人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系3 牛顿第二定律综合训练题

2021-2022学年度高一物理第四章运动和力的关系第三节牛顿第二定律（暑期衔接练习二）（人教版2019）

一、单选题

1．如图所示,物体A、B放在物体C上,水平力F水平向左作用于A上,使A、B、C一起在水平地面向左做匀速直线运动,则（   ）

A．物体A受到三个力作用 B．物体C受到六个力作用

C．物体C受到三个摩擦力的作用 D．C对B有向左的摩擦力

2．如图所示，A、B两球用细线悬挂于天花板上且静止不动，两球质量，两球间是一个轻质弹簧，如果突然剪断悬线，则在剪断悬线瞬间　　

A．A球加速度为，B球加速度为g

B．A球加速度为，B球加速度为0

C．A球加速度为，B球加速度不为0

D．A球加速度为，B球加速度为g

3．在庆祝新中国成立70周年阅兵中，领衔歼击机梯队的是我国自主研发的新一代隐身战斗机“歼-20 "，它是目前亚洲区域最先进的战机，当它向左上方做匀加速直线飞行时（如图），气体对它的作用力的合力方向可能为

A． B． C． D．

4．某物体质量为1kg，在水平拉力作用下沿粗糙水平地面做直线运动，其速度—时间图象如图所示，根据图象可知（　　）

A．物体所受的拉力总是大于它所受的摩擦力

B．物体在第3s内所受的拉力大于1N

C．在内，物体所受的拉力方向可能与摩擦力方向相同

D．物体在第2s内所受的拉力为零

5．在行车过程中，遇到紧急刹车，乘员可能受到伤害。为此人们设计了如图所示的安全带以尽可能地减轻猛烈碰撞。假定乘客质量为50kg，汽车车速为108km/h，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5s，安全带对乘客的作用力大小最接近（　　）

A．50N B．300N C．800N D．1080N

6．如图所示，一个小球自由下落到将弹簧压缩到最短后开始竖直向上反弹，从开始反弹至小球到达最高点，小球的速度和加速度的变化情况为（　　）

A．速度一直变小直到零 B．速度先变大，然后变小直到为零

C．加速度一直变小，方向向上 D．加速度先变小后保持不变

7．车辆启动过程中的加速度会随牵引力变化而变化。加速度变化过快会让人不舒服，若稳定加速会使人感觉更适应。为此有人提出了“加速度变化率”的概念，用来反应加速度变化的快慢，称为“加加速度”。“加加速度”在车辆、电梯等日常生活和工程问题中都有重要的实际意义。关于“加加速度”，下列说法正确的是

A．加速度变化率的单位应是m/s2

B．若加速度变化率为0，则物体做匀速运动

C．加速度变化率与合外力变化率成正比

D．加速度变化率与合外力成正比

8．在光滑水平面上有一物块受水平恒力F的作用而运动，在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，如图所示，当物块与弹簧接触后，下列说法正确的是

①物块接触弹簧后即做减速运动

②物块接触弹簧后先加速后减速

③当弹簧处于压缩量最大时，物块的加速度不等于零

④当物块的速度为零时，它所受的合力不为零

A．①②③ B．②③④

C．①③④ D．①②④

9．每逢重大节日，天安门广场就会燃放起美丽的焰火，按照设计要求，装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后，在4s末到达离地面100m的最高点，随即炸开，构成各种美丽的图案。假设礼花弹从炮筒中射出时的初速度是v0，上升过程中所受的平均阻力大小始终是自身重力的k倍，那么v0和k分别等于（ ）

A．50m/s、0.25 B．40m/s、0.25 C．25m/s、1.25 D．80m/s、1.25

10．如图甲所示，一固定在地面上的足够长斜面，倾角为37°，物体A放在斜面底端挡板处，通过不可伸长的轻质绳跨过光滑轻质滑轮与物体B相连接，B的质量M＝1kg，绳绷直时B离地面有一定高度。在t＝0时刻，无初速度释放B，由固定在A上的速度传感器得到的数据绘出的A沿斜面向上运动的v－t图象如图乙所示，若B落地后不反弹，g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则下列说法正确的是（　　）

A．B下落的加速度大小a＝10m/s2

B．A沿斜面向上运动的过程中，绳的拉力对A做的功W＝3J

C．A的质量M＝0.5kg，A与斜面间的动摩擦因数

D．0~0.75s内摩擦力对A做的功0.75J

二、多选题

11．物体从某一高处自由落下，落到直立于地面的轻弹簧上，如图所示。在A点物体开始与弹簧接触，到B点物体的速度为0，然后被弹簧弹回。下列说法中正确的是（　　）

A．物体从A下落到B的过程中，受到弹簧的弹力不断减小

B．物体从A下落到B的过程中，受到弹簧的弹力不断增大

C．物体从B上升到A的过程中，受到弹簧的弹力不断减小

D．物体从B上升到A的过程中，受到弹簧的弹力不断增大

12．如图所示，斜面置于水平面上，水平面粗糙程度未知，斜面具有水平向左的初速度，空间存在水平向右吹来的风，风速恒定。风会对斜面产生作用力，假设风对斜面产生的所用力方向与弹力方向规则相同，大小，其中为斜面相对于风的速度，则斜面速度随时间变化的图像可能是（　　）

A．

B．

C．

D．

13．如图所示，高为H的塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的小车A，小车A下的绳索吊着重物B。在小车A与物体B以相同的水平速度沿吊臂向右匀速运动的同时，绳索将重物B向上吊起，A、B之间的距离以规律随时间t变化，则在上述过程中（  ）

A．绳索受到的拉力不断增大

B．绳索对重物做功的功率不断增大

C．重物做速度大小不断增大的曲线运动

D．重物做加速度大小不断减小的曲线运动

14．用手托着一块砖，开始静止不动，当手突然向上加速运动时，砖对手的压力（　　）

A．一定小于手对砖的支持力 B．一定等于手对砖的支持力

C．一定大于手对砖的支持力 D．一定大于砖的重力

15．同学们在由静止开始向上运动的电梯里，把一测量加速度的小探头固定在一个质量为1kg的手提包上，到达某一楼层停止，采集数据并分析处理后列在下表中：

为此同学们在计算机上画出了很多图象，请你根据上表数据和所学知识判断下列图象（设F为手提包的拉力，g取9.8m/s2）正确的是（    ）

A． B． C． D．

三、填空题

16．用2 N的水平力拉一个静止在水平面上的物体，可使它获得1 m/s2的加速度；若用3 N的水平力拉这个静止物体，可使它获得2 m/s2的加速度．则物体的质量是________kg，物体受到的滑动摩擦力的大小是______N。

17．如图所示，小车沿水平面以加速度a向右做匀加速直线运动．车的右端固定一根铁杆，铁杆始终保持与水平面成角，杆的顶端固定着一只质量为m的小球．此时杆对小球的作用力为_____________________．

18．如图所示，质量为的气缸用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞质量为，在活塞连杆上施加一沿斜面向上的力F，整个装置静止在倾角为的光滑斜面上，已知气缸横截面积为S，大气压强为，则连杆上施加力F的大小为________；若撤去F，气缸连同活塞自由下滑，活塞相对气缸静止时，气缸内气体体积与原来体积之比为___________．

19．甲、乙两个实验小车，在同样的外力作用下，甲车产生的加速度是，乙车产生的加速度是，甲车的质量是乙车的质量的______倍。

20．如图所示，两位同学用弹簧测力计在电梯中做实验．他们先将测力计挂在固定于电梯壁的钩子上，然后将一质量为0.5kg的物体挂在测力计挂钩上．若电梯上升时测力计的示数为6N，则电梯加速度的大小为_________ m/s2，加速度方向向________（选填“上”或“下”）．

四、解答题

21．如图所示，静止在水平面上的物体，所受重力为200N，物体和水平面之间的动摩擦因数μ=0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等．求下列情况中物体受到的摩擦力和加速度（取重力加速度g=10 m/s2）：

(1)当给物体施加一个水平向左、大小为F1=10N的拉力时；

(2)当给物体施加一个水平向左、大小为F2=30N的拉力时．

22．一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,弹簧床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来,如图所示,取重力加速度g=10m/s2.试结合图象,求运动员在运动过程中:

(1)跳起的最大高度,起跳时的初速度;

(2)最大加速度.

23．质量为0.5kg的物体，受到方向相反的两个力作用，获得3m/s2的加速度。若将其中一个力加倍，物体的加速度大小变为8 m/s2，求另一个力的大小。

24．平直路面上质量是30kg的手推车，在受到60N的水平推力时做加速度为1.5m/s2的匀加速直线运动。如果撤去推力，车的加速度大小是多少？方向如何？

25．如图所示，位于水平地面上的质量为M的小木块，在大小为F，方向与水平成α角的拉力作用下沿地面做匀加速运动。若木块与地面之间的动摩擦因数为μ，求木块的加速度。

参考答案

1．B

【解析】

【分析】

根据平衡条件，分别对A、B、C进行受力分析，注意B与C之间没有摩擦力。

【详解】

A、以A为研究对象，A受重力，C对A的支持力，水平力F，因为所受合外力为0，故C对A有向右的摩擦力，故A受四个力的作用，故A错误。

B、以C为研究对象，C受重力，地面对C的支持力，A对C的压力，B对C的压力，根据牛顿第三定律知，A对C有向左的摩擦力，以A，B，C整体为研究对象，在F作用下向左匀速运动，所受合外力为0，故知地面对C有向右的摩擦力，C受六个力的作用，故B正确。

C、对物体B来说，因其所受合外力为0，故B，C间没有摩擦力，即物体C受到两个摩擦力的作用，故C、D错误。

故选：B

2．B

【详解】

设B球质量为m，则A球质量为2m，悬线剪断前，以B为研究对象可知：弹簧的弹力，以A、B整体为研究对象可知悬线的拉力为3mg；剪断悬线瞬间，弹簧的弹力不变，，根据牛顿第二定律得 对A：，又，得，对B：，，得，故选B．

【点睛】

本题是动力学中典型的问题：瞬时问题，往往先分析悬线剪断前弹簧的弹力，再分析悬线判断瞬间物体的受力情况，再求解加速度，抓住悬线剪断瞬间弹力没有来得及变化．

3．B

【详解】

战机沿直线匀加速飞行时，合力方向沿速度方向，战机受重力、气体对它的作用力（包括浮力、阻力等），重力方向向下，则气体对它的作用力与重力合力方向沿运动方向，故ACD错误，B正确；

4．B

【详解】

AD.由题图可知，第2s内物体做匀速直线运动，即拉力与摩擦力平衡，故AD错误；

B.第3s内物体的加速度大小为，根据牛顿第二定律可知物体所受合力为1N，故其所受拉力大于1N，故B正确；

C.物体运动过程中，拉力方向始终和速度方向相同，摩擦力方向始终和运动方向相反，故C错误。

故选B。

5．B

【详解】

乘客的加速度与车一样，即加速度

负号表示加速度方向与速度方向相反，故乘客加速度的大小为6m/s2。乘客在安全带的作用力下产生加速度，根据牛顿第二定律可知，安全带对乘客的作用力为

F=ma=50×6N=300N

故选B。

6．B

【详解】

AB．小球到达最低点时，受弹力大于本身的重力，物体向上做加速运动，速度增加，当重力与弹力相等时达最大速度，然后物体做减速运动，速度减小，到达最高点速度为零，故A错误，B正确；

CD．开始时弹力大于重力，随着高度增加，弹力减小，加速度减小；当弹力与重力相等时加速度为零，此后弹力小于重力，并且弹力越来越小，物体受到的合力越来越大，加速度增大，当物体脱离弹簧后加速度为g，保持不变，故CD错误。

故选B。

7．C

【详解】

A. 加速度的变化率为，a的单位是m/s2，所以，“加速度的变化率”的单位应该是m/s3，故A错误。

B.加速度变化率为零，则加速度不变，如果加速度不为零，则物体做变速运动，故B错误。

CD.因为 ，所以加速度变化率与合外力变化率成正比，故C正确D错误。

8．B

【详解】

ABCD. 物体接触弹簧后，开始恒力F大于弹簧的弹力，加速度方向向右，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到零后，速度达到最大，然后弹簧的弹力大于恒力F，加速度方向向左，做加速度逐渐增大的减速运动，速度减小到零，弹簧压缩量最大．可知物体接触弹簧后先加速后减速，压缩量最大时，速度为零，加速度不等于零，合力不等于0，故B正确ACD错误。

故选B。

9．A

【详解】

礼花弹上升过程中所受的平均阻力f=kmg，根据牛顿第二定律，有

a==（k+1）g

同时根据h=at2，上升的加速度

a==m/s2=12.5m/s2

所以初速度v0=at=50m/s，而（k+1）g=12.5m/s2，所以k=0.25。

A. v0和k分别等于50m/s、0.25，与分析相一致，故A正确；

B. v0和k分别等于40m/s、0.25，与分析不一致，故B错误；

C. v0和k分别等于25m/s、1.25，与分析不一致，故C错误；

D. v0和k分别等于80m/s、1.25，与分析不一致，故D错误。

故选A.

10．B

【详解】

A．AB具有相同的加速度，由图可知B的加速度为

＝4 m/s2

故A错误；

B．设绳的拉力为T，对B由牛顿第二定律

Mg－T＝Ma

解得

T＝Mg－Ma＝1×10 N－1×4 N＝6 N

AB位移相同则由图可知A上升阶段，B的位移为

故绳的拉力对A做功为

W＝Fx＝6×0.5 J＝3 J

故B正确；

C．由图可知后0.25 s时间A的加速度为

此过程A只受摩擦力和重力

μmgcos θ＋mgsin θ＝ma′

解得

故C错误；

D．全程位移为

×2×0.75 m＝0.75 m

故摩擦力做功为

Wf＝－μmgcosθs＝0.25×0.5×10×0.8×0.75J＝－0.75J

故D错误；

故选B。

11．BC

【分析】

弹簧的弹力大小与形变量的大小有关，根据形变量的变化判断弹簧弹力的变化。

【详解】

AB．物体从A下落到B的过程中，弹簧的形变量逐渐增大，则弹簧的弹力不断增大。故A错误，B正确；

CD．物体从B上升到A的过程中，弹簧的形变量逐渐减小，则弹簧的弹力逐渐减小。故C正确，D错误。

故选BC。

12．AB

【详解】

令斜面的倾角为θ，风的速度为v，斜面的是速度为v1，斜面受力如图所示：

根据牛顿第二定律有：

f+F∙cosθ=ma

即为：

μ（mg+F∙sinθ）+F∙cosθ=ma

由于风和斜面相向运动，所以有：

F=k（v+v1）

斜面做减速运动，v1减小，所以斜面的加速度减小，斜面向左做加速度减小的减速运动直到速度为零，当速度为零时

F∙sinθ≤μ（mg+F∙cosθ）

则物体静止不动。
当F•sinθ＞μ（mg+F•cosθ），斜面反向加速度，则摩擦力反向，此过程根据牛顿第二定律有：

F∙sinθ-μ（mg+F∙cosθ）=ma′

F=k△v=k（v-v′）

由于斜面加速v′增加，所以F减小，斜面的加速度可能减小，当加速度减小到零时，斜面便匀速向右运动。
A．该图与结论相符，选项A正确；

B．该图与结论相符，选项B正确；

C．该图与结论不相符，选项C错误；

D．该图与结论不相符，选项D错误；

故选AB。

13．BC

【解析】

试题分析：AB之间的距离以规律随时间t变化，重物在竖直方向上做匀加速直线运动，加速度方向向上，加速度大小为2m/s2．知合力恒定，则拉力大小不变，故A错误；根据知，竖直方向上的分速度逐渐增大，则绳索对重物做功的功率不断增大，故B正确；重物在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做匀加速直线运动，则合速度，知合速度逐渐增大．因为加速度的方向与速度方向不在同一条直线上，合运动为曲线运动，故C正确；合运动的加速度不变，做匀变速曲线运动．故D错误．

考点：考查了运动的合成与分解

【名师点睛】合运动与分运动具有等效性，因而可以通过先研究分运动，再合成为合运动，从而得到合运动的规律．

14．BD

【详解】

ABC．手受的压力和手对砖的支持力是作用力和反作用力，总是大小相等，方向相反，故AC错误，B正确；
D．当手突然向上加速运动时，砖块也向上加速，此时有向上的加速度，合力向上，处于超重状态，所以手对砖的支持力要大于砖的重力，同时砖对手的压力和手对砖的支持力是作用力与反作用力，大小相等，砖对手的压力大于重力，故D正确。
故选BD。

15．AC

【解析】

【详解】

AC．电梯匀加速直线运动过程：运动时间为3s，手提包3s末的速度为

v1=a1t1=0.4×3m/s=1.2m/s

根据牛顿第二定得：

F1－mg=ma1

得手提包受到的拉力为

F1=10.2N

电梯匀速直线运动过程：运动时间为8s，手提包的速度为v2=1.2m/s，手提包受到的拉力为

F2=mg=9.8N

电梯匀减速直线运动过程：运动时间为3s，手提包14s末的速度为

v3=v2+a3t3=1.2m/s+（－0.4×3）m/s=0

根据牛顿第二定律得：

F3－mg=ma3

得手提包受到的拉力为

F3=9.4N

故AC正确；

B．电梯做匀加速直线运动和匀减速直线运动的过程，手提包的加速度都保持不变，a－t图象应与t轴平行，故B错误；

D．根据匀变速直线运动的位移公式可知，电梯做匀加速和匀减速直线运动过程，位移与时间是非线性关系，s－t图象是曲线。故D错误。

故选AC。

16．1    1   

【解析】

【详解】

根据牛顿第二定律：

，

可得当拉力为2N时：

，

拉力为3N时：

，

联立可得：

m=1kg， f=1N

17．，方向与竖直方向成 角斜向右上方，且= arctan．

【详解】

由于球被固定在杆上，故与车具有相同的加速度a，以球为研究对象，根据其受力和运动情况可知小球的加速度a由小球重力mg和杆对小球的作用力F的合力提供，物体受力情况如图所示，

由题意知合力方向水平向右．根据勾股定理可知

F =

方向与竖直方向成 角斜向右上方，且

．

【点睛】

注意由于加速度方向与合外力方向一致，因此重力与弹力的合力方向就是加速度方向．而杆对球施力就不一定沿杆的方向了．

18．       

【详解】

（1）设有F作用时，气体长度为l1，压强为p1，对气缸和活塞整体受力分析，如图1：

可知沿斜面方向有：

对活塞受力分析如图2：

可知沿斜面方向有：

（2）拉力撤去后，活塞相对气缸静止时，气体长度为l2，压强为p2，活塞与气缸内的整体加速度为A，对气缸和活塞整体受力分析如图3，由牛顿第二定律得：

活塞此时受力如图4，由牛顿第二定律得：

撤去F前后，整个过程是等温变化，根据玻意耳定律有：

联立上式可得：

19．3

【详解】

设同样的外力为F，根据牛顿第二定律，对甲车有

对乙车有

解得

故甲车质量是乙车质量的3倍。

20．    向上   

【详解】

试题分析：物体处于超重状态，则为加速上升，即加速度方向向上，根据牛顿第二定律可得，解得．

考点：考查了牛顿第二定律的应用

21．(1)f=10N, a=0  (2)f=20N, a=0.5m/s2

【详解】

（1）物体所受的最大静摩擦力为：fm=μN=0.1×200N=20 N

因为拉力  F=10N＜20N

所以物体静止，所受静摩擦力为：f=F=10N

由牛顿第二定律可得加速度为：a=0       

（2）因为拉力：F=30N＞20N

物体将会运动，所受的滑动摩擦力：fm=μN=0.1×200=20 N

根据牛顿第二定律得：F﹣f=ma

代入数据解得物体受到的加速度为：a=0.5m/s2

22．(1)5m，10m/s  (2)40m/s2

【详解】

(1)将运动员在空中近似看作竖直上抛运动,

从图中可看出运动员在空中运动的时间为,

所以

故运动员离开蹦床时的初速度为.

(2)由图象可知，运动员的重力为mg=500N

弹簧对运动员的最大弹力为：Fm=2500N

由牛顿第二定律得：

可得：

【点睛】

本题考查读图能力和分析研究实际问题的能力，根据图象还可以得到竖直上抛运动的对称性，上升和下落时间相等，从而求解出上抛的初速度和高度．

23．1N或7N

【详解】

由牛顿第二定律

若F1加倍

解得

若F2加倍

解得

另一个力的大小1N或7N

24．，方向与运动方向相反

【详解】

由牛顿第二定律得

解得

方向与运动方向相反。

25．

【详解】

对物体受力分析可知，物体受到重力、支持力、拉力和摩擦力的作用，如图所示：

在水平方向，根据牛顿第二定律有：

在竖直方向，根据平衡条件有：

滑动摩擦力：

联立解得：