根据牛顿第二定律得F=(m+M)a=(m+M)gtan。答案(m+M)gtan 7.如图所示,质量分别为m1和m2的物块A、B,用劲度系数为k的轻弹簧相连。当用恒力F沿倾角为的固定光滑斜面向上拉两物块,使之共同加速运动时,弹簧的伸长量为多少?解析对整体分析

6、得:F-(m1+m2)gsin=(m1+m2)a隔离A得:kx-m1gsin=m1a联立得x=。答案能力提升1.如图所示,质量分别为mA和mB的A、B两小球分别连在弹簧两端,B端用细线固定在倾角为30的光滑斜面上,若不计弹簧质量,在细线被剪断瞬间A、B两球的加速度大小分别为()A.都等于B.0和C.g和0D.0和g解析在剪断绳子之前,A处于平衡状态,所以弹簧的拉力与A的重力沿斜面的分力相等。在剪断上端的绳子的瞬间,绳子上的拉力立即减为零,而弹簧的伸长量没有来得及发生改变,故弹力不变仍为A的重力沿斜面上的分力。故A球的加速度为零;在剪断绳子之前,B受到重力、弹簧对它斜向下的拉力、支持力及绳子的拉

7、力,在剪断上端的绳子的瞬间,绳子上的拉力立即减为零,对B球进行受力分析,则B受到重力、弹簧的向下拉力、支持力。所以根据牛顿第二定律得,aB=,故D正确,A、B、C错误。答案D2.甲、乙双方同学在水平地面上进行拔河比赛,正僵持不下,如图所示。如果地面对甲方所有队员的总的摩擦力为5 000 N,同学甲1和乙1对绳子的水平拉力均为600 N。绳上的A、B两点分别位于甲1和乙1、乙1和乙2之间。不考虑绳子的质量,下面说法正确的是()A.A处绳上的张力为10 000 NB.B处绳上的张力为4 400 NC.乙2队员对地面的摩擦力是600 ND.同学甲1和乙1对绳子的水平拉力均为600 N,其原因是它们是

8、一对作用力与反作用力解析对甲方整体,其在水平方向上受到摩擦力和绳子拉力,根据二力平衡知,A处绳子的拉力F=Ff甲=5000N,故A错误;对乙方,乙方在水平方向受到绳子的拉力和摩擦力也处于二力平衡状态,A处绳子拉力为F=5000N,乙1对绳子拉力为600N,所以乙2及其之后同学构成的整体对绳子拉力为5000N-600N=4400N,即B点的绳子张力为4400N,故B正确;乙2及其之后同学构成的整体所受摩擦力为4400N,不能判断乙2队员的所受摩擦力情况,故C错误。同学甲1和乙1对绳子的水平拉力均为600N,但两个力作用在一个物体上,不是相互作用力,故D错误。答案B3.(多选)如图所示,质量为m0

9、、中间为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上,光滑槽内有一质量为m的小铁球,现用一水平向右的推力F推动凹槽,小铁球与光滑凹槽相对静止时,凹槽球心和小铁球的连线与竖直方向成角。则下列说法正确的是()A.小铁球受到的合外力方向水平向左B.F=(m0+m)gtan C.系统的加速度为a=gtan D.F=m0gtan 解析隔离小铁球受力分析得F合=mgtan=ma且合外力水平向右,故小铁球加速度为gtan,因为小铁球与凹槽相对静止,故系统的加速度也为gtan,A错误,C正确。整体受力分析得F=(m0+m)a=(m0+m)gtan,故选项B正确,D错误。答案BC4.粗糙水平面上放有P、Q两个木块,它们的质量分别为m1、m2,与水平面间的动摩擦因数依次为1、2。分别对它们施加水平拉力F,它们的加速度a随拉力F变化的规律如图所示。下列判断正确的是()A.m1m2,12B.m1m2,12C.m12D.m1m2,1m2,纵轴的截距b=-g,把图像延长得到纵轴截距,Q的图像纵截距的绝对值大,说明1a0所以小球飞起来,FN=0故FT2=40N。答案(1)50 N22 N(2)40 N0