【巩固复习】人教版(2019）必修1 高中物理 高一寒假专题09 牛顿第一定律 牛顿第二定律（原卷版+解析版）.zip

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作业09 牛顿第一定律 牛顿第二定律
一、牛顿第一定律
1．内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．
2．理想实验：它是在经验事实基础上采用科学的抽象思维来展开的实验，是人们在思想上塑造的理想过程．牛顿第一定律是通过理想斜面实验得出的，它不能由实际的实验来验证．
3．物理意义
(1)揭示了物体在不受外力或所受合外力为零时的运动规律．
(2)提出了一切物体都具有惯性，即物体维持其原有运动状态的特性．
(3)揭示了力与运动的关系，说明力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因．
强调：运动状态的改变指速度的改变，速度改变则必有加速度，故力是物体产生加速度的原因．
惯性
1．定义：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性．
2．惯性大小的量度
质量是物体惯性大小的唯一量度．物体的质量越大，惯性越大；物体的质量越小，惯性越小．
二、牛顿第二定律
1．内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．
2．表达式：F＝ma.
三、单位制
1．单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制．
2．基本单位：基本量的单位．国际单位制中基本量共七个，其中力学有三个，是长度、质量、时间，单位分别是米、千克、秒．
3．导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位．
4．国际单位制的基本单位
1．关于运动和力的关系，下列说法中正确的是（ ）
A．力是使维持物体运动的原因
B．力是改变物体运动状态的原因
C．物体只有在静止或做匀速直线运动时才具有惯性
D．伽利略的理想实验结论，可以用实验来直接验证
【答案】B
【解析】AB．力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，选项A错误，B正确；
C．物体在任何情况下都具有惯性，与运动状态无关，选项C错误；
D．伽利略的理想实验结论，是在实验的基础上通过合理外推得到的，不能通过实验来直接验证，选项D错误。
故选B。
2．如图，在木桌上有一只杯子，其静止在桌上，下列选项正确的是（ ）
A．盘子受到的力只有杯子给盘子的压力B．杯子受到的力是由于桌面的形变所产生的
C．若将杯子竖直拿走，则盘子只受2个力的作用D．飞速抽出盘子，杯子在原地，是由于杯子受力平衡
【答案】C
【解析】A．盘子受到杯子的压力，桌面的支持力和自身的重力，故A错误；
B．杯子受到的弹力是由于盘子的形变所产生的，故B错误；
C．若将杯子竖直拿走，则盘子受到重力和桌面的支持力2个力，故C正确；
D．飞速抽出盘子，杯子在原地，是由于杯子的惯性，故D错误。
故选C。
3．“十次车祸九次快，还有喝酒和超载”，中国每年因交通事故造成的经济损失数额巨大。交通安全无小事!下列相关说法中正确的是（ ）
A．汽车超速会增大汽车的惯性B．汽车超载会增大汽车的惯性
C．汽车超速不会增大汽车的刹车距离D．酒驾不会延长司机的反应时间
【答案】B
【解析】AB．惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，故汽车超速时，汽车的惯性不变，汽车超载会增大汽车的惯性，故A错误，B正确；
C．汽车超速，相同条件下，汽车做减速运动的时间变长，汽车的刹车距离增大，故C错误；
D．酒精对人的神经系统有一定的麻痹作用，酒驾会延长司机的反应时间，故D错误。
故选B。
3．电动汽车由静止开始做加速直线运动，关于它的惯性，下列说法正确的是（ ）
A．静止时没有惯性B．静止时惯性比运动时小
C．速度越大惯性越大D．惯性与速度无关
【答案】D
【解析】惯性是物体本身具有的属性，与物体的运动状态无关，即电动汽车静止或运动时，惯性都不变，与速度无关。
故选D。
4．乱扔香蕉皮是不文明的行为，路人前行踩到香蕉皮会滑倒，引发安全事故，下列说法正确的是（ ）
A．人踩到香蕉皮滑倒是因为人的惯性变小了
B．人行走越快越容易滑倒，所以速度越大，人惯性越大
C．人踩香蕉皮滑倒是因为人下半身的速度大于上半身的速度
D．人踩到香蕉皮应该会向前滑倒
【答案】C
【解析】A．惯性大小只与质量有关，人踩到香蕉皮滑倒，惯性大小不变，故A错误；
B．惯性大小只与质量有关，与运动状态无关，速度变大，但人的质量不变，所以惯性不变，故B错误；
C．人踩香蕉皮滑倒是因为人下半身的速度大于上半身的速度，故C正确；
D．人踩到香蕉皮下半身的速度大于上半身的速度，应该会向后滑倒，故D错误。
故选C。
5．如图，圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面上，容器中有a、b、c三个不同材质的物块，物块a、c均对容器壁有压力，物块b悬浮于容器内的液体中，忽略a、c与容器壁间的摩擦。现给容器施加一水平向右的恒力，使容器向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A．三个物块由于惯性，将一起保持静止不动
B．物块a将相对于容器向左运动，直至与容器左侧壁触碰
C．物块c将相对于容器向左运动，最终与容器左侧壁相互挤压
D．物块b将保持静止，相对容器向左做匀加速直线运动
【答案】B
【解析】c 对容器上壁有压力，可知c排开水的质量大于本身的质量，b悬浮于容器内的液体中，可知b排开水的质量等于本身的质量，a对容器下壁有压力，可知a排开水的质量小于本身的质量。当容器向右做匀加速运动时，结合牛顿第一定律可知物块a将相对于容器向左运动，最终与容器左侧壁相互挤压，物块b将相对于容器保持静止，与容器一起做匀加速运动，物块c（可将c想象为一个小气泡）因相等体积的水向左运动，将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压。
故选B。

1．关于物体惯性的说法中，下列正确的是（ ）
A．汽车速度越大，刹车后越难停下来，表明物体的速度越大，其惯性越大
B．汽车转弯后前进方向发生了改变，表明物体速度方向改变，其惯性也随之改变
C．被抛出的小球，因为速度的大小和方向都发生了改变，所以其惯性也发生变化
D．要使速度相同的沙袋在相同时间内停下来，对大沙袋用力比对小沙袋用力大，表明质量大的物体惯性大
【答案】D
【解析】A．惯性是物体本身的一种属性，任何物体都具有惯性，质量是物体惯性大小的量度，与汽车的运动状态以及速度的大小均无关，A错误；
B．质量是物体惯性大小的量度，汽车转弯时速度方向改变，可惯性不变，B错误；
C．质量是物体惯性大小的量度，被平抛出的小球，速度大小和方向都改变了，可惯性不变，C错误；
D．要使运动速度相同的沙袋在相同时间内停下来，对质量大的沙袋用力比对质量小的沙袋用力大，说明质量大的物体运动状态改变的难度大，表明质量大的物体惯性大，D正确。
故选D。
2．关于力、运动状态及惯性的说法，下列正确的是（ ）
A．车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大
B．一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”
C．伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去
D．牛顿三大定律都是实验定律，均可通过实验来验证
【答案】C
【解析】A．惯性只与物体的质量有关，与速度无关，A错误；
B．一个物体，如果不再受力了，将会做匀速直线运动，会逐渐停下来是由于有阻力的原因，B错误；
C．伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去，C正确；
D．牛顿第一定律说的是理想情况，实际上没有完全不受力的情况，所以是利用逻辑思维对事实进行分析得出的，不能通过实验验证，D错误。
故选C。
3．如图所示，物体a和物体b通过跨过定滑轮的轻绳相连接，物体c放在水平地面上，b和c拴接在竖直轻弹簧的两端。初始时用手托住a，整个系统处于静止状态，且轻绳恰好伸直。已知a和c的质量均为3m，b的质量为m，重力加速度大小为g，弹簧始终在弹性限度内，不计一切摩擦。现释放物体a，则（ ）

A．释放瞬间，a的加速度大小为gB．释放瞬间，b的加速度大小为
C．a速度最大时，弹簧处于原长D．c刚要离开地面时，a速度最大
【答案】B
【解析】AB．释放之前，绳子拉力为零，分析b，可知弹簧弹力为
解放降间，弹簧弹力不变，a、b加速度大小相等，以a、b整体为研究对象有
解得
故A错误，B正确；
CD．a、b的速度大小始终相等，以a、b整体为研究对象，当加速度为零时，速度最大，则
解得
则此时弹簧对c有向上的拉力2mg，小于c的重力3mg，c此时还不会离开地面，故CD错误。
故选B。
4．如图所示，物块随水平传送带一起向右加速运动的过程中，它受到的力有（ ）
A．重力、向上的支持力
B．重力、向下的压力
C．重力、向上的支持力和向左的摩擦力
D．重力、向上的支持力和向右的摩擦力
【答案】D
【解析】物块随水平传送带一起向右加速运动的过程中，物块有向右的加速度，根据牛顿第二定律可知物块受重力、向上的支持力、向右的摩擦力作用。
故选D。
5．如图所示，劲度系数k=250N/m的轻弹簧下端悬挂小球，轻绳一端系小球，另一端固定在拉力传感器上。小球静止时，轻绳水平，传感器读数F=3N，弹簧的轴线与竖直方向的夹角θ=37°，sin37°=0.6，cs37°=0.8，g=10m/s2，下列说法中正确的是（ ）
A．小球的质量为0.5kg
B．此时弹簧的形变量为1cm
C．剪断绳子的瞬间，小球的加速度大小为10m/s2
D．剪断绳子的瞬间，小球的加速度大小为7.5m/s2
【答案】D
【解析】A．小球受力平衡，根据平衡条件可得
解得
，
故A错误；
B．根据胡克定律
此时弹簧的形变量为
故B错误；
CD．剪断绳子的瞬间，绳子拉力为零，弹簧弹力不发生突变，此时小球的合力与剪断绳子前细绳拉力等大反向，小球的加速度大小为
解得剪断绳子的瞬间，小球的加速度大小为
故C错误，D正确。
故选D。
1．某同学正在进行一项体育运动，他站在一个力传感器上进行下蹲和站起的动作。在动作过程中力传感器的示数随时间的变化情况如图所示。已知重力加速度，则该同学在此过程中加速度的最大值约为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【解析】由图可知该同学的重力为500N，质量为50kg，F的最小值约为200N，最大值约为700N，则当F有最小值时加速度有最大值，根据牛顿第二定律有
解得
故选A。
2．如图所示，一辆装满石块的货车沿水平路面以大小为a的加速度向右做匀减速直线运动，货箱中石块A的质量为m。下列说法正确的是（ ）
A．石块A所受所有外力的合力大小为0
B．周围石块对石块A的作用力的合力方向水平向左
C．加速度a增大时，周围石块对石块A作用力的合力竖直分量增大
D．加速度a减小时，周围石块对石块A作用力的合力减小
【答案】D
【解析】A．根据牛顿第二定律可知石块A所受所有外力的合力大小为ma，故A错误；
B．货车沿水平路面以大小为a的加速度向右做匀减速直线运动，加速度方向水平向左，故A的合力方向水平向左，由于重力方向竖直向下，则在竖直方向上周围石块对石块A的作用力方向竖直向上，如下图
故周围石块对石块A的作用力的合力方向斜向左上方，故B错误；
C．周围石块对石块A作用力的合力竖直分量等于A的重力，保持不变，故C错误；
D．周围石块对石块A的作用力的合力大小等于
可知加速度a减小时，周围石块对石块A作用力的合力F减小，故D正确。
故选D。
3．若雨滴在空中下落过程中受到的空气阻力与速度的平方成正比，则雨滴下落过程中，速度v或加速度a随时间t变化的图像可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【解析】AB．设空气阻力大小为f，则
根据牛顿第二定律可得
则雨滴做加速度减小的加速运动，最终可能做匀速直线运动，故A正确，B错误；
CD．由于v-t图线切线的斜率先减小后可能不变，即速度变化越来越慢，所以加速度应减小得越来越慢，最后加速度应变为零，故CD错误。
故选A。
4．我国高铁运行又快又稳，图为高铁车厢两侧的行李架，行李架可近似看作水平，已知行李的质量为，行李箱与行李架之间的动摩擦因数为。高铁在平直轨道上行驶时制动减速，加速度大小为a，重力加速度为，下列判断正确的是（ ）
A．若，行李箱将相对于车厢运动
B．若，行李箱所受摩擦力大小为
C．若，行李箱所受摩擦力大小为
D．若，行李箱所受摩擦力方向与高铁运动方向相同
【答案】A
【解析】行李箱与行李架之间的动摩擦因数为，行李箱可获得的最大加速度为
AB．若，则行李箱相对于车厢发生滑动，行李箱受到滑动摩擦力作用，大小为
故A正确，B错误；
CD．若，则行李箱与车厢相对静止，行李箱受到静摩擦力作用，根据牛顿第二定律可知，摩擦力大小为
摩擦力方向与加速度方向相同，由于高铁在平直轨道上行驶时制动减速，则加速度方向与运动方向相反，行李箱所受摩擦力方向与高铁运动方向相反，故CD错误。
故选A。
5．如图所示，在向右做加速度为的匀加速直线运动的车厢内，小球与车厢相对静止，轻绳a斜向上，轻质弹簧b水平。某一时刻，轻绳a突然断裂（重力加速度为g），断裂瞬间小球的加速度大小为（ ）

A．gB．C．D．
【答案】B
【解析】a断裂前，对小球受力分析，如图所示

则有
联立解得轻质弹簧b的弹力为
当a突然断裂时，弹簧弹力保持不变，则小球受到的合力大小为
小球的加速度大小为
故选B。
6．小李同学在地铁车厢的竖直立柱上，用细线悬挂一只笔。列车在平直轨道上运行的某一时间段内，细线偏离了竖直方向。他用手机拍摄了当时的照片，拍摄方向跟列车前进方向垂直。细线与竖直立柱之间夹角的正切值为0.1，不考虑空气对笔的作用，以下判断正确的是（ ）

A．列车的加速度大小为1m/s2
B．列车一定正在加速
C．笔的质量大小对测量加速度会产生较大影响
D．拍摄时小李单手持手机，他对手机的作用力方向与列车的加速度方向相同
【答案】A
【解析】ABC．当笔处于稳定时，对笔受力分析，如图所示

根据牛顿第二定律可得
解得
列车的加速度方向向左，列车可能向左加速运动或者向右减速运动；在求解加速度的过程中笔的质量被约掉了，所以笔的质量大小对测量加速度没有影响，故A正确，BC错误；
D．对手机受力分析可知，手机的重力与手对手机的作用力的合力方向与列车的加速度方向相同，故D错误。
故选A。
7．一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重。现有一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直的柱子上，由升降机送上78m的高处，然后，让座舱自由落下。当落到离地面33m的位置时开始制动，座舱匀减速到地面时刚好停下。重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。则：
（1）座舱下落的最大速度是多少？
（2）若座舱中某人用手水平托着重33N的铅球，那么，座舱下落过程中球对手的压力是多少？
【答案】（1）；（2）自由落体阶段T=0；减速下降阶段T=78N
【解析】（1）座舱开始做减速运动前瞬间的速度为最大，自由下落的高度为
根据自由落体运动规律可知，其最大速度为
由以上两式解得最大速度为
（2）对于铅球，受重力mg和手的支持力N作用，在座舱自由下落阶段，根据牛顿第二定律有
解得
T=0
根据牛顿第三定律有，即球对手的压力为零；
在座舱匀减速下落阶段，根据匀变速直线运动规律
加速度
根据牛顿第二定律有
由以上两式解得
T=78N
根据牛顿第三定律有
即球对手的压力为78N。
1．（多选）关于牛顿第一定律、牛顿第三定律和惯性，下列说法正确的是（ ）
A．牛顿第一定律不能通过实验验证
B．作用力和反作用力可以是性质不同的力
C．作用力和反作用力一定是同时产生、同时消失的
D．汽车爬坡时惯性会变大
【答案】AC
【解析】A．牛顿第一定律是基于“理想状态”、利用逻辑思维进行分析的产物不能通过实验直接验证，故A正确；
B．作用力和反作用力一定是同种性质力，故B错误；
C．作用力和反作用力一定是同时产生、同时消失的，故C正确；
D．惯性只与质量有关，汽车爬坡时惯性不变，故D错误。
故选AC。
2．（多选）如图所示，自由落体的小球从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度、合力、加速度的变化情况正确的是（ ）
A．小球一接触弹簧就做减速运动
B．小球速度先变大后变小
C．小球受到的合力先变大，后变小
D．小球运动的加速度先变小，后变大
【答案】BD
【解析】小球接触弹簧后受到重力和弹簧的弹力两个力作用。开始阶段，弹簧的压缩量较小，因此弹簧对小球向上的弹力小于向下重力，此时小球的合外力大小为
F=mg-kΔx
方向向下，随着压缩量的增加，弹力增大，合外力减小，则加速度减小，由于合外力与速度方向相同，小球做加速运动，速度增大；当
mg=kΔx
时，合外力为零，此时速度最大；由于惯性物体继续向下运动，此时合外力大小为
F=kΔx-mg
方向向上，小球做减速运动，随着压缩量增大，物体合外力增大，加速度增大，到最低点处的合力不为零。故在整个过程中，小球的合力先变小后变大，速度先变大后变小，加速度先变小后变大，故AC错误，BD正确。
故选BD。
3．（多选）如图，质量为2kg的物块A和质量为1kg的物块B用轻弹簧相连，置于光滑的水平面上，在沿弹簧轴线方向，用力F拉动物块B，稳定后物块A和物块B以的加速度一起向右做匀加速直线运动，弹簧始终在弹性限度内。则稳定后（ ）
A．拉力F的大小为16N
B．撤去力F后瞬间，物块A的加速度大小为
C．弹簧弹力大小为8N
D．撤去力F后瞬间，物块B的加速度大小为
【答案】BC
【解析】A．A、B两个物体，整体法，由牛顿第二定律可得
故A错误；
B．撤去力F后的瞬间，弹簧的弹力不发生突变，即A物体的受力不变，所以A物体的加速度不变，仍为，故B正确；
C．对A物体，由牛顿第二定律可得
故C正确；
D．撤去力F后的瞬间，弹簧的弹力不发生突变，对B物体，由牛顿第二定律可得
代入数据，解得
故D错误。
故选BC。
4．（多选）第24届北京冬季奥林匹克运动会中，高山滑雪是重要的比赛项目之一，如图所示是一名滑雪运动员在比赛过程中的示意图。运动员自身和所有装备的总质量为，沿着倾角的斜坡向下滑动过程中，受滑动摩擦力和空气阻力作用，假设空气阻力与速度成正比，即，其中，斜坡与运动员间的动摩擦因数为0.2，重力加速度g取，，，则下列说法正确的是（ ）
A．当运动员的速度大小为时，运动员的加速度大小为
B．当运动员的速度大小为时，运动员的加速度大小为
C．若斜坡足够长，运动员能达到的最大速度为
D．若斜坡足够长，运动员能达到的最大速度为
【答案】AC
【解析】AB.当运动员的速度大小为6m/s时，此时受到的阻力大小为
由牛顿第二定律有
得
故A正确，B错误；
CD.若斜坡足够长，运动员能达到的最大速度应满足合力为0，有
得最大速度为
故C正确，D错误。
故选AC。
5．航空母舰是一国海军实力强盛的重要标志，舰载机的起降训练是航母训练的重要科目。 如图，已知某型号舰载机质量为25吨，起飞最低速度为50m/s，航母上用于起飞的跑道长为100m。假设航母甲板水平，舰载机起降训练中航母静止不动，舰载机起飞过程中受到的阻力大小为，起飞、降落过程均可看成匀变速直线运动。
（1）求舰载机起飞过程中的最小加速度大小；
（2）舰载机发动机在起飞过程中至少需要提供多大的推力？
（3）舰载机降落时，需要阻拦索使飞机迅速停下来。若某次飞机降落时，钩住阻拦索时速度为70m/s，经过2s速度减为零，求飞机钩住阻拦索后运动的距离。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设舰载机起飞过程中的最小加速度大小为，其起飞时的最小速度为，跑道长度为，根据速度与位移之间的关系有
代入数据解得
（2）设舰载机发动机在起飞过程中提供的推力至少为，舰载机在起降过程中受到的阻力为，根据牛顿第二定律有
代入数据解得
（3）设飞机减速阶段的加速度大小为，减速阶段的初速度大小为，减速阶段的位移大小为，则根据题意有
根据速度与位移的关系有
代入数据解得
物理量名称
物理量符号
单位名称
单位符号
长度
l
米
m
质量
m
千克(公斤)
kg
时间
t
秒
s
电流
I
安[培]
A
热力学温度
T
开[尔文]
K
物质的量
n，(ν)
摩[尔]
ml
发光强度
I，(Iv)
坎[德拉]
cd