人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第二定律同步训练题

4.3 牛顿第二定律    同步课时训练

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题(共32分)

1、(4分)放在水平地面上的一物块受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示。重力加速度g取。由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为(   )

A. B. C. D.

2、(4分)如图所示，将两个质量分别为的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧测力计连接，两个大小分别为的水平拉力分别作用在质量为的物体、质量为的物体上，则达到稳定状态后，下列说法正确的是(   )

A.弹簧测力计的示数是3 N

B.弹簧测力计的示数是4.5 N

C.突然撒去的瞬间，质量为的物体的加速度大小为

D.突然撒去的瞬间，质量为的物体的加速度大小为

3、(4分)质量分别为1 kg和2 kg的物块放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连，如图所示，今用大小为的力作用在A上使相对静止，一起向左匀加速运动，则下列说法正确的是(   )

A.弹簧的弹力大小等于8 N B.弹簧的弹力大小等于6 N

C.突然撤去F瞬间，A的加速度大小为0 D.突然撤去F瞬间，B的加速度大小为0

4、(4分)如图所示，甲、乙两球通过弹簧连接后用绳悬挂于天花板下，丙、丁两球通过细线连接后也用绳悬挂于天花板下，四个球质量相等。若在处剪断绳，在剪断瞬间，关于各球的瞬时加速度，下面说法中正确的是（g为重力加速度）(   )

A.甲球的加速度为 B.乙球的加速度为g C.丙球的加速度为0 D.丁球的加速度为g

5、(4分)在行驶过程中，为了尽可能地减轻汽车在碰撞过程中对人体造成的伤害，人们设计了安全带。假定乘客质量为50 kg，汽车车速为108 km/h，从踩下刹车到车完全停止的匀减速直线运动需要5 s，那么安全带对乘客的水平作用力大小约为(   )

A.1000 N B.600 N C.300 N D.400 N

6、(4分)在行车过程中规定必须要使用安全带，假设某次急刹车时，由于安全带的作用，使质量为70kg的乘员具有的加速度大小约为，此时安全带对乘员的作用力最接近(   )

A.100N B.400N C.800N D.1000N

7、(4分)如图所示，在光滑水平桌面上有一质量为M的小车A，小车右端有一不可伸长的细线通过光滑的小滑轮与一质量为m的物块B相连。在小车向右运动的过程中，其加速度为，细线中的张力为，若将物块B取下，换成的力竖直向下拉细线，此时小车的加速度为，细线中的张力为。下列判断正确的是(   )
 

A. B. C. D.

8、(4分)力单独作用在物体上产生的加速度大小为，力单独作用在该物体上产生的加速度大小为，则和同时作用在该物体上，产生的加速度大小不可能为(   )

A. B. C. D.

二、多选题(共24分)

9、(6分)如图是汽车运送圆柱形工件的示意图，图中，N是固定在车体上的压力传感器，车厢中的固定斜面与水平方向成角，假设圆柱形工件表面光滑，汽车静止不动时Q传感器示数为零，传感器示数不为零。在汽车向左以某一加速度匀加速启动过程中，P传感器示数为零，而传感器示数不为零，重力加速度，则汽车向左匀加速启动的加速度可能为(   )

A. B. C. D.

10、(6分)如图，柔软轻绳的一端O固定，其中间某点M拴一重物A，用手拉住绳的另一端N。初始时，竖直且被拉直，与之间的夹角为。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变。在由竖直被拉到水平的过程中(   )

A.上的张力逐渐增大 B.上的张力先增大后减小

C.上的张力逐渐增大 D.上的张力先增大后减小

11、(6分)如图所示，质量为m的小球在细线A和轻弹簧B的共同作用下保持静止，其中细线A水平，左端固定于竖直墙壁，轻弹簧B。上端固定于天花板，与竖直方向的夹角为60°，已知轻弹簧B的劲度系数为k，重力加速度为g，则(   )

A.细线A中拉力的大小为

B.轻弹簧B中拉力的大小FB为2mg

C.轻弹簧B的伸长量为

D.突然剪断细线A的瞬间，小球的加速度a大小为

12、(6分)如图所示，是半径为R的圆的直径，c是圆周上一点，。质量为m的物体仅受一个恒力作用，从a点沿方向射入圆形区域，经时间t沿方向从b点射出圆形区域。下列说法中正确的是(   )

A.恒力沿方向，大小为 B.恒力方向垂直斜向左上，大小为

C.物体在a点的速率为 D.物体离开b点时的速率为

三、计算题(共28分)

13(本题 14 分)如图所示，一质量的木板原来静止在水平面上，另一质量的小滑块以的初速度在木板上从右端开始水平向左滑行，经一段时间后滑块停在木板上。已知滑块与木板间、木板与水平面间的动摩擦因数分别为和，取重力加速度，求：

（1）木板运动过程中的最大速度；

（2）木板从开始运动到最终停下的位移大小。

14、(14分)如图，在竖直平面内，一半径为R的光滑圆弧轨道和水平轨道在A点相切，为圆弧轨道的直径，O为圆心，和之间的夹角为。一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为g。求
 

（1）水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小；

（2）小球到达A点时动量的大小；

（3）小球从C点落至水平轨道所用的时间。

四、实验题(共16分)

15、(16分)为了“验证牛顿第二定律”，某同学设计了如下实验方案：

A.实验装置如图甲所示，一端系在滑块上的轻质细绳通过转轴光滑的轻质滑轮，另一端挂一质量为的钩码。用垫块将长木板有定滑轮的一端垫起，调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块将沿长木板向下做匀速直线运动；

B.保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，连接纸带，接通打点计时器的电源，然后让滑块沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示。请回答下列问题：

（1）图乙中纸带的____端与滑块相连(选填“左”或“右”)。

（2）图乙中相邻两个计数点之间还有4个点未画出，打点计时器接频率为50Hz的交流电源，根据图乙求出滑块的加速度_______（结果保留三位有效数字）。

（3）实验中________(填“一定要”或“不必要”)保证钩码的质量远小于滑块的质量。

参考答案

1、答案：A

解析：

2、答案：D

解析：先整体受力分析：，再对质量为的物体受力分析，解得，选项A、B错误；撤去瞬间，质量为的物体的受力情况不变，加速度不变，仍为，选项C错误；撤去瞬间，再对质量为的物体受力分析，有，得，选项D正确。

3、答案：B

解析：用大小为的力作用在A上使相对静止，一起向左匀加速运动，由牛顿第二定律得，对系统，对B有，选项A错误，选项B正确；撤去F的瞬间，弹簧的弹力不变，由牛顿第二定律得，对A有，对B有，选项C、D错误。

4、答案：D

解析：当剪断通过弹簧连接的两小球上方A处的绳子时，剪断绳子瞬间弹簧弹力不变，A处细绳的拉力没有了，甲球受力不变，重力和弹力的合力为0，甲的加速度为0，乙球受到自身重力和弹簧的拉力，合力为，乙的加速度为，选项A、B错误。当剪断通过细线连接的两小球上方的处的绳子时，剪断上方绳子后，下方细线弹力突变为0，丙、丁两球均只受自身重力，故加速度都为g，C错误，D正确。

5、答案：C

解析：刹车之后乘客做匀减速直线运动，初速度，刹车时间，加速度大小为，根据牛顿第二定律，安全带对乘客的水平作用力大小，C正确。

6、答案：B

解析：根据牛顿第二定律得，安全带对乘员的作用力最接近400N，故B正确。

7、答案：D

解析：本题借助连接体问题考查牛顿第二定律的应用。细线连接物块时，根据牛顿第二定律，对物块，有，对小车有，联立解得，用拉力F拉细线时，有，加速度，故，D正确。

8、答案：A

解析：本题考查加速度与力的关系。根据牛顿第二定律有和合力大小的取值范围和同时作用在该物体上，则产生加速度大小的范围，即，故选A。

9、答案：CD

解析：当汽车向左匀加速启动过程中，P传感器示数为零，而传感器示数不为零，则受力分析如图：

竖直方向根据平衡条件有

水平方向根据牛顿第二定律有

联立解得

故可能的为CD选项。

故选CD。

10、答案：AD

解析：以重物A为研究对象，受重力绳上拉力上拉力，由题意知，三个力合力始终为零，矢量三角形如图所示

在转至水平的过程中，上的张力逐渐增大，上的张力先增大后减小，选项A、D正确。

11、答案：BCD

解析：AB.小球受力如图所示

由平衡条件得、
故A错误，B正确；
C.由胡克定律得解得
故C正确；
由牛顿第二定律得

解得

故D正确。
故选BCD。

12、答案：BD

解析：CD、把运动分解为沿方向和方向，设物体在a点速度大小为，在b点的速度大小为沿方向初速度大小为，末速度为零，物体做匀减速直线运动，由几何关系得位移为,在这方向的平均速度，则，沿方向初速度为零，末速度大小为，物体做匀加速直线运动，位移为，此方向的平均速度，则，故C错误，D正确；
AB、沿方向的加速度方向从c指向a,沿方向加速度，方向从c指向b，合加速度为：，解得，方向与垂直斜向左上方，根据牛顿第二定律：，故B正确，A错误。
故选：BD。

13、

（1）答案：1m/s

解析：根据牛顿第二定律可得滑块相对木板滑动时的加速度大小为

在开始的一段时间内，木板做匀加速运动，设其加速度大小为，根据牛顿第二定律有

解得

设经过时间t，滑块与木板达到共同速度，根据运动学公式有

解得

达到共同速度之后，易知木板将开始做匀减速运动，所以木板运动过程中的最大速度为

（2）答案：0.45m

解析：滑块与木板达到共同速度后，假设整体以相同的加速度做匀减速运动，加速度大小为a，根据牛顿第二定律有

滑块所受静摩擦力大小

故假设成立。

木板匀加速运动的位移大小为

木板匀减速运动的位移大小为

木板从开始运动到最终停下的位移大小为

14、答案：（1）

（2）

（3）

解析：（1）设水平恒力的大小为，小球到达C点时所受合力的大小为F。由力的合成法则有
①
②
设小球到达C点时的速度大小为v，由牛顿第二定律得
③
由①②③式和题给数据得
④
⑤
（2）设小球到达A点的速度大小为，作，交于D点，由几何关系得
⑥
⑦
由动能定理有
⑧
由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得，小球在A点的动量大小为
⑨
（3）小球离开C点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为g。设小球在竖直方向的初速度为，从C点落至水平轨道上所用时间为t。由运动学公式有
⑩
⑪
由⑤⑦⑩⑪式和题给数据得
⑫
 

15、答案：（1）右（2）2.00（3）不必要

解析：（1）滑块在下落过程中速度越来越大，则相同时间内滑块的位移越来越大，纸带上相邻两计数点间的距离越来越大，结合图乙可知纸带的右端与滑块相连，故选填“左”。

（2）频率为50Hz，则周期，相邻两计数点间还有4个点未画出，则相邻计数点间的时间间隔为，根据逐差法有。

（3）实验中挂上钩码，调节木板倾角，使小滑块匀速运动，则此时绳子上的拉力就等于钩码的重力，对物块来说有，然后取下钩码，换上纸带小滑块加速下滑，小滑块的合外力就是钩码的重力，所以不必要保证钩码的质量远小于滑块的质量，选填“不必要”。