4.3 牛顿第二定律 同步练习-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

**基本信息** 本同步练习通过基础认知、综合理解、应用拓展三层设计，覆盖牛顿第二定律的概念理解、规律应用及实际情境问题，强化物理观念与科学思维的培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知层|牛顿第二定律矢量性、瞬时性、公式理解|单选题1-6聚焦概念辨析，如加速度与合力方向关系，夯实物理观念| |综合理解层|受力分析、弹簧/杆瞬时性、机械能变化|多选题7-9结合斜面、弹簧模型，如滑块与小球系统加速度分析，培养科学推理| |应用拓展层|运动学与牛顿定律结合、图像分析、实际情境|计算题10-13以高铁、无人机为情境，如货物加速最大加速度计算，体现模型建构与问题解决能力|

牛顿第二定律 同步练习 学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．关于牛顿第二定律，下列说法不正确的是( ) A.牛顿第二定律的表达式是矢量式，a与F的方向始终相同 B.物体某一瞬间的加速度，只能由这一瞬间的合力决定，而与这一瞬间之前或之后的合力无关 C.在公式中，若F为合力，则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和 D.物体的运动方向一定与物体所受合力的方向相同 2．关于牛顿第二定律的表达式，下列说法正确的是(      ) A.物理公式只能确定物理量之间的数量关系和方向关系 B.如果让10 kg的物体产生大小为的加速度，所需要的力的大小就是1 N C.如果单位选取合适，牛顿第二定律的表达式可以是 D.由可知，物体的质量与其所受的合外力成正比，与其运动的加速度成反比 3．高铁车厢里的水平桌面上放置了一个水杯，水杯与桌面间的动摩擦因数为0.35，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。若水杯始终相对桌面静止，则该过程中高铁的加速度大小可能是(      ) A. B. C. D. 4．歼-35已完成在福建舰上的首次弹射起飞和着舰训练。若弹射过程，总质量35t的歼-35能在2.1s时间内从静止加速到280km/h，则歼-35加速过程所受合力平均值约为(      ) A. B. C. D. 5．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.2g，1.5g C.2g，0.5g D.g，0.5g 6．图甲中A、B两球用轻弹簧相连，图乙中A、B两球用轻杆相连。系统静止时，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，已知A、B两球质量相等，光滑斜面的倾角为θ，重力加速度为g。在突然撤去挡板的瞬间，下列说法正确的是(      ) A.图甲中B球的加速度大小为 B.图甲中A球的加速度大小为 C.图乙中A、B两球间杆的作用力不为零 D.图乙中A球的加速度为零 二、多选题 7．如图所示，一辆位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，重力加速度为g.下列关于斜杆对球的作用力F的判断正确的是(      ) A.小车静止时，，方向沿斜杆向上 B.小车静止时，，方向垂直于斜杆向上 C.小车向右匀速运动时，一定有，方向竖直向上 D.小车向右匀加速运动时，一定有，方向可能沿斜杆向上 8．如图所示，光滑水平桌面上放置一个倾角为37°的光滑楔形滑块A，质量为。一细线的一端固定于楔形滑块A的顶端O处，细线另一端拴一质量为的小球。若滑块与小球在外力F作用下，一起以加速度a向左做匀加速运动。取，则下列说法正确的是(      ) A.当时，滑块对球的支持力为0N B.当时，滑块对球的支持力为0N C.当时，外力F的大小为4N D.当时，地面对A的支持力为10N 9．如图所示，竖直轻弹簧下端固定在水平面上，一小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度(在弹性限度内)。不计空气阻力，则以下说法正确的是(      ) A.从接触弹簧到运动至最低点的过程中，小球的加速度先增大后减小 B.从接触弹簧到运动至最低点的过程中，小球的速度先增大后减小 C.从接触弹簧到运动至最低点的过程中，小球的机械能一直减少 D.该过程的某一阶段内，小球的动能增大而小球的机械能减少 三、计算题 10． 如图1所示，有一质量的物件在电机的牵引下从地面竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定位置。当加速运动到总位移的时开始计时，测得电机的牵引力随时间变化的图线如图2所示，末速度减为0时恰好到达指定位置。若不计绳索的质量和空气阻力，求物件： (1)做匀减速运动的加速度大小和方向； (2)匀速运动的速度大小； (3)总位移的大小。 11．如图所示，质量为的长方体铁箱在与水平方向成θ角的推力F的作用下沿水平面向右做匀加速直线运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数为。铁箱内有一个质量为的木块恰好能静止在左壁上，木块与铁箱内壁间的动摩擦因数为，不计铁箱的壁厚和木块的大小，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度，。，求： （1）木块对铁箱左壁的弹力大小； （2）推力F的大小。 12．足够长光滑斜面的倾角，小物块与水平面间的动摩擦因数为0.5，水平面与斜面之间B点有一小段弧形连接，一质量的小物块静止于A点。现在段对小物块施加与水平方向成的恒力F作用，如图（a）所示，小物块在段运动的速度-时间图像如图（b）所示，到达B点迅速撤去恒力F（已知，，）。求： （1）小物块所受到的恒力F； （2）小物块从B点沿斜面向上运动，到返回B点所用的时间； （3）小物块返回水平面上停止运动的位置到A点的距离。 13．目前无人机送货已经进入运营阶段。如图所示，某次在往高层送货时，无人机下方用一根不可伸长的绳子（质量不计）吊着质量的货物，无人机飞行的过程中，货物受到的空气阻力大小与其速度v的大小成正比，比例系数方向与运动方向相反。若绳子可以承受的最大拉力为，重力加速度g取。求： （1）无人机竖直向上加速运动的过程中，货物加速度的最大值； （2）货物沿水平方向做匀速直线运动时，货物速度的最大值。（计算结果可以保留根式） 参考答案 1．答案：D 解析：牛顿第二定律的表达式是矢量式，a与F方向始终相同，A正确；根据知，当质量一定，合力变化时，物体的加速度随之变化，某一瞬间的加速度由这一瞬间的合力决定，而与这一瞬间之前或之后的合力无关（具有瞬时性），B正确；在公式中，若F为合力，a等于作用在物体上的合力产生的加速度，由于F等于作用在物体上的每一个力的矢量和，则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和，故C正确；加速度的方向与合力的方向相同，但物体的运动方向与物体所受合力的方向不一定相同，D错误。 2．答案：C 解析：物理公式不仅可以确定物理量之间的数量关系和方向关系，同时也可以确定物理量间的单位关系，A错误；如果让10 kg的物体产生大小为的加速度，所需要的力的大小是10 N，B错误；如果力的单位取N，质量单位取g，加速度单位取，牛顿第二定律的表达式为，C正确；物体的质量是物体本身的属性，是所含物质的多少，与物体所受合外力以及物体运动的加速度无关，D错误. 3．答案：A 解析：水杯始终相对桌面静止，则水杯和高铁相对静止，加速度相同，令加速度为a，对水杯而言摩擦力提供加速度，有 为了水杯始终相对桌面静止，摩擦力不超过滑动摩擦力，有 联立解得 故选A。 4．答案：B 解析：根据匀变速直线运动速度与时间关系有 根据牛顿第二定律有 解得所受合力平均值 故选B。 5．答案：A 解析：细线剪断前，对B、C、D整体受力分析，由力的平衡条件有A、B间轻弹簧的弹力，对D受力分析，由力的平衡条件有C、D间轻弹簧的弹力，细线剪断瞬间，对B由牛顿第二定律有，对C由牛顿第二定律有，联立解得，A正确。 6．答案：A 解析：撤去挡板前，挡板对B球的弹力大小为，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，题图甲中A球所受合力为零，加速度为零，B球所受合力为，加速度为，故选项A正确，B错误；题图乙中杆的弹力突变为零，A、B球所受合力均为，加速度均为，故选项CD错误。 7．答案：CD 解析：小车静止或匀速运动时，小球所受外力的合力为0，根据物体的平衡条件可知，此时斜杆对球的作用力方向竖直向上，大小等于球的重力mg，故A、B错误，C正确；当小车向右做匀加速运动时，小球有水平向右的加速度，对小球进行分析，斜杆对球的作用力F水平方向与竖直方向的分力分别为，则，当，即时，斜杆对球的作用力F沿斜杆向上，故D正确. 8．答案：BD 解析：设加速度为时小球对滑块的压力等于零，对小球受力分析，受重力和拉力， 根据牛顿第二定律，有： 水平方向：， 竖直方向：， 解得 A.当时，小球未离开滑块，斜面对小球的支持力不为零，选项A错误； B.当时，小球已经离开滑块，只受重力和绳的拉力，滑块对球的支持力为零，选项B正确； C.当时，小球和楔形滑块一起加速，由整体法可知： 选项C错误； D.当系统相对稳定后，竖直方向没有加速度，受力平衡，所以地面对A的支持力一定等于两个物体的重力之和，即 选项D正确。 故选BD。 9．答案：BCD 解析：AB.小球从接触弹簧到运动至最低点的过程中，受重力和弹簧弹力作用，弹力从零逐渐增大，开始阶段小于重力，小球合力向下，做加速运动，后阶段弹力大于重力，合力向上，小球做减速运动，故小球加速度先减小后增大、速度先增大后减小，A错误，B正确； C.小球从接触弹簧到运动至最低点的过程中，弹簧弹力对小球做负功，小球机械能减少，转化为弹簧弹性势能，故C正确； D.开始阶段弹力小于重力，小球合力向下，做加速运动，小球动能增大，弹簧弹力对小球做负功，小球机械能减少，故D正确。 故选BCD。 10．答案：(1)，竖直向下；(2)；(3)40m 解析：(1)由图2可知0~26s内物体匀速运动，26s~34s物体减速运动，在减速运动过程根据牛顿第二定律有 根据图2得此时，则有 方向竖直向下。 (2)结合图2根据运动学公式有 (3)根据图像可知匀速上升的位移 匀减速上升的位移 匀加速上升的位移为总位移的，则匀速上升和减速上升的位移为总位移的，则有 所以总位移为 11．答案：（1）50 N （2）440 N 解析：（1）对木块分析，竖直方向受力平衡，可得 解得铁箱左壁对木块的弹力 根据牛顿第三定律可得木块对铁箱左壁的弹力大小 （2）对木块，由牛顿第二定律得 解得加速度大小 对铁箱和木块整体，由牛顿第二定律得 解得 12．答案：（1）11N，方向斜向右上方且与水平方向夹角；（2）0.5s；（3）3.6m 解析：（1）由图可知，小物块在段做匀加速直线运动，且加速度大小为 根据牛顿第二定律有 解得 方向斜向右上方且与水平方向夹角。 （2）小物块在斜面上运动时，加速度大小为 方向沿斜面向下，因为斜面光滑，则小物块返回B点时速度大小和从B点向上运动的速度大小不变，均为 根据公式有 解得 （3）根据 可得间的距离为 当小物块从B点返回平面上时，加速度大小为 根据 则小物块做匀减速直线运动距离 距离A点3.6m 13．答案：（1）（2） 解析：（1）货物受到的空气阻力与货物的速度成正比，则 无人机竖直向上加速运动的过程中，货物受到重力、拉力和阻力作用，则 上式表明，当速度为0，拉力最大时，加速度最大，最大加速度为 代入数据解得 （2）货物水平方向做匀速直线运动时，设此时绳子与竖直方向的夹角θ，根据平衡条件有 联立解得 当拉力最大时，速度最大，货物速度的最大值为 代入数据解得 学科网（北京）股份有限公司 $