4.3牛顿第二定律（巩固练习)-【高效课堂】2024-2025学年高中物理同步精品备课一体化资源（人教版2019必修第一册）

班级：高一（ ）班 姓名： 4.3牛顿第二定律（巩固练习） 一、单选题 1．如图所示，在光滑的水平面上，质量分别为m1和m2的木块A和B之间用轻弹簧相连，在拉力F作用下，以加速度a做匀加速直线运动，某时刻突然撤去拉力F，此时A和B的瞬时加速度分别为a1和a2，则（　　）    A．a1＝a2＝0 B．a1＝a，a2＝0 C．a1＝a，a2＝a D．a1＝a，a2＝－a 2．如图所示，一个质量为m的小球用水平轻质弹簧系住，并用固定在地面上、倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态。现用钢丝钳将弹簧剪断，则在弹簧被剪断的瞬间，小球的加速度大小为（　　）（重力加速度为g） A．g B． g C．0 D． g 3．关于物体的惯性，下列说法正确的是（　　） A．同一物体速度大时更难停下来，说明速度大时物体的惯性大 B．在相同的外力作用下，惯性大的物体产生的加速度大 C．竖直向上抛出的物体速度越来越小，是因为它的惯性越来越小 D．乒乓球可以快速抽杀，是乒乓球惯性小的缘故 4．研究“蹦极”运动时，在运动员身上装好传感器，用于测量运动员在不同时刻下落的高度及速度。如图甲所示，运动员从蹦极台自由下落，根据传感器测到的数据，得到如图乙所示的速度v—位移x图像。不计空气阻力。下列判断正确的是（  ） A．运动员下落速度最大时，重力势能最小 B．运动员下落速度最大时，绳子刚好被拉直 C．运动员下落加速度为0时，速度也为0 D．运动员下落到最低点时，绳的弹性势能最大 5．小孩从滑梯上滑下的运动可看做匀加速运动，第一次小孩单独从滑梯上滑下，加速度为a1，第二次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下(小狗不与滑梯接触)，加速度为a2，则(  ) A．a1＝a2 B．a1<a2 C．a1>a2 D．无法判断a1与a2的大小 二、多选题 6．关于牛顿第二定律，下列说法正确的是（    ） A．牛顿第二定律的表达式中，a与F的方向可能不同 B．物体某一瞬间的加速度，由这一瞬间的合外力决定 C．公式中若F为合力，a等于每一个分力单独作用在该物体上产生加速度的矢量和 D．物体的运动方向一定与物体所受合力的方向相同 7．如图所示，倾角为30°的斜面放置在水平地面上，质量为m的物体放置在斜面上，沿斜面向下轻推物体后撤去推力，物体恰好沿斜面匀速下滑。现让物体静止在斜面上，给物体一与斜面夹角为30°、大小为F的力，已知斜面始终处于静止状态，重力加速度为g，则在加了大小为F的推力后，下列说法正确的是（　　） A．物体与斜面间的动摩擦因数为 B．物体的加速度大小为 C．物体与斜面间的摩擦力大小为 D．斜面与地面间的摩擦力为零 三、填空题 8．一气球的总质量为m，以大小为a的加速度竖直下降，今欲使它以大小为a的加速度竖直上升，则应从气球中抛掉压舱沙袋的质量为 。（忽略空气阻力） 9．质量为2kg的物块放在光滑的水平地面上，用劲度系数为k=200N/m轻质弹簧连接物块在水平力拉力F=15N作用下向右做匀加速运动，其加速大小a= m/s2，弹簧的伸长量x= m。 10．一物体在几个力的作用下处于平衡状态，若使其中一个向东的力逐渐减小，直至为零，则在此过程中物体的加速度 11．一辆小车在光滑的水平面上，若用一水平力拉它，它的速度在内从增大到；若用水平力拉它，它的速度在内从减小到，那么和的大小之比是 。 12．某地的重力加速度为，在水平地面上有一量程为200g、最小分度为0.01g的电子秤，保持静止，称量某方形物体A的示数为100.00g。 （1）所以物体质量 kg。 （2）将电子秤改造为加速度计，示数需要作变换。可以画出电子秤示数p变换到加速度a的图线，则图线 一条直线（选填“是”或“不是”） （3）手机中的加速度传感器就是基于上述思路而设计的，通过测量已知质量的物体对传感器的压力（压力会使传感器的应变片发生微小形变，进而使输出电压发生变化），经过计算得到加速度并输出。 由此，加速度传感器依据的原理包括欧姆定律以及 A．胡克定律    B．牛顿第一定律    C．牛顿第二定律    D．牛顿第三定律 （4）为了使加速度计更加灵敏（电梯的加速度改变，秤的示数变化更明显），应该选用如下哪个物体替换物体A？ A．6.00g的硬币    B．50.00g的鸡蛋    C．150.00g的手机    D．250.00g的新华字典 四、实验题 13．用轻杆、小球和硬纸板等材料可以制作一个简易加速度计。在轻杆上端装上转轴，固定于竖直纸板上的O点，轻杆下端固定一小球，杆可在竖直平面内自由转动，在纸板上作出刻度盘，将此装置固定于运动的物体上，便可粗略测量运动物体的加速度。 (1)将此装置固定在一个水平向右运动的物体上，发现轻杆摆动后稳定在如图所示的位置，则可判断物体向右做 。（填“匀速直线运动”、“匀加速直线运动”或“匀减速直线运动”） (2)为了测得物体运动的加速度，除已测量的当地重力加速度g外，还应测量的物理量是 。（填选项代号） A．小球的质量m B．小球的直径d C．轻杆的长度L D．轻杆与竖直方向的夹角θ (3)物体运动的加速度与上述所测物理量之间的关系式为a= 。（用所测物理量的字母表示） 五、解答题 14．质量为60kg的人与电梯一起以1m/s2的加速度加速上升，θ=37°求电梯对人的支持力与摩擦力． 15．如图所示，质量为2m的木板C静止在光滑水平面上。现将速度分别为v0、2v0的木块A、B同时放上木板，运动方向如图，木块的质量均为m，A、B间的距离为d，木块与木板之间的动摩擦因数均为μ，木板足够长，重力加速度为g，求： （1）木块A、B刚放上C时，A、B、C各自的加速度； （2）木块A在木板C上的滑行时间t； （3）运动过程中木块A和木块B间的最大距离L。 16．智能驾驶汽车技术日臻成熟，将逐步进入人们的生活。一辆智能驾驶汽车在平直跑道上进行性能测试，其速度随时间变化的部分图像如图所示，已知内汽车做匀加速直线运动，内做匀速直线运动，开始关闭发动机在阻力作用下做匀减速直线运动直到停止。已知该汽车质量，运动过程中所受阻力可视为恒定。求： （1）关闭发动机后汽车运动的时间； （2）匀加速阶段汽车受到的牵引力大小； （3）全过程汽车行驶的距离。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！7 学科网（北京）股份有限公司 $$ 班级：高一（ ）班 姓名： 4.3牛顿第二定律（巩固练习）教师版 一、单选题 1．如图所示，在光滑的水平面上，质量分别为m1和m2的木块A和B之间用轻弹簧相连，在拉力F作用下，以加速度a做匀加速直线运动，某时刻突然撤去拉力F，此时A和B的瞬时加速度分别为a1和a2，则（　　）    A．a1＝a2＝0 B．a1＝a，a2＝0 C．a1＝a，a2＝a D．a1＝a，a2＝－a 【答案】D 【详解】两物体在光滑的水平面上一起以加速度a向右匀加速运动时，弹簧的弹力为 在力F撤去的瞬间，弹簧的弹力来不及改变，大小仍为m1a，因此对A，加速度此时仍为a，对B物体，取向右为正方向 解得 故选D。 2．如图所示，一个质量为m的小球用水平轻质弹簧系住，并用固定在地面上、倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态。现用钢丝钳将弹簧剪断，则在弹簧被剪断的瞬间，小球的加速度大小为（　　）（重力加速度为g） A．g B． g C．0 D． g 【答案】A 【详解】弹簧剪断前，小球处于平衡状态，受重力、支持力N和弹簧的拉力F，根据共点力平衡条件，有 解得， 现用钢丝钳将弹簧剪断，剪断后小球将沿光滑木板下滑，合力沿斜面向下，由牛顿第二定律 得 故A正确，BCD错误。 故选A。 3．关于物体的惯性，下列说法正确的是（　　） A．同一物体速度大时更难停下来，说明速度大时物体的惯性大 B．在相同的外力作用下，惯性大的物体产生的加速度大 C．竖直向上抛出的物体速度越来越小，是因为它的惯性越来越小 D．乒乓球可以快速抽杀，是乒乓球惯性小的缘故 【答案】D 【详解】A．惯性与物体的速度无关，A错误； B．惯性大的物体质量大，根据牛顿第二定律，在相同的外力作用下，产生的加速度小，B错误； C．竖直向上抛出的物体速度越来越小，是因为合力与运动方向相反的缘故，惯性没有减小，C错误； D．乒乓球可以快速抽杀，是乒乓球的质量小惯性小的缘故，D正确。 故选D。 4．研究“蹦极”运动时，在运动员身上装好传感器，用于测量运动员在不同时刻下落的高度及速度。如图甲所示，运动员从蹦极台自由下落，根据传感器测到的数据，得到如图乙所示的速度v—位移x图像。不计空气阻力。下列判断正确的是（  ） A．运动员下落速度最大时，重力势能最小 B．运动员下落速度最大时，绳子刚好被拉直 C．运动员下落加速度为0时，速度也为0 D．运动员下落到最低点时，绳的弹性势能最大 【答案】D 【详解】AB．运动员下落速度最大时绳的拉力与重力平衡，合力为零，此时运动员仍有向下的速度，要继续向下运动，所以重力势能不是最小，故AB错误； C．运动员下落加速度为0时合力为零，绳的拉力与重力平衡，所以速度最大，故C错误； D．运动员下落速度最大时绳的拉力与重力平衡，合力为零，此时运动员仍有向下的速度，要继续向下运动，绳要继续伸长，弹性势能仍在增大，当运动员下落到最低点时弹性势能最大，故D正确。 故选D。 5．小孩从滑梯上滑下的运动可看做匀加速运动，第一次小孩单独从滑梯上滑下，加速度为a1，第二次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下(小狗不与滑梯接触)，加速度为a2，则(  ) A．a1＝a2 B．a1<a2 C．a1>a2 D．无法判断a1与a2的大小 【答案】A 【详解】设小孩的质量为m，与滑梯的动摩擦因数为μ，滑梯的倾角为θ，小孩下滑过程中受到重力mg、滑梯的支持力N和滑动摩擦力f，根据牛顿第二定律得mgsinθ－f＝ma N＝mgcosθ 又f＝μN 联立得a＝g(sinθ－μcosθ) 可见加速度a与小孩的质量无关，则当第二次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下时，加速度与第一次相同，即有a1＝a2。 故选A。 二、多选题 6．关于牛顿第二定律，下列说法正确的是（    ） A．牛顿第二定律的表达式中，a与F的方向可能不同 B．物体某一瞬间的加速度，由这一瞬间的合外力决定 C．公式中若F为合力，a等于每一个分力单独作用在该物体上产生加速度的矢量和 D．物体的运动方向一定与物体所受合力的方向相同 【答案】BC 【详解】ABC．牛顿第二定律的表达式为 a与F的方向相同，公式中若F为合力，a等于每一个分力单独作用在该物体上产生加速度的矢量和；物体某一瞬间的加速度，由这一瞬间的合外力决定，故A错误，BC正确； D．物体的运动方向与加速度方向不一定相同，物体的运动方向一定与物体所受合力的方向不一定相同，故D错误。 故选BC。 7．如图所示，倾角为30°的斜面放置在水平地面上，质量为m的物体放置在斜面上，沿斜面向下轻推物体后撤去推力，物体恰好沿斜面匀速下滑。现让物体静止在斜面上，给物体一与斜面夹角为30°、大小为F的力，已知斜面始终处于静止状态，重力加速度为g，则在加了大小为F的推力后，下列说法正确的是（　　） A．物体与斜面间的动摩擦因数为 B．物体的加速度大小为 C．物体与斜面间的摩擦力大小为 D．斜面与地面间的摩擦力为零 【答案】ABD 【详解】A．没有推力时，物体恰好沿斜面匀速下滑，则受力平衡 解得 A正确； B．加了推力F之后，对物体受力分析如图1所示 由牛顿第二定律可知 解得 B正确； C．物体与斜面间的摩擦力大小为 C错误； D．如图所示 物体加速下滑时，物体对斜面的压力水平向右的分力大小为 物体对斜面的摩擦力水平向左的分力大小为 即斜面在水平方向上受到的合力为零，没有运动趋势，斜面与地面间的摩擦力为零，D正确。 故选ABD。 三、填空题 8．一气球的总质量为m，以大小为a的加速度竖直下降，今欲使它以大小为a的加速度竖直上升，则应从气球中抛掉压舱沙袋的质量为 。（忽略空气阻力） 【答案】 【详解】设气球受到的浮力为，根据牛顿第二定律可得 设从气球中抛掉压舱沙袋的质量为，根据牛顿第二定律可得 联立解得 9．质量为2kg的物块放在光滑的水平地面上，用劲度系数为k=200N/m轻质弹簧连接物块在水平力拉力F=15N作用下向右做匀加速运动，其加速大小a= m/s2，弹簧的伸长量x= m。 【答案】7.5 0.075 【详解】[1]根据牛顿第二定律有 [2]根据胡克定律有 10．一物体在几个力的作用下处于平衡状态，若使其中一个向东的力逐渐减小，直至为零，则在此过程中物体的加速度 【答案】方向一定向西，且逐渐增大； 【详解】几个力的作用下处于平衡状态，说明合力为零，当使其中一个力减小时，其合力逐渐增大，方向与减小的力方向相反；所以其中一个向东的力逐渐减小，直至为0 则在此过程中物体的加速度向西，一直增大． 11．一辆小车在光滑的水平面上，若用一水平力拉它，它的速度在内从增大到；若用水平力拉它，它的速度在内从减小到，那么和的大小之比是 。 【详解】在内加速度为 由牛顿第二定律得 在内加速度大小为 由牛顿第二定律得 则和的大小之比是4：5。 12．某地的重力加速度为，在水平地面上有一量程为200g、最小分度为0.01g的电子秤，保持静止，称量某方形物体A的示数为100.00g。 （1）所以物体质量 kg。 （2）将电子秤改造为加速度计，示数需要作变换。可以画出电子秤示数p变换到加速度a的图线，则图线 一条直线（选填“是”或“不是”） （3）手机中的加速度传感器就是基于上述思路而设计的，通过测量已知质量的物体对传感器的压力（压力会使传感器的应变片发生微小形变，进而使输出电压发生变化），经过计算得到加速度并输出。 由此，加速度传感器依据的原理包括欧姆定律以及 A．胡克定律    B．牛顿第一定律    C．牛顿第二定律    D．牛顿第三定律 （4）为了使加速度计更加灵敏（电梯的加速度改变，秤的示数变化更明显），应该选用如下哪个物体替换物体A？ A．6.00g的硬币    B．50.00g的鸡蛋    C．150.00g的手机    D．250.00g的新华字典 【答案】0.10000 是 AC D 【详解】（1）[1]静止时，称量某方形物体A的示数为100.00g，根据平衡条件可知方形物体质量为 （2）[2]将电子秤改造为加速度计，根据牛顿第二定律有 解得 可知图像是一条直线。 （3）[3]压力会使传感器的应变片发生微小形变，所以加速度传感器依据的原理包括欧姆定律以及胡克定律和牛顿第二定律。故AC正确，BD错误。 故选AC。 （4）[4]由（2）中结论电梯的加速度改变，物体的质量越大，秤的示数变化越明显，故D正确，ABC错误。 故选D。 四、实验题 13．用轻杆、小球和硬纸板等材料可以制作一个简易加速度计。在轻杆上端装上转轴，固定于竖直纸板上的O点，轻杆下端固定一小球，杆可在竖直平面内自由转动，在纸板上作出刻度盘，将此装置固定于运动的物体上，便可粗略测量运动物体的加速度。 (1)将此装置固定在一个水平向右运动的物体上，发现轻杆摆动后稳定在如图所示的位置，则可判断物体向右做 。（填“匀速直线运动”、“匀加速直线运动”或“匀减速直线运动”） (2)为了测得物体运动的加速度，除已测量的当地重力加速度g外，还应测量的物理量是 。（填选项代号） A．小球的质量m B．小球的直径d C．轻杆的长度L D．轻杆与竖直方向的夹角θ (3)物体运动的加速度与上述所测物理量之间的关系式为a= 。（用所测物理量的字母表示） 【答案】(1)匀减速直线运动 (2)D (3) 【详解】（1）一个水平向右运动的物体，轻杆摆动后稳定在如图所示的位置，则可判断物体加速度向左，即物体向右做匀减速直线运动。 （2）对小球根据牛顿第二定律 即 为了测得物体运动的加速度，只需要测量轻杆与竖直方向的夹角θ，故选D。 （3）物体运动的加速度与上述所测物理量之间的关系式为 五、解答题 14．质量为60kg的人与电梯一起以1m/s2的加速度加速上升，θ=37°求电梯对人的支持力与摩擦力． 解：以人为研究对象，如图进行受力分析，建立直角坐标，将加速度a分解成水平方向与竖直方向 由牛顿第二定律有： 在水平方向上有： 在竖直方向上有： 解得： 15．如图所示，质量为2m的木板C静止在光滑水平面上。现将速度分别为v0、2v0的木块A、B同时放上木板，运动方向如图，木块的质量均为m，A、B间的距离为d，木块与木板之间的动摩擦因数均为μ，木板足够长，重力加速度为g，求： （1）木块A、B刚放上C时，A、B、C各自的加速度； （2）木块A在木板C上的滑行时间t； （3）运动过程中木块A和木块B间的最大距离L。 解：（1）刚放上时，均做匀减速运动，根据牛顿第二定律可得 解得 对，根据牛顿第二定律有 解得 （2）与共速后，设不再相对运动，以相同的加速度一起加速，则 因为，故假设成立。 设与的共同速度为，则有 联立解得 （3）与共速后，以相同的加速度一起加速，仍以加速度匀减速，设经过时间三者共速，则有 可得 根据图像，间增大的距离 故与的最大距离为 解得 16．智能驾驶汽车技术日臻成熟，将逐步进入人们的生活。一辆智能驾驶汽车在平直跑道上进行性能测试，其速度随时间变化的部分图像如图所示，已知内汽车做匀加速直线运动，内做匀速直线运动，开始关闭发动机在阻力作用下做匀减速直线运动直到停止。已知该汽车质量，运动过程中所受阻力可视为恒定。求： （1）关闭发动机后汽车运动的时间； （2）匀加速阶段汽车受到的牵引力大小； （3）全过程汽车行驶的距离。 解：（1）由图可知关闭发动机后汽车的加速度为 则运动的时间为 （2）关闭发动机后，根据牛顿第二定律有N 由图可知匀加速阶段汽车的加速度大小为 根据牛顿第二定律有 解得N （3）由（1）分析可知汽车在18s时停止，根据图像与坐标轴围成的面积代表位移可知m=192m 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！7 学科网（北京）股份有限公司 $$