4.3 牛顿第二定律 分层练习 -2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

4.3 牛顿第二定律 分层练习 分层一：基础夯实 一、单选题 1．关于速度和加速度的认识下列说法正确的是（　　） A．加速度减小的运动一定是减速运动 B．加速度增大的运动一定是加速运动 C．加速度的大小与速度的变化量成正比 D．加速度与速度没有必然关系，加速度由物体的受力和质量决定 2．在牛顿第二定律的公式F=ma中，F指的是（　　） A．物体所受的动力 B．物体所受的阻力 C．物体所受的拉力 D．物体所受的合力 3．下列说法中正确的是     (            ) A．物体所受合外力为零时,物体的速度必为零 B．物体所受合外力越大,则加速度越大,速度也越大 C．物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致 D．物体的加速度方向一定与物体所受到的合外力方向相同 4．如图所示，有一辆满载西瓜的汽车在水平路面向左沿直线做匀加速运动，加速度大小为a，其中一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的合力为F，则关于F的大小和方向的判断正确的是（　　） A．F的大小为 B．F的大小为ma C．F的方向向右偏上 D．F的方向水平向左 5．质量相等的甲、乙、丙、丁四个物体均沿直线运动，其v-t图像如图所示。则运动过程中所受合力逐渐减小的物体是（　　） A． B． C． D． 6．光滑水平面上质量为m的物体，受到与水平面夹角为θ的斜向上力F作用，当物体在水平面上匀加速运动时，加速度为（　　） A． B． C． D． 7．蹦极，也叫机索跳，是近些年来新兴的一项非常刺激的户外休闲活动，该活动中包含了很多的物理知识。现在蹦极绳上安装一个力传感器，运动员在某次蹦极活动中，力传感器显示的蹦极绳上的弹力与时间的关系图像如图所示，那么由图像获得信息正确的是（　　） A．过程中是绳子的松弛状态 B．人在c点具有竖直向上的最大的加速度 C．过程中绳子正在逐渐伸长 D．人在e点的加速度最小 8．物体受一恒力F作用，则关于单位时间内物体速度的变化量，下列说法中正确的是 A．初速度越大，变化量越大 B．初速度越小，变化量越小 C．初速度为零，变化量为零 D．变化量大小与初速度大小无关 分层二：能力提升 二、多选题 9．如图所示，质量为m的小球A、B置于倾角为θ＝30°的光滑斜面上，小球A、B之间通过一段压缩的轻弹簧连接，小球A通过细线系在斜面体的挡板M上，小球B与挡板N接触，系统处于静止状态．下列说法正确的是（    ） A．小球B与挡板N之间无挤压 B．剪断细线的瞬间小球B的加速度为零 C．剪断细线的瞬间小球A可能仍保持静止状态 D．撤去挡板N的瞬间小球B的加速度不一定变化 10．如图所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体（O1为其横截面圆心）上，小球B用水平轻弹簧拉着，弹簧固定在竖直板上。小球A、B通过光滑滑轮用轻质细线相连，两球均处于静止状态。已知小球B的质量为m，O点在半圆柱体圆心O1的正上方，OA与竖直方向成30°角，OB与竖直方向成45°角。小球A、B均可视为质点，OA的长度与半圆柱体的半径相等，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　） A．小球A的质量为 B．小球A对半圆柱体的压力大小为 C．剪断细线瞬间小球A的加速度大小为 D．剪断细线瞬间小球B的加速度大小为0 11．一重物固定在动滑轮上，绳子穿过动滑轮将重物悬挂在车厢中，车厢向左匀减速运动，下列情景可能的是（　　） A． B． C． D． 12．第24届北京冬季奥林匹克运动会中，高山滑雪是重要的比赛项目之一，如图所示是一名滑雪运动员在比赛过程中的示意图。运动员自身和所有装备的总质量为，沿着倾角的斜坡向下滑动过程中，受滑动摩擦力和空气阻力作用，假设空气阻力与速度成正比，即，其中，斜坡与运动员间的动摩擦因数为0.2，重力加速度g取，，，则下列说法正确的是（　　） A．当运动员的速度大小为时，运动员的加速度大小为 B．当运动员的速度大小为时，运动员的加速度大小为 C．若斜坡足够长，运动员能达到的最大速度为 D．若斜坡足够长，运动员能达到的最大速度为 三、填空题 13．如图所示，A、B两小球连在弹簧两端质量均为m，B端用细线固定在倾角为30°的光滑斜面上，斜面是固定的，开始时A、B处于静止状态，若不计弹簧质量，则细线的张力为 ；在线被剪断瞬间，A球的加速度 ；B球的加速度为 。 14．质量分别为m、2m的A、B小球，用轻质橡皮绳连接后通过细绳悬挂在天花板上，如图所示。现突然迅速剪断细绳OA，让小球下落，在剪断细绳的瞬间，设小球A、B的加速度分别用和表示，重力加速度为g，则 ， 15．一圆环套在足够长的粗糙倾斜杆上，若在刚释放的瞬间即开始受到力F的作用，F与杆垂直，方向如图所示，且力F的大小与速度的大小成正比，则圆环在沿着杆从静止开始下滑的过程中，加速度大小如何变化 ，速度大小如何变化 ． 四、解答题 16．森林发生火灾，我军某部接到命令，派直升机前去灭火．但火场离水源较远，直升机需沿水平方向匀速飞往水源取水灭火，悬挂着m＝500 kg空箱的悬索与竖直方向的夹角θ1＝45°.直升机取水后飞往火场，加速度沿水平方向，大小稳定在a＝1.5 m/s2时，悬索与竖直方向的夹角θ2＝14°，如果空气阻力大小不变，且忽略悬索的质量，试求水箱中水的质量M.(重力加速度g取10 m/s2；sin 14°≈0.242；cos 14°≈0.970) 17．2020年12月15日，嫦娥五号成功将采集的月球土壤样品送回地球。探测器在取样过程中，部分土壤采用了钻具钻取的方式采集，并沿竖直方向运送到月球表面。嫦娥五号所配备的钻杆具有独特的空心结构，具有收集土壤的作用，假设某次采集时钻杆头部深入月表h=2m深处，已采集到m=500g此深处的月壤，从静止开始竖直向上回收，15s后钻杆头部上升至月球表面，速度恰好为零，此过程可简化成匀加速、匀速、匀减速三个阶段，上升最大速度是v=20cm/s，已知月球表面的重力加速度为1.63m/s2，求： （1）上升过程中匀速运动的时间t； （2）若上述过程中匀加速和匀减速阶段加速度的大小相同，求三个阶段钻杆对采样月壤的作用力F的大小（保留三位有效数字）。 18．如图所示，一个质量为2kg的物体放在粗糙的水平面上，与水平面间的动摩擦因数为0.2。用一个大小为8N的水平外力拉动物体。求： （1）物体所受的重力大小； （2）物体所受摩擦力的大小； （3）物体做匀加速运动的加速度大小。 19．如图所示，两端开口的球筒中静置着一个羽毛球，现用手握住球筒从静止开始以加速度竖直向下做匀加速直线运动，持续较短时间后立即停止，球筒速度瞬间变为零并保持静止，进而利用惯性使得羽毛球离开球筒。若羽毛球速度变为零时仍未离开球筒，则再次重复上述过程，直到羽毛球离开球筒。已知羽毛球质量为，与球筒间的最大静摩擦力，且滑动摩擦力等于最大静摩擦力。初始时羽毛球离球筒的上、下端距离分别为、。重力加速度为，不计空气阻力。 (1)若在圆筒停止运动前，羽毛球与球筒间未发生相对运动，则加速度须满足什么要求？ (2)若，重复操作2次上述过程，羽毛球离开了球筒，则须满足什么要求？ (3)若，重复操作4次上述过程，羽毛球离开了球筒，则须满足什么要求？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《4.3 牛顿第二定律 分层练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D D A C C B D BC AC 题号 11 12 答案 BD AC 1．D 【详解】AB．无论加速度增大还是减小，若加速度方向与速度方向相同，则物体一定做加速运动；若加速度方向与速度方向相反，则物体一定做减速运动，故AB错误； C．加速度的大小与速度的变化量和发生这一变化所用时间共同决定，故C错误； D．加速度与速度没有必然关系，根据牛顿第二定律可知加速度由物体的受力和质量决定，故D正确。 故选D。 2．D 【详解】物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同，这就是牛顿第二定律。实际物体所受的力往往不止一个，式中F指的是物体所受的合力。 故选D。 3．D 【详解】A、根据牛顿第二定律可知：合外力为零，加速度一定为零，但速度不一定为零．比如匀速直线运动．故A错误． B、根据牛顿第二定律可知：合外力越大，加速度越大，而速度与合外力没有直接的关系，不一定越大．故B错误． C、D加速度方向一定与合外力方向相同，而速度方向不一定与合外力方向相同，比如平抛运动、匀速圆周运动．故C错误，D正确． 综上所述本题答案是：D 4．A 【详解】由题意可得，质量为m的西瓜A所受合外力向左，又因为受竖直向下的重力，可得其他西瓜对它的作用力的合力为F，力之间的关系如图所示 由三角形知识以及牛顿第二定律可得 由图还可得F的方向向左偏上，故A正确，BCD错误。 故选A。 5．C 【详解】ABCD．在v-t图像中，斜率表示加速度，丙的加速度逐渐减小，四个物体质量相同，根据牛顿第二定律 可知丙运动过程中所受合力逐渐减小，ABD错误，C正确。 故选C。 6．C 【详解】根据牛顿第二定律和力的分解可得物体在水平面上匀加速运动时，加速度为 故选C。 7．B 【详解】A．过程中绳子上弹力不为零，绳子处于绷紧状态，故A错误； B．人在c点时绳子上弹力最大，根据可知，此时人具有竖直向上的最大加速度，故B正确； C．过程中弹力逐渐变小，绳子正在逐渐缩短，故C错误； D．人所受的重力大小等于，当弹力等于时，加速度为零，此时加速度最小，故D错误。 故选B。 8．D 【详解】由题，物体受一恒力F作用，根据牛顿第二定律得知，物体的加速度恒定不变，由加速度的定义式知道，加速度在数值上等于单位时间内速度的变化量，加速度恒定不变，则单位时间内物体速度的变化量恒定不变，与初速度无关，故选项D正确，选项ABC错误． 点睛：物体受一恒力F作用，加速度恒定，根据加速度的定义式分析单位时间内速度变化量与初速度的关系． 9．BC 【详解】A．对B球受力分析，沿斜面方向，由于弹簧压缩，所以B受到弹簧弹力沿斜面向下，重力有沿斜面向下的分力，B要保持平衡，必然受到挡板沿斜面向上的弹力，所以与挡板之间一定有挤压，A错误； BC．分析小球A，沿斜面方向，受到自身重力沿斜面向下的分力，弹簧沿斜面向上的弹力，细线是否有拉力要根据弹簧弹力和重力沿斜面分力的大小关系判断，若有拉力，剪断细线瞬间拉力变为0，小球向下滑动，加速度立即变化，若没有拉力，剪断细线后仍然平衡，加速度不会变化，仍然静止，BC正确； D．撤去挡板之前，B静止，加速度为0.挡板撤去瞬间，挡板弹力变为0，B在弹簧弹力和自身重力作用下沿斜面向下加速，加速度一定发生变化，D错误。 故选BC。 10．AC 【详解】AB．对小球B受力分析，有 解得 ， 对小球A受力分析，其受到的重力、半圆柱体的支持力、细线的弹力构成的矢量三角形恰与相似，有 结合题图中几何关系解得 ， 故A正确，B错误； C．剪断细线瞬间小球A将沿半圆柱体的切线方向运动，有 解得 故C正确； D．剪断细线瞬间小球B受到的重力和弹簧弹力保持不变，因此小球B的加速度大小为，故D错误。 故选AC。 11．BD 【详解】依题意，车厢向左匀减速运动，可知重物受合外力水平向右，滑轮两边绳子的拉力相等，令左侧绳子与竖直的夹角为，右侧绳子与竖直的夹角为，则合力为 可知图A中，水平方向物块受合外力向左；图B中水平方向物块受合外力向右；图C中物块受合力为零；图D中物块水平方向受合力向右。 故选BD。 12．AC 【详解】AB.当运动员的速度大小为6m/s时，此时受到的阻力大小为 由牛顿第二定律有 得 故A正确，B错误； CD.若斜坡足够长，运动员能达到的最大速度应满足合力为0，有 得最大速度为 故C正确，D错误。 故选AC。 13． mg 0 g 【详解】[1]开始A、B都静止，对A、B整体有 对A有 解得， [2][3]剪断细线的瞬间，弹簧弹力不变，小球A的受力情况不变，所受合力为零，加速度为零，对小球B，由牛顿第二定律得 解得 14． 0 【详解】[1]剪断绳子前后，轻质橡皮绳的弹力不变，对B球分析可知其合力仍为零，B的加速度为零，即 [2]剪断轻绳之前，对整体可得 剪断绳时对A而言仅仅失去了轻绳的拉力，则加速度为 方向竖直向下。 15． 先增大后减小 先增大后不变 【详解】刚开始运动过程中，根据牛顿第二定律可得：，随着速度增大，增大，加速度增大； 当以后，速度再增大时，有：，随着速度增大、变大、加速度变小，当时，加速度最小为零，速度最大，以后速度不变，做匀速直线运动． 16． 【详解】直升机取水过程，对水箱受力分析，如图所示， 直升机沿水平方向匀速飞往水源，水箱受力平衡，由共点力平衡条件得： 在水平方向上 在竖直方向上 解得 直升机取水后飞往火场过程，做匀加速直线运动，对水箱受力分析，如图所示 由牛顿第二定律得： 解得 代入数据得 故水箱中水的质量为． 17．（1）t=5s；（2），， 【详解】（1）设匀速运动时间为t，总时间为t总，则有 代入数据得 （2）设匀加速阶段加速度为a加，匀减速阶段加速度为a减，速时间t加，匀减速时间t减， 则 匀加速上升 解得 匀速上升 匀减速上升 解得 18．（1）20N；（2）4N；（3） 【详解】（1）物体所受的重力大小 （2）物体所受摩擦力的大小 （3）根据牛顿第二定律 可得 19．(1) (2) (3) 【详解】（1）羽毛球与球筒间未发生相对运动，两者间为静摩擦力，羽毛球受静摩擦力方向向下，当静摩擦力达到最大，羽毛球与球筒不相对运动的加速度最大，由 解得 羽毛球与球筒间未发生相对运动，则加速度须满足 （2）若，羽毛球与球筒先一起匀加速运动t，随后球筒停止，羽毛球匀减速运动，加速度为 设匀减速的时间为，则有 重复操作2次上述过程，羽毛球从下端离开了球筒，则满足 解得须满足 （3）若，羽毛球与球筒先相对加速运动t，球筒停止后羽毛球匀减速运动，加速度仍为a1,设匀减速的时间为，则有 操作1次羽毛球相对球筒向上运动的位移为 解得 重复操作4次上述过程，羽毛球从上端离开了球筒，则满足 解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $