高中物理3 牛顿第二定律测试题

这是一份高中物理3 牛顿第二定律测试题，共13页。试卷主要包含了6 m/s2等内容，欢迎下载使用。
第四章　运动和力的关系
3　牛顿第二定律
基础过关练
题组一　对牛顿第二定律的理解
1.(2019甘肃武威中学高一上期末)下列对牛顿第二定律及表达式F=ma的理解,正确的是(　　)
A.在牛顿第二定律公式F=kma中,比例系数k的数值在任何情况下都等于1
B.合力方向、速度方向和加速度方向始终相同
C.由F=ma可知,物体受到的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比
D.物体的质量与所受的合外力、运动的加速度无关
2.(2019广西南宁八中高一上期末)在光滑水平面上,一个质量为m的物体,受到的水平拉力为F。物体由静止开始做匀加速直线运动,经过时间t,物体的位移为s,速度为v,则(　　)
A.由公式a=vt可知,加速度a由速度的变化量和时间决定
B.由公式a=Fm可知,加速度a由物体受到的合力和物体的质量决定
C.由公式a=v22s可知,加速度a由物体的速度和位移决定
D.由公式a=2st2可知,加速度a由物体的位移和时间决定
题组二　牛顿第二定律的简单应用
3.(2019北京四中高一上期末)质量不同的甲、乙两辆实验小车,在相同的合外力的作用下,甲车产生的加速度为2 m/s2,乙车产生的加速度为6 m/s2,则甲车的质量是乙车的(　　)
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
A.13 B.3倍 C.12倍 D.112
4.(2019陕西西安长安一中高一上月考)(多选)力F1单独作用在物体A上时产生的加速度a1大小为10 m/s2,力F2单独作用在物体A上时产生的加速度a2大小为4 m/s2,那么,力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a的大小可能是(　　)
A.5 m/s2 B.2 m/s2
C.8 m/s2 D.6 m/s2
5.如图所示,质量为2 kg的物块沿水平地面向左运动,水平向右的恒力F的大小为10 N,物块与地面间的动摩擦因数为0.2,g取10 m/s2。取水平向左为正方向,则物块的加速度为(　　)

A.-7 m/s2 B.3 m/s2
C.-3 m/s2 D.5 m/s2
6.如图所示,质量分别为2m和3m的两个小球置于光滑水平面上,且固定在劲度系数为k的轻质弹簧的两端。现在质量为2m的小球上沿弹簧轴线方向施加大小为F的水平拉力,使两球一起做匀加速直线运动,则此时弹簧的伸长量为(　　)

A.F5k B.2F5k C.3F5k D.Fk
题组三　瞬时加速度的求解
7.(2020天津一中高一上期末)如图所示,质量为3 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上面,质量为2 kg的物体B用细线悬挂,A、B间相互接触但无压力,整个系统处于静止状态,g取10 m/s2。某时刻将细线剪断,则剪断细线瞬间(　　)

A.B的加速度大小为a=4 m/s2
B.A的加速度大小为a=503 m/s2
C.B对A的压力大小为0
D.B对A的压力大小为20 N
8.(2019黑龙江牡丹江一中高一上期末)如图所示,光滑水平面上,A、B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,A、B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,撤去拉力F的瞬间A和B的加速度大小分别为a1和a2,则(　　)

A.a1=0,a2=0
B.a1=a,a2=m2m1+m2a
C.a1=m1m1+m2a,a2=m2m1+m2a
D.a1=a,a2=m1m2a

能力提升练
题组一　对牛顿第二定律的理解
1.(2019四川成都外国语学校高一上月考,)(多选)关于速度、加速度、合力间的关系,正确的是(　　)
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
A.物体的速度为零,加速度可能很大,所受的合力也可能很大
B.物体的速度很大,加速度可能为零,所受的合力也可能为零
C.物体的速度越大,则物体的加速度越大,所受合力也越大
D.物体的速度为零,则物体的加速度一定为零,所受合力也为零
2.(2020山西大学附中高一期末,)(多选)下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解,正确的是(易错)
A.由F=ma可知,物体所受的合外力与物体的质量和加速度成正比
B.由m=Fa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
C.由a=Fm可知,物体的加速度与其所受的合外力成正比,与其质量成反比
D.由m=Fa可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力而求得
3.(2020河南郸城一高高一月考,)(多选)关于牛顿第二定律,下列说法中正确的有(　　)
A.公式F=ma中,各量的单位可以任意选取
B.某一瞬间的加速度只决定于这一瞬间物体所受合外力,而与这之前或之后的受力无关
C.公式F=ma中,F表示物体所受合力,a实际上是作用于该物体上每一个力所产生的加速度的矢量和
D.物体的运动方向一定与它所受合外力方向一致
题组二　牛顿第二定律的简单应用
4.(2020湖北枣阳一中高一月考,)如图所示,一个小球从竖直立在地面上的轻弹簧正上方某处自由下落,在小球与弹簧开始接触到弹

簧被压缩到最短的过程中,小球的速度和加速度的变化情况是(　　)
A.加速度越来越大,速度越来越小
B.加速度和速度都是先增大后减小
C.速度先增大后减小,加速度方向先向下后向上
D.速度一直减小,加速度大小先减小后增大
5.(2019陕西西安铁一中高一期末,)如图,一小车上有一个固定的水平横杆,左边有一轻杆与竖直方向成θ角与横杆固定,下端连接一质量为m的小球P。横杆右边用一根细线吊一相同的小球Q。当小车沿水平面做加速运动时,细线保持与竖直方向的夹角为α,已知θkx,F合=mg-kx,合力方向竖直向下,小球向下运动,x逐渐增大,所以F合逐渐减小,由a=F合m得,a=mg-kxm,方向竖直向下,且逐渐减小,又因为这一阶段a与v都竖直向下,所以v逐渐增大。当mg=kx时,F合=0,a=0,此时速度达到最大。之后,小球继续向下运动,mgθ,则轻杆对小球的弹力方向与细线平行,故B错误;小球P和Q的加速度相同,水平向右,则两球受到的合力均水平向右,大小F合=ma=mg tan α,故C错误,D正确。
6.ABD　对货物受力分析,受重力mg和拉力T,根据牛顿第二定律,有T-mg=ma,得a=Tm-g。当T=0时,a=-g,即图线与纵轴的交点M的值aM=-g,故A正确;当a=0时,T=mg,故图线与横轴的交点N的值TN=mg,故B正确;图线的斜率表示物体质量的倒数1m,故C错误,D正确。
7.D　由二力合成可知,两力的合力大小为F=F12+F22=200 N,方向在水平面内与F1夹角的正弦值为sin θ=F2F=0.8,即θ=53°;而fmax=μFN=μmg=0.3×50 kg×10 m/s2=150 N,因为F>fmax,所以沙发要做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有F-fmax=ma,可得a=1 m/s2,方向沿水平面与F1成53°夹角,故D正确。
8.D　由细线的偏离方向可知小车向右加速或向左减速,故A错;对小球受力分析后由牛顿第二定律可得,小车的加速度a=g tan θ,细线对小球的拉力T=mgcosθ,故B、C错;木块受到的摩擦力f=Ma=Mg tan θ,D正确。
9.BC　以小物块为研究对象,分析受力情况:重力mg、斜面的支持力N和静摩擦力f,f沿斜面向上,故A错误,B正确;根据牛顿第二定律得:f-mg sin 30°=ma,解得f=12mg+ma,方向平行斜面向上,故C正确,D错误;故选B、C。
10.AC　甲、乙两图中,物块水平方向只受静摩擦力的作用,由牛顿第二定律可得:f1=Ma1,f2=Ma2;丙、丁两图中,物块和小物体整体受重力(M+m)g、支持力N、摩擦力f的作用。丙图中,由牛顿第二定律有:f3=(M+m)a3;丁图中,由牛顿第二定律有:f4=(M+m)a4。由于a1∶a2=1∶2,则f1∶f2=1∶2,故A正确;由于a2∶a3=2∶4,则f2∶f3=M∶2(M+m),故B错误;同理f3∶f4=a3∶a4=4∶8=1∶2,故C正确;对小物体受力分析可得: tan θ=ma3mg=a3g,tan α=ma4mg=a4g,而a3∶a4=4∶8,所以 tan α=2 tan θ,故D错误。
11.D　设两球的质量均为m,倾斜弹簧的弹力为T1,竖直弹簧的弹力为T2。剪断细线前,对A、B两球(包括A、B间弹簧)组成的整体,由平衡条件可得T1 cos 60°=2mg,解得:T1=4mg;对小球B,由平衡条件可得:T2=mg。剪断细线瞬间,线中弹力变为零,而弹簧中弹力不会突变。对A球,剪断细线瞬间,A球所受合力与原来细线拉力大小相等,方向相反,即水平向左,由牛顿第二定律可得T1 sin 60°=maA,解得aA=23g;对B球,B球的受力情况不变,即加速度仍为0。故D正确。
12.B　在剪断细绳之前,A处于平衡状态,所以弹簧的拉力等于A的重力沿斜面向下的分力。在剪断细绳的瞬间,细绳上的拉力立即减为零,而弹簧的伸长量没有来得及发生改变,故弹力不变仍等于A的重力沿斜面向下的分力,故A球的加速度为零。在剪断细绳之前,对B球进行受力分析,B受到重力、弹簧对它斜向下的拉力、支持力及绳子的拉力;在剪断细绳的瞬间,绳子上的拉力立即减为零,对B球进行受力分析,则B受到重力、弹簧向下的拉力、支持力,根据牛顿第二定律得:aB=m1gsin30°+m2gsin30°m2=(m1+m2)g2m2。故选B。
13.AC　撤去C的瞬间,弹簧的弹力不发生突变,其形变量不变,故A正确;移开木块C前,整体处于平衡状态,弹簧的弹力等于A和C的总重力,即F=3mg,移开木块C的瞬间,弹簧的弹力不变,仍为3mg,故B错误;移开木块C的瞬间,弹簧的弹力不变,A受到的合力大小等于C的重力,对木块A,由牛顿第二定律得2mg=ma,解得a=2g,方向竖直向上,故C正确;移开木块C的瞬间,弹簧的弹力不变,仍为3mg,对B,由平衡条件得F+mg=N,解得N=4mg,则木块B对水平面的压力为4mg,故D错误。
方法总结
解决瞬时加速度问题的基本方法
(1)分析原状态(给定状态)下物体的受力情况,求出各力大小(①若物体处于平衡状态,则利用平衡条件;②若处于加速状态,则利用牛顿第二定律)。
(2)分析当状态变化时(剪断细线、剪断弹簧、抽出木板、撤去某个力等),哪些力变化,哪些力不变,哪些力消失(被剪断的绳、弹簧中的弹力,发生在被撤去物接触面上的弹力都立即消失)。
(3)求物体在状态变化后所受的合外力,利用牛顿第二定律,求出瞬时加速度。