4.3 牛顿第二定律 分层练习 -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 分层练习 分层一：基础夯实 一、单选题 1．力单独作用于一物体时，使物体产生的加速度大小为，力单独作用于同一物体时，使物体产生的加速度大小为。当和共同作用于该物体时，物体具有的加速度大小不可能是（　　） A． B． C． D． 2．如图所示为天鹅速降水面后水平向前滑翔过程，图中天鹅脚掌前伸并向上倾斜，压出一路水花，由以上信息，则以下说法正确的是（　　） A．天鹅受到重力、水对脚掌向上的浮力作用 B．天鹅在水面滑翔过程一定做的是匀减速直线运动 C．天鹅所受的重力与水对天鹅脚掌的浮力是一对平衡力 D．天鹅脚掌对水的力与水对脚掌的力始终大小相等 3．起重机的钢索吊着质量为400kg的货物以2m/s2的加速度匀减速上升，货物上升过程中受到空气阻力为2000N。则钢索的拉力是（　　） A．5.2×103 N B．2.8×103 N C．1.2×103 N D．6.8×103 N 4．小明想测量地铁启动或减速过程中的加速度，他把一支圆珠笔绑在一根细绳的下端，细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上。在地铁启动后的某段过程中，细绳偏离了竖直方向，他用手机拍摄了当时情景的照片（如图甲），拍摄方向跟地铁前进方向垂直。可简化为如图乙所示的示意图。经过测量图中AB=30mm，BC=6mm，若g取，估算地铁加速度大小正确的是（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，放在光滑水平面上的一个物体，同时受到两个水平方向力的作用，其中水平向右的力F1=3N，水平向左的力F2=8N，当F2由8N逐渐减小到零的过程中，物体的加速度大小是（　　） A．逐渐减小 B．逐渐增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小 6．手机给人们带来便利的同时也带来了很多困扰，人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸到头部的情况。若手机从离人约20cm的高度无初速度掉落，砸到头部后手机未反弹，头部受到手机的冲击时间约为0.2s。假定手机作用在人头部的力为恒力，方向竖直向上，取重力加速度g=10，下列分析不正确的是（　　） A．手机刚要接触头部之前的速度约为2m/s B．手机与头部作用时减速的加速度大小约为10 C．头部对手机的作用力对手机产生的加速度大小约为10 D．手机对头部的作用力大小约等于手机的重力的2倍 7．如图所示，电动遥控小车放在水平长木板上面，当它在长木板上水平向左加速运动时，长木板保持静止，此时（　　） A．小车只受重力、支持力作用 B．木板对小车的作用力方向水平向左 C．木板对小车的作用力大于小车对木板的作用力 D．木板对小车的作用力与小车对木板的作用力大小一定相等 8．如图所示，质量为1kg的物块静止在水平地面上A点，现加的水平拉力，当物块运动到B点撤去F，之后物块继续运动到C点停止，测得，重力加速度取，则物块与水平地面间的动摩擦因数为（　　）    A． B． C． D． 分层二：能力提升 二、多选题 9．一水平加速度测量仪装置构造如图所示，在沿水平方向安装的固定光滑杆上套一个质量为的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定端相连，滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上的指针指在点，可通过标尺测出滑块的位移，若指针向右偏离点的距离为，则滑块的（　　） A．加速度方向向左 B．速度方向向右 C．加速度大小为 D．加速度大小为 10．如图所示，一小车静止在粗糙水平面上，用细线OA和AB将一质量为m的小球悬挂在小车中，其中OA与竖直方向成角，，AB水平并与固定在小车侧壁上的拉力传感器相连。重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，现使小车在水平外力作用下做匀变速直线运动，欲使传感器示数为零，则下列说法正确的是（　　） A．小车可能向左匀加速直线运动 B．小车的加速度向左，大小一定为 C．小车的加速度向左，大小可能为10m/s2 D．小车可能以大小为15m/s2的加速度向右运动 11．长江索道被誉为“万里长江第一条空中走廊”。索道简化示意图如图所示，索道倾角为30°，质量为m的车厢通过悬臂固定悬挂在承载索上，在牵引索的牵引下一起斜向上运动，车厢内有一质量为m0的货物。若测试运行过程中悬臂和车厢始终处于竖直方向，缆车开始以加速度a1=10m/s2沿索道向上加速，最后以加速度a2=10m/s2沿索道向上减速，货物与车厢始终相对静止，重力加速度大小g=10m/s2，下列说法正确的是（     ） A．向上加速阶段和向上减速阶段车厢对货物的摩擦力之比为1∶1 B．向上加速阶段和向上减速阶段车厢对货物的支持力之比为∶1 C．向上加速阶段和向上减速阶段悬臂对车厢的作用力之比为:1 D．向上加速阶段和向上减速阶段悬臂对车厢的作用力之比为∶1 12．如图所示，一个质量为m的小球从轻质弹簧正上方O点处自由下落，当小球落到B处时小球的速度最大，小球下落到最低点C后被向上弹起，整个过程中弹簧始终未超过弹性限度，空气阻力不计。下列说法正确的有（  ） A．从O点到A点的过程中，小球做匀加速运动 B．从A点到B点的过程中，小球做减速运动 C．从B点到C点的过程中，小球做减速运动 D．从B点到C点的过程中，小球加速度不断减小 三、填空题 13．质量为2 kg的物体受到40 N、30 N和50 N三个恒力的作用，刚好处于静止状态，现突然将其中30 N的外力撤去，其余两力不变，物体将获得 m/s2 的加速度． 14．一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 ． 15．如图所示，用一轻质细线将质量为m的小球系于一倾角为的光滑斜面上，细线与斜面平行。现对斜面体施加一水平外力，当斜面体以加速度大小为向右做匀加速直线运动，则斜面对小球的作用力的大小为 ；若加速度大小为，则细线对小球的作用力的大小为 。 四、解答题 16．一位工人沿水平方向推一质量为的运料车，所用的推力为，此时运料车的加速度是。当这位工人不再推车时，车的加速度是多大？ 17．如图所示，小朋友和雪橇的总质量m=40kg，绳子与水平方向的夹角θ=37°，如图所示。当绳子的拉力F=100N时，小朋友和雪橇恰能向右做匀速运动，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： (1)雪橇与水平地面间的动摩擦因数μ（结果保留两位有效数字）； (2)如果某一时刻撤消拉力F，则雪橇的加速度多少； 18．如图是舰载机在航空母舰上起飞时的照片舰载机质量m=1.8×104kg，起飞速度，舰载机在平直甲板上从静止开始匀加速到起飞的距离为225m，加速起飞过程所受平均阻力为机重的k倍，k=0.2。飞机起飞过程中航空母舰保持静止，载机可视为质点，求 (1)舰载机匀加速起飞时的加速度大小； (2)舰载机匀加速起飞过程需要的时间； (3)舰载机匀加速起飞时所受牵引力的大小。 19．质量为M=2.5kg的一只长方体形状的铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数为μ1=0.50．这时铁箱内一个质量为m=0.5kg的木块恰好能静止在后壁上(如图所示)，木块与铁箱内壁间的动摩擦因数为μ2=0.25．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2． 求：(1)木块对铁箱的压力； (2)水平拉力F的大小； (3)使拉力F减小到120N，经过一段时间，木块落至箱底后且不反弹，某时刻当箱的速度为v=6m/s时撤去拉力，经1s时间木块从左侧到达右侧，则铁箱长度是多少？ 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 A B C C D D AD ACD 题号 11 12 答案 AC AC 1．D 【详解】据力的合成规律可知，当两力方向相同时，合力最大，加速度最大，为6m/s2，当两力方向相反时，合力最小，加速度最小，为2m/s2，故不可能为，D正确。 故选D。 2．D 【详解】ABC．天鹅受到重力以及水对脚掌的力，水对脚掌的力不是向上的，而是斜向上的，合力沿水平方向，与运动方向相反。所以天鹅受力不平衡，做减速运动，但随着速度减小，水的阻力也逐渐减小，所以这个过程不是匀减速直线运动。故ABC错误； D．天鹅脚掌对水的力与水对脚掌的力是一对相互作用力，始终大小相等，方向相反。故D正确。 故选D。 3．A 【详解】货物受到重力、拉力和空气的阻力，合外力提供加速度，由牛顿第二定律得： 所以： 故选A。 4．B 【详解】设细线与竖直扶手的夹角为，以圆珠笔为研究对象进行受力分析，受到重力和细线的拉力，如图所示： 根据牛顿第二定律可得 解得 即 故选B。 5．C 【详解】ABCD．一开始，物体所受合力为 方向向左；当F2由8N开始逐渐减小，也逐渐减小；当F2减小到3N时，；随着F2继续减小，此时物体所受合力为 方向变为向右，F2继续减小，逐渐增大，当F2减小为0的时候，；故整个过程中，先减小后增大，由牛顿第二定律，所以物体的加速度也是先减小后增大。 故选C。 6．C 【详解】A．手机做自由落体运动，故手机接触头部之前的速度约为 A正确，不符合题意； B．手机手机接触头部之前的速度约为，砸到头部后手机未反弹即末速度为0，头部受到手机的冲击时间约为0.2s，根据加速度定义 负号表示方向向上，加速度大小为，故B正确，不符合题意； C．选向上为正方向，加速度大小为，根据牛顿第二定律 解得 F产生的加速度 选项C错误，符合题意； D．根据力的作用是相互的，则手机对头部的作用力也是2mg，约等于手机的重力的2倍，选项D正确，不符合题意； 故选C。 7．D 【详解】A．小车加速向左运动，受到自身的重力和电机的驱动力，受到长木板对小车的支持力和阻力，A错误； B．木板对小车的作用力包括竖直向上的支持力和水平方向的阻力，根据平行四边形定则可知合力方向一定不在水平方向，B错误； CD．木板对小车的作用力与小车对木板的作用力是一对相互作用力，等大反向，C错误，D正确。 故选D。 8．D 【详解】设匀加速直线阶段加速度大小为，匀减速直线运动阶段加速度大小为，匀加速直线运动结束时的速度大小为，则有 而由于，故可得 在匀加速直线运动阶段，有 在匀减速直线运动阶段，有 将代入上面两个方程，解得 故选D。 9．AD 【详解】小物体受到左侧弹簧的向左的弹力，大小为kx，同时小物体还受到右侧弹簧的向左的弹力，大小也为kx，故合力为 方向水平向左。 根据牛顿第二定律有 方向水平向左。 故选AD。 10．ACD 【详解】A．欲使传感器示数为零，小球只受细线OA拉力和自身重力作用，需满足小车具有水平向左的加速度，小车要么向左加速，要么向右减速。故A正确； BCD．对小球受力分析，如图所示小球的位置应该处于A和之间。 设OA与竖直方向的夹角为，此时 根据牛顿第二定律，可得 解得 代入数据，可得 对于D选项，小车可以向右做匀减速直线运动，加速度大小为15m/s2。故B错误，CD正确。 故选ACD。 11．AC 【详解】AB．对货物加速和减速时受力分析如下    加速时，根据牛顿第二定律 减速时，根据牛顿第二定律 联立可得 故A正确，B错误； CD．对车厢和货物整体进行受力分析，分别画出向上加速阶段和向上减速阶段的矢量图如图所示    根据几何关系可得 向上加速阶段和向上减速阶段悬臂对车厢的作用力之比为 故C正确，D错误。 故选AC。 12．AC 【详解】A. 从O点到A点的过程中，小球只受重力，做匀加速运动，故A正确； B．从A点到B点的过程中，向上的弹力逐渐增大，加速度逐渐减小，小球做加速度减小的加速运动，故B错误； C．B处速度最大，弹力大小等于重力．从B点到C点的过程中，弹力大于重力，小球做减速运动，故C正确； D．从B点到C点的过程中，加速度向上，弹力逐渐增大，小球加速度不断增大，故D错误． 故选AC。 13．15; 【详解】[1]．从平衡可知，40 N和50 N两个力的合力与30 N平衡，当把30 N的外力撤去时，物体所受的合力大小为30 N，方向与原30 N的力相反，根据牛顿第二定律得 a ==15 m/s2． 14． 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． 15． 0 【详解】[1]设当小球的加速度为时，小球即将离开斜面，此时小球只受重力和绳子的拉力，可得 此时小球的加速度为 所以当斜面体以加速度大小为 向右做匀加速直线运动，则斜面对小球的作用力的大小为0； [2] 当 时，此时小球已经飞离了斜面，此时斜面对小球的支持力为0，设此时细绳的拉力为，细绳与水平方向的夹角为，则可得 16．0.2m/s2 【详解】根据牛顿第二定律得 解得 撤去拉力的瞬间，只受摩擦力，则 解得 17．(1) (2)2.4m/s2 【详解】（1） 受力分析如图可知，，化简可得， （2）因为，，，故 18．(1)；(2)7.5s；(3)1.8×105N 【详解】（1）根据 解得加速度大小 （2）根据 解得匀加速起飞过程需要的时间 （3）根据牛顿第二定律 解得受牵引力的大小 19．（1）－20N 方向水平向左（2）135N（3）L=1.5m 【详解】（1）木块在竖直方向,由相对静止得 mg=Ff=μ2FN FN=mg/μ2=5/0.25=20N 由牛顿第三定律得：木块对铁箱的压力 FN/=－FN=－20N ,方向水平向左 （2）对木块：在水平方向 FN=ma ∴a=20/0.5=40m/s2 对铁箱和木块整体 F－μ1(M+m)g =(M+m)a 故水平拉力 F=(M+m)(a+μ1g)=135N （3）当F=120N时，铁箱与木块水平方向仍然一起加速，所以撤去拉力F时，箱和木块的速度均为v=6m/s 因μ1>μ2, 以后木块相对箱滑动，木块加速度 a2=μ2g=2.5m/s2 又铁箱加速度 铁箱减速时间为t0=v/a1=1.1s>1s,故木块到达箱右端时，箱未能停止。 则经t=1s木块比铁箱向右多移动距离L即铁箱长． 即有 L=(vt－a2t2/2)－(vt－a1t2/2) =(a1－a­2)t2/2 ⑦ 解得：L=1.5m 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 $