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 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（24-25高三上·江苏常州·期中）空间站中的物体处于完全失重的状态，测量质量往往采用动力学方法：对悬浮在空间站中的物体施加拉力F，测量其加速度a，从而得到物体质量。测得两位宇航员的加速度随拉力变化的a-F图像如图所示，图线1、2与横坐标夹角分别为θ1、θ2，则两人的质量之比m1∶m2等于（    ） A．tanθ1∶tanθ2 B．tanθ2∶tanθ1 C．θ1∶θ2 D．θ2∶θ1 2．（2023高一下·湖北十堰·学业考试）一同学在升降机里用弹簧测力计测量一质量为1kg物体的重力，升降机加速下降，加速度大小为2m/s2，重力加速度g取10m/s2，则弹簧测力计的示数为（　　） A．6N B．7N C．8N D．9N 3．（23-24高一上·四川南充·阶段练习）2023年10月8日第19届亚运会在杭州顺利闭幕，下列分析正确的是（　　） A．跳水过程中，以运动员为参考系，跳板是静止的 B．忽略空气阻力，双杠运动员腾空上升过程中，其加速度为重力加速度 C．研究体操运动员的技术动作要领时，能将其视为质点 D．马拉松比赛里程为42.195km，完成比赛的运动员的位移大小是42.195km 4．（22-23高一上·安徽合肥·期末）小李同学在地铁车厢的竖直立柱上，用细线悬挂一只笔。列车在平直轨道上运行的某一时间段内，细线偏离了竖直方向。他用手机拍摄了当时的照片，拍摄方向跟列车前进方向垂直。细线与竖直立柱之间夹角的正切值为0.1，不考虑空气对笔的作用，以下判断正确的是（　　）    A．列车的加速度大小为1m/s2 B．列车一定正在加速 C．笔的质量大小对测量加速度会产生较大影响 D．拍摄时小李单手持手机，他对手机的作用力方向与列车的加速度方向相同 5．（22-23高二下·浙江·阶段练习）图书管理员经常遇到搬书的情况。如图所示，小刘在某一次搬书过程中，水平托着书沿水平方向加速前进过程中，手与书之间、书与书之间都无相对运动。由于书的材质不同，书与书之间的动摩擦因数介于0.2和0.4之间，且最大静摩擦力约等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（　　）    A．手给书的力是由书的弹性形变产生的 B．运动的最大加速度为 C．把动摩擦因数比较大的书本放在上层更不容易有相对滑动 D．任意两本书所受的合力方向均相同 6．（23-24高一下·上海·期中）实际上排球水平击出后会受到空气阻力的影响，假设空气阻力f与运动方向相反，大小不变且小于重力G的大小，排球不转动。排球运动轨迹如图所示。在此过程中，排球的加速度大小（　　） A．保持不变 B．逐渐减小 C．逐渐增大 D．先增大后减小 E．先减小后增大 7．（23-24高一上·四川南充·阶段练习）在光滑水平面上，一个质量为1kg的物体受到大小分别为3N、4N和5N的三个水平方向的共点力作用静止，现在撤去其中5N的力，其余力不变，则物体的加速度大小为（　　） A． B． C． D． 8．（22-23高二下·云南曲靖·期中）如图所示的翻斗车车斗的底部是一个平面，司机正准备将车上运送的一块大石块卸下。司机将车停稳在水平路面上，通过操纵液压杆使车斗底部倾斜，直到车斗倾角增加到时，石块刚好下滑，已知翻斗车始终处于静止状态，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，在倾角由0增大到的过程中，下列说法正确的是（　　） A．石块受到的弹力先减小后不变 B．石块受到的摩擦力先增大后减小 C．翻斗车始终不受地面施加的摩擦力作用 D．地面对翻斗车的支持力始终等于翻斗车（包括司机）和车上石块的总重力 二、多选题 9．（21-22高一上·云南·阶段练习）关于加速度、速度和力的叙述中，下面的结论正确的是（　　） A．加速度的大小表示物体速度随时间变化率的大小 B．物体运动的速度变化量越大，它的加速度一定越大 C．加速度的方向一定跟物体速度变化量的方向相同 D．加速度的方向一定跟物体所受合外力的方向相同 10．（23-24高一上·四川凉山·阶段练习）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，A点为弹簧的原长处，B点为弹簧弹力和小球重力大小相等处，C点为小球能到达的最低处，整个过程中弹簧始终未超过弹性限度，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．小球运动到A点速度最大 B．小球运动到B点后加速度方向发生改变 C．从A点到C点的过程中，小球一直在做减速运动 D．从A点到C点的过程中，小球加速度先减小后增大 三、实验题 11．（24-25高三上·江苏泰州·开学考试）某物理兴趣小组用如图甲所示的实验装置测当地的重力加速度，所提供器材均在图中展示，实验原理和主要操作步骤如下： (1)按如图安装好实验器材，打点计时器固定在长木板上端，接通电源释放质量为m的物块，让物块自由滑下，打出前几个计时点的纸带如图乙（a）所示（O为起始点），打点周期为T，OB间距为，CE间距为，得物块下滑的加速度为______。 (2)将打点计时器取下固定在长木板的下端，接通电源，给物块一个初速度使之沿长木板从下到上运动，打出最后几个计时点的纸带为图乙（b）中（O为最终点）的______（填序号），并通过实验获得的纸带计算出加速度。 (3)为了测量出当地重力加速度还应测量长木板与地面所构成的斜面高度h和______（填物理量及物理量字母）。 (4)通过分析可知当地重力加速度的表达式为g=________[用、、h和步骤（3）中所测物理量字母表示]。 (5)通过计算可得物块与倾斜木板之间的摩擦力大小为_____[用、表示，不计纸带与打点计时器的摩擦力及空气阻力]。 12．（23-24高三上·陕西商洛·阶段练习）某同学先用图1所示装置测弹簧的劲度系数，再用该弹簧以图2所示装置测物块与长木板间的动摩擦因数，重力加速度g取。      （1）测劲度系数的实验步骤： a．将轻弹簧悬挂在铁架台的横杆上，将刻度尺竖直固定在轻弹簧旁将刻度尺的零刻度与轻弹簧的上端对齐； b．在弹簧下端依次挂上不同质量的钩码，记录每次钩码的总质量m及对应指针所指刻度值x； c．在坐标系上描点作图，作出的图像如图3所示。 由图像可知，弹簧的原长________cm，弹簧的劲度系数________N/m。 （2）用图2所示装置测动摩擦因数，长木板B放在水平面上，物块A放在长木板上，并用（1）问中轻弹簧将物块A与竖直墙面连接，弹簧保持水平，用水平力F拉长木板B向左运动，A保持静止，测得这时弹簧的长度为，已知物块A的质量为1kg，则物块A与长木板间的动摩擦因数________ 四、解答题 13．（23-24高一上·四川泸州·期末）冬天的早晨，有时会出现大雾天气，能见度很低，为了安全，要求车辆行驶时速度要慢，司机要专注。一辆公交车以向右做匀速直线运动，车厢内有一轻绳的上端固定在车厢的顶部，下端拴一拉环。司机发现前面有紧急情况，立即刹车。当拉环相对车厢静止时，悬线与竖直方向夹角为，如图所示。已知公交车从开始刹车到停下来，前进了。取重力加速度，求： （1）公交车刹车时所用的时间； （2）夹角的正切值； （3）公交车在刹车的第一个内的位移和最后内的位移之比。 14．（24-25高三上·河南·阶段练习）一质量为m=10kg的物体静止放在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.75，在外力F的作用下做匀变速直线运动，某时刻物体的速度大小为v0=2m/s，经过2s，物体滑行了10m，已知重力加速度大小为g=10m/s2，求： (1)物体的加速度大小； (2)物体所受外力F的最小值。 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 同步练习-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C B A D B C B ACD BD 1．B 【详解】根据牛顿第二定律，有 即 故图像的斜率表示，两人的质量之比等于斜率的反比，即 故选B。 2．C 【详解】以物体为研究对象，取向下为正方向，根据牛顿第二定律得 解得 故选C。 3．B 【详解】A．跳水过程中，以运动员为参考系，跳板是运动的，故A错误； B．忽略空气阻力，双杠运动员腾空上升过程中，只受重力作用，其加速度为重力加速度，故B正确； C．研究体操运动员的技术动作要领时，其大小形状不可忽略，不能将其视为质点，故C错误； D．马拉松比赛里程为42.195km，完成比赛的运动员的路程是42.195km，故D错误。 故选B。 4．A 【详解】ABC．当笔处于稳定时，对笔受力分析，如图所示    根据牛顿第二定律可得 解得 列车的加速度方向向左，列车可能向左加速运动或者向右减速运动；在求解加速度的过程中笔的质量被约掉了，所以笔的质量大小对测量加速度没有影响，故A正确，BC错误； D．对手机受力分析可知，手机的重力与手对手机的作用力的合力方向与列车的加速度方向相同，故D错误。 故选A。 5．D 【详解】A．手给书的力，手是施力物体，书是受力物体，力是由手的弹性形变产生的，故A错误； BD．当动摩擦因数为0.2时，两本书之间恰好要产生相对滑动，同学运动的最大加速度为 且任意两本书所受的加速度相同，故任意两本书所受的合力方向均相同，故B错误，D正确； C．对整体分析可知，无论把动摩擦因数比较大的书本放在上层还是下层，只要同学的加速度大于最大加速度，都会产生相对滑动，故C错误； 故选D。 6．B 【详解】对排球受力分析，然后正交分解，由牛顿第二定律有 整理有 其中θ为阻力与水平方向夹角，由篮球的轨迹可知，其θ逐渐变大，可知篮球加速度一直减少。 故选B。 7．C 【详解】根据题意，物体受到大小分别为3N、4N和5N的三个水平方向的共点力作用静止，而对于三力平衡问题，任意两个力的合力与第三个力一定大小相等方向相反，因此当撤去其中5N的力，其余力不变时，则可知平衡时大小为3N、4N的两个力的合力一定与大小为5N的这个力大小相等、方向相反，则撤去大小为5N的这个力时，物体所受合外力等于5N，根据牛顿第二定律 可得物体的加速度大小为5m/s2。 故选C。 8．B 【详解】A．对石块受力分析，有 在倾角由0增大到的过程中，石块受到的弹力减小。故A错误； B．车斗倾角增加到前，摩擦力为静摩擦力，有 随着倾角的增加，摩擦力增大，车斗倾角增加到后，摩擦力为滑动摩擦力，有 随着倾角的增加，摩擦力减小。故B正确； C．石块下滑前，对整体受力分析可知翻斗车不受地面施加的摩擦力作用。石块下滑时，由于石块有沿斜面向下的加速度a，则对整体在水平方向有 即翻斗车受地面施加的摩擦力作用。故C错误； D．同理，石块下滑时，在竖直方向上有 可知，地面对翻斗车的支持力小于翻斗车（包括司机）和车上石块的总重力。故D错误。 故选B。 9．ACD 【详解】A．根据加速度的物理意义可知，加速度的大小表示物体速度随时间变化率的大小，故A正确； B．时间变化未知，物体运动的速度变化量越大，它的加速度不一定越大，故B错误； C．根据加速度的定义式 可知加速度的方向一定跟物体速度变化量的方向相同，故C正确； D．根据牛顿第二定律可知，加速度的方向一定跟物体所受合外力的方向相同，故D正确； 故选ACD。 10．BD 【详解】A．从O点到A点的过程中，小球只受重力，小球做自由落体运动，从A点到B点的过程中，小球受到重力和弹簧的弹力，且弹簧的弹力小于重力，小球的合力向下，加速度方向向下，小球做加速运动，到达B点时弹簧弹力和小球重力大小相等，方向相反，小球合力为0，速度达到最大，故A错误； B．从B点到C点的过程中，弹簧的弹力大于重力，小球的合力向上，加速度方向向上，结合上述可知，小球运动到B点后加速度方向发生改变，故B正确； C．根据上述可知，从A点到B点的过程中，小球做加速运动，从B点到C点的过程中，小球做减速运动，故C错误； D．结合上述可知，从A点到B点的过程中，弹簧弹力小于重力，加速度方向向下，弹簧形变量增大，弹力增大，合力减小，则加速度减小，从B点到C点的过程中，弹簧弹力大于重力，加速度方向向上，弹簧形变量增大，弹力增大，合力增大，则加速度增大，即从A点到C点的过程中，小球加速度先减小后增大，故D正确。 故选BD。 11．(1) (2)③ (3)长木板的长度L (4) (5) 【详解】（1）根据匀变速直线运动时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度求得 ， 根据题图乙中纸带（a）以及匀变速直线运动规律可得 即物块下滑加速度表达式 （2）设斜面的倾角为θ，根据牛顿第二定律可知物块在长木板上从上到下运动的过程中 物块沿长木板从下到上运动的过程 解得 ， 比较可知 即（b）纸带最后每个相等时间间隔所经过的距离要比（a）纸带经过的距离大，故纸带应是题图乙（b）中的③。 （3）由于斜面的倾角未知，所以还需要测量的物理量为长木板的长度L； （4）由（2）中各式结合所测物理量可解得当地重力加速度的表达式为 （5）由（2）中各式结合所测物理量可解得物块与倾斜木板之间的摩擦力大小为 12． 4 70 0.42 【详解】（1）[1]由胡克定律可得 可得 可知图象的横截距等于弹簧的原长，则有 [2]图象的斜率为 弹簧的劲度系数为 （2）[3]以物块A为研究对象，根据平衡条件有 物块A与长木板间的动摩擦因数为 13．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）根据匀变速直线运动规律，可知 代入题中数据可得公交车刹车时所用的时间 （2）因为拉环相对车厢静止时，悬线与竖直方向夹角为，则二者加速度相同，则加速度大小为 对小球受力分析可得，小球所受合力 解得 （3）公交车在刹车的第一个内位移为 将匀减速到静止的过程看作从0开始的匀加速直线运动的逆运动，则最后内的位移为 则公交车在刹车的第一个内的位移和最后内的位移之比为 14．(1) (2) 【详解】（1）根据匀变速直线运动规律 代入数据解得 （2）对物体受力分析如图所示 则有 解得 代入数据，结合数学知识可得 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 $