练案27 第4章 3.牛顿第二定律-【成才之路•练案】2025-2026学年高中物理必修第一册同步新课程学习指导(人教版)

练案[27] 第四章3.牛顿第二定律 5.（2025·河北高一月考)如 基础巩固练 图所示，有一辆满载西瓜的 知识点一牛顿第二定律的理解和应用 汽车在水平路面向左沿直 1.（多选)关于牛顿第二定律，下列说法正确的 线做匀加速运动，加速度大小为a,其中一质 是 ( 量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力 A.公式F=a中，各量的单位可以任意选取 的合力为F,则关于F的大小和方向的判断正 B.某一瞬间的加速度只取决于这一瞬间物体 确的是 所受的合外力，而与这之前或之后的受力 A.F的大小为m√g2+a 无关 B.F的大小为ma C.公式F=ma中，a实际上是作用于物体上 C.F的方向向右偏上 每一个力所产生的加速度的矢量和 D.F的方向水平向左 D.物体的运动方向一定与它所受合外力的方 知识点二瞬时加速度的计算 向一致 6.(多选)如图所示，物块a、b和c的质量u 2.(2025·辽宁盘锦高一期末)质量为6.0×10 相同，a和b、b和c之间用完全相同的 a kg的汽车，以2.0m/s2的加速度做匀加速直 轻弹簧S,和S2相连，通过系在a上的 线运动。若阻力为3.0×103N,则汽车的牵引 细绳悬挂于固定点0。整个系统处于 b 力为 静止状态。现将细绳剪断，将物块a的 c A.6.0×103N B.9.0×103N 加速度的大小记为a1,S,和S2相对于 C.1.2×104N D.1.5×104N 原长的伸长量分别记为△l1和△l2,重力加速 3.如图，运动员手持网球拍托着 度大小为g,在剪断的瞬间 个乒乓球沿水平面匀加速跑，球 A.a=3g B.a1=0 拍平面和水平面之间保持恒定 C.△l1=2△l2 D.△l1=△l2 的夹角，且球拍与球保持相对静止，它们间摩7.（多选）(2025·吉林通化高 擦及空气阻力不计，则要做到这一点，运动员 一期末)如图所示，细绳OA 的加速度必须 YLLLL 一端系在小球上，另一端固 B A.大于某一特定值 定在倾斜天花板上的A点， ·W B.等于某一特定值 细绳OA恰好竖直；轻质弹簧 C.小于某一特定值 OB一端与小球连接，另一端固定在竖直墙上 D.大于或小于某一特定值 的B点，轻质弹簧OB恰好水平，小球处于静 4.（多选)（2025·四川眉山高一期末)一个质量 止状态，则下列说法正确的是 为2kg的物体，在5个共点力的作用下做匀速 A.此时弹簧OB被压缩 直线运动。若同时撤去其中大小分别为4N B.若将细绳剪断的瞬间，小球的加速度方向 和5N的两个力，其余的力保持不变，此时该 竖直向下 物体的加速度大小可能是 ( C.若将细绳剪断的瞬间，小球的加速度方向 A.1 m/s? B.2 m/s2 沿右下方 C.6 m/s2 D.11m/s2 D.若将弹簧剪断的瞬间，小球的加速度为0 231 知识点三合外力、加速度和速度的关系 C.由于F,小于滑动摩擦力，沙发将沿着F, 8.(多选)雨滴落到地面的速度 的方向移动，加速度为0.2m/s 通常仅为几米每秒，这与雨滴 D.沙发的加速度大小为1m/s2 下落过程中受到空气阻力有 11.在静止的车厢内，用细绳a和b系住一个小 关。一雨滴从空中由静止开 球，绳a斜向上拉，绳b水平拉，如图所示。 始沿竖直方向下落，下落过程中雨滴所受重力 现让车从静止开始向右做匀加速运动，小球 保持不变，其-图像如图，则雨滴下落过程 相对于车厢的位置不变，与小车静止时相比， 中 绳a、b的拉力F。、F,的变化情况是() A.速度先增大后减小 B.加速度先减小后不变 C.受到的合力先减小后不变 D.受到的空气阻力先减小后不变 A.F。变大，F不变 B.F。变大，F,变小 9.(多选)如图所示，一物块从光 C.F。不变，F,变小 D.F。不变，F。变大 滑斜面上某处由静止释放，与 0L 12.完全相同的三个物块1、2、3放在水平桌面 一端固定在斜面底端的轻弹 上，它们与桌面间的动摩擦因数相同。现用 簧相碰。当物块与弹簧接触后，下列说法中正 大小相同的外力F沿如图所示方向分别作用 确的是 ( 在1和2上，用)F的外力沿水平方向作用在 A.物块与弹簧接触后立即做减速运动 3上，使三者都做加速运动，用a1、a2、a3分别 B.物块与弹簧接触后先加速后减速 代表物块1、2、3的加速度，则 () C.当弹簧处于最大压缩量时，物块的加速度 FA 不为零 人60°60△F D.当物块的速度为零时，它所受的合力为零 1 2 3 mwtht 综合提升练 A.a1=a2=a3 B.a d2,a2>a3 C.a1>a2,a2<a3 D.a>a,a2>a3 10.如图所示，一个质量为50kg的沙发静止在 13.如图所示，手拉着小车静 水平地面上，甲、乙两人同时从背面和侧面分 止在倾角为30°的光滑斜 别用F,=120N、F2=160N的力推沙发，F 面上，已知小车的质量为 与F,相互垂直，且平行于地面。沙发与地面 2.6kg,取g=9.8m/s2。 间的动摩擦因数u=0.3,设最大静摩擦力等 (1)求绳子对小车的拉力大小； 于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2,下 列说法正确的是 A.沙发不会被推动 B.沙发将沿着F,的方向移动，加速度为 0.6m/s2 232 (2)求斜面对小车的支持力大小； (4)如果让小车以加速度2m/s2沿斜面向上 运动，需要的拉力为多大？ (3)如果绳子突然断开，求小车的加速度 大小； —233的运动状态容易改变，即速度增加快，而且水和容器一起运 ta/(m.s-) 动，所以列车启动时，铁球相对于容器向左运动，故A错误， 3.0 B正确；列车由静止向右启动，乒乓球和水都有向右运动的 2.5 趋势。但是，由于与同体积的“水球”相比，乒乓球质量小、惯 2.0 性小，乒乓球的运动状态容易改变，即速度增加的快，而同体 1.5 积的“水球”的运动状态相对更难以改变，即速度增加慢，而 1.0 且水和容器一起运动，所以列车启动时，乒乓球相对于容器 0.5 向右运动，故C错误，D正确。 o田 0.20.40.60.81.01.2FN 练案[26] (3)平衡阻力后，a-F图像仍不通过原点，是由于在计算F时 忘记加入砝码盘的重力，使作出的图像向左平移。 1.(1)B(2)A(3)A(4)A 4.(1)AB(2)2.0(3)C 解析：(1)打点计时器需要交流电源，故选B。 解析：(1)实验时，为保证小车所受的合外力恒定，应该让细线 (2)平衡阻力的方法是把长木板右端垫高，用小车所受重力沿 与轨道平行，A正确；实验时需将长木板右端垫高，以平衡阻 木板的分力来平衡阻力，故选A。 力，B正确；实验时，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再 (3)不悬挂槽码，轻推一下小车，若小车施着纸带做匀速运动， 表明已经平衡了阻力的影响。 释放小车，C错误；实验过程中是在释放小车后再读出拉力传 感器的读数，故拉力传感器的示数是小车所受拉力的一半，不 (4)为了保证悬挂槽码所受重力近似等于使小车做匀加速运 需要使小桶（包括沙）的质量远小于车的总质量，D错误。 动的拉力，悬挂槽码的总质量m与小车（含钩码）质量M之间 应满足的条件是Mm。 (2)依复意，相邻计数点间的时间间隔为T=5×09=01: 2.(1)AC(2)2.0 根据△r=a7P (3)存在纵截距，说明木板斜角过大，平衡阻力过度、图线弯曲 说明重物的质量不再远远小于小车质量，即mM不成立 运用逐差法得a=“≈2.0m/6。 972 解析：(1)为了验证加速度与合外力成正比，必须使小车所受 (3)由牛顿第二定律得2F=Ma 合外力近似等于细线的拉力，这就要求实验前要平衡阻力，并 则a=2 且拉小车的细绳必须保持与轨道平行，故A、C正确：每次小 M 车应从靠近打点计时器的位置释放，但每次释放位置没必要 a-F图像的斜率k= M 完全相同，故B错误；设平衡阻力时木板抬高的倾角为6，在 沿木板方向根据平衡条件有Mgsin0=uMgcos0,解得u=tan 则小车的质量M=名。 0,所以木板抬高的倾角0与所受拉力无关，每次改变拉力时， 不需要重新平衡阻力，故D错误。 ( 5.(2) (3)匀速(4)M (2)根据连续相等的时间间隔内位移差等于一个恒量，即 2x △x=aT 解析：(2)因为可以认为通过光电门的平均速度即为滑块的瞬 可得a=CE_4B_(d,-山)-4 (2T)2 时速度，所以4=心 小，=，根据匀变速直线运动的规律有 (2T)2 △t, 44.00-18.00-18.00×10-2/s2=2.0m/s2。 (-(品 (2×0.1)1 22-12=2ax,解得a 2x (3)①图像不过原点，存在纵截距，说明当F为零时小车就具 (3)因为阻力可以不计，所以要保证滑块受到的合力不变，则 有了加速度，可能是由于平衡阻力过度（或长木板倾角过大）。 必须使滑块能沿气垫导轨向下做速运动。 ②本实验中用所悬挂盘和重物的总重力mg来作为小车所受 的合外力F,实验要求m《M,若m变大到不再满足m《M时， (4)报据牛顿第二定律有P=h,所以。=方M,以加速度的 则细线拉力将小于mg从而使图像弯曲，随着F(即mg)的增 倒数】为纵坐标，M为横坐标，作出的图线是一条过原点的 大，m将逐渐不满足m《M,使得a-F图像的斜率开始偏离 a 女，逐涨交为十m追成斜率减小，从而传图像向下弯击。 1 直线。 3.(1)0.16(2)见解析图 练案[27] (3)计算F时忘记加入砝码盘的重力 :1.BC公式F=ma中，各量的单位要取国际单位制；某一瞬间 解析：(1)由题意可知计数点间的时间间隔T=5T。=0.1s 的加速度正比于这一瞬间物体所受的合外力：根据力的独立 由题图乙可知△x=(3.84-3.52)cm=3.2×10m,由△x= 作用原理，作用于物体上的每一个力都会产生一个加速度，所 2aP可得a=0.16m/s2。 以物体的加速度实际上是每一个加速度的矢量和；物体的运 (2)a-F图像如图所示。 动方向与它所受合外力的方向无关。 304 2.D汽车做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有F-F,= 状态，所受合外力为零，故小球的加速度也为0，故D正确。 ma,代入数据解得F=1.5×10N,则汽车的牵引力为1.5×8.BC 10N,故D正确，A、B、C错误。 ①纵轴表示速度，雨滴速度先增大后不变，A错。 3.B对乒乓球进行受力分析如图所示，则有mgtan0=ma,解得 a=gtan0,即球拍与球保持相对静止，运动员的加速度大小等 ②图线切线斜率表示加速度」 加速度先减小后不变，B对。 于gtan0,方向水平，与运动员的运动方向相同。故选B。 ③根据牛顿第二定律F=ma, 合力先减小后不变，C对。 ④根据mg-f=ma,雨滴受到的空气 阻力逐渐变大，然后不变，D错。 mg 9.BC物块与弹簧接触后，开始的一段时间内，重力沿斜面向 下的分力大于弹簧弹力，物块加速度沿斜面向下，所以物块先 4.AB4N和5N的两个力的合力F的取值范围为5N-4N≤ 做加速运动，加速运动一段时间后，弹簧弹力大于重力沿斜面 F≤5N+4N,解得1N≤F≤9N,由于物体在5个共点力的作 向下的分力，加速度沿斜面向上，物块开始做减速运动，A错 用下做匀速直线运动，物体处于平衡状态，当撤去其中大小分 误，B正确；物块速度减为零时，弹簧被压缩到最短，压缩量最 别为4N和5N的两个力后，其余力的合力与4N和5N的两 大，此时弹簧弹力大于重力沿斜面向下的分力，物块的加速度 个力的合力F等大反向，根据a=￡，解得此时该物体的加速 不为零，C正确，D错误。 m 度大小范围0.5m/s2≤a≤4.5m/s2,则题中给出的加速度可10.D两推力的合力F-√F,+F2=√1202+1602N= 能值为1m/s2与2m/s。故选AB。 200N,滑动摩擦力Fr=umg=0.3×50×10N=150N<F,由 5.A由题意可得，质量为m的西瓜 牛顿第二定律得F-F=ma,代人数据得a=1m/s2,故D正 A所受合外力向左，又因为受竖直下 确，A、B、C错误。 向下的重力，可得其他西瓜对它的 11.C以小球为研究对象，分析受力情况，如图所示，小车运动 作用力的合力为F,力之间的关系 时，根据牛顿第二定律得水平方向，F.sina-F。=ma①，竖 如图所示，由三角形知识以及牛顿 mg 直方向，Fcos a-mg=0②，由题知a不变，由②分析知F。 第二定律可得F=√(mg)2+F合2=√(mg)+(ma)=m 不变，由①知F。=Fsin a-ma<F,sin a,即F变小。 √g+a,由图还可得F的方向向左偏上，故A正确，B、C、D 错误。 6.AC设三个物块质量均为m,对a、b、c分别受力分析如图， 77777777777777777777777777777777777777 F F 12.C对物块1，由牛顿第二定律得Fcos60°-F,=ma1,即 2-u(mg-Fsin60°)=ma1,对物块2，由牛顿第二定律得 cos60°-F=ma,即7-(mg+Fsin60)=ma2,对物块 mg mg 3,由牛顿第二定律得F-f?=ma,即 2 -wmg=ma3,比 根据平衡条件，对a有F2=F1+mg,对b有F=F+mg,对c 较得a1>a3>a2,选项C正确。 有F=mg,所以F1=2mg。因形变恢复需要过程，弹簧的弹力 13.(1)12.74N(2)22.07N(3)4.9m/s2(4)17.94N 不能突变，绳的弹力可以突变，绳断拉力立即为零。当绳断 解析：(1)小车沿斜面方向受力平衡，得绳子对小车的拉力 后，b与c受力不变，仍然平衡，故a=0;对a,绳断后合力为 大小 F合=F1+mg=3mg=ma1,a1=3g,方向竖直向下，故A正确， B错误：当绳断后，b与c受力不变.则R=A,4山=：同 F=mgn30°=2.6x9.8×7N=1274N。 (2)小车沿垂直斜面方向受力平衡，得斜面对小车的支持力 时F=A,所以：A,=,联立得A,=2△，故C正确，D 大小 错误。 Fy=mgco 30=2.6x9.xN-22.07 N. 2 7.D由于细绳恰好竖直，故对小球分析受力可知，此时小球 只受绳子的拉力和重力。故此时弹簧处于原长状态，故A错 (3)绳子突然断开，沿斜面方向小车受到的合力为 误；若将细绳剪断的瞬间，小球只受重力作用，根据牛顿第二 mgsin30°，由mgsin30°=ma得小车的加速度大小 1 定律可知，小球的加速度方向竖直向下，故B正确，C错误；若 a=gsin30°=9.8×2m/s=4.9m/s。 将弹簧剪断的瞬间，小球的受力情况不变，故小球仍保持平衡 305 (4)以小车为研究对象，受力分析如图所示。 10.A根据相应物理量单位之间的换算关系可得1Sv= F 1J·kg1=1N·m·kg1=1kg·m2·s2·kg1= 1m2·s2,故选A。 1山.B根据h可得其单位为·m:s经“m令，ms=m。 mg n.c kg·m/s kg·m/s 30 l2.Cv的单位是m/s,p的单位是N/m2,p单位是kg/m3,经计 利用正交分解法，由牛顿第二定律得 F-mgsin30°=ma',其中a'=2m/s2 kgm=。,表达式三 算得，表达式=k卫右侧的单位是Ym=m 所以需要的拉力大小 1 √：右侧的单位是， /kg/m F=ma'+mgsin30°=2.6×2N+2.6×9.8× N/m =品表达式=√B右刻 N= 17.94N 的单位是 √gm,表达式=m右侧的单位是 /N/m2 m 练案[28] √kg/m3·N/m=kg ,故选C。 s·m 1.ABC基本单位和导出单位一起组成了单位制，选项A正确；13.(1)0.2m/s2(2)5s 选用的基本单位不同，构成的单位制也不同，选项B正确；在 解析：(1)由已知条件知玩具车的质量m=400g=0.4kg,所 物理计算中，如果所有已知量都用同一单位制中的单位表示， 受阻力F=kmg=0.02×0.4×10N=0.08N,因为牵引力 只要正确应用公式，其结果的单位一定是用这个单位制中的 F=0.16N恒定，故可知玩具车在恒定外力作用下做匀加速直 单位来表示的，选项C正确：物理公式可以确定各物理量间的 Fe_F-E=0.16-0.08m/3 数量关系，同时也可以确定单位关系，选项D错误。 线运动，由牛顿第二定律得a= m m 0.4 2.D国际单位制中，力学的三个基本物理量是长度、质量和时 =0.2m/s2。 间，它们的单位分别是米、千克和秒。故选D。 (2)设经过时间t,玩具车速度达到1m/s, 3.AD加速度的单位是m/s2,是由m、s两个基本单位组合而成 的。m/s、N是导出单位，选项A正确，选项B、C错误；根据 则由e=,得=片-02s=5s 1 F=ma知，使质量为1kg的物体产生1m/s的加速度的力为 练案[29] 1N,选项D正确。 4BC力的单位是牛顿，由牛顿第二定律可知1N=1.A 依题意，根据牛顿第二定律可得木块的加速度大小为α= 1kg·/s2,牛顿是导出单位，A错误，B正确；各物理量采用 g,与木块的质量无关，根据公式v=at,得两木块滑行的时间 国际单位制中的单位，通过物理公式运算的结果的单位一定 之比为=分=号，放A正确，B错误；由公式P=2a,得滑 为国际单位制中的单位，C正确；物理公式不仅能确定物理量 之间的数量关系，也能确定物理量间的单位关系，D错误。 5.D在地球上不同的地理位置，不同的高度，重力加速度有所 行的距离之化为受号去故CD错误 不同，故同一物体的重力也有所不同，可以说在地面上质量为2.D设战机受到的牵引力为F,其质量（包括携带弹药的质量） 1kg的物体，其重力约为10N,但不能说1kg的质量约为 为m,与航母间的动摩擦因数为u。由牛顿第二定律得F- 10N,或10N的力约为1kg的质量，质量和重力是两个不同 wmg=ma,则a=E 。可知携带弹药越多，加速度越小； 的物理量，故选项A、B、C错误，选项D正确。 加速度相同，携带的弹药也必须相同，故A、B错误；由，= 6.D力学基本量是长度、质量、时间，并非所有的物理量都有单 位，如动摩擦因数就没有单位，A错误；kg是基本单位，N、/s 2ax和t=√a 匹可知携带弹药越多，起飞速度越小，滑行时 是导出单位，B错误；根据牛顿第二定律表达式可知：1N= 间越长，故C错误，D正确。 1kg·m/s2,C错误；新闻中涉及的1米400吨和101.2秒中， 米和秒是国际单位制中的基本单位，D正确。 3.A 两个斜面体的底边长相等，设底边长为L,则 sin 7.A根据牛顿第二定律F=ma可得1.5×104N=1.5× 4a0:点分血0，联立求得时间关系名 1 10kg·m·s2,故A正确，B、C、D错误。 8C由题在知长，=水多则太= 4a. ,a无单位，r的单位为 ,故A正确。 :4.A从踩下刹车到车完全停止的5s内，人的速度由30/s减 m,E。的单位为J,则K的单位为J·m,选项C正确。 9.ABC把各物理量的单位都用基本单位表示，v的单位为/s, 小到0，视为匀减速运动，则有a=”=-碧vg= t a的单位为m/s2,F的单位为kg·m/s2,x的单位为m。由此 -6m/s2。根据牛顿第二定律知安全带及安全气囊对乘客的 可解出A、B、C、D的单位分别为s、m/s、kg·m/s、m,故A、B、 作用力F=ma=70×(-6)N=-420N,负号表示力的方向 C一定错误，D可能正确。 跟初速度方向相反，所以A正确。 306