4.3牛顿第二定律 同步练-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册
2026-06-27
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摘要:
### 基本信息
聚焦牛顿第二定律的分层应用,通过基础计算、模型专项、瞬时问题三阶设计,实现从概念理解到综合应用的递进,培养科学思维与模型建构能力。
### 分层设计
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础计算|牛顿第二定律基本公式应用|结合航天、物流等真实情境,如第1题太空测质量|
|模型应用|绳、多物体、斜面、弹簧模型|分专项突破,如第7-11题绳模型,第16-20题斜面模型|
|瞬时问题|弹簧与绳的瞬时特性对比|通过剪断绳/弹簧情境,强化科学推理,如第26-41题|
内容正文:
牛顿第二定律的初步运用
一、牛顿第二定律的初步计算
1.我国航天员在太空中展示了完全失重情况下测物体质量的方法。如图所示,将航天员固定在测量仪的轻质支架一端,然后另一名航天员将支架拉开到指定位置。松手后,支架拉着航天员返回到舱壁。支架能够产生一个恒定的拉力F;用光栅测速装置能够测量出支架的速度v和时间t,则航天员的质量可能为( )
A. B. C. D.
2.质量为100kg的物体下落时,受到的空气阻力与它的速度成正比,即f=kv。当速度为10m/s时,其加速度为6m/s2。取g=10m/s2,则( )
A.k=30N·s/m B.k=60N·s/m
C.当速度为10m/s时,物体受到的空气阻力为600N D.当速度为25m/s时,物体匀速下落
3.如图所示,当车厢向右加速行驶时,一质量为m的物块紧贴在车厢壁上,相对于车厢壁静止,随车一起运动,则下列说法正确的是( )
A.车厢壁对物块的摩擦力竖直向下
B.在水平方向上,车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对平衡力
C.若车厢的加速度变大,车厢壁对物块的摩擦力也变大
D.若车厢的加速度变小,物块可能会掉到车厢底部
4.(多选)如图所示,“窜天猴”是人们在节日时放的一种鞭炮。一颗“窜天猴”点着后,以10m/s的初速度竖直向上离开地面,并以5m/s2的加速度匀加速运动了2s后助推火药燃尽,之后做竖直上抛运动。火药燃尽前,“窜天猴”的质量不断减小,火药燃尽后,“窜天猴”的质量保持不变。不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,则下列说法正确的是( )
A.助推火药燃尽时,“窜天猴”的速度大小为20m/s
B.助推火药燃尽前,“窜天猴”所受合外力的大小不变
C.“窜天猴”离地面的最大高度为50m
D.在整个运动过程中,“窜天猴”始终处于失重状态
5.质量为的汽车,以的速度在平直公路上行驶。在时刻开始以的加速度做匀加速直线运动。后因故刹车做匀减速直线运动,加速度大小为。求:
(1)汽车在末的速度大小;
(2)汽车从刹车到停止的位移大小;
(3)汽车减速过程中受到的阻力大小。
6.目前无人机已经成为物流行业升维战的新武器,在低空智联网的调度下,一架总质量的配送无人机(含包裹),在执行配送任务过程中,先从地面竖直升空到处悬停,然后调整方向,沿直线水平飞行后悬停在空中,再调整方向竖直向下进行配送为了避免物资损坏,飞行过程允许的最大加速度,允许的最大飞行速度为,物资配送到地面时的速度恰好为0。重力加速度g取。求:
(1)以最大加速度上升时,空气对无人机的作用力大小;
(2)水平方向运动的最大平均速度的大小;
(3)竖直降落过程用的最短时间。
二、牛顿第二定律在绳模型中的应用
7.在地铁运行过程中,某人把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔,细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上。他用手机拍摄了地铁进站减速运行时情景的照片,如图所示,细绳与竖直方向夹角为θ,重力加速度为g。根据以上信息,可以确定( )
A.地铁运行方向向左
B.地铁运行加速度大小为
C.圆珠笔的质量
D.地铁运行加速度方向向左
8.在平直路面上行驶的汽车中,用轻质细线悬挂一组香囊,如图所示,当香囊随汽车一起向右做匀加速直线运动时(空气阻力不计),香囊在空中呈现的形态最接近( )
A. B. C. D.
9.一个球用轻绳吊在车厢光滑前壁上如图所示,车正向右匀速直线行驶。某时刻,突然刹车,该车开始做匀减速直线运动,则刹车瞬间( )
A.轻绳的拉力变大
B.轻绳的拉力变小
C.球对车厢的压力变大
D.球对车厢的压力变小
10.在静止的小车内用细绳a、b系住一个小球,绳a处于斜向上的方向,拉力为Fa,绳b处于水平方向,拉力为Fb,如图所示。现让小车从静止开始向右做匀加速运动,小球相对于车厢的位置仍保持不变,细绳a、b的拉力为Fa′和Fb′。下列关系正确的是( )
A., B.,
C., D.,
11.(多选)如图,在探究小车加速度与受力关系的实验中,将长木板右端垫高平衡阻力后,挂上砂桶拉动小车做加速直线运动,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.只要砂桶的质量足够大,小车的加速度可以大于g
B.不论砂桶的质量有多大,小车的加速度不可能大于g
C.只要砂桶的质量足够大,绳上拉力可以大于砂桶的重力
D.不论砂桶的质量有多大,绳上拉力不可能大于砂桶的重力
三、牛顿第二定律在多物体模型的应用
12.(多选)如图所示为演示惯性的实验。水平桌面上铺有一张薄纸,一质量为M的小物块静置在纸上,已知纸张与桌面、纸张与物块之间的动摩擦因数均为μ,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.抽出纸张时,拉动越迅速,物块相对桌面的移动距离越不易被观察到
B.要将纸张从物块下抽出,拉动纸张的加速度应大于μg
C.若纸张质量为m,要将纸张从物块下抽出,所需的最小拉力为μ(m+M)g
D.若纸张质量为m,要将纸张从物块下抽出,所需的拉力应大于2μ(m+M)g
13.水平地面上静置一质量M=5kg的木箱,箱内有一质量m=2kg的物体,木箱与地面间动摩擦因数μ=0.1。现用F=10.5N水平恒力拉木箱,使两者保持相对静止一起运动,则物体受到的摩擦力大小为(g取10m/s2)( )
A.3N B.2N C.1N D.7N
14.如图,某动车组由8节车厢组成,其中第1、2、4、7、8节车厢为动力车厢,其余车厢无动力。每节动力车厢所提供的驱动力大小均为F,每节车厢所受的阻力大小相同,各车厢的质量相同。该列车动力全开沿水平直轨道行驶时,下列说法正确的是( )
A.若列车匀速行驶,则第1节车厢对第2节车厢的作用力大小为
B.若列车匀速行驶,则车厢间的作用力可能为零
C.若列车匀加速行驶,则第3节车厢对第4节车厢的作用力大小为
D.若列车匀加速行驶,则第4节车厢对第5节车厢的作用力大小为
15.如图所示,飞船与空间站对接后一起向前运动,飞船受到向前的恒定推力F,空间站受到向后的恒定阻力f,飞船和空间站的质量分别为m1和m2,则飞船和空间站之间的作用力大小为( )
A. B.
C. D.
四、牛顿第二定律在斜面模型中的应用
16.运动员手持乒乓球拍托球沿水平面匀加速奔跑,球拍平面和水平面之间的夹角为37°,球拍与球保持相对静止,设球拍和球质量分别为M、m,重力加速度为g,不计摩擦与空气阻力,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,则( )
A.球拍对球的作用力0.8mg
B.运动员的加速度为0.75g
C.运动员对球拍的作用力大小为
D.若运动员和球拍突然停止运动,则乒乓球将沿球拍拍面向下运动
17.(多选)运动员手持球拍托球沿水平方向匀加速跑动,球的质量为,球拍和水平面间的夹角为,球与球拍相对静止,它们间摩擦力以及空气阻力不计,则( )
A.运动员的加速度为
B.运动员的加速度为
C.球拍对球的作用力为
D.球拍对球的作用力为
18.一辆装满石块的货车以80km/h的速度在平直道路上行驶,然后以大小为7.5m/s2的加速度向前做匀减速运动,货箱中石块B的质量为1kg,g取10m/s2,求在这个运动过程中,石块B周围与它接触的物体对石块B作用力的合力( )
A.大小为12.5N,方向与汽车前进方向成127°
B.大小为12.5N,方向与汽车前进方向成53°
C.大小为7.5N,方向与汽车前进方向成180°
D.大小为7.5N,方向与汽车前进方向成37°
19.某商场装有如图甲、乙所示的两部电梯,小明先乘坐甲电梯(接触面为水平面)后乘坐乙电梯(接触面视为斜面),若两部电梯都是先以加速度a匀加速直线运动达某速度后再匀速运动,电梯运动方向与水平方向的夹角均为θ,人与电梯始终保持相对静止,重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
A.乘坐甲电梯,电梯加速和匀速时,小明均受3个力作用
B.乘坐乙电梯,电梯加速和匀速时,小明先受4个力作用,后受3个力作用
C.电梯加速时,甲乙两个电梯对小明的支持力之比为
D.电梯加速时,小明在甲乙两个电梯上受到的摩擦力之比为
20.(多选)商场楼层高为5.4m,两楼层之间的自动扶梯倾角为37°。如图所示,质量为50kg的顾客站立于自动扶梯上,自动扶梯以0.5m/s2的加速度从静止开始匀加速上升,速度达到1.0m/s后改为匀速运动,顾客与自动扶梯始终保持相对静止,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。下列说法正确的是( )
A.该顾客上楼的时间为15s
B.该顾客上楼的时间为10s
C.在自动扶梯加速阶段,该顾客对扶梯的压力大小为525N
D.在自动扶梯加速阶段,该顾客受到的静摩擦力大小为20N
五、牛顿第二定律在弹簧模型中的应用
21.如图所示,一轻质弹簧右端固定,处于自然状态时左端位于B点位置,一物块静止在光滑水平面上A点位置,现用一水平向右的恒力推该物块,物块运动到C点时速度为0,则下列关于物块的说法正确的是( )
A.从A点运动到C点的过程,位于B点时速度最大
B.从B点运动到C点的过程,速度一直减小
C.从A点运动到C点的过程,加速度先不变后一直减小
D.从A点运动到C点的过程,速度先增大再减小
22.如图所示,轻弹簧下端固定在地面上,上端固定一质量为的托盘A,A上放一质量为的物块B,整体处于静止状态,重力加速度,下列说法正确的是( )
A.若用一向下的力作用于B上,使A、B缓慢下移一段距离,稳定后撤去外力,A、B恰分离时,弹簧处于原长
B.若用一向下的力作用于B上,使A、B缓慢下移一段距离,稳定后撤去外力,A、B恰分离时,弹簧处于压缩状态
C.若用一向上的力作用于B上,使A、B一起以的加速度匀加速向上运动,力的最大值为
D.若用一向上的力作用于B上,使A、B一起以的加速度匀加速向上运动,力的最小值为
23.(多选)如图所示,质量为1kg的物块A放在一个纵剖面为矩形的静止木箱内,A和木箱水平底面之间的动摩擦因数为0.35,A的右边被一根轻弹簧用1N的水平拉力向右拉着而保持静止。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2。现在要使A相对于木箱发生滑动,以下操作可行的是( )
A.木箱以8m/s2的加速度向上做匀加速直线运动
B.木箱以8m/s2的加速度向下做匀加速直线运动
C.木箱以4m/s2的加速度向左做匀加速直线运动
D.木箱以4m/s2的加速度向右做匀加速直线运动
24.如图所示,轻质弹簧上端固定在O点,下端与质量为m的圆环相连,圆环套在水平光滑的固定细杆上。现在将圆环从A点静止释放,当圆环运动到B点时速度为零,B点位于O点正下方,弹簧始终在弹性限度之内,下列说法正确的是( )
A.从A到B的过程中,弹簧的劲度系数一直在减小
B.从A到B的过程中,弹簧的弹力一直在减小
C.从A到B的过程中,圆环加速度一直增大
D.圆环在到达B点时加速度为零
25.如图所示,一足够长的光滑斜面固定在水平面上,斜面倾角为37°,在斜面顶端固定一与斜面垂直的挡板,一原长为l0=10cm的轻弹簧上端固定在挡板上,下端与一质量为m=1kg的小车连接,轻弹簧与斜面保持平行。当小车静止时,轻弹簧的长度为l=15cm。小车可视为质点,重力加速度大小取g=10m/s2,sin37°=0.6。
(1)求轻弹簧的劲度系数;
(2)如果轻弹簧突然断开,求小车在2s内下滑的距离。
六、瞬时加速度问题
26.如图所示,A、B、C三球完全相同,A、B球间用轻弹簧相连,B、C球间用轻绳相连、先用手抓住A球,使A、B、C球均处于静止状态,那么在释放A球的瞬间,下列说法正确的是( )
A.B、C球的加速度均为
B.B、C球的加速度均为
C.A球的加速度为
D.A球的加速度为
27.如图所示,一质量为m的小球处于平衡状态。后将绳L2剪断,则剪断L2的瞬间小球的加速度( )
A.剪断前绳L2的拉力大小为mgcosθ
B.小球受到的弹力大小为mgsinθ
C.剪断后小球加速度为a=gtanθ,水平向右
D.剪断后小球加速度为a=gsinθ,水平向左
28.(多选)如图所示,质量分别为m1和m2的两个小球之间用轻绳AB、BQ和轻弹簧PA连接并保持静止,其中轻绳AB保持水平,轻弹簧PA与竖直方向夹角为37°,轻绳BQ与竖直方向夹角为53°,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.剪断轻绳BQ的瞬间,小球m1的加速度为
D.剪断轻绳BQ的瞬间,小球m2的加速度为
29.如图所示,一个小球用竖直悬挂的轻绳和倾斜的轻质弹簧拴接在一起处于静止状态,下列说法正确的是( )
A.弹簧可能处于拉伸状态
B.剪掉轻绳的瞬间,小球处于完全失重状态
C.剪掉轻绳的瞬间,小球的加速度大于g
D.剪掉细绳瞬间小球的加速度不沿竖直方向
30.如图所示,四只猴子水中捞月,它们将一颗又直又高的杨树压弯,竖直倒挂在树梢上,从上到下依次为1、2、3、4号猴子。正当4号打算伸手捞“月亮”时,3号突然两手一滑没抓稳,4号扑通一声掉进了水里。假设3号手滑前四只猴子都处于静止状态,四只猴子的质量都相等且为m,重力加速度为g,那么在3号猴子手滑后的一瞬间( )
A.4号猴子的加速度和速度都等于0
B.3号猴子的加速度大小为g,方向竖直向上
C.2号猴子对3号猴子的作用力大小为
D.1号猴子对2号猴子的作用力大小为
31.(多选)如图所示,质量为3m的木箱内有质量分别为m、2m的物块A、B,一根轻弹簧下端固定在木箱底面,上端与物块B连接,A用质量不计的细线挂在木箱的顶端。木箱在恒定外力作用下向上做匀加速直线运动,加速度大小为0.5g,此时A、B接触但A、B之间恰好没有作用力。弹簧始终在弹性限度内,不计空气阻力,重力加速度为g,则剪断细线瞬间,下列说法正确的是( )
A.木箱的加速度大小是0.5g
B.物块A的加速度大小是0
C.物块B的加速度大小是0.5g
D.B对A的弹力大小是mg
32.如图所示,质量相等的两个物块A、B竖直悬挂,A与天花板之间用轻弹簧相连,A与B之间用细线连接。重力加速度为。若系统处于静止状态后,剪断A、B间的细线,则在细线被剪断的瞬间,A、B的加速度分别为( )
A.、
B.、
C.、
D.、
33.如图所示,用三根细线a、b、c将质量均为m的两个小球1和2连接并悬挂。两小球处于静止状态时,细线a与竖直方向的夹角为30°,细线c水平。若将细线b剪断,则剪断前和剪断瞬间细线a拉力大小分别为( )
A., B.,
C., D.,
34.如图所示,质量分别为和的木块之间用轻弹簧相连,然后用轻绳悬挂在天花板上且静止,某时刻突然剪断轻绳,设此时和的加速度分别为和,规定竖直向上为正方向,则( )
A.,
B.,
C.,
D.,
35.(多选)休息时间小师和小美一起用实验室的木块和弹簧搭积木,搭出了如图所示两组模型,物块1、2间用刚性轻质杆连接,物块3、4间用轻质弹簧相连,物块1、3质量均为m,2、4质量均为m0,两个系统均置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4,重力加速度大小为g,则有( )
A.a1=g,a2=g
B.a1=g,a2=0
C.a3=0,a4=g
D.a3=0,a4=
36.如图A所示,一质量为的小球系于长度分别为的两根细线上,的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为,水平拉直,小球处于平衡状态。如图B所示,现将图中的细线改为长度相同、质量不计的轻弹簧。关于下列说法正确的是( )
A.在图A中,若剪断水平的绳子,小球的加速度
B.在图A中,若剪断绳子,小球的加速度是
C.在图B中,若剪断水平的绳子,小球的加速度
D.剪断水平的绳子,两者的加速度是相同并且绳子与弹簧是可以等效的
37.如图所示,质量为1kg的物体A和质量为2kg的物体B静止于竖直的轻弹簧上,取重力加速度g=10m/s2。某时刻将物体B拿去,则在物体B拿去的瞬时,物体A的加速度大小为( )
A.0 B.10m/s2 C.20m/s2 D.30m/s2
38.(多选)如图所示,一个小球(视为质点)分别通过细线1、2固定在竖直墙面上的点和水平地面上的点,小球处于静止状态,细线1、2与竖直方向、水平面的夹角均为,重力加速度大小为,下列说法正确的是( )
A.若剪断细线1,则剪断瞬间小球加速度的大小为
B.若剪断细线1,则剪断瞬间小球加速度的大小为
C.若剪断细线2,则剪断瞬间小球加速度的大小为
D.若剪断细线2,则剪断瞬间小球加速度的大小为
39.如图所示,光滑斜面上用轻绳连接两个质量为m的滑块,斜面倾角为θ=30°,绳与斜面平行。在力F作用下,P、Q一起加速上滑,现剪断P、Q间绳瞬间,滑块Q的加速度大小为( )
A.0 B. C.g D.
40.如图所示,一轻质弹簧的左端与竖直墙面固连,其右端与物体a固连,物体a、b间用一段轻绳连接,另一段轻绳左端与b连接,右端跨过定滑轮与物块c连接,整个系统处于静止状态,物块a、b和c的质量都为m,不计一切阻力,弹簧形变在弹性限度内,重力加速度为g。现将bc间的轻绳烧断,下列说法正确的是( )
A.烧断后瞬间,b的加速度为零
B.烧断后瞬间,a的加速度为g
C.烧断后瞬间,ab间轻绳的拉力为mg
D.轻绳烧断至轻质弹簧第一次恢复原状的过程中,ab间轻绳的拉力逐渐减小
41.如图,质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D,通过细线或轻弹簧互相连接,悬挂于O点,处于静止状态,重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断,则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为( )
A.g,1.5g
B.g,g
C.2g,0.5g
D.g,0.5g
试卷第1页,共3页
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《牛顿第二定律的初步运用》参考答案
题号
1
2
3
4
7
8
9
10
11
12
答案
B
D
D
AC
D
A
C
D
BD
ABD
题号
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
答案
C
C
A
B
AC
A
C
BD
D
A
题号
23
24
26
27
28
29
30
31
32
33
答案
BC
D
A
C
BC
B
D
BD
B
A
题号
34
35
36
37
38
39
40
41
答案
A
AD
B
C
BC
B
D
B
1.B
【详解】根据牛顿第二定律
初速度为0的匀加速直线运动公式
整理得航天员质量
故选B。
【点睛】
2.D
【详解】AB.对物体受力分析,下落过程受向下的重力、向上的空气阻力,根据牛顿第二定律得
代入数据解得,故AB错误;
C.当速度为10m/s时,物体受到的空气阻力为,故C错误;
D.物体匀速下落时加速度为0,合力为0,即
解得,故D正确。
故选D。
3.D
【详解】A.物块相对于车厢壁静止,随车一起向右加速运动。在竖直方向上,物块受重力作用有向下运动的趋势,因此车厢壁对物块的静摩擦力方向竖直向上,以平衡重力。故A错误。
B.车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力,这两个力分别作用在物块和车厢壁上,是两个物体之间的相互作用力,属于作用力与反作用力,而非平衡力,故B错误。
C.物块在竖直方向处于平衡状态,竖直方向合力为零。车厢壁对物块的静摩擦力与重力平衡,即。当车厢加速度变大时,水平方向的弹力会增大,但竖直方向的静摩擦力仅由重力决定,大小不变,故C错误。
D.若车厢加速度变小,水平方向的弹力减小,导致车厢壁与物块间的最大静摩擦力减小。当时,竖直方向合力不为零,物块将向下运动,可能掉到车厢底部,故D正确。
故选D。
4.AC
【详解】A.由速度公式得,故A正确;
B.根据牛顿第二定律得
由于质量减小,所以合力减小,故B错误;
C.“窜天猴”加速的位移
“窜天猴”减速的位移
离地面的最大高度为,故C正确;
D.在加速过程中,加速度向上,“窜天猴”处于超重状态。在减速过程中,加速度向下,“窜天猴”处于失重状态。故D错误。
故选AC。
5.(1)16m/s
(2)32m
(3)4000N
【详解】(1)汽车在末的速度大小
(2)汽车从刹车到停止,由位移公式得
解得
(3)汽车减速过程中,由牛顿第二定律得
6.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)空气对无人机的作用力为,根据牛顿第二定律
可得
(2)无人机以最大加速度加速到最大速度,匀速运动一段时间后,以最大加速度减速到0,用时最短。
无人机水平方向以最大加速度加速到最大速度,有
由对称关系可知
匀速用时
则
解得
(3)若无人机在竖直方向以最大加速度匀加速到某一速度,再以最大加速度匀减速到0时恰好到达地面,此时用时最短。则有
解得
此速度小于最大飞行速度,所以假设成立。
设降落过程所用最短时间为,根据位移时间关系
则
7.D
【详解】AD.对圆珠笔受力分析,圆珠笔的重力与绳子拉力的合力方向向左,根据牛顿第二定律可知,加速度方向向左,则地铁运行加速度向左,已知列车进站减速运行,故列车向右做减速运动,故A错误,D正确;
C.根据已知条件,无法确定圆珠笔的质量,故C错误;
B.根据牛顿第二定律有
解得地铁运行加速度大小为,故B错误。
故选D。
8.A
【详解】对整体分析,整体受到重力和拉力,如图所示
重力和拉力的合力水平向右,设上端绳子与竖直方向的夹角为θ,根据牛顿第二定律有
所以
对下面部分分析,受到重力和拉力,如图所示
重力和拉力的合力水平向右,设中间绳子与竖直方向的夹角为α,由于一起向右做匀加速运动,则加速度相同,根据牛顿第二定律有
则有
即两段绳与竖直方向的夹角相等,两绳共线。
故选A。
9.C
【详解】刹车时,加速度向左,设绳的拉力为F,绳与竖直方向的夹角为θ,车厢前壁对球的弹力为FN,则,
由此可知,θ一定,F一定,FN变大。
故选C。
10.D
【详解】设细绳与竖直方向的夹角为θ,当小车静止时,有,
当小车向右做匀加速直线运动时,有,
所以,
故选D。
11.BD
【详解】以小车为研究对象,根据牛顿第二定律
以砂桶为研究对象,根据牛顿第二定律
可得,
AB.因,所以,A错误,B正确;
CD.因,所以,C错误,D正确。.
故选BD。
12.ABD
【详解】A.拉动纸张的加速度越大,物块被纸张摩擦力加速的时间越短,物块在桌面上减速的时间也越短,故运动总位移越小,越不易观察到移动,故A正确。
B.要抽出纸张需满足,故B正确。
CD.对纸张受力分析,
要抽出纸张需满足
代入得最小拉力,故C错误,D正确。
故选ABD。
13.C
【详解】根据牛顿第二定律,对m和M整体,有
对m,有
联立解得
故选C。
14.C
【详解】匀速行驶时合力为0,故,可得
匀加速时,对整体由牛顿第二定律,可得
A.对第2~8节共7节受力分析,总驱动力为,设1对2的作用力为,则
代入,可得,A错误;
B.对任意连接处,设连接处后共节车厢,含个动力,作用力
若,需,,无整数解,故车厢间作用力不可能为零,B错误;
C.对第4~8节共5节受力分析,含3个动力,设3对4的作用力为,则
代入的表达式,化简得 ,C正确;
D.对第5~8节共4节受力分析,含2个动力,设4对5的作用力为,则
代入的表达式,化简得,D错误。
故选 C。
15.A
【详解】对飞船和空间站整体,根据牛顿第二定律可得
对飞船,有
联立解得
故选A。
16.B
【详解】AB.运动员的加速度与乒乓球的加速度相等,令球拍对球的作用力为N,对乒乓球进行分析,则有,
解得,,故A错误,B正确;
C.令球拍对球的作用力为F,对球拍与乒乓球整体进行分析,则有
解得,故C错误;
D.若运动员和球拍突然停止运动,由于惯性,乒乓球有水平向右的初速度,乒乓球仅受重力作用,可知,乒乓球将远离球拍拍面向下运动,故D错误。
故选B。
17.AC
【详解】对网球进行分析,根据牛顿第二定律与平衡条件有,
解得,
故选AC。
18.A
【详解】由于货车向右做匀减速直线运动,则合外力水平向左,石块受竖直向下的重力、斜向左上方与它接触的其它石块的作用力,所以
由于
所以
即周围其它石块的作用力与加速度方向成53°,则与汽车前进方向成127°。
故选A。
19.C
【详解】A.小明乘坐甲电梯,电梯匀速时受重力、支持力,电梯加速时受重力、支持力及水平阶梯的水平向右的静摩擦力作用,故A错误;
B.乘坐乙电梯,小明一直到受重力、支持力及沿斜面向上的摩擦力,故B错误;
CD.小明乘坐甲电梯加速时,把加速度沿水平和竖直方向分解,则有,
在水平方向上有
在竖直方向上有
解得
乘坐乙电梯时,垂直于电梯方向上有
沿电梯方向上有
解得
则有,
故C正确,D错误。
故选C。
20.BD
【详解】AB.顾客匀加速运动的时间为
匀加速的位移大小为
匀速运动的位移大小为
所以匀速运动的时间为
所以顾客上楼的时间为,故A错误,B正确;
CD.加速阶段,水平方向,有
竖直方向,有
解得,故C错误,D正确。
故选BD。
21.D
【详解】物块由A运动到B,水平方向只受推力F,加速度恒定,物块做匀加速直线运动,当物块与弹簧接触后,物块将受到水平向左的弹力,根据牛顿第二定律可得
随着弹簧形变量x不断增大,物块加速度向右,大小不断减小,物块向右做加速度减小的加速运动,当弹簧弹力增大到与推力相等时,加速度减为零,此时物块速度达到最大,之后物块继续向右运动,弹簧弹力将大于推力,根据牛顿第二定律可得
随着弹簧形变量x不断增大,物块加速度向左,大小不断增大,物块向右做加速度增大的减速运动,直到C点时速度为0,所以在整个运动过程中,速度先增大后减小,速度最大位置在BC间某位置,物块的加速度先向右不变,后向右减小,再向左增大。
故选D。
22.A
【详解】首先分析初始状态:托盘A质量为,物块B质量为,整体静止时弹簧弹力,弹簧处于压缩状态。
AB.当A、B恰好分离时,A、B间弹力为0,且两者加速度相同。对B分析
解得
方向向下;对A分析:
解得
即弹簧处于原长,故A正确,B错误。
CD.A、B一起以的加速度匀加速向上运动时:初始位置弹簧弹力,最小,此时合力
由牛顿第二定律得
解得
当弹簧压缩量减小,弹力减小,直到A、B即将分离时,F最大。
分离临界:对B有
解得,故CD错误。
故选A。
23.BC
【详解】A.若木箱以8m/s2的加速度向上运动,根据牛顿第二定律有
解得
此时最大静摩擦力为
由此可知,此时物块A不可能相对于木箱发生滑动,故A错误;
B.当木箱以8m/s2的加速度向下运动,根据牛顿第二定律有
解得
此时的最大静摩擦力为
由此可知,物块A相对于木箱发生滑动,故B正确;
C.当木箱以4m/s2的加速度向左运动时,最大静摩擦力仍然为
对物块分析,由于
即最大静摩擦力与弹簧拉力的合力不足以产生4m/s2的加速度,则物块A相对木箱发生滑动,故C正确;
D.当木箱以4m/s2的加速度向右运动时,由于
即静摩擦力与弹簧拉力的合力可以产生4m/s2的加速度,则物块A相对木箱不发生滑动,故D错误。
故选BC。
24.D
【详解】A.弹簧的劲度系数只与弹簧本身有关,所以从A到B的过程中,弹簧的劲度系数不变,故A错误;
BC.由于圆环运动到B点时速度为零,则圆环应该先加速再减速,具体分析为圆环由A点静止释放,此时弹簧处于拉伸状态,即圆环向右加速运动,设AB之间的D位置为弹簧的原长,则A到D的过程中,弹簧弹力减小,圆环的加速度逐渐减小,D到B的过程中,圆环向右减速,弹簧处于压缩状态,则弹簧弹力增大,故BC错误;
D.到达B点时弹簧弹力在水平方向的分量为零,则加速度为零,故D正确。
故选D。
25.(1)120N/m
(2)12m
【详解】(1)对小车,根据平衡条件可得
代入数据解得
(2)如果轻弹簧突然断开,对小车,根据牛顿第二定律可得
解得
所以小车在2s内下滑的距离为
26.A
【详解】AB.设每个小球的质量为,释放A球前,A、B、C球均处于静止状态,对B、C整体进行分析可知,弹簧上的弹力大小
释放A球的瞬间,弹簧不能够发生突变,即弹簧的弹力不变,B、C受力不变,则B、C球的加速度均为,故A正确,B错误;
CD.由于释放A球的瞬间,弹簧的弹力不变,则A所受的合力为,对A进行分析,根据牛顿第二定律有
解得
即A的加速度为,故CD错误。
故选A。
27.C
【详解】剪断L2后,由于弹簧弹力不会发生突变,所以小球受到弹力和重力,根据牛顿第二定律可得,小球加速度为
方向水平向右。
故选C。
28.BC
【详解】AB.对两小球及连接装置进行受力分析,设弹簧PA的弹力为F,绳AB的张力为T1,绳BQ的张力为。对m1水平方向有
竖直方向有
对m2水平方向有
竖直方向有
联立可得
即,故A错误,B正确。
CD.剪断轻绳BQ瞬间,弹簧弹力F不变,绳AB张力突变为。对m1:竖直方向有
故a1y=0;水平方向有
对m2:竖直方向只受重力,故a2y=-g
水平方向有
由绳AB不可伸长,两球水平加速度相等,均为ax,联立解得
代入得
故m1的加速度大小为,方向水平向左;m2的加速度有水平分量和竖直分量 g,合加速度大小不为,故C正确,D错误。
故选BC。
29.B
【详解】A.对小球受力分析,小球受竖直向下的重力、竖直向上的拉力,弹簧对小球没有作用力,则弹簧处于原长,故A错误;
BC.剪掉轻绳的瞬间,弹簧弹力不能发生突变,所以小球只受重力作用,加速度为重力加速度g,小球处于完全失重状态,故B正确,C错误;
D.剪掉细绳瞬间,小球加速度为重力加速度,方向竖直向下,故D错误。
故选B。
30.D
【详解】A.对4号猴子进行分析可知,手滑后的一瞬间只受到重力,所以加速度大小为g,初速度为零,故A错误;
B.在手滑前,设树梢对猴子的作用力为T,对整体,有
当3号猴子手滑后的一瞬间,对1、2、3号猴子整体分析可得
解得
方向竖直向上,故B错误;
C.对3号猴子分析可得
解得2号猴子对3号猴子的作用力大小为,故C错误;
D.对2、3号猴子进行受力分析可得
解得1号猴子对2号猴子的作用力大小为,故D正确。
故选D。
31.BD
【详解】细线剪断前,以整体为研究对象,根据牛顿第二定律
解得
设弹簧弹力大小是,研究B物体,根据牛顿第二定律
可得
A.剪断细线瞬间,设木箱的加速度大小为,研究木箱,根据牛顿第二定律
解得,A错误;
BC.剪断细线瞬间,A、B加速度相同,设A、B加速度大小为,研究A、B整体,根据牛顿第二定律
解得,B正确,C错误;
D.研究A物体,设B对A的弹力大小为,根据牛顿第二定律
解得,D正确。
故选BD。
32.B
【详解】设A、B的质量均为m,未剪断A、B间的细线时,根据平衡条件
在细线被剪断的瞬间,由于弹簧的弹力不能突变,对A,根据牛顿第二定律
解得A的加速度
竖直向上,对B,根据牛顿第二定律
解得B的加速度
竖直向下,故选B。
33.A
【详解】细线b剪断前,以整体为研究对象,由平衡关系可得
细线b剪断后,a小球将做圆周运动,根据牛顿第二定律
在细线b剪断瞬间,小球的速度为0,所以
故选A。
34.A
【详解】对受力分析,根据平衡方程
解得
剪断轻绳瞬间,对受力分析,由于弹簧弹力不变,所以所受合力仍为0,加速度为0
对受力分析,轻绳弹力消失,受重力,弹簧的弹力,根据牛顿第二定律
解得。
故选A。
35.AD
【详解】AB.将两木板沿水平方向突然抽出后的瞬间,由于物块1、2间用刚性轻质杆连接,轻质杆对物块1、2的弹力突变为零,物块1、2均只受重力,所以加速度均为重力加速度,即,故A正确,B错误;
CD.由于物块3、4间的轻质弹簧形变不能发生突变,则弹簧对物块3向上的弹力和对物块4向下的弹力仍为mg,所以,,故C错误,D正确。
故选AD。
36.B
【详解】A.将细线剪断后,甲球做圆周运动,剪断细线的瞬间,加速度方向沿轨迹的切线方向,由牛顿第二定律得:
解得:
故A错误;
B.在图A中,若剪断绳子,小球做圆周运动,故剪断绳子的瞬间,小球的加速度是,故B正确;
C.弹簧的弹力不可突变,将细线从中间剪断瞬间,对乙球,由牛顿第二定律得:
解得:
故C错误;
D.绳子的弹力是可以发生突变的,弹簧的弹力是不能发生突变的,所以剪断水平的绳子,两者的加速度不相同,并且绳子与弹簧是不可以等效的,故D错误。
故选B。
37.C
【详解】初始时,AB静止,则
物体B拿去的瞬时,对A,有
联立可得
故选C。
38.BC
【详解】AB.若剪断细线1,则剪断瞬间,细线1和2的弹力消失,小球只受重力作用,加速度大小为g,故A错误,B正确;
CD.若剪断细线2,小球将绕着点向下做圆周运动,细线1上的拉力发生了突变,把小球的重力分别沿着细线1和垂直细线1的方向分解,则有
解得,故C正确,D错误。
故选BC。
39.B
【详解】斜面光滑,剪断P、Q间绳瞬间,对滑块Q进行分析,根据牛顿第二定律有
解得
故选B。
40.D
【详解】ABC.bc间的轻绳烧断之前,物块a、b和c都处于平衡状态,轻质弹簧的弹力等于c的重力,即
bc间的轻绳烧断瞬间,弹簧的弹力不变,a、b的加速度相等,其大小为
此时ab间轻绳的拉力设为T,对b,由牛顿第二定律有
故ABC错误;
D.轻质弹簧第一次恢复至原长过程中,弹簧弹力减小,ab组成系统加速度减小,根据上述方程可知轻绳拉力逐渐减小,故D正确。
故选D。
41.B
【详解】剪断前,对BCD分析,有
剪断后,AB间弹簧的弹力不能发生突变,对B,有
所以
剪断后,CD一起作自由落体运动,加速度为重力加速度g。
故选B。
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