人教版 (2019)3 牛顿第二定律课后练习题

这是一份人教版 (2019)3 牛顿第二定律课后练习题，共13页。试卷主要包含了3 牛顿第二定律》同步练习等内容，欢迎下载使用。


一 、单选题（本大题共11小题，共66分）
1.（6分）两车在同一地点同时做直线运动，其v-t图象如图所示，则
A. 它们的初速度均为零
B. 甲的加速度大于乙的加速度
C. 0～t1时间内，甲的速度大于乙的速度
D. 0～t1时间内，甲的位移大于乙的位移
2.（6分）一质量为m的质点沿x轴做直线运动，其v-t图象如图所示．质点在t=0时位于x0=1m处开始沿x轴正向运动．则( )
A. 当t=0.5 s时，质点的加速度方向与运动方向相反
B. 当t=3s时，质点在x轴上x=5 m处
C. 当t=5s时，质点在x轴上x<0 的某处
D. 质点在t=3.5 s时受到的合外力大于在t=4.5 s时受到的合外力
3.（6分）如图所示，质量为m的小球分别用轻弹簧a和轻绳b相连，固定在竖直墙面和天花板上，其中轻弹簧a水平，轻绳b与水平面的夹角θ=60°，重力加速度为g。现将轻绳b剪断。则在剪断轻绳b的瞬间()
A. 小球有沿弹簧水平向左运动的趋势B. 弹簧的弹力为2mg
C. 小球的加速度为gD. 小球的加速度为233g
4.（6分）如图所示，物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体A、B的质量都为m。开始时细绳伸直，用手托着物体A使弹簧处于原长且A与地面的距离为h，物体B静止在地面上。放手后物体A下落，与地面即将接触时速度大小为v，此时物体B对地面恰好无压力，则下列说法中正确的是：( )

A. 弹簧的劲度系数为mghB. 此时弹簧的弹性势能等于mgh+12mv2
C. 此时物体B的速度大小也为vD. 此时物体A的加速度大小为g，方向竖直向上
5.（6分）如图甲所示，细绳跨过光滑的轻质定滑轮连接A、B两物体，定滑轮悬挂在一个力传感器的正下方，保持A物体质量m0不变，取不同质量m的B物体，通过计算机描绘得到传感器对滑轮的拉力F随B球质量m变化关系曲线如图乙所示，F=F0直线是曲线的渐近线，重力加速度为g。则( )
A. m越大，F越小
B. m越大，F越大
C. A物体质量m0=F02g
D. 在m6.（6分）中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为( )
A. FB. 19F20C. F19D. F20
7.（6分）我国高铁技术处于世界领先水平，它是由动车和拖车组合而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列动车组由8节车厢组成，其中第1、5节车厢为动车，其余为拖车，则该列车组( )
A. 启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反
B. 做匀加速运动时，第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为1：1
C. 进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比
D. 与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1：2
8.（6分）如图所示，箱子中固定有一根轻弹簧，弹簧上端连着一个重物，重物顶在箱子顶部，且弹簧处于压缩状态．设弹簧的弹力大小为F，重物与箱子顶部的弹力大小为FN.当箱子做竖直上抛运动时( )
A. F=FN=0B. F=FN≠0C. F≠0，FN=0D. F=0，FN≠0
9.（6分）如图所示，倾斜索道与水平面夹角为37°，当载人车厢沿钢索运动时，车厢里质量为m的人对厢底的压力为其重量的1.25倍，已知重力加速度为g，车厢底始终保持水平，下列说法正确的是()
A. 载人车厢一定沿斜索道向上运动B. 人对车厢底的摩擦力方向向左
C. 车厢运动的加速度大小为是g4D. 车厢底对人的摩擦力大小为mg
10.（6分）如图所示，两个质量相等、可视为质点的木块A和B放在转盘上，用长为L的细绳连接，最大静摩擦力均为各自重力的K倍，A与转轴的距离为L，整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动，开始时，绳恰好伸直但无弹力．现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，重力加速度为g，下列正确的是()
A. 当ω<2Kg3L时，绳子一定无弹力
B. 当ω>Kg2L时，A、B相对于转盘会滑动
C. ω在0<ω<2Kg3L范围内增大时，A所受摩擦力大小一直变大
D. ω在Kg2L<ω<2Kg3L范围内增大时，B所受摩擦力大小变大
11.（6分）如图所示，一个质量为m的刚性圆环套在粗糙的竖直固定细杆上，圆环直径略大于细杆的直径，圆环的两边与两个相同的轻质弹簧的一端相连，轻质弹簧的另一端相连在和圆环同一高度的墙壁上的P、Q两点处，弹簧的劲度系数为k，起初圆环处于O点，弹簧处于原长状态且原长为L，细杆上面的A、B两点到O点的距离都为L，将圆环拉至A点由静止释放，已知重力加速度为g，劲度系数k>2mgL，对于圆环从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 圆环通过O点的加速度大于g
B. 圆环在O点的速度最大
C. 圆环在B点的加速度大小为(2-2)kLm-g
D. 圆环在B点的速度为2gL
二 、多选题（本大题共4小题，共24分）
12.（6分）如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球。下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是( )
A. 小车静止时，F=mgcs θ，方向垂直于杆向上
B. 小车向右匀速运动时，一定有F=mg，方向竖直向上
C. 小车向右匀加速运动时，方向一定沿杆子向上
D. 小车向右匀加速运动时，一定有F>mg，方向可能沿杆向上
13.（6分）一雨滴从空中由静止开始沿竖直方向落下，若雨滴下落过程中所受重力保持不变，且空气对雨滴阻力随其下落速度的增大而增大，则图所示的图象中可能正确反映雨滴整个下落过程运动情况的是 ( )
A. B.
C. D.
14.（6分）关于速度、加速度、合力的关系，下列说法正确的是( )
A. 原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平推力的瞬间，物体立刻获得加速度
B. 加速度的方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同
C. 在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的
D. 合力变小，物体的速度一定变小
15.（6分）如图所示，A、B两物块质量均为m，用一轻弹簧相连，将A用长度适当的轻绳悬挂于天花板上，系统处于静止状态．B物块恰好与水平桌面接触，但没有作用力，此时轻弹簧的伸长量为x，现将悬绳剪断，则下列说法正确的是( )
A. 悬绳剪断瞬间，A物块的加速度大小为2g
B. 悬绳剪断瞬间，A物块的加速度大小为g
C. 悬绳剪断后，A物块向下运动距离x时速度最大
D. 悬绳剪断后，A物块向下运动距离2x时速度最大
三 、简答题（本大题共1小题，共6分）
16.（6分）如图，光滑水平面上一质量为1kg的物体在大小为10N、方向与水平成60°角的恒定拉力作用下，由静止开始运动，则2s末物体的速度为 ______ m/s，2s内物体的位移为 ______ m.
答案和解析
1.【答案】B;
【解析】速度时间图线的斜率表示加速度，图线与时间轴围成的面积表示位移。
解决本题的关键知道速度时间图线的物理意义，知道图线的斜率和图线与时间轴围成的面积表示的含义。A.由图象可知，乙的初速度不为零，故A错误；
B.甲图线的斜率大于乙图线的斜率，则甲的加速度大于乙的加速度，故B正确；
C.在0～t1时间内，甲的速度小于乙的速度，故C错误；
D.在0～t1时间内，乙图线与时间轴围成的面积大于甲图线与时间轴围成的面积，则乙的位移大于甲的位移，故D错误。
故选B。

2.【答案】D;
【解析】解：A、在0～1s内，质点做匀加速直线运动，其加速度方向与运动方向相同，故A错误；
B、在0～1s内，质点的加速速度：a1=ΔvΔt=21ms2=2ms2，
则匀加速运动的位移：x1=12a1t2=12×2×12m=1m，
在1～3s内，质点做匀速直线运动，其位移x2=vt=2ms×2s=4m，
则当t=3s时，质点在x轴上的位移x=x0+x1+x2=1m+1m+4m=6m，故B错误；
C、在3～4s内，质点的加速度a2=ΔvΔt=0-24-3ms2=-2ms2，
其位移：x3=vt+12a2t2=2×1m+12×(-2)×12m=1m，
在4～5s内，质点的加速度a3=ΔvΔt=-1-05-4ms2=-1ms2，
其位移：x4=12a2t2=12×(-1)×12m=-0.5m，
当t=5s时，质点运动的总位移：x总=x0+x1+x2+x3+x4=6.5m，
所以在x轴上x<0 的某处，故C错误；
D、质点在t=3.5s时，其加速度a2=-2ms2，
质点在t=4.5s时，其加速度a3=-1ms2，
根据牛顿第二定律可知，F合=ma，
因为a2>a3，所以F合2>F合3，故D正确。
故选：D。
(1)根据图象可判断每一段时间内质点的运动情况，进而知道每一时刻速度与加速度的方向关系；
(2)根据图象求出在0～1s内质点的加速速度，根据位移时间公式求出其位移，在1～3s内，质点做匀速直线运动，根据x=vt求出其位移，进而得出总位移即为质点在x轴上的位置；
(3)根据位移时间公式(或根据v-t图象与时间轴围成的面积即为位移)求出t=5s时质点的位移，进而可以判断质点的位置；
(4)根据质点在t=3.5 s和t=4.5 s时加速度的关系，利用牛顿第二定律即可判断质点受到的合外力大小关系．
该题考查匀变速直线运动的图象，在速度时间图线中，速度的正负值表示运动的方向，图线与时间轴围成的面积表示位移，图象的斜率表示加速度，能根据图象分析物体的运动情况，通过训练，培养基本的读图能力．
3.【答案】D;
【解析】解：AB、以球为研究对象，由平衡条件得：Fa-Fbcsθ=0

Fbsinθ-mg=0
联立解得Fa=mgtanθ
剪断轻绳瞬间弹簧的弹力没有变化，小球所受的合外力是重力与弹力的合力，与原来细绳的拉力大小相等，方向相反，所以小球有沿细绳斜向下运动的趋势，故AB错误；
CD、由牛顿第二定律得mgsinθ=ma，解得：a=233g，故C错误，D正确；
故选：D。
对小球受力分析，根据平衡条件求水平轻绳的拉力大小；剪断轻绳瞬间弹簧的弹力没有变化，小球所受的合外力是重力与弹力的合力，大小等于绳的拉力，根据牛顿第二定律求解加速度．
本题平衡条件和牛顿第二定律的综合，关键要明确弹簧的弹力不能突变，剪断轻绳瞬间弹簧的弹力没有变化．
4.【答案】A;
【解析】
由题，物体B对地面恰好无压力时，物体A下落高度为h，则知此时弹簧所受的拉力大小等于B的重力mg，弹簧伸长的长度为h，由胡克定律F=kx求解弹簧的劲度系数．A与弹簧组成的系统机械能守恒，可求解求得弹簧的弹性势能．此时物体B的速度为零．根据牛顿第二定律求出A的加速度．本题是含有弹簧的问题，运用胡克定律、机械能守恒和牛顿第二定律进行研究，关键要抓住物体B对地面恰好无压力，确定出弹簧的弹力．

A、由题可知，此时弹簧所受的拉力大小等于B的重力，即F=mg，弹簧伸长的长度为x=h，由F=kx得，k=mgh，故A正确；
B、A与弹簧组成的系统机械能守恒，则有：
mgh=12mv2+Ep，则弹簧的弹性势能：Ep=mgh-12mv2.故B错误；
C、物体B对地面恰好无压力时，此时B的速度恰好为零．故C错误；
D、根据牛顿第二定律对A有：F-mg=ma，F=mg，得a=0.故D错误．
故选：A.
5.【答案】B;
【解析】解：A、B当m较大时，据牛顿第二定律 对B有：mg-T=ma；对A有：T-m0g=m0a，联立解得：a=(m-m0)gm+m0，T=2mm0gm+m0=2m0g1+m0m，当m越大，F=2T=4m0g1+m0m≈4m0g，则有F0=4m0g，m0=F04g故AC错误，B正确；
D、在m故选：B。
对整体分析，根据牛顿第二定律求出加速度，隔离分析，根据牛顿第二定律求出绳子拉力，从而得出传感器拉力大小，当m趋向于无穷大，传感器示数趋向于F0，结合表达式求出A球的质量。分别结合牛顿第二定律求出当m>m0，当m解决本题的关键能够正确地受力分析，运用牛顿第二定律进行求解，掌握整体法和隔离法的灵活运用。
6.【答案】C;
【解析】略
7.【答案】D;
【解析】解：A、启动时，加速度方向向前，根据牛顿第二定律知，乘客受到车厢的作用力方向向前，与运动方向相同，故A错误。
B、做加速运动时，有两节动力车厢，对整个的车进行受力分析得：
2F-8kmg=8ma
对6、7、8车厢进行受力分析得：
F1-3kmg=3ma
对7、8车厢进行受力分析得：
F2-2kmg=2ma
联立可得：F1F2=32，故B错误。
C、设进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离为s，则：-8kmgs=0-12mv2，可知滑行的距离与速度不成正比，故C错误。
D、当只有两节动力车时，最大速率为v，则：
2P=8kmg⋅v
改为4节动车带4节拖车的动车组时：
4P=8kmg⋅v'
所以：v'=2v，故D正确。
故选：D。
根据受力分析，结合牛顿第二定律分析车厢之间的作用力；运用整体法和隔离法，结合牛顿第二定律得出第5、6节与第6、7节车厢间作用力之比；根据动能定理分析从关闭发动机到停下来滑行的距离；当牵引力和阻力的大小相等时，动车的速度达到最大值，由此可以求得将非动力车改为动力车的数量。
该题考查了功率公式、牛顿第二定律的综合运用，掌握整体法和隔离法的灵活运用，注意速度最大时，牵引力等于阻力。
8.【答案】B;
【解析】解：刚开始时，对重物受力分析，根据受力平衡，有mg+FN =F，弹簧的弹力大于重力
当箱子做竖直上抛运动时，加速度a=g，方向竖直向下，因为弹簧处于压缩状态，弹簧的弹力不为零
根据牛顿第二定律mg+FN -F=mg
解得：F=FN≠0
故选：B
先根据物块平衡时，列出平衡方程，求出弹力大于重力，当箱子竖直上抛运动时，具有向下的加速度，合力向下，对物块运用牛顿第二定律列式进行分析；
此题主要考查牛顿定律的应用，关键是注意分析物块受力情况，注意弹簧处于压缩状态，弹力一定不为零，方向始终向上，竖直上抛，加速度等于重力加速度，方向竖直向下，结合牛顿第二定律即可求解．
9.【答案】B;
【解析】解：A、由于人对车厢底的正压力为其重力的1.25倍，人处于超重状态，所以载人车厢可能沿斜索道加速向上运动，也可能减速向下运动，故A错误；
BD、对人，在竖直方向上有FN-mg=ma上，解得a上=0.25g，设水平方向上的加速度为a水，则a上a水=tan37°=34，所以a水=13g，方向向右；
对人受力分析可知，在水平方向上摩擦力作为合力产生加速度，即f=ma水=13mg，方向向右，根据牛顿第三定律可得人对厢底的摩擦力方向向左，故D错误、B正确；
C、车厢运动的加速度大小为a=a上sinθ=512g，故C错误。
故选：B。
对人受力分析可知，人在水平和竖直方向都有加速度，由牛顿第二定律可以求得竖直方向上的加速度的大小，进而可以求得水平方向上的加速度的大小，求出合加速度，再次由牛顿第二定律可以求得摩擦力的大小。
人的水平和竖直方向的加速度之间的关系，是解决本题的关键，在本题中人在水平和竖直两个方向上都是有加速度的。
10.【答案】C;
【解析】解：A.当B达到最大静摩擦力时，绳子开始出现弹力，有kmg=m⋅2Lω2
解得
ω1=Kg2L
知ω>Kg2L时，绳子具有弹力，故A错误；
B.依题意，设AB的质量为m，当A所受的摩擦力达到最大静摩擦力时，方向指向圆心，A、B相对于转盘会滑动，对A有kmg-T=mLω2
对B有T+kmg=m⋅2Lω2
解得ω=2Kg3L
当ω>2Kg3L
时，A、B相对于转盘会滑动，故B错误；
C.当ω在0<ω<2Kg3L范围内，A相对转盘是静止的，A所受摩擦力为静摩擦力，所以f-T=mLω2
当ω增大时，静摩擦力也增大，故C正确。
D.当ω>Kg2L时，B已经达到最大静摩擦力，则ω在Kg2L<ω<2Kg3L内，B受到的摩擦力不变，故D错误；
故选：C。
开始角速度较小，两木块都靠静摩擦力提供向心力，B先到达最大静摩擦力，角速度继续增大，则绳子出现拉力，角速度继续增大，A的静摩擦力增大，当增大到最大静摩擦力时，开始发生相对滑动。
解决本题的关键搞清木块向心力的来源，结合牛顿第二定律进行分析，难度适中。
11.【答案】C;
【解析】解：A、圆环通过O点时，水平方向合力为零，竖直方向只受重力，故加速度等于g，故A错误。
B、圆环受力平衡时速度最大，应在O点下方，故B错误。
C、圆环在下滑过程中与粗糙细杆之间无压力，不受摩擦力，在B点对圆环进行受力分析，根据几何关系，在B点弹簧伸长2L-L，根据牛顿第二定律，有
-mg+2k(2L-L)cs45°=ma
解得a=(2-2)kLm-g，故C正确。
D、圆环从A到B过程，根据功能关系，减少的重力势能转化为动能，mg⋅2L=12mv2
解得v=2gL，故D错误。
故选：C。
以圆环为研究对象，圆环在初始位置速度为0，从A点到B点运动过程中，弹簧的形变量先减小后增加，弹簧与竖直方向的夹角先增加后减小，通过O点时的速度和加速度，通过受力情况来分析，根据牛顿第二定律可以求出圆环在A点的加速度，根据功能关系可以分析圆环在B点的速度。
解决该题的关键是正确进行受力分析，知道圆环的运动情况，知道圆环的加速度为零时其速度才达到最大。
12.【答案】BD;
【解析】
解决本题的关键是要知道小球和小车具有相同的加速度，结合牛顿第二定律和共点力平衡进行求解，要注意杆对小球的弹力方向不一定沿杆向上。
小球和小车具有相同的加速度，当小车静止或匀速直线运动时，小球处于平衡状态，根据平衡确定杆对球的作用力F的大小和方向。当小车匀加速运动时，抓住小球的合力方向，根据牛顿第二定律确定F的大小和方向。

A、小车静止时，小球处于平衡状态，则杆对球的弹力大小 F=mg，方向竖直向上，故A错误。
B、小车向右匀速运动时，小球受到重力mg和力F，由平衡条件知F=mg，方向竖直向上，故B正确。
CD、小球向右匀加速运动时，小球具有水平向右的加速度，则小球的合力水平向右，如图所示，根据平行四边形定则知，F>mg，但是方向不一定沿杆向上，当a=gtanθ时，F的方向才沿杆子向上，故C错误，D正确。
故选：BD。

13.【答案】AC;
【解析】解：根据牛顿第二定律得，a=mg-fm，速度增大，阻力增大，加速度减小，雨滴做加速度减小的加速运动，当加速度减小到零，雨滴做匀速直线运动。故A、C正确，B、D错误。
故选：AC。
雨滴下落的过程中受重力和阻力，阻力随速度增大而增大，根据牛顿第二定律，判断加速度的变化，以及根据加速度方向与速度的方向关系判断速度的变化．
解决本题的关键会通过牛顿第二定律，根据物体的受力情况判断物体的运动情况．
14.【答案】ABC;
【解析】解：A、根据牛顿第二定律F=ma，加速度a与合外力F具有瞬时对应关系，所以物体受到力作用的瞬间产生加速度，故A正确；
B、加速度a的方向由合外力F的方向来决定，故加速度a的方向与合力F的方向总是一致的，速度v与加速度a没有决定性关系，故加速度a与速度v的方向可能相同，也可能不同，故B正确；
C、根据牛顿第二定律F=ma，加速度a与合外力F方向始终一致，物体做初速度为0的匀加速直线运动时，加速度a与速度v同向，所以在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的，故C正确；
D、合外力变小时，物体运动的速度不一定变小，例如加速度逐渐减小的变加速直线运动，合力变小但速度在增大，故D错误。
故选：ABC。
加速度是由合外力决定的，而加速度是描述速度变化快慢的物理量，加速度大说明速度变化快，或者说速度的变化率大。合外力F决定了物体的加速度a，合外力F与加速度a具有瞬时对应关系，加速度a要使速度v发生变化需要一段时间，加速度a与速度v无决定性关系。
该题考查牛顿第二定律以及加速度和速度之间的关系，要注意明确加速度由合外力决定，而速度与加速度没有决定性关系，加速度和速度的方向关系决定了物体速度的变化情况。
15.【答案】AD;
【解析】解：A、B、剪断悬绳前，对B受力分析，B受到重力和弹簧的弹力，知弹力F=mg.剪断瞬间，对A分析，A的合力为F合=mg+F=2mg，根据牛顿第二定律，得a=2g。故A正确，B错误。
C、D、弹簧开始处于伸长状态，弹力F=mg=kx.当向下压缩，mg=F'=kx'时，速度最大，x'=x，所以下降的距离为2x。故C错误D正确。
故选：AD。
求出悬绳剪断前弹簧的拉力，再根据牛顿第二定律求出悬绳剪断瞬间A的瞬时加速度．当A物块向下运动到重力和弹力相等时，速度最大．
解决本题关键知道剪断悬绳的瞬间，弹簧的拉力不变，根据牛顿第二定律可以求出瞬时加速度．当弹力和重力相等时，速度最大．
16.【答案】10；10;
【解析】
木箱受到重力、恒力F、水平面的支持力作用，根据牛顿第二定律求出加速度，由速度公式求解速度，由位移公式求出位移。
对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答；知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁。

解：木箱受到重力、恒力F、水平面的支持力作用，设加速度大小为a，

将拉力正交分解，根据牛顿第二定律得：Fcs60°=ma
代入解得 a=5m/s2
所以2s末箱的速度为v=at=5×2m/s=10m/s．
2s内物体的位移是：x=12at2=12×5×4m=10m．
故答案为：10；10。