第第頁2023-2024學(xué)年高一物理人教版必修一4.3.牛頓第二定律同步練習(xí)（含解析）3.牛頓第二定律

學(xué)校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________

一、單選題

1.某人用繩子將一桶水從井內(nèi)向上提的過程中，若不計(jì)繩子的重力，以下說法正確的是()

A.只有在桶勻速上升的過程中，繩子對桶的拉力才等于桶對繩子的拉力

B.不管桶是勻速上升還是加速上升，繩子對桶的拉力都等于桶對繩子的拉力

C.不管桶是勻速上升還是加速上升，繩子對桶的拉力都大于桶的重力

D.只要桶能上升，人對繩子的拉力就大于桶對繩子的拉力

2.如圖所示是利用太空“質(zhì)量測量儀”測質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)情境．一名航天員將自己固定在支架一端，另一名航天員將支架拉到指定位置，松手后支架對航天員產(chǎn)生恒定的作用力，使航天員回到初始位置，測速裝置測量出航天員復(fù)位瞬間的速度和復(fù)位過程所用時(shí)間，從而計(jì)算出航天員的質(zhì)量下列關(guān)于質(zhì)量的表達(dá)式正確的是()

A.B.C.D.

3.如圖所示，物體在五個(gè)共點(diǎn)力的作用下沿方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，時(shí)刻撤去力，而保持其余四個(gè)力不變，則物體的圖像可能正確的是()

A.B.C.D.

4.一質(zhì)量為的球固定在桿的上端，桿的下端固定在升降機(jī)上，現(xiàn)用一段繩子水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，如圖所示，已知繩的拉力為，取，則以下說法正確的是()

A.若升降機(jī)是處于靜止?fàn)顟B(tài)，則桿對球的作用力大小為

B.若升降機(jī)是處于靜止?fàn)顟B(tài)，則桿對球的作用力大小為

C.若升降機(jī)處于加速上升狀態(tài)，加速度大小為，則桿對球的作用力大小為

D.若升降機(jī)處于減速上升狀態(tài)，加速度大小為，則桿對球的作用力大小為

5.如圖所示，質(zhì)量為的物體靜止在豎直的輕彈簧上面．質(zhì)量為的物體用細(xì)線懸掛起來，、緊挨在一起但、之間無壓力．某時(shí)刻將細(xì)線剪斷，則細(xì)線剪斷瞬間，對的壓力大小為取()

A.B.C.D.

6.物體運(yùn)動(dòng)的速度方向、加速度方向和所受合外力方向的關(guān)系是()

A.速度方向、加速度方向和合外力方向總是相同的

B.加速度跟合外力總是同方向，速度方向與它們的方向可能相同，也可能不同

C.速度跟加速度總是同方向，但合外力方向與它們可能相同，也可能不同

D.物體的速度是由合外力產(chǎn)生的，所以速度方向總跟合外力方向相同

7.彩虹圈有很多性質(zhì)和彈簧相似，在彈性限度內(nèi)彩虹圈間的彈力隨著形變量的增加而增大，但彩虹圈的重力不能忽略．用手拿起彩虹圈的上端，讓彩虹圈的下端自由下垂且離地面一定高度，然后由靜止釋放．設(shè)下落過程中彩虹圈始終沒有超出彈性限度．則()

A.剛釋放瞬間彩虹圈上端的加速度大于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/p>

B.剛釋放瞬間彩虹圈下端的加速度等于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/p>

C.剛開始下落的一小段時(shí)間內(nèi)彩虹圈的長度變長

D.彩虹圈的下端接觸地面前彩虹圈的長度不變

8.乘坐“空中纜車”飽覽大自然的美景是旅游者絕妙的選擇．若某一纜車沿著坡度為的山坡以加速度加速上行，如圖所示．在纜車中放一個(gè)與山坡表面平行的斜面，斜面上放一個(gè)質(zhì)量為的小物塊，小物塊相對斜面靜止設(shè)纜車始終保持豎直狀態(tài)則()

A.小物塊受到的支持力方向豎直向上B.小物塊受到的摩擦力方向平行斜面向下

C.小物塊受到的靜摩擦力為D.小物塊受到的滑動(dòng)摩擦力為

9.如圖所示，物塊、間用剛性輕質(zhì)桿連接，物塊、間用輕質(zhì)彈簧相連，物塊、質(zhì)量為，物塊、質(zhì)量為，兩個(gè)系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，物塊、、、的加速度大小分別為、、、重力加速度大小為，則有()

A.

B.

C.，，

D.，，，

10.在衛(wèi)生大掃除中，某同學(xué)用拖把拖地，沿推桿方向?qū)ν习咽┘油屏?，如圖所示，此時(shí)推力與水平方向的夾角為，且拖把剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng)．從某時(shí)刻開始保持力的大小不變，減小與水平方向的夾角，則()

A.拖把將做減速運(yùn)動(dòng)

B.拖把繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)

C.減小的同時(shí)若減小，拖把不一定做加速運(yùn)動(dòng)

D.地面對拖把的支持力變小，摩擦力變大

二、多選題

11.下列對牛頓第二定律的表達(dá)式及其變形公式的理解，正確的是()

A.由可知，物體的加速度與其所受合力成正比，與其質(zhì)量成反比

B.由可知，物體的質(zhì)量與其所受合力成正比，與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比

C.由可知，物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正比，與物體的加速度成反比

D.由可知，物體的質(zhì)量可以通過測量它的加速度和它所受到的合力求出

12.關(guān)于速度、加速度、合力的關(guān)系，下列說法正確的是()

A.原來靜止在光滑水平面上的物體，受到水平推力的瞬間，物體立刻獲得加速度

B.加速度的方向與合力的方向總是一致的，但與速度的方向可能相同，也可能不同

C.在初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，速度、加速度與合力的方向總是一致的

D.合力變小，物體的速度一定變小

13.以下關(guān)于各物體的運(yùn)動(dòng)判斷正確的是()

A.圖甲，物體從接觸彈簧開始到運(yùn)動(dòng)至最右端的過程中，一直做減速運(yùn)動(dòng)

B.圖乙，物體在恒力的作用下，從接觸彈簧開始到運(yùn)動(dòng)至最右端的過程中，先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)

C.圖丙，小球從接觸彈簧開始到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過程中，先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)

D.圖丁，蹦極的人先做自由落體運(yùn)動(dòng)，從橡皮條繃緊開始到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過程中，一直做減速運(yùn)動(dòng)

14.高鐵已成為重要的“中國名片”，領(lǐng)跑世界．一輛由節(jié)車廂編組的列車，從車頭開始編號的第、、和共四節(jié)為動(dòng)力車廂，其余為非動(dòng)力車廂，每節(jié)車廂的質(zhì)量均為當(dāng)列車在平直軌道上勻加速啟動(dòng)時(shí)，每節(jié)動(dòng)力車廂牽引力大小均為，每節(jié)車廂所受阻力為車廂重力的倍，重力加速度為則()

A.啟動(dòng)時(shí)車廂對乘客作用力的方向豎直向上

B.整列車的加速度大小為

C.第節(jié)車廂對第節(jié)車廂的作用力大小為

D.第節(jié)車廂對第節(jié)車廂的作用力大小為

15.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為的圓環(huán)套在一根固定的水平長直桿上，環(huán)與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為現(xiàn)給環(huán)一個(gè)向右的初速度，同時(shí)對環(huán)加一個(gè)豎直向上的作用力，并使的大小隨的大小變化，兩者的關(guān)系為，其中為常數(shù)，則水平方向上環(huán)在運(yùn)動(dòng)過程中的速度時(shí)間圖像可能是()

A.B.C.D.

16.如圖所示，、兩物塊疊在一起靜止在水平地面上，物塊的質(zhì)量，物塊的質(zhì)量，與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，現(xiàn)對或?qū)κ┘右凰酵饬Γ?、相對靜止一起沿水平地面運(yùn)動(dòng)，重力加速度取，物塊受到的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．下列說法正確的是()

A.若外力作用到時(shí)，則其最小值為

B.若外力作用到時(shí)，則其最大值為

C.若外力作用到時(shí)，則其最小值為

D.若外力作用到時(shí)，則其最大值為

三、計(jì)算題

17.如圖所示，一輛卡車后面用輕繩拖著質(zhì)量為的物體，與地面的摩擦不計(jì)．

當(dāng)卡車以的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩的拉力為，則對地面的壓力為多大？

當(dāng)卡車的加速度時(shí)，繩的拉力為多大？

18.如圖甲所示，質(zhì)量為的物體置于傾角為的足夠長的固定斜面上，對物體施以平行于斜面向上的恒定拉力，時(shí)撤去拉力，取沿斜面向上為正方向，物體速度與時(shí)間關(guān)系的部分圖像如圖乙所示．求：

拉力的大?。?/p>

物體沿斜面向上滑行的最大距離．

19.如圖所示，有一箱裝得很滿的土豆假設(shè)土豆都是球形，以一定的初速度在動(dòng)摩擦因數(shù)為的水平地面上向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)其他外力及空氣阻力，則其中一個(gè)質(zhì)量為的土豆受其他土豆對它的總作用力的大小和方向怎樣？

20.如圖所示，停放在水平冰面上的冰車由質(zhì)量為、傾角為的斜面體改裝而成，在斜面體上輕放一質(zhì)量為的物塊，不計(jì)物塊與斜面、冰車與冰面之間的摩擦．

釋放物塊后，在物塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，冰車也在水平冰面上運(yùn)動(dòng)．請畫出冰車受力的示意圖，并根據(jù)示意圖說明冰車由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)的原因作圖時(shí)冰車可視為質(zhì)點(diǎn)．

若冰面上的人在車后方用水平方向的力推車，請分析下列兩種可能情況：

當(dāng)力的大小為時(shí)，物塊在斜面上滑動(dòng)的同時(shí)冰車在冰面上保持靜止，求和物塊加速度的大小；

當(dāng)力的大小為時(shí)，物塊和斜面保持相對靜止一起加速運(yùn)動(dòng)，求和物塊加速度的大小．

第問和第問所述的兩種情況下，小物塊對斜面壓力的大小不同，分別記為和，請對和的大小關(guān)系做出猜想，并說明做出該種猜想的理由．

答案和解析

1.【答案】

【解析】

【分析】

本題考查了作用力與反作用力即牛頓第三定律。

一對作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。

【解答】

繩子對桶的拉力和桶對繩子的拉力是一對作用力與反作用力，不管桶是勻速上升還是加速上升，大小都相等，故A錯(cuò)誤，B正確；

C.當(dāng)桶勻速上升時(shí)，繩子對桶的拉力和桶的重力是一對平衡力，若桶加速上升，繩子對桶的拉力大于桶的重力，故C錯(cuò)誤；

D.因?yàn)椴挥?jì)繩子的重力，人對繩子的拉力總等于桶對繩子的拉力，故D錯(cuò)誤。

2.【答案】

【解析】

【分析】航天員回到初始位置的過程做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)速度時(shí)間公式求出加速度，再根據(jù)牛頓第二定律求質(zhì)量。

本題要理解實(shí)驗(yàn)原理，掌握牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的基本應(yīng)用，另外需要知道在太空艙中，物體處于完全失重狀態(tài)，重力對本實(shí)驗(yàn)沒有影響。

【解答】測速裝置測量出航天員復(fù)位瞬間的速度和復(fù)位過程所用時(shí)間，則復(fù)位過程中航天員的加速度，支架對航天員產(chǎn)生恒定的作用力，據(jù)牛頓第二定律可得，解得航天員的質(zhì)量，故A項(xiàng)正確，、、項(xiàng)錯(cuò)誤．

3.【答案】

【解析】物體原來處于平衡狀態(tài)，物體的合力為零，當(dāng)撤去其中一個(gè)力，其余力的合力與大小相等、方向相反，加速度方向與原來的運(yùn)動(dòng)方向相反，因此物體將做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確，、、D錯(cuò)誤．

4.【答案】

【解析】解：

若升降機(jī)是靜止的，則球靜止，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可知，桿的作用力大小為，故A、B錯(cuò)誤；

若升降機(jī)加速上升，對球在豎直方向，由牛頓第二定律得，解得，在水平方向，由平衡條件得，桿對球的作用力大小為，故C正確；

若升降機(jī)減速上升，對球在豎直方向，由牛頓第二定律得，解得，在水平方向，由平衡條件得，桿對球的作用力大小為，故D錯(cuò)誤．

5.【答案】

【解析】解：

、緊挨在一起，但、之間無壓力，處于平衡狀態(tài)，可得彈簧對的彈力大小為，細(xì)線剪斷瞬間，彈力沒變，、整體由牛頓第二定律可得，設(shè)、間的彈力大小為，對，由牛頓第二定律可得，解得，即對的壓力大小為，A正確．

6.【答案】

【解析】加速度是由合外力產(chǎn)生的，加速度的方向與合外力的方向總是相同的，而加速度與物體速度方向無直接聯(lián)系，可能相同，也可能不同，B正確．

速度方向與加速度以及合外力方向不一定相同，A錯(cuò)誤．

速度方向跟加速度方向可能相同，可能相反，也可能成任意角，C錯(cuò)誤．

速度不是由合外力產(chǎn)生的，物體受力從而產(chǎn)生加速度，使物體的速度發(fā)生變化，D錯(cuò)誤．

7.【答案】

【解析】解：

開始彩虹圈處于伸長狀態(tài)，剛釋放瞬間彩虹圈上端受到向下的拉力，根據(jù)牛頓第二定律可知，上端的加速度大于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋蔄正確；剛釋放瞬間彩虹圈下端受到向上的拉力，下端的加速度小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，故B錯(cuò)誤；剛開始下落的一小段時(shí)間內(nèi)由于彈力的作用，彩虹圈上端下落速度比下端速度快，彩虹圈的長度變短，故C錯(cuò)誤；彩虹圈的下端接觸地面前彩虹圈內(nèi)部彈力使得彩虹圈的長度不斷變化，故D錯(cuò)誤．

8.【答案】

【解析】

【分析】由題知：木塊的加速度大小為，方向沿斜面向上。分析木塊受力情況，根據(jù)牛頓第二定律求解木塊所受的摩擦力大小和方向；

根據(jù)牛頓第二定律求解木塊所受的摩擦力大小和方向。本題首先要正確分析木塊的受力情況，其次要能根據(jù)牛頓第二定律列式，求摩擦力，難度不大。

【解答】以物塊為研究對象，分析受力情況，物塊受重力、斜面的支持力和靜摩擦力，且具有沿斜面方向向上的加速度，

垂直于斜面方向，根據(jù)平衡條件可知支持力垂直于斜面向上，

沿斜面方向，根據(jù)牛頓第二定律可知靜摩擦力沿斜面向上，故A、B錯(cuò)誤；

由于小物塊和斜面保持相對靜止，小物塊受到的摩擦力為靜摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律得，解得，方向平行斜面向上，故C正確，D錯(cuò)誤．

9.【答案】

【解析】解：

在抽出木板的瞬間，物塊、與剛性輕桿接觸處的形變立即消失，受到的合力均等于各自重力，所以由牛頓第二定律知；而物塊、間的輕彈簧的形變還來不及改變，此時(shí)彈簧對物塊向上的彈力大小和對物塊向下的彈力大小仍為，因此物塊滿足，；由牛頓第二定律得物塊滿足，所以C正確．

10.【答案】

【解析】

【分析】

對于拖把頭受重力、支持力、推力和摩擦力，抓住水平方向和豎直方向平衡，根據(jù)正交分解，運(yùn)用平衡條件和滑動(dòng)摩擦力公式列方程分析各個(gè)力的變化。

解決本題的關(guān)鍵能夠正確地進(jìn)行受力分析，抓住合力為零，運(yùn)用正交分解進(jìn)行求解。

【解答】

設(shè)拖把與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則拖把受到重力、支持力、推力和摩擦力處于平衡狀態(tài)，受力示意圖如圖所示．將推拖把的力沿豎直和水平方向分解，根據(jù)平衡條件，豎直方向上有，水平方向上有，式中和分別為地板對拖把的支持力和摩擦力，則有，若不變，減小與水平方向的夾角時(shí)，減小，減小，而增大，所以將大于，所以拖把將做加速運(yùn)動(dòng)，故A、、D錯(cuò)誤；同時(shí)減小與水平方向的夾角和，減小，地面對拖把的支持力變小，摩擦力變小，而不能確定其增大還是減小，則是否大于零不能確定，即拖把不一定做加速運(yùn)動(dòng)，故C正確．

11.【答案】

【解析】解：

由可知，物體的加速度與其所受合力成正比，與其質(zhì)量成反比，選項(xiàng)A正確；物體的質(zhì)量與其所受合力以及運(yùn)動(dòng)的加速度無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物體所受的合力與物體的質(zhì)量以及物體的加速度無關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由可知，物體的質(zhì)量可以通過測量它的加速度和它所受到的合力求出，選項(xiàng)D正確．

12.【答案】

【解析】力和加速度存在瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系，則原來靜止在光滑水平面上的物體，受到水平推力的瞬間，物體立刻獲得加速度，選項(xiàng)A正確；加速度的方向與合力的方向總是一致的，加速度的方向與速度的方向可能相同，也可能不同，選項(xiàng)B正確；在初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，加速度與合力的方向一致，速度與加速度方向一致，選項(xiàng)C正確；合力變小，加速度變小，若加速度和速度同向，則物體的速度仍然變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．

13.【答案】

【解析】解：

若水平面粗糙，物體受到向左的滑動(dòng)摩擦力和逐漸增大的彈力，由牛頓第二定律可知，物體向右做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)；若水平面光滑，同樣可以得出物體向右做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，故A正確．

物體受恒力，若水平面粗糙，其大小與摩擦力的關(guān)系未知，若，則有，物體向右做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)；若，剛接觸時(shí)有，當(dāng)后有，故物體先做加速度向右減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度向左增大的減速運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤．

從小球接觸彈簧開始，重力先大于彈力，小球做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)，之后重力等于彈力，出現(xiàn)最大速度，接著重力小于彈力，小球做加速度向上增大的變減速運(yùn)動(dòng)，故C正確．

蹦極的人在橡皮條繃緊前只受重力，做自由落體運(yùn)動(dòng)，此后重力先大于增大的彈力，人做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)，之后重力等于彈力，出現(xiàn)最大速度，最終重力小于彈力，人做加速度向上增大的變減速運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤．

故選AC

14.【答案】

【解析】

【分析】

本題考查了牛頓第二定律，整體法和隔離法解決動(dòng)力學(xué)問題。

列車啟動(dòng)時(shí)對乘客分析受力，根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況可得受力情況；對整體分析受力可得加速度；對第、節(jié)車廂的整體，根據(jù)牛頓第二定律可得第節(jié)車廂對第節(jié)車廂的作用力大小；對第節(jié)車廂，根據(jù)牛頓第二定律列式可得作用力大小。

【解答】

A.啟動(dòng)時(shí)車廂對乘客在豎直方向有豎直向上的支持力，在水平方向有沿動(dòng)車運(yùn)動(dòng)方向的摩擦力，兩個(gè)力的合力方向斜向上方，故A錯(cuò)誤；

B.對列車整體，根據(jù)牛頓第二定律有，解得，故B正確；

C.對第、節(jié)車廂的整體，根據(jù)牛頓第二定律有，解得，故C正確；

D.對第節(jié)車廂，根據(jù)牛頓第二定律有，解得，故D錯(cuò)誤．

15.【答案】

【解析】若一開始有，圓環(huán)在豎直方向不受直桿的作用力，在水平方向不受摩擦力，則圓環(huán)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A正確；若一開始有，圓環(huán)在水平方向受到摩擦力做減速運(yùn)動(dòng)，圓環(huán)所受的桿的摩擦力為，隨著速度的減小，也減小，則摩擦力增大，由牛頓第二定律知加速度增大，即圓環(huán)在水平方向上做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，故B正確，C錯(cuò)誤；若一開始有，圓環(huán)在水平方向受到摩擦力而做減速運(yùn)動(dòng)，隨著速度的減小，也減小，，則摩擦力減小，加速度減小，圓環(huán)在水平方向上做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)后，在水平方向不受摩擦力，圓環(huán)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故D正確．

16.【答案】

【解析】解：與之間的最大靜摩擦力為，與地面之間的最大靜摩擦力為，所以無論外力作用到上或上，當(dāng)取最小值時(shí)，滿足題述情況，故A、C錯(cuò)誤；當(dāng)外力作用到上，對的摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)，二者相對靜止，的值最大，對根據(jù)牛頓第二定律，有，代入數(shù)據(jù)解得，對整體有，代入數(shù)據(jù)解得，故B正確；當(dāng)外力作用到上，對的摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)，二者相對靜止，的值最大，對根據(jù)牛頓第二定律有，代入數(shù)據(jù)解得，對、整體根據(jù)牛頓第二定律有，代入數(shù)據(jù)解得，故D正確．

17.【答案】解：卡車和的加速度一致，由題圖知繩的拉力的分力使產(chǎn)生了加速度，故有，解得，，設(shè)地面對的支持力為，則有由牛頓第三定律得，對地面的壓力為．

設(shè)地面對彈力為零時(shí)，物體的臨界加速度為，則，故當(dāng)時(shí)，物體已飄起．此時(shí)物體所受合力為，則由三角形定則可