牛顿第二定律 超重 失重 试题选编Word文件下载.docx

牛顿第二定律 超重 失重 试题选编Word文件下载.docx

《牛顿第二定律 超重 失重 试题选编Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《牛顿第二定律 超重 失重 试题选编Word文件下载.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

B．GA＞F≥GB

C．F＜GB

D．GA、GB的大小未知，F不好确定

4.以24.5m/s的速度沿水平面行驶的汽车上固定

一个光滑的斜面，如图所示，汽车刹车后，经2.5s

停下来，欲使在刹车过程中物体A与斜面保持相对

静止，则此斜面的倾角应为，车的行

驶方向应向。

（g取9.8m/s2）

5.如图所示，一倾角为θ的斜面上放着一小车，小车上吊着小球m，小车在斜面上下滑时，小球与车相对静止共同运动，当悬线处于下列状态时，分别求出小车下滑的加速度及悬线的拉力。

3

2

1

（1）悬线沿竖直方向。

（2）悬线与斜面方向垂直。

（3）悬线沿水平方向。

【能力训练】

一、选择题

1.A、B、C三球大小相同，A为实心木球，B为实心铁球，C是质量与A一样的空心铁球，三球同时从同一高度由静止落下，若受到的阻力相同，则（　　　）

A．B球下落的加速度最大B．C球下落的加速度最大

C．A球下落的加速度最大D．B球落地时间最短，A、C球同落地

2.如图所示，物体m原以加速度a沿斜面匀加速下滑，现在物体上方施一竖直向下的恒力F，则下列说法正确的是（　　　）　　

A．物体m受到的摩擦力不变

B．物体m下滑的加速度增大

C．物体m下滑的加速度变小

α

D．物体m下滑的加速度不变

3.如图所示，两个质量相同的物体1和2，紧靠在一起放在光滑的水平面上，如果它们分别受到水平推力F1和F2的作用，而且F1＞F2，则1施于2的作用力的大小为（　　　）

F2

A．F1B．F2

C．（F1+F2）/2D．（F1-F2）/2

O

4.如图所示，A、B两条直线是在A、B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别为mA、mB的物体得出的两个加速度a与力F的

关系图线，由图线分析可知（　　　）

A．两地的重力加速度gA＞gB

B．mA＜mB

C．两地的重力加速度gA＜gB

D．mA＞mB

5.如图所示，质量m=10kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F＝20N的作用，则物体产生的加速度是（g取为10m/s2）

A．0B．4m/s2,水平向右

C．2m/s2，水平向左D．2m/s2，水平向右

6.如图所示，质量为60kg的运动员的两脚各用750N的水平力蹬着两竖直墙壁匀速下滑，若他从离地12m高处无初速匀加速下滑2s可落地，则此过程中他的两脚蹬墙的水平力均应等于（g=10m/s2）

A．150NB．300N

C．450ND．600N

7.如图所示，传送带保持1m/s的速度运动，现将一质量为0.5kg的小物体从传送带左端放上，设物体与皮带间动摩擦因数为0.1，传送带两端水平距离为2.5m，则物体从左端运动到右端所经历的时间为（　　　）

·

A．

B．

C．3sD．5s

Aθ

8.如图所示，一物体从竖直平面内圆环的最高点A处由静止开始沿光滑弦轨道AB下滑至B点，那么（　　　）

①只要知道弦长，就能求出运动时间

②只要知道圆半径，就能求出运动时间

③只要知道倾角θ，就能求出运动时间

④只要知道弦长和倾角就能求出运动时间

Bθ

A．只有①B．只有②

C．①③D．②④

9.将物体竖直上抛，假设运动过程中空气阻力

不变，其速度–时间图象如图所示，则物体所

受的重力和空气阻力之比为（　　　）

A．1:

10B．10:

C．9:

1D．8:

10.如图所示，带斜面的小车各面都光滑，车上放一均匀球，当小车向右匀速运动时，斜面对球的支持力为FN1，平板对球的支持力FN2，当小车以加速度a匀加速运动时，球的位置不变，下列说法正确的是（　　　）

A．FN1由无到有，FN2变大

B．FN1由无到有，FN2变小

C．FN1由小到大，FN2不变

D．FN1由小到大，FN2变大

二、非选择题

Bα

11.汽车在两站间行驶的v-t图象如图所示，车所受阻力恒定，在BC段，汽车关闭了发动机，汽车质量为4t，由图可知，汽车在BC

段的加速度大小为m/s2，在AB

段的牵引力大小为N。

在OA段

汽车的牵引力大小为N。

v2

v1

12.物体的质量除了用天平等计量仪器直接测量外，还可以根据动力学的方法测量，1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定地球卫星及其它飞行物的质量的实验，在实验时，用双子星号宇宙飞船（其质量m1已在地面上测量了）去接触正在轨道上运行的卫星（其质量m2未知的），接触后开动飞船尾部的推进器，使宇宙飞船和卫星共同加速如图所示，已知推进器产生的

m2

平均推力F，在开动推进器时间△t的过程中，

v3

m1

测得宇宙飞船和地球卫星的速度改变△v，试写出

m1+m2

实验测定地球卫星质量m2的表达式。

（须用上述给定已知物理量）

13.如图所示，将金属块用压缩轻弹簧卡在一个矩形箱中，在箱的上顶板和下底板上安有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，当箱以a=2m/s2的加速度做竖直向上的匀减速直线运动时，上顶板的传感器显示的压力为6.0N，下底板的传感器显示的压力为10.0N，取g=10m/s2

（1）若上顶板的传感器的示数是下底板传感器示数的一半，试判断箱的运动情况。

（2）要使上顶板传感器的示数为零，箱沿竖直方向的运动可能是怎样的？

14.某航空公司的一架客机，在正常航线上做水平飞行时，由于突然受到强大垂直气流的作用，使飞机在10s内高度下降了1700m，造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假定这一运动是匀变速直线运动，取g=10m/s2，试计算：

（1）乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力才能使乘客不脱离座椅？

（2）未系安全带的乘客，相对于机舱将向什么方向运动？

最可能受到伤害的是人体的什么部位？

BA

15.传送带与水平面夹角37°

，皮带以10m/s的速率运动，皮带轮沿顺时针方向转动，如图所示，今在传送带上端A处无初速地放上一个质量为m=0.5kg的小物块，它与传送带间的动摩擦因数为0.5，若传送带A到B的长度为16m，g取10m/s2,则物体从A运动到B的时间为多少？

参考答案

αx

例1　［解析］

（1）受力分析：

物体受四个力作用：

重力mg、弹力FN、推力F、摩擦力Ff，

（2）建立坐标：

以加速度方向即沿斜面向

上为x轴正向，分解F和mg如图乙所示；

（3）建立方程并求解

乙

x方向：

Fcosα-mgsinα-Ff=ma①

y方向：

FN-mgcosα-Fsinα=0②

f=μFN　　　③

三式联立求解得：

F＝

［答案］

例2　［解析］以人为研究对象，他站在减速上升的电梯上，受到竖直向下的重力mg和竖直向上的支持力FN，还受到水平方向的静摩擦力Ff，由于物体斜向下的加速度有一个水平向左的分量，故可判断静摩擦力的方向水平向左。

人受力如图的示，建立如图所示的坐标系，并将加速度分解为水平加速度ax和竖直加速度ay，如图所示，则：

mg

ax=acosθ　　

ay=asinθ

由牛顿第二定律得：

Ff=max　　　

mg-FN=may

求得Ff＝

FN＝

例3　［解析］

（1）设小球受的风力为F，小球质量为m，因小球做匀速运动，则

F＝μmg，F＝0.5mg，所以μ＝0.5

（2）如图所示，设杆对小球的支持力为FN，摩擦力为Ff，小球受力产生加速度，沿杆方向有Fcosθ+mgsinθ-Ff=ma

Ff

垂直杆方向有FN+Fsinθ-mgcosθ=0

又Ff＝μFN。

可解得a=

g

由s=

at2得t＝

［答案］

（1）0.5　　

（2）

例4　［解析］物体在斜坡上下滑时受力情况如图所示，根据牛顿运动定律，物体沿斜面方向和垂直斜面方向分别有

mgsinθ-Ff=ma1

FN-mgcosθ=0

Ff=μFN

解得：

a1=g（sinθ-μcosθ）

由图中几何关系可知斜坡长度为Lsinθ=h，则L＝

物体滑至斜坡底端B点时速度为v，根据运动学公式v2=2as,则

v=

解得

物体在水平面上滑动时，在滑动摩擦力作用下，做匀减速直线运动，根据牛顿运动定律有

μmg=ma2

则a2=μg

物体滑至C点停止，即vC=0，应用运动学公式vt2=v02+2as得

v2=2a2sBC

则sBC=

针对训练　

1．C2．B3．C4．45°

水平向右

5．［解析］作出小球受力图如图（a）所示为绳子拉力F1与重力mg，不可能有沿斜面方向的合力，因此，小球与小车相对静止沿斜面做匀速运动，其加速度a1=0,绳子的拉力

F1＝mg.

（2）作出小球受力图如图（b）所示，绳子的拉力F2与重力mg的合力沿斜面向下，小球的加速度a2=

绳子拉力F2＝mgcosθ

（3）作出受力图如图（c）所示，小球的加速度

绳子拉力　F3＝mgcotθ

［答案］

（1）0，

g

（2）gsinθ，mgcosθ　　　（3）g/sinθ　　mgcotθ

（c）

能力训练

1-5　AD　B　C　B　B　　　　6-10　B　C　B　B　B　

11.0.5　　2000　　　600012.

13.解析：

（1）设金属块的质量为m，F下-F上-mg＝ma,将a=-2m/s2代入求出m=0.5kg。

由于上顶板仍有压力，说明弹簧长度没变，弹簧弹力仍为10N，此时顶板受压力为5N，则

F′下-F′上-mg=ma1,求出a1=0,故箱静止或沿竖直方向匀速运动。

（2）若上顶板恰无压力，则F′′下-mg=ma2,解得a2=10m/s2，因此只要满足a≥10m/s2且方向向上即可使上顶板传感器示数为零。

［答案］

（1）静止或匀速运动　　

（2）箱的加速度a≥10m/s2且方向向上

14.［解析］

（1）在竖直方向上，飞机做初速为零的匀加速直线运动，h=

①

设安全带对乘客向下的拉力为F，对乘客由牛顿第二定律：

F+mg=ma②

联立①②式解得F/mg=2.4

（2）若乘客未系安全带，因由

求出a=34m/s2，大于重力加速度，所以人相对于飞机向上运动，受到伤害的是人的头部。

［答案］

（1）2.4倍　

（2）向上运动　　头部

15.［解析］由于μ＝0.5＜tanθ＝0.75，物体一定沿传送带对地下移，且不会与传送带相对静止。

设从物块刚放上到达到皮带速度10m/s，物体位移为s1，加速度a1，时间t1，因物速小于皮带速率，根据牛顿第二定律，

，方向沿斜面向下。

t1=v/a1=1s,s1=

a1t12=5m＜皮带长度。

设从物块速度为10m/s到B端所用时间为t2，加速度a2，位移s2，物块速度大于皮带速度，物块受滑动摩擦力沿斜面向上，有

舍去

所用总时间t=t1+t2=2s.

［答案］2s

4.3牛顿第二定律的应用――超重失重　

例1.电梯内有一弹簧秤挂着一个重5N的物体。

当电梯运动时，看到弹簧秤的读数为6N，则可能是（　　）

A.电梯加速向上运动B.电梯减速向上运动

C.电梯加速向下运动D.电梯减速向下运动

例2.在以加速度a匀加速上升的电梯中，有一个质量为m的人，站在磅秤上，则此人称得自己的“重量”为（　　）

A.maB.m（a+g）　C.m（g－a）　D.mg

例3.如图所示，一根细线一端固定在容器的底部，另一端

系一木球，木球浸没在水中，整个装置在台秤上，现将细

线割断，在木球上浮的过程中（不计水的阻力），则台秤上

的示数（　）

A.增大B.减小C.不变D.无法确定

1.下列说法正确的是（　　）

A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态

B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态

C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态

D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态

2.升降机里，一个小球系于弹簧下端，升降机静止时，弹簧伸长4cm，升降机运动时，弹簧伸长2cm，则升降机的运动状况可能是（　　）

A.以1m/s2的加速度加速下降B.以4.9m/s2的加速度减速上升

C.以1m/s2的加速度加速上升D.以4.9m/s2的加速度加速下降

3.人站在升降机中，当升降机在上升过程中速度逐渐减小时，以下说法正确的是（　）

A.人对底板的压力小于人所受重力B.人对底板的压力大于人所受重力

C.人所受重力将减小D.人所受重力保持不变

4.下列说法中正确的是（　　）

A.物体在竖直方向上作匀加速运动时就会出现失重现象

B.物体竖直向下加速运动时会出现失重现象

C.物体处于失重状态时，地球对它的引力减小或消失

D.物体处于失重状态时，地球对物体的引力不变

5.质量为600kg的电梯，以3m/s2的加速度匀加速上升，然后匀速上升，最后以3m/s2的加速度匀减速上升，电梯在上升过程中受到的阻力都是400N，则在三种情况下，拉电梯的钢绳受的拉力分别是　　　　　、　　　　　　和　　　　　　。

6.如图所示，斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时有（　　）

m

M

A.匀速下滑时，M对地面压力等于（M+m）g

B.加速下滑时，M对地面压力小于（M+m）g

C.减速下滑时，M对地面压力大于（M+m）g

D.M对地面压力始终等于（M+m）g

甲

1.如图，两轻质弹簧和质量均为m的外壳组成甲、乙两个弹簧测力计。

将挂有质量为M的重物的乙秤倒钩在甲的挂钩上，某人手提甲的提环，

向下做加速度a＝0.25g的匀减速运动，则下列说法正确的是（　　）

A.甲的示数为1.25（M+m）gB.甲的示数为0.75（M+m）g

C.乙的示数为1.25MgD.乙的示数为0.75Mg

2.一个容器装了一定量的水，容器中有空气，把这个容器带到绕地球运转的宇宙飞船中，则容器中的空气和水的形状应如图中的（　　）

　　　　　　　AB　CD

3.如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为

M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，

竿对“底人”的压力大小为（　　）

A.（M+m）gB.（M+m）g－ma

C.（M+m）g+maD.（M－m）g

4.如图所示，A、B两个带异种电荷的小球，分别被两根绝缘细线系在木盒内的一竖直线上，静止时，木盒对地的压力为FN，细线对B的拉力为F，若将系B的细绳断开，下列说法中正确的是（　　）

A.刚断开时，木盒对地压力仍为FN

B.刚断开时，木盒对地压力为（FN+F）

C.刚断开时，木盒对地压力为（FN－F）

D.在B上升过程中，木盒对地压力逐渐变大

5.如图中A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）

和总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂

于O点。

当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳拉

力F的大小为（　　）

C

A.F＝mgB.mg＜F＜（M+m）g

C.F=（M+m）gD.F＞（M+m）g

6.一位同学的家住在一座25层的高楼内，他每天乘电梯上楼，经过多次仔细观察和反复测量，他发现电梯启动后的运动速度符合如图所示的规律，他就根据这一特点在电梯内用台秤、重物和停表测量这座楼房的高度。

他将台秤放在电梯内，将重物放在台秤的托盘上，电梯从第一层开始启动，经过不间断地运行，最后停在最高层。

在整个过程中，他记录了台秤在不同时间段内的示数，记录的数据如下表所示。

但由于0－3.0s段的时间太短，他没有来得及将台秤的示数记录下来，假设在每个时间段内台秤的示数都是稳定的，重力加速度g取10m/s2。

（1）电梯在0－3.0s时间段内台秤的示数应该是多少？

（2）根据测量的数据计算该楼房每一层的平均高度。

时间/s

t

t2

t1

台秤示数/kg

电梯启动前

5.0

0－3.0

3.0－13.0

13.0－19.0

4.6

19.0以后

7.在电梯中用磅秤称质量为m的物体，电梯下降过程中的

v－t图像如图所示，填写下列各段时间内秤的示数：

（1）0－t1　　　；

（2）t1－t2　　　；

（3）t2－t3　　　。

8.一个人蹲在台秤上，试分析：

在人突然站起的过程中，台秤的示数如何变化？

9.某人在以a＝2.5m/s2的加速下降的电梯中最多可举起m1＝80kg的物体，则此人在地面上最多可举起多少千克的物体？

若此人在一匀加速上升的电梯中，最多能举起m2=40kg的物体，则此高速电梯的加速度多大？

（g取10m/s2）

10.一条轻绳最多能拉着质量为3m的物体以加速度a匀加速下降；

它又最多能拉着质量为m的物体以加速度a匀减速下降，绳子则最多能拉着质量为多大的物体匀速上升？

超重、失重参考答案

自主学习

1.向上　　大于　　　　2.向下　　小于　　　　　3.下　　零

4.①不是重力增加或减少了，是视重改变了。

　　　②天平、体重计、水银气压计。

典型例题

例1.AD　析：

由于物体超重，故物体具有向上的加速度。

例2.解析：

首先应清楚，磅秤称得的“重量”实际上是人对磅秤的压力，也即磅秤对人的支持力FN。

取人为研究对象，做力图如图所示，依牛顿第二定律有：

　　　　FN

人

FN－mg＝ma　　FN＝m（g+a）

即磅秤此时称得的人的“重量”大于人的实际重力，人处于超重状

态，故选B。

例3.解析：

系统中球加速上升，相应体积的水加速下降，因为相应体积水的质量大于球的质量，整体效果相当于失重，所以台秤示数减小。

故选B。

针对训练

1.B　　2.BD　　3.AD　　4.BD　　　5.8200N　　6400N　　4600N　　6.ABC　　

1.A　　　2.C　　　3.B　　　4.BD　　　5.D　　　　6.

（1）5.8kg　　

（2）2.9m

7.

（1）m（g－

）　　　

（2）mg（3）m（g+

）

8.台秤的示数先偏大，后偏小，指针来回摆动一次后又停在原位置。

9.解：

人的最大支持力应不变，由题意有：

m1g－F＝m1a

所以F＝m1g－m1a＝80×

10N－80×

2.5N＝600N又因为：

G＝mg　　

所以m＝G/g=F/g＝

＝60kg故人在地面上可举起60kg的物体。

在匀加速电梯上：

F－m2g＝m2aa＝

10.解：

物体匀速上升时拉力等于物体的重力，当物体以a匀加速下降时，物体失重

则有：

FT＝3mg－3ma　　①

物体以a匀减速下降时，物体超重故：

FT=mg+ma　　②

联立①②有：

FT＝mg+mg/2=3mg/2

所以：

绳子最多能拉着质量为3m/2的物体匀速上升。

4.4　牛顿第二定律的应用―――　连接体问题

例1.两个物体A和B，质量分别为m1和m2，互相接触放在光滑水平面上，如图所示，对物体A施以水平的推力F，则物体A对物体

B的作用力等于（　　）

A.

　　　　B.

　　　　　　C.FD.

扩展：

1.若m1与m2与水平面间有摩擦力且摩擦因数均为μ则对B作用力等于　　　　　。

2.如图所示，倾角为

的斜面上放两物体m1和m2，用与斜面

平行的力F推m1，使两物加速上滑，不管斜面是否光滑，两物体

之间的作用力总为　　　　　　　　。

例2.如图所示，质量为M的木板可沿倾角为θ的光滑斜面下滑，

木板上站着一个质量为m的人，问

（1）为了保持木板与斜面相

对静止，计算人运动的加速度？

（2）为了保持人与斜面相对静止，

木板运动的加速度是多少？

1.如图光滑水平面上物块A和B以轻弹簧相连接。

在水平拉力F作用下以加速度a作直线运动，设A和B的质量分别为mA和mB，当突然撤去外力F时，A和B的加速度分别为（　　）

A.0、0　　B.a、0

V

C.

、

D.a、

2.如图A、B、C为三个完全相同的物体，当水平力F作用

于B上，三物体可一起匀速运动。

撤去力F后，三物体仍

可一

起向前运动，设此时A、B间作用力为f1，B、C间作

用力为f2，则f1和f2的大小为（　　）

A.f1＝f2＝0　　　　　B.f1＝0，f2＝F　　　C.f1＝

，f2＝

　　D.f1＝F，f2＝0

3.如图所示，在前进的车厢的竖直后壁上放一个物体，物体与壁间

的静摩擦因数μ＝0.8，要使物体不致下滑，车厢至少应以多大的

加速度前进？

（g＝10m/s2）

4.如图所示，箱子的质量M＝5.0kg，与水平地面的动摩擦因

数μ＝0.22。

在箱子顶板处系一细线，悬挂一个质量m＝1.0kg

的小球，箱子受到水平恒力F的作用，使小球的悬线偏离竖直

方向θ＝30°

角，则F应为多少？

1.如图所示