高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系3 牛顿第二定律当堂达标检测题

4.3 牛顿第二定律

一、单选题

1．宇航员在月球表面同时同高度由静止释放一个石块和一张纸片，则下列说法正确的是…（　　）

A．石块落地用时少 B．纸片落地用时少

C．石块与纸片同时落地 D．无法比较

2．质量为2kg的物体受到两个大小分别为6N和8N的共点力作用，则物体的加速度大小可能是（　　）

A．10m/s2 B．7m/s2 C．11m/s2 D．14m/s2

3．三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数都相同。现用大小相同的外力F沿如图所示方向分别作用在1和2上，用的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速运动，令a1、a2、a3分别代表物块1、2、3的加速度，则（　　）

A．a1最大 B．a2最大

C．a3最大 D．a1=a2=a3

4．如图所示，有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进．突然发现意外情况，紧急刹车做匀减速运动，加速度大小为a，则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小是

A．m B．ma

C．m D．m(g+a)

5．如图所示，足够长的传送带与水平面间夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数。则图中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是（　　）

A． B． C． D．

6．如图所示，不计绳的质量以及绳与滑轮的摩擦，物体A的质量为M，水平面光滑．当在绳的B端挂一质量为m的物体且重力加速度为g,物体A的加速度为a1，当在绳的B端施以F＝mg的竖直向下的拉力作用时，A的加速度为a2，则a1与a2的大小关系是（  ）

A．a1＝a2

B．a1>a2

C．a1<a2

D．无法确定

7．如图所示，光滑水平面上，AB两物体用轻弹簧连接在一起，A、B的质量分别为m1、m2，在拉力F作用下，AB共同做匀加速直线运动，加速度大小为a，某时刻突然撤去拉力F，此瞬时A和B的加速度大小为a1和a2，则（　　）

A．， B．，

C．，  D．，

8．如图所示，质量M=1kg的框架放在水平地面上，一劲度系数k=1×102N/m的轻质弹簧固定在框架上，下端连接个质量m=0.5kg的小球。让小球在弹簧作用下上跳动（未超出弹性范围），框架始终没有离开地面，取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力。则（　　）

A．当框架对地面的压力大小F=20N时，弹簧缩短了10m

B．当框架对地面的压力大小F=20N时，弹簧的形变量为5m

C．当框架对地面的压力大小F=5N时，小球的加速度大小为10m/s2，方向竖直向上

D．当框架对地面的压力大小F=5N时，小球的加速度大小为20m/s2，方向竖直向下

二、多选题

9．如图，质量相等的小球A和小球B通过轻弹簧相连，A通过轻质绳系于天花板上，系统静止，重力加速度为g。则当剪断轻绳的瞬间，下列说法正确的是（　　）

A．小球B的加速度大小为0

B．小球B的加速度大小为g

C．小球A的加速度大小为g

D．小球A的加速度大小为

10．中国航母山东舰正在南海例行训练，一架歼15战斗机以一定的水平初速度着陆航母甲板时用尾勾勾住阻拦索减速至停止，歼15使用阻拦索与没有使用阻拦索对比，下列说法正确的是（　　）

A．歼15滑行的位移减小 B．歼15的惯性减小

C．歼15的加速度变大 D．歼15的速度减小的多

11．长木板上表面的一端放有一个木块，木块与木板接触面上装有摩擦力传感器，如图甲所示，木板由水平位置缓慢向上转动（即木板与地面的夹角α变大），另一端不动，摩擦力传感器记录了木块受到的摩擦力Ff随着角度α的变化图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　）

A．木块与木板间的动摩擦因数

B．木块与木板间的动摩擦因数

C．木板由水平位置转到θ1的过程中，木块相对于木板保持静止

D．木板由θ1转到θ2的过程中，木块的速度变化越来越快

12．如图所示，倾角为θ=的斜面体c置于水平地面上，滑块b置于光滑斜面上，通过细绳跨过轻质定滑轮与物体a连接。连接b的一段细绳与斜面平行，连接a的一段细绳竖直，a下端连接在竖直固定在地面的轻弹簧上，整个系统保持静止。已知物块a、b、c的质量分别为5m、4m、3m，重力加速度为g，不计滑轮的质量和摩擦，下列说法中正确的是（　　）

A．杆对轻滑轮的作用力大小为

B．地面对c的摩擦力为2mg

C．c对地面的压力为6mg

D．剪断轻绳的瞬间，a的加速度大小为0.4g

三、解答题

13．甲、乙两辆实验小车放在水平桌面上，在相同的拉力的作用下，甲车产生的加速度为1.5m/s2，乙车产生的加速度为4.5m/s2，已知乙车质量为1kg，则甲车的质量是多少？若甲车产生的加速度为3m/s2，它受到的合力是多大？（不考虑阻力）

14．为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离，我国公安部门规定：在高速公路上行驶的汽车的安全距离为200m，汽车行驶的最高速度为120km/h。请你根据下面提供的资料，通过计算来说明安全距离为200m的理论依据。

资料一：驾驶员的反应时间：0.3~0.6s

资料二：各种路面与轮胎之间的动摩擦因数如下表所示.

（1）在计算中驾驶员的反应时间应该取多少？为什么？

（2）在计算中路面与轮胎之间的动摩擦因数应该取多少？为什么？

（3）通过你的计算来说明：为什么200m为必要的安全距离？

15．由于月球表面无大气，探月探测器是依靠反推发动机（自身推进系统向下喷气以获得向上的反作用力）让探测器减速的（如图所示）。我国科研团队研制出了推力可调的变推力反推发动机，成功破解嫦娥三号登月探测器软着陆的难题，不仅能让嫦娥三号探测器减速还能使它像直升机一样悬停。已知嫦娥三号登月探测器质量为3700kg，在月球表面附近某一高度悬停时，发动机向下的推力大小为5920N。不计燃料消耗，近似认为探测器的质量保持不变，求：

(1)月球表面的重力加速度g月为多大？

(2)发动机的推力调整为多大才能控制探测器以匀加速下降？

16．可爱的企鹅喜欢在冰面上游玩，如图所示，有一企鹅在倾角为的斜面上，靠脚爪抓冰面，先以加速度a=0.5m/s2，从冰面底部由静止开始沿直线向上匀加速“奔跑”，t=8s时，突然卧倒，以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏（企鹅在滑动过程中姿势保持不变）。若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数μ=0.25，已知 ，.求：

（1）企鹅向上匀加速“奔跑”的位移大小及8s末的速度；

（2）从静止开始10s内企鹅的位移和路程。

17．翼装飞行是一种惊险刺激的无动力滑翔运动，飞行者运用肢体动作来掌控滑翔方向，用身体进行无动力空中飞行，到达极限高度时飞行者打开降落伞平稳着地。2016年张树鹏第一次参加世锦赛，拿下了第八名，也为中国人在这项极限运动里留下名号。张树鹏的体重，从离地面高的山顶悬崖起飞，假设他开始以初速度，加速度作匀加速直线运动，经过后打开降落伞，打开伞后作匀减速直线运动直至到达地面，着地速度可视为零。运动轨迹与水平面成，运动过程中，运动员不仅受到与速度方向相反的空气阻力，还受到垂直速度方向向上的浮力。（重力加速度取，，）求：

(1)张树鹏做匀加速直线运动的位移大小；

(2)张树鹏做匀减速直线运动的加速度大小；

(3)张树鹏在匀加速直线运动过程中受空气浮力及空气阻力的大小。

参考答案

1．C

【详解】

在月球上没有空气，纸片和石块均只受重力，根据牛顿第二定律，有

纸片和石块从同一高度处同时由静止释放，初速度为零，即两个物体的运动情况完全相同，根据

同时落地。

故选C。

2．B

【详解】

6N和8N的两个水平力作用，合力范围为

物体的质量为2kg，根据牛顿第二定律，加速度的范围为

故选B。

3．A

【详解】

对物体1水平方向由牛顿第二定律可得

竖直方向由平衡关系可得

联立可得

同理对物体2水平方向由牛顿第二定律可得

竖直方向由平衡关系可得

联立可得

对物体3由牛顿第二定律可得

解得

比较数值可知

故选A。

4．C

【详解】

西瓜受到重力和其它西瓜给它的作用力而减速运动，加速度水平向右，其合力水平向右，作出西瓜A受力如图所示：

由牛顿第二定律可得： , 所以： ，故ABD错误，C正确．故选C．

【点睛】

无论是已知运动求受力情况，还是已知受力求运动情况，加速度都是联系力与运动的桥梁，正确受力分析，根据牛顿第二定律列方程是解题关键.

5．D

【详解】

开始阶段滑动摩擦力沿传送带向下，由牛顿第二定律知

因此

小木块加速到和传送带速度相等时，由于

即

小木块不会匀速运动，然后小木块会继续加速，滑动摩擦力变为沿传送带向上，由牛顿第二定律知

因此

由公式知

.

注意摩擦力是被动力，速度相等时摩擦力会突变。所以D正确，ABC错误。

故选D。

6．C

【分析】

当用拉力F拉时，对A分析，根据牛顿第二定律求出加速度；当挂重物时，对整体分析，运用牛顿第二定律求出加速度，从而比较大小．

【详解】

在B端挂一质量为m的物体时，对整体分析，根据牛顿第二定律得：a1=，

当在绳B端施以F=mg的竖直向下的拉力作用时，a2=，可知a2>a1.

故选C.

7．D

【详解】

ABCD. 突然撤去拉力瞬间，物体A受力情况不变，因此物体A的加速度a1=a，由牛顿第二定律可得

撤去拉力后，物块B在水平方向只受弹簧弹力的作用，由牛顿第二定律可得

联立可得

ABC错误，D正确；

故选D。

8．D

【详解】

AB. 当框架对地面的压力大小F=20N时，弹簧对框架的作用力向下，弹簧处于压缩状态，由共点力平衡条件

可得：，弹簧伸长了10cm，AB错误；

CD．当框架对地面的压力大小F=5N时，弹簧对框架的作用力向上，弹簧处于由共点力平衡条件

小球受到竖直向下的重力，竖直向下的弹力，由牛顿第二定律可得

联立可得：，方向竖直向下，C错误，D正确；

故选D。

9．AD

【详解】

当剪断轻绳前，弹簧的弹力为

当剪断轻绳的瞬间

解得

AD正确，BC错误。

故选AD。

10．AC

【详解】

一架歼15战斗机以一定的水平初速度着陆航母甲板时用尾勾勾住阻拦索减速至停止，合力变大，使用阻拦索加速度大，则

A．根据 可知，加速度大，则歼15滑行的位移减小，故A正确；

B．惯性只与质量有关，故B错误；

C．根据以上分析可知，加速度变大，故C正确；

D．减速至停止，速度变化量相同，故D错误。

故选AC。

11．ACD

【详解】

AB．由图像可知，Ff1是滑动摩擦力，Ff2是最大的静摩擦力，根据滑动摩擦力与正压力的关系可知，木块与木板间的动摩擦因数为

故A正确，B错误；

C．木板由水平位置转到θ1的过程中，由于木块的重力沿斜面方向的分力小于木块与木板的最大静摩擦力，所以木块相对于木板保持静止，故C正确；

D．木板由θ1转到θ2的过程中，木块的重力沿斜面方向的分力大于木板对木块的滑动摩擦力，由牛顿第二定律可知，木块的加速度等于

由于α角度增大，有sinα增大，cosα减小，故加速度a增大，即木块的速度变化越来越快，故D正确。

故选ACD。

12．ACD

【详解】

A．对b受力分析可知，绳中的拉力大小为

由于两段绳的夹角为，两段绳中的拉大小相等，由平行四边形定则可知，绳中拉力的合力为

对滑轮受力分析由平衡条件可知，杆对轻滑轮的作用力大小为，故A正确；

BC．将b、c看成整体，由平衡条件可得

由牛顿第三定律可知，c对地面的压力为6mg，故B错误，C正确；

D．剪断轻绳的瞬间，a的合外力为

由牛顿第二定律可知，加速度大小

故D正确。

故选ACD。

13．3kg；9N

【详解】

根据牛顿第二定律F=ma，对甲由F=m甲a甲，对乙由F=m乙a乙

根据关系得：m甲a甲=m乙a乙

根据已知条件，甲车产生的加速度为1.5m/s2，乙车产生的加速度为4.5m/s2，乙车质量为1kg，可知甲车的质量是3 kg。

甲车产生的加速度为3m/s2时，根据牛顿第二定律F=ma，甲受到的合力是

14．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析

【详解】

（1）为确保安全，反应时间选取0.6s

（2）为能在各种路面上均能保证安全，路面与轮胎之间的动摩擦因数选取最小值，取0.32

（3）设刹车距离为x，加速度为a，初速度为v0，则有

代入数据解得

为确保安全取200m

15．(1) 1.6m/s2；(2)3700N

【详解】

(1)由牛顿第三定律，气体对探测器的作用力向上，大小也为5920N，即

探测器悬停时，有

带入数据，得

(2)探测器匀加速下降时，设探测器受到气体对它的作用力大小为F2＇，则有

带入数据，得

由牛顿第三定律，发动机的推力大小F2应为

16．（1）16m，；（2）12.5m，方向向上，

【详解】

（1）企鹅向上加速的位移大小

 解得

 8s末的速度

（2）向上匀减速滑行时，根据牛顿第二定律有

解得

设经过时间t1企鹅已停，由

解得

匀减速到最高点的位移为

之后企鹅沿斜面向下做匀加速直线运动，对企鹅受力分析有

解得

企鹅沿斜面向下的时间

发生位移为

所以10s内位移为

方向向上，路程为

17．(1) 400m；(2) ； (3)

【详解】

(1)张树鹏在做匀加速直线运动过程中，由匀变速直线运动规律可得

(2) 张树鹏在做匀加速直线运动过程中，由匀变速直线运动规律可得

张树鹏在做匀减速直线运动过程中，由匀变速直线运动规律可得

由几何关系可得

联立可得

(3) 张树鹏在做匀加速直线运动过程中，受力情况如图所示

由牛顿第二定律可得

联立可得，