4.3 牛顿第二定律 同步作业拔高版 -2026-2027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（同步作业拔高版） 一、单选题 1．一个物体静止在光滑的水平地面上，现突然对该物体施加一个水平外力F，则刚施加外力F的瞬时，下列有关说法中正确的是(　　) A．物体的速度和加速度都为零 B．物体的速度仍为零，而加速度不为零 C．物体的速度不为零，而加速度仍为零 D．物体的速度和加速度都不为零 2．一轻质弹簧一端固定在竖直墙壁上，另一自由端位于O点，现用一滑块将弹簧的自由端（与滑块未拴接）从O点压缩至A点后由静止释放，滑块运动到B点静止，如图所示。滑块自A运动到B的图象，可能是下图中的（　　） A． B． C． D． 3．如图所示，两根完全相同的弹簧下挂一质量为的小球，小球与地面间有细线相连，处于静止状态，细线竖直向下的拉力大小为．若剪断细线，则在剪断细线的瞬间，小球的加速度（　　） A．，方向向上 B．，方向向下 C．，方向向上 D．，方向向上 4．2020年5月18日，云南省昭通市巧家县发生5.0级强震，在一次地震救援中，武警队员从静止在空中的直升机上顺着长为24 m的缆绳沿竖直方向下滑到地面上，假设该队员由静止开始先匀加速再匀减速下滑，滑到地面时的速度恰好为零。如果他加速时的加速度大小是减速时加速度的2倍，下滑的总时间为6 s，取g＝10 m/s2，下列说法正确的是（　　） A．下滑过程中的最大速度为6 m/s B．加速与减速过程的时间之比为2∶1 C．加速与减速过程的位移之比为1∶4 D．加速与减速过程中所受摩擦力大小之比为1∶2 5．下列关于牛顿运动定律说法不正确的是（　　） A．牛顿第一定律不是实验定律，不可以通过实验直接检验 B．由牛顿第一定律可知，物体不受力时，保持匀速直线运动状态或静止状态 C．由牛顿第二定律可知，物体加速度方向与合力的方向有关，与速度方向无关 D．由牛顿第三定律可知，跳高运动员起跳时，人对地面的压力就是人受的重力 6．一质量为0.8 kg的球固定在支杆AB的上端，支杆AB的下端固定在升降机上，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，如图所示，已知绳的拉力为6 N，重力加速度g取10 m/s2，则以下说法正确的是 A．若升降机是静止状态，则AB杆对球的作用力大小为6 N B．若升降机是静止状态，则AB杆对球的作用力大小为8 N C．若升降机是加速上升，加速度大小5 m/s2，则AB杆对球的作用力大小为 N D．若升降机是减速上升，加速度大小5 m/s2，则AB杆对球的作用力大小为 N 7．如图所示，两小球悬挂在天花板上，a、b两小球用细线连接，上面是一根轻质弹簧，a、b两球的质量分别为m和2m，在细线烧断瞬间，a、b两球的加速度分别为a1、a2，则：（取向下为正方向，重力加速度为g）（　　） A．a1=0，a2=g B．a1=g，a2=g C．a1=-2g，a2=g D．a1=-g，a2=0 8．如图甲所示，一根轻弹簧竖直直立在水平地面上，下端固定．在弹簧的正上方有一个物块，物块从高处自由下落到弹簧上端O处，将弹簧压缩了时，物块的速度变为零．在如图乙所示的图象中，能正确反映物块从与弹簧接触开始，至运动到最低点加速度的大小随下降的位移（弹簧原长为位移的零点）变化的图象是（   ） A．A B．B C．C D．D 9．如图所示，OA为一遵循胡克定律的弹性轻绳，其一端固定在天花板上的O点，另一端连接物体A，A放在水平木板C上，各个接触面间的动摩擦因数恒定。当绳处于竖直位置时，物体A与木板C间有压力作用。B为一紧挨绳的光滑水平小钉，它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度。A在水平力F作用下，向右做匀加速直线运动，板C刚开始没能滑动，假设整个过程中物体A没有滑落木板C，下列说法中正确的是（   ） A．地面对C的摩擦力保持不变 B．地面对C的支持力不断减小 C．水平力F的大小不变 D．水平力F作用一段时间后，板C可能向右滑动 10．如图所示，木块A静止在斜面体B上。设木块受到斜面体的支持力大小为N，摩擦力大小为f，当斜面体水平向左做加速度逐渐增大的加速运动时，若木块A相对于斜面体B始终保持静止，则 ( ) A．N增大， f增大 B．N不变，f增大 C．N减小，f先增大后减小 D．N增大，f先减小后增大 二、多选题 11．如图甲、乙所示，物块A1、A2、B1、B2的质量均为m，A1、A2用竖直刚性轻杆连接，B1、B2用竖直轻质弹簧连接，两个装置都放在水平的支托物上，处于平衡状态．今突然撤去支托物，让物块下落，在撤去支托物的瞬间，A1、A2的加速度分别为a1、a2，B1、B2的加速度分别为a3、a4，不计空气阻力，重力加速度为g。则（　　） A．a1=0，a2=2g B．a1=g，a2=g C．a3=0，a4=2g D．a3=g，a4=g 12．质量为m的球置于斜面上，被一个竖直挡板挡住。现用一个力F拉斜面，使斜面在水平面上向右做加速度为a的匀加速直线运动，忽略一切摩擦，下列说法不正确的是（　　） A．若加速度增大，竖直挡板对球的弹力不变 B．若加速度足够大，斜面对球的弹力可能为0 C．斜面和挡板对球的弹力均等于ma D．无论加速度大小如何，斜面对球一定有弹力的作用，而且该弹力是一个定值 13．小易同学拍了一张乌龟沿墙角竖直运动的照片，下列说法中正确的是（　　） A．乌龟加速上爬时所受的摩擦力大于匀速上爬时所受的摩擦力 B．乌龟选择墙角上爬，是因为墙角相对比较粗糙 C．假设乌龟匀速向下运动，它对墙壁的挤压力越大所受摩擦力也越大 D．乌龟竖直向下爬动时，受到竖直向上的滑动摩擦力 14．如图一根质量为M的粗糙杆斜靠在光滑的竖直墙壁上，下端放在粗糙的水平地面上，杆处于静止状态。一个穿在杆上的质量为m的小环从杆的顶端以a的加速度匀加速滑下的过程中，下列说法不正确的是（　　） A．地面所受的压力等于二者的重力之和 B．地面所受的摩擦力大小等于墙壁的弹力大小 C．环受到的摩擦力大小为mgsinθ D．环受到的合力为ma 15．如图所示，劲度系数为的轻质弹簧上端固定在天花板上，下端与质量为的物块相连接。初始时刻，用挡板B托住物块A，使其处于静止状态，弹簧处于原长。利用计算机系统精确控制使挡板竖直向下做加速度大小为的匀加速直线运动，直至挡板与物块分离，分离后物块向下做加速度减小的加速运动，达到最大速度，而后向下减速运动到达最低点。此后物块在竖直方向做往复运动。则（　　） A．挡板B与物块A分离时，弹簧的伸长量为 B．挡板B与物块A分离时，物块速度达到最大 C．物块达到最大速度时，弹簧的伸长量为 D．物块A的最大速度为 16．如图所示，系在墙上的轻绳通过轻质动滑轮连接滑块P、Q，两滑块的质量均为2kg，与水平地面间的动摩擦因数均为0.5。现对P施加水平向左的拉力F=60N，使P向左匀加速直线运动，绕过动滑轮的两段轻绳始终水平，不计轻绳与滑轮间的摩擦，重力加速度取10m/s2，下列说法正确的是（   ） A．P的加速度大小为3m/s2 B．Q的加速度大小为5m/s2 C．轻绳对Q的拉力大小为22N D．轻绳对Q的拉力大小为20N 三、解答题 17．质量为的人站在电梯的台秤上，当电梯以的加速上升、以的加速度加速下降、以的速度匀速上升时，台秤的示数分别是多少？（g取） 18．如图所示,一个质量为的小球B，用两根等长的细绳1、2分别固定在车厢的A、C两点,已知当两绳拉直时,两绳与车厢前壁的夹角均为45°.试求: (1)当车以加速度向左做匀加速直线运动时1、2两绳的拉力. (2)当车以加速度向左做匀加速直线运动时,1、2两绳的拉力 19．应用于机场和火车站的安全检查仪，传送装置可简化为水平传送带模型。传送带速率恒为，行李与传送带间动摩擦因数，A、B两点间距离，g取，行李可视为质点。 (1)若传送带顺时针运行，行李无初速度地放在A处，求行李刚开始运动时的加速度大小； (2)求行李加速至与传送带速度相等所需的时间，以及此过程行李对地的位移； (3)判断行李在到达B点前能否与传送带共速，并求行李从A运动到B的总时间； (4)求行李加速阶段传送带对地的位移，并计算行李在传送带上因摩擦产生的痕迹长度； (5)若传送带逆时针运行，行李以初速度从A点向右释放： a、判断行李受到滑动摩擦力的方向，并求行李的加速度大小； b、分析行李的运动全过程，求行李从A到B的运动时间； c、求该过程行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度； (6)若传送带逆时针运行，行李以初速度从A点向右释放： a、分析行李向右减速阶段的受力，求加速度，并判断行李向右减速到0前能否到达B端； b、求行李向右减速至速度为0的时间和对地位移； c、行李速度减为0后，分析后续运动，求向左加速阶段的加速度，判断向左加速过程能否达到传送带的速度； d、求行李向左加速到与传送带共速的时间和对地位移； e、判断行李与传送带共速之后，是否会随传送带一起匀速向左运动，说明理由； f、求全过程行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度； 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 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B D C D D C C D A D 题号 11 12 13 14 15 16 答案 BC ABC AC ABC ACD AC 1．B 【详解】由牛顿第二定律可知，只要物体所受的合外力不为零，其加速度就不为零，而物体的速度变化需要一段时间，所以在物体刚受到外力作用的瞬时，物体立即获得一个加速度，而速度仍为零，所以只有B正确。 2．D 【详解】滑块的运动情况：从A到O的过程：开始弹力大于摩擦力，然后小于摩擦力，根据牛顿第二定律可知，先做加速度减小的变加速运动，后做加速度反向增大变减速运动；从O到B过程，物体做匀减速直线运动。根据速度图线的斜率表示加速度可知，图线的斜率先减小，后反向增大，再不变。 故选D。 3．C 【详解】由于物体处于平衡状态，可知两根弹簧产生的合力大小等于，方向竖直向上．故剪断细线后 小球的加速度应 方向向上。 故选C。 4．D 【详解】A．设最大速度为v，根据平均速度的推论有 解得 故A错误； B．设加速与减速过程的时间分别为t1、t2，加速度大小分别为a1、a2，则 得到 t1∶t2＝a2∶a1＝1∶2 故B错误； C．匀加速运动的位移 匀减速运动的位移 则 故C错误； D．由 又 得到 t1＝2 s t2＝4 s a1＝4 m/s2 a2＝2 m/s2 根据牛顿第二定律，加速过程有 减速过程有 所以 故D正确。 故选D。 5．D 【详解】A．牛顿第一定律是理想化的定律，无法在现实中完全通过实验直接检验，因为无法实现绝对无摩擦或无外力的环境，故A正确； B．牛顿第一定律明确指出，物体在不受外力作用时，将保持匀速直线运动状态或静止状态，故B正确； C．牛顿第二定律表明，物体加速度方向与合力方向相同，与速度方向无关，故C正确； D．牛顿第三定律指出，作用力与反作用力大小相等、方向相反、作用在不同物体上。跳高运动员起跳时，人对地面的压力是作用在地面上的力，而人受的重力是地球对人的引力，二者作用对象不同，人对地面的压力与人受的重力不是同一力，故D错误。 选不正确的，故选D。 6．C 【详解】AB．A、B若升降机是静止的，球静止，处于平衡状态，由平衡条件可知，杆的作用力大小： 故AB错误； C．若升降机加速上升，对球，在竖直方向，由牛顿第二定律得 解得 在水平方向，由平衡条件得 杆对球的作用力大小 故C正确； D．若升降机减速上升，对球，在竖直方向，由牛顿第二定律得 解得 在水平方向，由平衡条件得 杆对球的作用力大小 故D错误； 故选C。 【名师点睛】本题考查了求杆的作用力大小，根据球的运动状态，应用平衡条件与牛顿第二定律可以解题；解题时注意力的合成与分解的应用．球受到重力、绳子拉力与杆的作用力，球静止时处于平衡状态，应用平衡条件求出杆的作用力；球做匀变速直线运动时，应用牛顿第二定律与力的合成方法求出杆的作用力． 7．C 【详解】烧断细线之前，a、b整体受到重力和弹簧的弹力F静止，此时弹簧的弹力大小 在细线烧断瞬间，弹簧的弹力不变，绳的拉力消失，根据牛顿第二定律得： 对a 解得 b只受重力，故b的加速度为 故C正确，ABD错误。 故选C。 8．D 【详解】试题分析：从物块和弹簧接触开始分析物块的运动过程：开始阶段，物块的重力大于弹力，加速度方向向下，根据牛顿第二定律得，，得到，a与x是线性关系，而且x增大，a减小；当重力与弹力平衡时，加速度，物块的速度向下；当物块的重力小于弹力时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律得，，得到，a与x是线性关系，而且x增大，a增大．若物块从静止开始压缩弹簧，物块做简谐运动，根据简谐运动的对称性，可知物块运动到最低点时加速度大小等于g，方向向上．当物块以一定的速度压缩弹簧时，物块运动到最低点位置降低，弹簧压缩量增大，加速度大于g，故D正确． 考点：考查了牛顿第二定律与图像 【名师点睛】本题根据牛顿第二定律得到a关于x的解析式，根据解析式选择图象是常用方法．难点在于确定小球在最低点的加速度大小大于重力加速度，利用简谐运动的对称性． 9．A 【详解】设绳子的伸长量为x。设初始时B点到物体A的距离为h。我们取一个一般的位置见下图 设绳子拉力FT与水平方向夹角为θ。物体A在水平力F作用下，向右做匀加速直线运动，则 F－Ff－FTcosθ = ma 其中 FTcosθ = kxcosθ， Ff= μFN= μ(mg－kxsinθ)， 整理有 Ff= μ(mg－kh) F = ma＋μ(mg－kh)＋kx水平 物体A在向右运动过程中，x增大，h不变，x水平增大，则A受到的摩擦力Ff不变，F增大，支持力FN不变，再根据牛顿第三定律，物体A对木板C的摩擦力也不变，压力也不变，则木板C刚开始不动的话，之后也不会动起来，且C静止则地面对C的静摩擦力保持不变，地面对C的支持力也保持不变。 故选A。 10．D 【详解】当加速度较小时，摩擦力f沿斜面向上，将加速度分解为沿斜面向下的加速度和垂直于斜面向上的加速度 根据牛顿第二定律得 得到 可知当a增大时，N增大，f减小 当加速度较大时，摩擦力f沿斜面向下，根据牛顿第二定律得 得到 可知当a增大时，N增大，f增大，所以N增大，f先减小后增大 故选D。 11．BC 【详解】AB．在撤去支托物的瞬间，A1、A2由于用刚性轻杆连接，A1、A2与刚性轻杆一起下落，对整体分析A1、A2受到的合力等于它们的总重力，根据牛顿第二定律得知：整体的加速度等于重力加速度g，即 a1=a2=g A错误，B正确； CD．在撤去支托物前，根据平衡条件得知，弹簧的弹力大小等于B1的重力mg，支托物对B2的支持力大小等于2mg。在撤去支托物的瞬间，弹簧的弹力没有来得及变化，B1的受力情况没有变化，则B1所受合力为零，则 a3=0 B2所受的合力大小等于支托物的支持力大小2mg，即有 2mg=ma4 得 a4=2g D错误，C正确。 故选BC。 12．ABC 【详解】ABD．以小球为研究对象，受重力mg、竖直挡板对球的弹力F2和斜面的弹力F1。如图所示 设斜面的加速度大小为a，根据牛顿第二定律，竖直方向 F1cosθ=mg 水平方向 F2-F1sinθ=ma 解得 可知斜面的弹力F1大小不变，与加速度无关，不可能为零。 由上解得 F2=F1sinθ+ma 若加速度增大时，F2增大，故D不符合题意，AB符合题意； C．根据牛顿第二定律知道，重力、斜面和挡板对球的弹力三个力的合力等于ma，故C符合题意。 故选ABC。 13．AC 【详解】A．根据牛顿第二定律可得乌龟所受的摩擦力大小为 所以乌龟加速上爬时所受的摩擦力大于匀速上爬时所受的摩擦力，A正确； B．乌龟选择墙角上爬，是因为墙角呈V字形，乌龟即使离开地面，其两侧脚对墙面施加挤压力的同时，两面墙壁也可以对乌龟施加支持力和摩擦力，而乌龟在单面墙壁上则无法做到离开地面后对墙面施加挤压力的同时，墙面也对其施加支持力和摩擦力，B错误； C．假设乌龟匀速向下运动，摩擦力和重力不共线，摩擦力的竖直分量不变，水平分量随着压力的增加而增加，C正确； D．乌龟竖直向下爬动时，受到竖直向上的静摩擦力，D错误。 故选AC。 14．ABC 【详解】A．由于小环从杆的顶端以a的加速度匀加速滑下，所以地面对杆的支持力小于二者的重力之和，故A错误，符合题意； B．小环对杆的压力和摩擦力在水平方向上的分量不相等，所以地面所受的摩擦力大小不等于墙壁的弹力，故B错误，符合题意； C．环受到的摩擦力大小为 故C错误，符合题意； D．由于小环匀加速的加速度为a，所以环受到的合力为ma，故D正确，不符合题意。 故选ABC。 15．ACD 【详解】AB．挡板B与物块A分离时，A的加速度为，方向向下，则对A由牛顿第二定律 解得，因此时A的加速度向下，则A的速度不是最大，A正确，B错误； C．物块达到最大速度时，满足 可得弹簧的伸长量为，C正确； D．当A和B分离后，对A，根据牛顿第二定律得mg-kx=ma 则a随x增大而均匀减小；物块A加速度a随坐标x变化的图像如图所示 根据v2=2ax可知，a-x图线与坐标轴所围面积为，则 可得，故D正确。 故选ACD。 16．AC 【详解】ACD．设P的加速度为a，则根据动滑轮的特点可知Q的加速度为2a。设轻绳对Q的拉力大小为，则对P进行受力分析列牛顿第二定律方程有 同理对Q进行受力分析列牛顿第二定律方程有 联立解得轻绳对Q的拉力大小为 P的加速度大小为，故AC正确，D错误； B．由上面分析可得Q的加速度大小为，故B错误。 故选AC。 17．，， 【详解】根据题意，以人为研究对象，受力分析，受重力和支持力，支持力的大小与台秤的读数相等，当电梯以的加速上升时，由牛顿第二定律有 代入数据解得 当电梯以的加速度加速下降时，由牛顿第二定律有 代入数据解得 当电梯以的速度匀速上升时，由平衡条件有 18．（1）,0；（2）, 【详解】当细绳2刚好拉直而无张力时，车的加速度为向左的，由牛顿第二定律得 可得 （1）因 故细绳2松弛，拉力为零，设此时细绳1与厢壁间夹角为，有 得 （2）因 ， 故细绳1、2均紧绷，设拉力分别为，，由牛顿第二定律得，竖直方向有 在水平方向上有 可解得 19．(1) (2)， (3)能与传送带共速， (4)传送带对地位移，痕迹长度 (5)a、摩擦力向左，加速度大小；b、不能到达点且不存在从到的运动时间；c、痕迹长度 (6)a、向右减速阶段加速度为且到达前速度已减为零；b、减速时间、位移；c、向左加速阶段加速度为且能达到传送带速度；d、时间、位移；e、共速后随传送带向左匀速运动；f、痕迹长度 【详解】（1）取向右为正，传送带上表面向右，行李相对传送带向左滑动，故滑动摩擦力向右。行李竖直方向平衡， 滑动摩擦力大小为 由牛顿第二定律得 解得加速度大小为 （2）此阶段行李由静止以加速度向右做匀加速运动，由 得达到传送带速度所需时间为 由位移公式得行李对地位移 （3）共速前行李前进的距离为 因此能在到达点前与传送带共速。共速后不再受水平方向摩擦力，做匀速直线运动，剩余距离为 匀速运动时间为 所以从到的总时间为 （4）加速阶段传送带对地向右的位移为 行李在带面上的痕迹长度等于传送带与行李的相对滑动距离，因此 （5）a、传送带上表面向左，而行李初速度向右，开始时行李相对带面向右滑动，滑动摩擦力向左。由牛顿第二定律得 所以加速度大小为，方向水平向左。 b、第一阶段行李向右减速到零，由且末速度为零，所需时间为 由，该阶段位移为 行李速度降为零时，传送带仍向左运动，行李相对带面向右，故摩擦力仍向左。第二阶段行李从静止向左加速，直到速度与传送带相同，所需时间为 第二阶段位移为 全过程相对点的位移为 行李最终在点左侧，之后与传送带同速向左运动，不能到达右侧的点，因此不存在从到的运动时间。 c、第一阶段传送带向左移动的距离为，行李向右移动，故痕迹长度为 第二阶段传送带向左移动，行李向左移动，故 全过程痕迹长度为 （6）a、传送带向左，行李初速度向右，行李相对带面向右滑动，所受滑动摩擦力向左。由牛顿第二定律得 所以 由 向右减速到零的位移为 因 所以行李到达端前速度已经减为零，然后向左加速，最后从A端离开。不能到达B端。 b、由，减速至零的时间为 对应位移为 c、行李速度为零后，传送带仍向左运动，行李相对带面向右，故仍受向左的滑动摩擦力，向左加速阶段的加速度为，方向水平向左。 从静止向左加速至传送带速度的过程中，位移为 因此行李能够达到传送带速度。 d、向左加速至共速的时间为 该阶段对地位移为，方向水平向左。 e、共速后行李与传送带相对静止，滑动摩擦力消失，水平方向合力为零。行李将保持向左的速度随传送带一起匀速运动。 f、第一阶段传送带向左移动，行李向右移动，痕迹长度为 第二阶段传送带与行李都向左运动，痕迹长度为 所以全过程痕迹长度为 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 $