牛頓第二定律的應用
A級 抓基礎
1.雨滴從空中由靜止落下,若雨滴下落時空氣對它的阻力隨雨滴下落速度的增大而增大,如圖所示的圖象能正確反映雨滴下落運動情況的是( )
答案:C
2.用30 N的水平外力F,拉一個靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為20 kg的物體,力F作用3 s后消失.則第5 s末物體的速度和加速度分別是( )
A.v=4.5 m/s,a=1.5 m/s2
B.v=7.5 m/s,a=1.5 m/s2
C.v=4.5 m/s,a=0
D.v=7.5 m/s,a=0
解析:力F作用下a== m/s2=1.5 m/s2,3 s末的速度v=at=4.5 m/s,3 s末后撤去拉力后F=0,a=0,物體做勻速運動,故C正確.
答案:C
3.A、B兩物體以相同的初速度滑上同一粗糙水平面,若兩物體的質(zhì)量為mA>mB,兩物體與粗糙水平面間的動摩擦因數(shù)相同,則兩物體能滑行的最大距離xA與xB相比為( )
A.xA=xB B.xA>xB
C.xA<xB D.不能確定
答案:解析:通過分析物體在水平面上滑行時的受力情況可以知道,物體滑行時受到的滑動摩擦力μmg為合外力,由牛頓第二定律,知μmg=ma,得a=μg,可見:aA=aB.物體減速到零時滑行的距離最大,由運動學公式,可得v=2aAxA,v=2aBxB,又因為vA=vB,aA=aB.所以xA=xB,A正確.
答案:A
4.假設汽車突然緊急制動后所受到的阻力的大小與汽車所受重力的大小差不多,當汽車以20 m/s的速度行駛時突然制動,它還能繼續(xù)滑動的距離約為( )
A.40 m B.20 m
C.10 m D.5 m
解析:a===g=10 m/s2,由v2=2ax得x== m=20 m,B正確.
答案:B
5.某氣槍子彈的出口速度達100 m/s,若氣槍的槍膛長0.5 m,子彈的質(zhì)量為20 g,若把子彈在槍膛內(nèi)的運動看作勻變速直線運動,則高壓氣體對子彈的平均作用力為( )
A.1×102 N B.2×102 N
C.2×105 N D.2×104 N
解析:根據(jù)v2=2ax,得a== m/s2=1×104 m/s2,從而得高壓氣體對子彈的作用力F=ma=20×10-3×1×104 N=2×102 N .
答案:B
6.豎直上拋物體受到的空氣阻力Ff大小恒定,物體上升到最高點時間為t1,從最高點再落回拋出點所需時間為t2,上升時加速度大小為a1,下降時加速度大小為a2,則( )
A.a1>a2,t1<t2 B.a1>a2,t1>t2
C.a1<a2,t1<t2 D.a1<a2,t1>t2
解析:上升過程中,由牛頓第二定律,得
mg+Ff=ma1.①
設上升高度為h,則h=a1t;②
下降過程,由牛頓第二定律,得
mg-Ff=ma2,③
h=a2t.④
由①②③④,得a1>a2,t1<t2,A正確.
答案:A
7.(多選)如圖所示表示某小球所受的合力與時間的關(guān)系,各段的合力大小相同,作用時間相同,設小球從靜止開始運動,由此可判定( )
A.小球向前運動,再返回停止
B.小球向前運動,再返回不會停止
C.小球始終向前運動
D.小球在4 s末速度為0
解析:由牛頓第二定律可知:在0~1 s,小球向前做勻加速直線運動,1 s末速度最大,在1~2 s,小球以大小相等的加速度向前做勻減速直線運動,2 s末速度為零;依此類推,可知選項C、D正確,A、B錯誤.