4.3 牛顿第二定律 同步练习 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

4.3牛顿第二定律 同步练习 2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册 学校： 班级： 姓名： 学号： 一、单选题 1.下列说法正确的是（　 ） A.由牛顿第二定律知，加速度大的物体，所受的合外力一定大 B.物体的加速度大，说明它的质量一定小 C.任何情况下，物体的加速度大，速度变化量一定大 D.a与Δv、Δt无关，但可以用Δv和Δt的比值来计算加速度a的大小 2.由牛顿第二定律F＝ma可知，无论多小的力都能使物体产生加速度，可是当用很小的力去推很重的桌子时，却推不动，这是因为（　 ） A.牛顿第二定律不适用于静止的物体 B.桌子加速度很小，速度增量也很小，眼睛观察不到 C.推力小于桌子所受到的静摩擦力，加速度为负值 D.桌子所受的合力为零，加速度为零 3.高空滑索是勇敢者的运动。如图所示一个人用轻绳通过轻质滑环悬吊在足够长的倾斜钢索上运动（设钢索是直的），下滑过程中到达图中A位置时轻绳与竖直线有夹角，到达图中B位置时轻绳竖直向下。不计空气阻力，下列说法正确的是（　 ） A.在A位置时，人的加速度可能为零 B.在A位置时，钢索对轻绳的作用力可能小于人的重力 C.在B位置时，钢索对轻环的摩擦力为零 D.在B位置时，钢索对轻绳没有摩擦力作用 4.如图所示，静止在光滑水平面上的物体A，一端靠着处于自然状态的弹簧。现对物体作用一水平恒力，在弹簧被压缩到最短的这一过程中，物体的速度和加速度变化的情况是（　 ） A.速度增大，加速度增大 B.速度增大，加速度减小 C.速度先增大后减小，加速度先减小后增大 D.速度先增大后减小，加速度先增大后减小 5.如图所示，一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上，另一端连着A小球，同时水平细线一端连着A球，另一端固定在右侧竖直墙上，弹簧与竖直方向的夹角是60°，A、B两小球分别连在另一根竖直弹簧两端。开始时A、B两小球都静止不动，A、B两小球的质量相等，重力加速度为g，若不计弹簧质量，在水平细线被剪断瞬间，A、B两球的加速度分别为（　 ） A.aA＝aB＝g B.aA＝2g，aB＝0 C.aA＝g，aB＝0 D.aA＝2g，aB＝0 6.如图所示，在与水平方向成θ角、大小为F的力作用下，质量为m的物块沿竖直墙壁加速下滑，已知物块与墙壁间的动摩擦因数为μ。则下滑过程中物块的加速度大小为（　 ） A.a＝g－μg B.a＝g－ C.a＝g－ D.a＝g－ 7.如图所示，一辆向右匀速行驶的小车中，用两根不可伸长的细绳OA、OB悬挂一个小球，其中绳OB水平。当小车突然向右加速时，关于两根细绳OA、OB的拉力大小TOA、TOB和原来匀速运动时相比，下列说法正确的是（　 ） A.TOA不变，TOB变大 B.TOA不变，TOB变小 C.TOA变小，TOB变大 D.TOA变大，TOB不变 8.如图所示，在建筑装修中，工人用一质量为m、与墙面间动摩擦因数为μ的磨石打磨竖直粗糙墙面，在与竖直面成θ角的推力F作用下，磨石以速度v向上匀速运动。下列说法正确的是（　 ） A.磨石受到的摩擦力大小为μFcos θ B.若撤掉F，磨石会立刻向下运动 C.若撤掉F，磨石受到的摩擦力大小变为μmg D.若仅略微减小θ角，则磨石将做加速运动 9.早在公元前4世纪末，我国的《墨经》中就有关于力和运动的一些见解，如“绳下直，权重相若，则正矣。收，上者愈丧，下者愈得”，这句话所描述的与下述物理现象相似。如图所示，一根跨过光滑轻质定滑轮的轻绳两端各悬挂一重物，当两重物质量均为m时，系统处于平衡状态。若减小其中一个重物的质量，系统就无法保持平衡，上升的重物减小的质量Δm越多，另一个重物下降的加速度a就越大。已知重力加速度为g，则a与Δm的关系图像可能是（　 ） 10.如图甲所示，某人正通过定滑轮将质量为m的货物提升到高处。滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度a与绳子对货物竖直向上的拉力T之间的关系图像如图乙所示。由图可以判断下列说法错误的是（重力加速度为g）（　 ） A.图线与纵轴的交点M的值aM＝－g B.图线的斜率等于物体质量的倒数 C.图线与横轴的交点N的值TN＝mg D.图线的斜率等于物体的质量m 二、多选题 11.关于牛顿第二定律的表达式F＝kma，下列说法正确的是（　 ） A.在任何情况下式中k都等于1 B.式中k的数值由质量、加速度和力的大小决定 C.式中k的数值由质量、加速度和力的单位决定 D.物理学中定义使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力为1 N 12.自驾旅行时，手机导航是大家的优先选择。如图为一款车载磁吸式手机支架，支架固定在汽车上，已知放在支架上的手机的质量为m，手机与水平面的夹角为θ，重力加速度为g，手机与支架保持相对静止，下列说法正确的是（　 ） A.汽车在平直公路上做匀速直线运动时，手机受到的摩擦力大小为mgsin θ B.汽车在平直公路上做匀变速直线运动时，手机受到支架的摩擦力可能为零 C.不论汽车在何路面上如何运动，支架对手机的作用力方向始终竖直向上 D.支架对手机的支持力是由手机的形变引起的 13.如图所示，A、B两球质量相等，光滑斜面的倾角为θ，图甲中A、B两球用轻弹簧相连，图乙中A、B两球用轻杆相连，系统静止时，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，重力加速度为g，在突然撤去挡板的瞬间（　 ） A.图乙中A、B球间杆的作用力为零 B.图乙中A球的加速度为gsin θ C.图甲中B球的加速度为2gsin θ D.图甲中A球的加速度为gsin θ 三、非选择题 14.如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度。该装置在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器，用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出。现将该装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后，汽车静止时，传感器a、b的示数均为10 N（g取10 m/s2）。 （1）若传感器a的示数为14 N、b的示数为6 N，求此时汽车的加速度大小和方向； （2）求当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数恰为零。 15.自制一个加速度计，其构造是一根轻杆，下端固定一个小球，上端装在水平轴O上，杆可在竖直平面内左右摆动，用白硬纸作为表盘，放在杆摆动的平面上，并刻上刻度，可以直接读出加速度的大小和方向。使用时，加速度计右端朝汽车前进的方向，如图所示，g取9.8 m/s2。 （1）硬纸上刻度线b在经过O点的竖直线上，则在b处应标的加速度数值是多少？ （2）刻度线c和O点的连线与Ob的夹角为30°，则c处应标的加速度数值是多少？ （3）刻度线d和O点的连线与Ob的夹角为45°。在汽车前进时，若轻杆稳定地指在d处，则0.5 s内汽车速度变化了多少？ 参考答案 1.D　解析：加速度大的物体，所受合外力不一定大，因为物体的质量不确定，故A错误；物体的加速度大，质量不一定小，因为力有可能更大，故B错误；a＝只能用于计算加速度a，a与Δv、Δt无比例关系，物体的加速度大，速度变化量Δv可能很小，故C错误，D正确。 2.D　解析：牛顿第二定律适用于宏观物体、低速运动，对于静止的物体同样适用，故A错误；当我们用一个很小的水平力去推很重的桌子时，却推不动它，因为推力和静摩擦力平衡，合力为零，根据牛顿第二定律知，加速度为零，故D正确，B、C错误。 3.B　解析：AB.在A位置时，人受到重力和线的拉力，合力沿斜面向下，不为零，则加速度不可能为零；设轻绳与竖直方向夹角为θ，拉力T＝mgcos θ，T＜mg，故A错误，B正确；C.在B位置时，细绳的拉力竖直，则人匀速下滑，此时钢索对轻环的摩擦力等于重力的分力mgsin θ，故C错误；D.在B位置时，对人和绳整体受力分析如图，匀速下滑，故摩擦力不为零，故D错误。故选B。 4.C　解析：力F作用在A上的开始阶段，弹簧弹力kx较小，合力与速度方向同向，物体速度增大，而合力（F－kx）随x增大而减小，加速度也减小，当F＝kx以后，随物体A向左运动，弹力kx大于F，合力方向与速度反向，速度减小，而加速度a随x的增大而增大。综上所述，只有C正确。 5.D　解析：设两个小球的质量都为m，以A、B球整体作为研究对象，由平衡条件得细线拉力T＝2mgtan 60°＝2mg，剪断细线瞬间弹簧的弹力没有变化，A球受到的合力与原来细线的拉力大小相等，方向相反，由牛顿第二定律得aA＝＝2g，B球的受力情况不变，则加速度仍为0。 6.D　解析：将F分解可得，物块在垂直于墙壁方向上受到的压力为N＝Fcos θ，则物块对墙壁的压力为N'＝N＝Fcos θ；物块受到的滑动摩擦力为Ff＝μN'＝μFcos θ，根据牛顿第二定律可得mg－Ff－Fsin θ＝ma，解得a＝g－，故选D。 7.A　解析：车匀速运动时，小球处于平衡状态，对球受力分析如图，由平衡条件可得TOA＝，TOB＝mgtan θ，当小车突然向右加速时，设加速度大小为a，设此时绳OA、OB拉力分别为TOA1、TOB1，由牛顿第二定律，水平方向有TOB1－TOA1sin θ＝ma，竖直方向有TOA1cos θ＝mg，联立解得TOA1＝＝TOA，TOB1＝mgtan θ＋ma＞TOB。故选A。 8.D　解析：A.磨石受到的摩擦力大小为f＝μFsin θ，根据平衡条件可得f＝Fcos θ－mg，故A错误；BC.若撤掉F，墙面对磨石的弹力为0，磨石受到的摩擦力大小变为0，磨石只受重力的作用，做竖直上抛运动，故磨石先向上运动再向下运动，故BC错误；D.若仅略微减小θ角，cos θ增大，sin θ减小，则摩擦力减小，且Fcos θ＞mg＋f，所以磨石将向上做加速运动，故D正确。 9.C　解析：不妨假设右边的物体质量减少Δm，则右边的物体向上做匀加速运动，左边的物体向下做匀加速运动，它们的加速度a大小相等，绳子的拉力F大小相等。对右边物体，根据牛顿第二定律有F－（m－Δm）g＝（m－Δm）a　①，对左边物体，根据牛顿第二定律有mg－F＝ma②，联合①②式可得：a＝·g＝·g，根据上式知，Δm和a并非线性关系，故A、B错误；当Δm＝m时，可得a＝g，故C正确，D错误。 10.D　解析：对货物受力分析，受重力mg和拉力T，根据牛顿第二定律，有T－mg＝ma，得a＝T－g；当a＝0时，T＝mg，故图线与横轴的交点N的值TN＝mg，故C正确；当T＝0时，a＝－g，即图线与纵轴的交点M的值aM＝－g，故A正确；图线的斜率表示物体质量的倒数，故B正确，D错误。 11.CD　解析：在牛顿第二定律的表达式F＝kma中，k的数值由质量、加速度和力的单位决定，只有当质量的单位为kg、加速度的单位为m/s2、力的单位为N时，比例系数k才等于1，A、B错误，C正确；由牛顿第二定律F＝ma，知m＝1 kg、a＝1 m/s2时，1 N＝1 kg·，即使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力为1 N，D正确。 12.AB　解析：A.汽车在平直公路上做匀速直线运动时，手机受到的摩擦力大小为f＝mgsin θ，故A正确；B.手机受到支架的摩擦力为零时，根据牛顿第二定律可得mgtan θ＝ma，所以a＝gtan θ，即当汽车以该加速度在平直公路上做匀变速直线运动时，手机受到支架的摩擦力为零，故B正确；C.如果汽车在平直公路上做匀变速直线运动，则支架对手机有水平方向的分力，总作用力不会竖直向上，故C错误；D.支架对手机的支持力是由支架的形变引起的，故D错误。故选AB。 13.ABC　解析：撤去挡板前，对整体分析，挡板对B球的弹力大小为2mgsin θ，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，题图甲中A球所受合力为零，加速度为零，B球所受合力为2mgsin θ，加速度为2gsin θ；题图乙中杆的弹力突变为零，A、B球所受合力均为mgsin θ，加速度均为gsin θ，A、B、C正确，D错误。 14.解析：（1）对滑块在水平方向上受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律有Fa－Fb＝ma1， 则a1＝＝ m/s2＝4 m/s2，方向与速度方向相同。 （2）根据题意，当左侧弹簧弹力Fa'＝0时，右侧弹簧的弹力Fb'＝20 N，根据牛顿第二定律，Fb'＝ma2，代入数据得a2＝＝ m/s2＝10 m/s2，方向与速度方向相反。 答案：（1）4m/s2　与速度方向相同 （2）10 m/s2　与速度方向相反 15.解析：（1）当轻杆与Ob重合时，小球所受合力为0，其加速度为0，车的加速度亦为0，故b处应标的加速度数值为0。 （2）方法一：合成法 甲 当轻杆与Oc重合时，以小球为研究对象，受力分析如图甲所示，根据力的合成的平行四边形定则和牛顿第二定律得mgtan θ＝ma1，解得a1＝gtan θ＝9.8× m/s2≈5.66 m/s2，方向水平向右。 方法二：正交分解法 乙 建立直角坐标系，并将轻杆对小球的拉力正交分解，如图乙所示。 则沿水平方向有Fsin θ＝ma，竖直方向有Fcos θ－mg＝0，联立以上两式可解得小球的加速度a≈5.66 m/s2，方向水平向右，即c处应标的加速度数值为5.66 m/s2。 （3）若轻杆与Od重合，同理可得mgtan 45°＝ma2，解得a2＝gtan 45°＝9.8 m/s2，方向水平向左，与速度方向相反，所以在0.5 s内汽车速度应减少，减少量Δv＝a2Δt＝9.8×0.5 m/s＝4.9 m/s。 答案：（1）0　（2）5.66 m/s2　（3）减少了4.9 m/s 学科网（北京）股份有限公司 $$