高中物理人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第二定律综合训练题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第二定律综合训练题，共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
合格考训练
一、选择题
1．(2023·内蒙古包头高一期末)牛顿是经典力学的奠基人，牛顿三定律是物理学乃至自然科学中第一个完整的理论体系，它把天地间万物的机械运动规律概括在一个严密的统一理论之中，这是人类认识自然的历史中第一次理论大综合。牛顿力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学及与之有关的工程技术的理论基础。下列说法正确的是( B )
A．牛顿通第二定律不适用于做曲线运动的物体
B．从牛顿第一定律得知，物体抵抗运动状态变化的性质是惯性
C．牛顿第一定律又被称为惯性定律，物体的速度越大，惯性越大
D．牛顿第三定律指出先有作用力，后有反作用力
解析：牛顿第二定律既适用直线运动也适用曲线运动，A错误；物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，称为惯性，表现为物体对其运动状态变化的一种阻抗程度，B正确；惯性由质量决定，与速度无关，C错误；作用力与反作用力同时产生、同时变化、同时消失，D错误。
2．(2023·上海黄浦高一期末)如图为第八届珠海航展上中国空军“八一”飞行表演队驾驶“歼10”战机大仰角沿直线减速爬升的情景，则战机在爬升过程中所受合力方向( C )
A．竖直向上
B．与速度方向相同
C．与速度方向相反
D．与速度方向垂直
解析：“歼10”战机大仰角沿直线减速爬升，说明加速度方向与速度方向相反，合外力方向与加速度方向又相同，所以合力方向与速度方向相反。故选C。
3．(2023·河北石家庄高一阶段练习)甲乙两辆实验小车，在相同的力的作用下甲车产生的加速度为1.5 m/s2，乙车产生的加速度为 4.5 m/s2，甲车的质量是乙车质量的________倍。( A )
A．3 B．eq \f(1,3)
C．9 D．eq \f(1,9)
解析：由牛顿第二定律得F＝m甲a甲，F＝m乙a乙，解得eq \f(m甲,m乙)＝3，甲车的质量是乙车的3倍。故选A。
4．(2023·北京朝阳高一阶段练习)如图是火箭点火升空瞬间的照片，关于这一瞬间火箭的速度和加速度的判断正确的是( A )
A．速度很小，但加速度可能较大
B．速度很大，加速度可能也很大
C．速度很小，所以加速度也很小
D．速度很大，但加速度一定很小
解析：火箭点火升空瞬间由于燃料燃烧产生的强大推力，立刻获得很大的加速度。但是由于这个“瞬间”的时间间隔很小，接近于零，所以火箭的速度很小，而加速度很大，故选A。
5．(2023·河北高一月考)如图所示，有一辆满载西瓜的汽车在水平路面向左沿直线做匀加速运动，加速度大小为a，其中一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的合力为F，则关于F的大小和方向的判断正确的是( A )
A．F的大小为meq \r(g2＋a2)
B．F的大小为ma
C．F的方向向右偏上
D．F的方向水平向左
解析：由题意可得，质量为m的西瓜A所受合外力向左，又因为受竖直向下的重力，可得其他西瓜对它的作用力的合力为F，力之间的关系如图所示
由三角形知识以及牛顿第二定律可得F＝eq \r(mg2＋F\\al(2,合))＝eq \r(mg2＋ma2)＝meq \r(g2＋a2)，由图还可得F的方向向左偏上，故A正确，B、C、D错误。
6．(多选)(2023·吉林通化高一期末)如图所示，细绳OA一端系在小球上，另一端固定在倾斜天花板上的A点，细绳OA恰好竖直；轻质弹簧OB一端与小球连接，另一端固定在竖直墙上的B点，轻质弹簧OB恰好水平，小球处于静止状态，则下列说法正确的是( BD )
A．此时弹簧OB被压缩
B．若将细绳剪断的瞬间，小球的加速度方向竖直向下
C．若将细绳剪断的瞬间，小球的加速度方向沿右下方
D．若将弹簧剪断的瞬间，小球的加速度为0
解析：由于细绳恰好竖直，故对小球分析受力可知，此时小球只受绳子的拉力和重力。故此时弹簧处于原长状态，故A错误；若将细绳剪断的瞬间，小球只受重力作用，根据牛顿第二定律可知，小球的加速度方向竖直向下，故B正确，C错误；若将弹簧剪断的瞬间，小球的受力情况不变，故小球仍保持平衡状态，所受合外力为零，故小球的加速度也为0，故D正确。
二、非选择题
7．(2023·河南郑州高一期末)如图，小孩坐在雪橇上，小孩与雪橇的总质量为40 kg，大人用与水平方向成37°角斜向上的大小为100 N的拉力拉雪橇，使雪橇沿水平地面做加速度为1m/s2的匀加速直线运动， g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。求：
(1)雪橇受到地面的支持力大小；
(2)雪橇与水平地面间的动摩擦因数的大小(结果保留2位有效数字)。
答案：(1)340 N (2)0.12
解析：(1)对雪橇和小孩整体受力分析，如下图
竖直方向由平衡条件Fsin θ＋FN＝G
代入数据解得，雪橇受到地面的支持力大小为FN＝340 N。
(2)水平方向由牛顿第二定律得Fcs θ－Ff＝ma
其中Ff＝μFN
联立解得，雪橇与水平地面间的动摩擦因数的大小为μ＝0.12。
等级考训练
一、选择题
1．(2023·河南鹤壁高一校考期末)如图所示，光滑的水平面上，有一木块以速度v向右运动，一根弹簧固定在墙上，木块从与弹簧接触直到弹簧被压缩到最短的这一段时间内，木块将做什么运动( C )
A．匀减速运动
B．速度减小，加速度减小
C．速度减小，加速度增大
D．速度增大，加速度增大
解析：木块从与弹簧接触直到弹簧被压缩到最短的过程中，木块竖直方向受到重力与支持力两个力，二力平衡。水平方向受到弹簧向左的弹力，由于弹力与速度方向相反，则木块做减速运动，随着压缩量的增大，弹力增大，由牛顿第二定律可知，加速度增大，因此木块做加速度增大的减速运动。故选C。
2．(2023·山西高一阶段检测)如图所示为探究加速度与物体受力关系的实验。实验中小车在拉力作用下向右加速运动。请判断砝码受到的合力方向，并进一步判断小车受到的拉力是否等于砝码的重力( D )
A．砝码合力向上，拉力大于砝码重力
B．砝码合力向上，拉力小于砝码重力
C．砝码合力向下，拉力大于砝码重力
D．砝码合力向下，拉力小于砝码重力
解析：小车在拉力作用下向右加速运动。则砝码向下加速运动，合力向下，对砝码mg－T＝ma，所以拉力小于砝码重力。故选D。
3．如图，运动员手持网球拍托着一个乒乓球沿水平面匀加速跑，球拍平面和水平面之间保持恒定的夹角，且球拍与球保持相对静止，它们间摩擦及空气阻力不计，则要做到这一点，运动员的加速度必须( B )
A．大于某一特定值
B．等于某一特定值
C．小于某一特定值
D．大于或小于某一特定值
解析：对乒乓球进行受力分析如图所示
则有mgtan θ＝ma，解得a＝gtan θ，即球拍与球保持相对静止，运动员的加速度大小等于gtan θ，方向水平，与运动员的运动方向相同。故选B。
4．(多选)(2023·重庆沙坪坝高一期末)如图，在光滑水平面上，轻质弹簧两端连接质量均为2 kg的物块A、B。现用大小为F＝10 N的恒力作用在A上使AB保持相对静止一起向左匀加速运动，则下列说法正确的是( BC )
A．A的加速度大小为5 m/s2
B．弹簧的弹力大小等于5 N
C．撤去力F后的瞬间，B的加速度大小为2.5 m/s2
D．撤去F后的瞬间，A的加速度大小为5 m/s2
解析：对AB整体受力分析，由牛顿第二定律a＝eq \f(F,mA＋mB)＝eq \f(10,2＋2) m/s2＝2.5 m/s2，所以，A、B的加速度大小为2.5 m/s2，A错误；对B受力分析，由牛顿第二定律T＝mBa＝2×2.5 N＝5 N，可得，弹簧的弹力大小等于5 N，B正确；撤去F的瞬间，弹簧的弹力不变，则B的加速度不变，即B的加速度大小仍为2.5m/s2，C正确；撤去F的瞬间，弹簧的弹力不变，对A由牛顿第二定律T＝mAaA，解得，A的加速度大小为aA＝2.5m/s2，D错误。
5．(多选)(2023·吉林高一校考期末)如图所示，质量为5 kg的载货车厢通过悬臂固定在缆绳上，缆绳与水平方向夹角为37°，当缆绳带动车厢以加速度2 m/s2匀加速向上运动时，质量为1 kg的货物在车厢底板中与车厢恰好相对静止。已知悬臂竖直，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为10 m/s2，则( AD )
A．货物所受底板的摩擦力大小为1.6 N
B．底板对货物的支持力大小为8.8 N
C．底板对货物的支持力大小为10 N
D．货物与车厢的动摩擦因数约为0.14
解析：货物在水平方向上的加速度大小为ax＝acs37°＝2×0.8 m/s2＝1.6 m/s2，由牛顿第二定律可得Ff＝max＝1×1.6 N＝1.6 N，A正确；货物在竖直向上方向上的加速度大小为ay＝asin 37°＝2×0.6 m/s2＝1.2 m/s2，由牛顿第二定律可得FN－mg＝may，解得FN＝mg＋may＝1×10 N＋1×1.2 N＝11.2 N，B、C错误；由题意，货物在车厢底板中与车厢恰好相对静止可知，货物与车厢底板的静摩擦力达到最大，由滑动摩擦力公式，可得货物与车厢的动摩擦因数μ＝eq \f(Ff,FN)＝eq \f(1.6,11.2)≈0.14，D正确。
二、非选择题
6．(2023·重庆江北高一期末)如图所示，倾角为θ＝53°的光滑斜面静置于水平面上，一根轻弹簧上端固定于斜面顶端，下端连接一个质量为m1＝0.25 kg的小球，轻弹簧的轴线与斜面平行，弹簧原长为l0＝10 cm，其劲度系数k＝100 N/m，重力加速度g取10m/s2。(sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6)求：
(1)弹簧的长度l1；
(2)若该轻弹簧下端换接一个质量为m2＝0.2 kg的小球，同时让斜面向右做匀加速直线运动，稳定时小球刚要飞离斜面，求此时弹簧的长度l2和斜面的加速度大小a。(小球始终在斜面上且弹簧的伸长量始终在弹性限度内)
答案：(1)12 cm (2)12.5 cm 7.5 m/s2
解析：(1)静止时，小球受重力、弹簧的斜向上的弹力和斜面对小球的支持力，受力分析在沿斜面方向上F＝m1gsin θ
由胡克定律F＝kx
可得x1＝eq \f(F,k)＝eq \f(m1gsin 53°,k)＝2 cm。
则弹簧的长度l1＝x1＋l0＝10 cm＋2 cm＝12 cm。
(2)稳定时小球刚要飞离斜面，则小球与斜面之间无作用力，即斜面对小球无支持力的作用，则小球只受到弹簧弹力与重力的作用，在竖直方向上m2g＝F′sin 53°
在水平方向上m2a＝F′cs 53°
其中F′＝kx2，l2＝l0＋x2
解得a＝7.5m/s2，
l2＝l0＋x2＝10 cm＋2.5 cm＝12.5 cm。