牛顿运动定律练习题及答案.docx
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牛顿运动定律练习题及答案.docx
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牛顿运动定律练习题及答案
牛顿运动定律
一、选择题
1.下列说法中,正确的是()
A.某人推原来静止的小车没有推动是因为这辆车的惯性太大
B.运动得越快的汽车越不容易停下来,是因为汽车运动得越快,惯性越大
C.竖直上抛的物体抛出后能继续上升,是因为物体受到一个向上的推力
D.物体的惯性与物体的质量有关,质量大的惯性大,质量小的惯性小
2.关于牛顿第二定律,正确的说法是()
A.合外力跟物体的质量成正比,跟加速度成正比
B.加速度的方向不一定与合外力的方向一致
C.加速度跟物体所受合外力成正比,跟物体的质量成反比;加速度方向与合外力方向相同
D.由于加速度跟合外力成正比,整块砖自由下落时加速度一定是半块砖自由下落时加速度的2倍
3.关于力和物体运动的关系,下列说法正确的是()
A.一个物体受到的合外力越大,它的速度就越大
B.一个物体受到的合外力越大,它的速度的变化量就越大
C.一个物体受到的合外力越大,它的速度的变化就越快
D.一个物体受到的外力越大,它的加速度就越大
4.在水平地面上做匀加速直线运动的物体,在水平方向上受到拉力和阻力的作用,如果要使物体的加速度变为原来的2倍,下列方法中可以实现的是()
A.将拉力增大到原来的2倍
B.阻力减小到原来的
C.将物体的质量增大到原来的2倍
D.将物体的拉力和阻力都增大原来的2倍
5.竖直起飞的火箭在推力F的作用下产生10m/s2的加速度,若推动力增大到2F,则火箭的加速度将达到(g取10m/s2,不计空气阻力)()
A.20m/s2B.25m/s2C.30m/s2D.40m/s2
6.向东的力F1单独作用在物体上,产生的加速度为a1;向北的力F2单独作用在同一个物体上,产生的加速度为a2。
则F1和F2同时作用在该物体上,产生的加速度()
A.大小为a1-a2B.大小为
C.方向为东偏北arctan
D.方向为与较大的力同向
7.物体从某一高处自由落下,落到直立于地面的轻弹簧上,如图所示。
在A点物体开始与弹簧接触,到B点物体的速度为0,然后被弹簧弹回。
下列说法中正确的是()
A.物体从A下落到B的过程中,加速度不断减小
B.物体从B上升到A的过程中,加速度不断减小
C.物体从A下落到B的过程中,加速度先减小后增大
D.物体从B上升到A的过程中,加速度先增大后减小
8.物体在几个力作用下保持静止,现只有一个力逐渐减小到零又逐渐增大到原值,则在力变化的整个过程中,物体速度大小变化的情况是()
A.由零逐渐增大到某一数值后,又逐渐减小到零
B.由零逐渐增大到某一数值后,又逐渐减小到某一数值
C.由零逐渐增大到某一数值
D.以上说法都不对
9.如图所示,一个矿泉水瓶底部有一小孔。
静止时用手指堵住小孔不让它漏水,假设水瓶在下述几种运动过程中没有转动且忽略空气阻力,则()
A.水瓶自由下落时,小孔向下漏水
B.将水瓶竖直向上抛出,水瓶向上运动时,小孔向下漏水;水瓶向下运动时,小孔不向下漏水
C.将水瓶水平抛出,水瓶在运动中小孔不向下漏水
D.将水瓶斜向上抛出,水瓶在运动中小孔不向下漏水
10.如图所示,在倾角为
的固定光滑斜面上,有一用绳子拴着的长木板,木板上站着一只猫。
已知木板的质量是猫质量的2倍。
当绳子突然断开时,猫立即沿着板向上跑,以保持其相对斜面的位置不变。
则此时木板沿斜面下滑的加速度为()
A.
sinB.gsin
C.
gsinD.2gsin
二、填空题
11.质量为2kg的物体受到40N、30N和50N三个恒力的作用,刚好处于静止状态,现突然将其中30N的外力撤去,其余两力不变,物体将获得m/s2的加速度。
12.某物体沿倾角为30°的斜面可以匀速下滑,将斜面倾角增大到53°,让该物体以5m/s的初速度冲上斜面,它上滑的最大距离是________m。
(sin53°=0.8,cos53°=0.6)
13.1966年曾在地球上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验。
实验时,用双子星号宇宙飞船m1,去接触正在轨道上运行的火箭组m2(发动机已熄灭)。
接触以后,开动飞船尾部的推进器,使飞船和火箭组共同加速。
推进器的推力等于895N,测出飞船和火箭组的加速度为0.13m/s2。
双子星号宇宙飞船的质量为3400kg,则火箭的质量为。
14.如图所示,天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的两个质量相同的小球。
两小球均保持静止。
当突然剪断细绳时,上面小球A的加速度是,下面小球B的加速度是。
15.如图所示,小车沿水平面以加速度a向右做匀加速直线运动.车的右端固定一根铁杆,铁杆始终保持与水平面成θ角,杆的顶端固定着一只质量为m的小球.此时杆对小球的作用力为_____________________。
16.如图所示,质量为2m的物块A与质量为m的物块B置于水平面上,在已知水平推力F的作用下,A、B做加速运动,若水平面光滑,则A对B的作用力的大小为。
若水平面不光滑,且A、B与地面的动摩擦因数相等,则A对B的作用力的大小为。
17.一个弹簧测力计最多只能挂上60kg的物体,在以5m/s2的加速度下降的电梯中,则它最多能挂上_____kg的物体。
如果在电梯内,弹簧测力计最多只能挂上40kg的物体,则加速度大小为________m/s2。
电梯的运行方式为(指明加速或减速以及运动方向)。
(g取10m/s2)
三、实验题
18.在验证牛顿第二定律的实验中,测量长度的工具是,精度是mm;测量时间的工具是;测量质量的工具是。
实验中砂和桶的总质量m和车与砝码的总质量M间必须满足的条件是。
实验中打出的纸带如图所示,相邻计数点间的时间是0.1s,图中长度单位是cm,由此可以算出小车运动的加速度是m/s2。
四、计算题
19.如图是某同学做引体向上时身体的速度-时间图象。
此同学身体(除胳膊外)的质量为60kg。
在0.25s时刻,该同学的胳膊给身体的力量是多大?
(g取9.8m/s2)
20.如图所示,质量M=1kg的小球穿在斜杆上,斜杆与水平方向成θ=30°角,球与杆间的动摩擦因数为
,小球受到竖直向上的拉力F=20N,则小球沿杆上滑的加速度大小为多少?
(g取10m/s2)
21.将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中,如图所示,在箱的上顶板和下底板装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动,金属块始终没有离开上顶板。
当箱以a=2.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的压力显示的压力为6.0N,下底板的压力传感器显示的压力为10.0N。
(g=10m/s2)
(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半,试判断箱的运动情况。
(2)要使上顶板压力传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的?
22.如图所示,一平直的传送带以速率v=2m/s匀速运行,把一工件从A处运送到B处,A、B相距d=10m,工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.1。
若从A处把工件轻轻放到传送带上,那么经过多长时间能被传送到B处?
参考答案
一、选择题
1.D
2.C
3.CD
4.D
解析:
a=
,2a=
5.C
解析:
∵F-mg=ma1
∴F=mg+ma1
当推动力增大到2F,则:
2F-mg=ma2
∴2(mg+ma1)-mg=m(2a1+g)=ma2
∴a2=2a1+g=30m/s2
6.BC
解析:
加速度为矢量,两个互相垂直的矢量的合成可以用勾股定理计算。
7.C
解析:
在A和B之间有一个重力等于弹力的平衡位置D,从A下落到平衡位置D的过程,加速度大小a=
,随着弹力不断增大,加速度越来越小;从平衡位置D下落到B的过程,加速度大小a=
,随着弹力不断增大,加速度越来越大。
同理,物体从B上升到A的过程中,随着弹力不断减小,加速度先减小后增大。
注意加速度要由合力决定,而不是与弹力直接挂钩。
本题中有几个关键点:
刚接触弹簧时A点,弹力为零,合力等于重力;小球受到的弹力与重力大小相等时D点,小球受合力为零,加速度为零,速度最大;最低点B,弹力最大,合力向上,也最大,加速度向上最大,速度为零。
小球运动过程还可用速度图象表示,OA段对应自由下落阶段;AD段对应弹力逐渐增大到等于重力阶段;DB段对应减速下降阶段。
8.C
解析:
物体的加速度先由零增大到某值,再由某值减小到零,但加速度的方向不变,所以物体一直做加速运动。
9.CD
解析:
无论水瓶是自由下落,还是向各个方向抛出,在运动过程中,小孔都不会有水漏出来。
原因是在空中的水瓶和水瓶内的水,只受到重力的作用,重力的作用效果全部用来产生重力加速度(g=9.8m/s2),没有使水与水之间,水与水瓶之间发生挤压(形变)的效果。
换句话说,一点也没有了水压,处于完全失重状态。
10.C
解析:
猫保持平衡,对板的摩擦力为Ff=mgsin
板在平行于斜面方向受到的力为2mgsin+mgsin
板的加速度为a=
=
二、填空题
11.15
解析:
从平衡可知,40N和50N两个力的合力与30N平衡,当把30N的外力撤去时,物体所受的合力大小为30N,方向与原30N的力相反,根据牛顿第二定律得a=
=15m/s2。
12.1.09
解析:
物体在匀速运动时有关系mgsin30º=mgcos30º
=tan30º=
当斜面倾角变为53°时,并向上运动时,加速度为a=gsin53°+gcos53°=8+2
上升的最大距离为x=
≈1.09m
13.3485kg
解析:
飞船和火箭整体作为研究对象,飞船尾部向后喷气,使得整体受到向前的推力,此推力是系统沿运动方向的合外力。
系统受力及加速度方向如图所示。
根据牛顿第二定律
F=ma=(m1+m2)a得:
m2=
-m1=
kg-3400kg=3485kg
14.2g,方向向下; 0
解析:
分别以A,B为研究对象,做剪断前和剪断时的受力分析。
剪断前A,B静止。
A球受三个力,拉力T、重力mg和弹力F。
B球受二个力,重力mg和弹簧拉力F′。
所以T=2mg,F=F′=mg。
剪断时,A球受两个力,因为绳剪断瞬间拉力不存在,而弹簧有形变,瞬间形状不可改变,弹力还存在,所以A受合力2mg,加速度大小为2g,方向向下。
B受力不变,所以加速度为0。
15.m
,方向与竖直方向成角斜向右上方,=arctan
解析:
由于球被固定在杆上,故与车具有相同的加速度a,以球为研究对象,根据其受力和运动情况可知小球的加速度a由小球重力mg和杆对小球的作用力F的合力提供,物体受力情况如图所示,由题意知合力方向水平向右。
根据勾股定理可知F=m
,方向与竖直方向成角斜向右上方,且=arctan
。
注意由于加速度方向与合外力方向一致,因此重力与弹力的合力方向就是加速度方向。
而杆对球施力就不一定沿杆的方向了。
16.
;
解析:
水平面光滑时,以AB整体为研究对象,合外力为F,加速度为a=
。
再以B为研究对象,B在水平方向上受到的外力只有A对B的作用力,根据牛顿第二定律,其大小等于FAB=ma=
。
水平面不光滑时,以AB整体为研究对象,合外力为F和摩擦力3μmg的合力,加速度为a=
。
再以B为研究对象,B在水平方向上受到的外力有A对B的作用力和摩擦力μmg,根据牛顿第二定律,ma=F'AB-μmg,得F'AB=
。
17.120;5m/s2;向上加速或向下减速
解析:
弹簧弹力最大为F=600N。
当电梯向下加速时,物体受向下重力和向上的弹力,合力向下。
根据牛顿第二定律,有
mg-F=ma
得m=120kg
当弹簧最多只能挂40kg的物体时,加速度方向向上。
根据牛顿第二定律,有
F-mg=ma
得a=5m/s2
三、实验题
18.刻度尺;1;打点计时器;天平;mM;0.69
解析:
通过纸带计算匀变速运动的加速度时,可用相邻的两段位移之差Δx=aT2来算。
如图两段位移中隔了一段,即相差2Δx。
2.62cm-1.24cm=2aT2,
T=0.1s
得a=0.69m/s2
四、计算题
19.612N
解析:
从速度-时间图象可看出,在前0.5s内,身体近似向上做匀加速直线运动。
a=
=
=0.4m/s2
F-mg=ma
F=612N
20.2.5m/s2
解析:
以小球为研究对象,如图受重力、拉力、杆支持力、摩擦力四个力作用。
因小球沿杆加速上滑,所以合力方向沿杆。
以沿杆和垂直于杆建立直角坐标系。
垂直于杆方向:
Fcos30°=FN+Mgcos30°,得FN=5
N
沿杆方向:
Fsin30°-Mgsin30°-μFN=ma,得a=2.5m/s2
21.
(1)匀速运动;
(2)加速度为10m/s2的向下的匀减速运动
解析:
箱子做向上的匀减速运动时,受力如图,加速度方向向下:
mg+6N-10N=ma
∴m=0.5kg
(1)由于金属块与上顶板没有离开,下传感器的示数不变:
mg+5N-10N=ma1
∴a1=0,物体做匀速运动。
(2)当上顶板的传感器示数为零时,ma2=mg-10N
∴a2=10m/s2,方向向上,物体做向下的匀减速运动或向上的匀加速运动。
22.6s
解析:
工件在传送带上先做初速为零的匀加速直线运动,再做匀速运动。
匀加速运动阶段:
工件受重力、支持力、滑动摩擦力。
根据牛顿第二定律有:
μmg=ma,得a=1m/s2
根据运动学公式:
v=at1,v2=2ax1
得加速时间t1=2s,加速阶段位移x1=2m
匀速运动阶段:
运动位移x2=d-x1=8m,t2=
=4s
从A到B总时间t=t1+t2=6s
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