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

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（暑期衔接练习五）（人教版2019）

一、单选题

1．国庆70周年阅兵仪式上，我国空警-2000预警机和空军八一飞行表演队的8架歼-10战机进行飞行表演，飞机先爬升到一定高度，然后匀速通过天安门广场. 假设飞机在竖直方向分运动是向上先做加速直线运动后做减速直线运动，则在爬升过程中下列说法正确的是

A．飞行员所受的重力先增加后减小

B．飞行员所受的合力先增加后减小

C．飞行员先处于超重状态，后处于失重状态

D．飞行员一直处于超重状态

2．皮带传送装置如图7所示，皮带的速度v足够大，轻弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的滑块，已知滑块与皮带之间存在摩擦，当滑块放在皮带上时，弹簧的轴线恰好水平，若滑块放到皮带的瞬间，滑块的速度为零，且弹簧正好处于自由长度，则当弹簧从自由长度到第一次达最长这一过程中，物体的速度和加速度变化的情况是 （ ）．

A．速度增大，加速度增大

B．速度增大，加速度减小

C．速度先增大后减小，加速度先增大后减小

D．速度先增大后减小，加速度先减小后增大

3．如图，顶端固定着小球的直杆固定在小车上，当小车向右做加速度减小的加速运动时，直杆对小球的力的变化可能为（　　）

A．方向由逆时针旋转至

B．方向由逆时针旋转至

C．先减小后增大

D．一直增大

4．光滑水平面上，有一木块以速度v向右运动，一根弹簧固定在墙上，如图所示，木块从与弹簧接触直到弹簧被压缩成最短的时间内，木块将做的运动是（　　）

A．匀减速运动 B．加速度增大的减速运动

C．加速度减小的减速运动 D．无法确定

5．一辆汽车停在水平地面上，下列说法中正确的是（　　）

A．汽车受到重力、支持力和压力的作用

B．地面受到向下的压力与汽车受到向上的支持力是一对平衡力

C．汽车对地面的压力就是汽车的重力，与地面对汽车的支持力是作用力与反作用力

D．地面受到向下的压力，是因为汽车发生弹性形变；汽车受到向上的支持力，是因为地面发生弹性形变

6．在节日夜晚燃放焰火，礼花弹从专用炮筒中射出后，经过2s到达离地面25m的最高点，炸开后形成各种美丽的图案．若礼花弹从炮筒中沿竖直向上射出时的初速度是v0，上升过程中所受阻力大小始终是自身重力的k倍，g＝10m/s2，则v0和k分别为(　　)

A．25m/s,0.25 B．25 m/s,1.25

C．50m/s,0.25 D．50 m/s,1.25

7．C-NCAP是中国汽车技术研究中心于2006年3月2日正式发布的首版中国新车评价规程。其以更严格、更全面的要求，对车辆进行全方位安全性能测试，包括乘员保护、行人保护、主动安全等，从而给予消费者更加系统、客观的车辆安全信息，促进汽车企业不断提升整车安全性能。如图，某次正面100%碰撞测试过程中，被测汽车在外加牵引装置牵引下在特定轨道上从静止开始做匀加速直线运动，当汽车达到测试速度后，牵引装置即牵引汽车以该速度匀速前进直至发生碰撞完成测试。若轨道有效长度为100m，测试速度大小为60km/h，则以下说法正确的是（　　）

A．汽车匀加速运动时加速度不能大于1.39m/s2

B．若汽车加速度大小为a=2m/s2，则汽车匀速时间约为30s

C．若汽车加速度大小为a=2m/s2，则汽车匀加速过程发生的位移大小约为69.4m

D．若只更换为质量较轻的汽车进行测试而不改变牵引力等其它测试条件，则该汽车做匀加速运动的时间会增加

8．如图所示，已知A球的质量为m，B球的质量为2m，弹簧的质量不计，倾角为θ的斜面光滑，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面,在细线被烧断的瞬间，下列说法中正确的是

A．B球的受力情况不变,加速度为0

B．两个小球的加速度均沿斜面向下，大小均为g·sinθ

C．A球的加速度沿斜面向下，大小为2g·sinθ

D．弹簧有收缩趋势，B球的加速度向上，A球的加速度向下，且加速度大小均不为0

9．如图所示，在一竖直放置的光滑管内有一轻质弹簧，一质量为m的小球从管口静止下落，压缩弹簧至最低位置P，不计空气阻力，小球从接触弹簧到运动到最低位置的过程中，关于小球运动情况的下列描述正确的是（ ）

A．先加速运动后减速运动

B．先减速运动后加速运动

C．小球刚接触弹簧时速度最大

D．小球在P点时加速度为零

10．2021年6月17日15时54分，神舟十二号载人飞船成功对接于天和核心舱构成多舱组合体。已知多舱组合体在地球上空（约400公里）高度处圆轨道上运行，地球半径为，地球表面处重力加速度为。则多舱组合体在轨运行时（　　）

A．向心加速度小于 B．线速度大于

C．角速度为 D．周期为24小时

二、多选题

11．刹车线是汽车刹车后停止转动的轮胎在地面上滑动时留下的痕迹，在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是，设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数为0.7，取，则下列说法正确的是（　　）

A．汽车刹车的加速度大小为

B．汽车刹车的加速度大小为

C．汽车开始刹车时的速度大小为

D．汽车开始刹车时的速度大小为

12．当物体的质量一定时，下说法中正确的是（    ）

A．物体受到的合外力为零，它的速度也一定为零

B．物体受到的合外力为零，它的加速度也一定为零

C．物体受到的合外力越大，它的速度也一定越大

D．物体受到的合外力越大，它的加速度也一定越大

13．在光滑的水平面上放置一刻度模糊的弹簧测力计，两位同学各用6N的水平力沿相反方向拉弹簧测力计的两端，测得弹簧伸长了3cm。下列说法正确的是（　　）

A．该弹簧测力计的读数为6N

B．该弹簧测力计的读数为12N

C．该弹簧测力计的劲度系数是200N/m

D．该弹簧测力计的劲度系数是400N/m

14．如图所示，一物块在平行于斜面向上的恒力F作用下沿斜面做加速度大小为1m/s2的匀加速直线运动。已知斜面倾角为53°，物块质量为2kg，物块与斜面间的动摩擦因数为0.1，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6。则推力F的大小可能是（　　）

A．19.2N B．16.8N

C．12.8N D．15.2N

15．关于牛顿第二定律的下列说法中，正确的是（ ）

A．物体所受合外力的方向和加速度的方向及速度方向总是相同的

B．物体加速度的方向只由它所受合外力的方向决定，与速度方向无关

C．物体加速度的大小由物体的质量和所受合力的大小决定，与物体的速度无关

D．一旦物体所受合力为零，则物体的加速度立即为零，其运动也就逐渐停止了

三、解答题

16．一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重。一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下。已知座舱开始下落时的高度为75m，当落到离地面30m的位置时开始制动，座舱均匀减速。重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。求：

(1)座舱下落过程中能达到的最大速度；

(2)质量为50kg的游客在离地15m的位置时所受的合力；

(3)座舱从开始下落到落地所用的总时间。

17．在太原市迎泽公园的游乐场中，有一台大型游戏机叫“跳楼机”，乘坐的游客被安全带固定在座椅上，由电动机将座椅沿竖直轨道提升到离地面H=36m高处，然后由静止释放，座椅沿轨道自由下落一段时间后，开始受到压缩空气提供的恒定阻力而紧接着做匀减速运动，下落到地面时速度刚好减小到零，这一下落全过程经历的时间是t=6s，求：（不计空气阻力，取）

（1）游客下落过程中的最大速度；

（2）已知游客质量为60kg，则匀减速过程中人受到的弹力是多大？

18．在某段平直的铁路上，一列以324km/h高速行驶的列车某时刻开始匀减速行驶，5min后恰好停在某车站，并在该站停留4min，随后匀加速驶离车站，经8.1km后恢复到原速324km/h．

（1）求列车减速时的加速度大小；

（2）若该列车总质量为8.0×102kg，所受阻力恒为车重的0.1倍，求列车驶离车站加速过程中牵引力的大小；

（3）求列车从开始减速到恢复原速这段时间内的平均速度大小．

19．质量为m＝1kg滑块以某一初速度从固定斜面的底端沿斜面上滑，规定斜面底端为重力势能的参考平面。在上滑过程中，滑块的机械能E随位移x的变化规律如图1所示，重力势能EP随位移x的变化规律如图2所示。已知重力加速度为g=1Om/s2,求滑块与斜面间的动摩擦因数。

20．如图所示，两个相同的带电小球A和B，用长度为L的轻质绝缘细杆相连，A和B质量均为，带电荷量均为+q.现将AB由竖直位置从静止开始释放，释放时B离虚线的高度为H，虚线所在水平面的下方有电场强度大小为E、方向竖直向上的匀强电场，且(重力加速度为g)；

（1）求B球刚进入电场时的速度的大小；

（2）求A从释放到刚好进入电场所经过的时间T的大小；

（3）简述A进入电场之后的时间里，AB的运动情况(包括速度、加速度的变化情况).

四、填空题

21．一起重机竖直起吊静止的货箱。已知货物质量，最初的2s时间内竖直向上加速度恒定为，g取。则在此2s时间内，起重机吊绳对货箱的拉力F的大小为________N，货箱上升的距离为________m。

22．一圆环套在足够长的粗糙倾斜杆上，若在刚释放的瞬间即开始受到力F的作用，F与杆垂直，方向如图所示，且力F的大小与速度的大小成正比，则圆环在沿着杆从静止开始下滑的过程中，加速度大小如何变化______，速度大小如何变化______。

23．质量是 2kg 的物体放在水平地面上，且离墙壁 20m，现始终用 30N 的水平力推原来静止的此物体，经 过 2s 的时间到达墙壁，物体与水平地面的滑动摩擦力为_____N。若物体离墙壁仍为 20m，仍用 30N 的水平力从原来静止推此物体也能到达墙壁， 则推力的最短作用时间为           s。（结果若为小数，请保留小数点后 面一位数）

24．一物体以a＝7m/s2的加速度竖直下落时，物体受到的空气阻力的方向为_____，空气阻力的大小是重力大小的_____倍．（g取10 m/s2）

25．某人在以的加速度匀加速下降的升降机里最多能举起80kg的物体，他在地面上最多能举起________kg的物体；若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起40kg的物体，则此升降机上升的加速度为________。

参考答案

1．C

【详解】

飞机向上加速直线运动的过程中加速度的方向向上，处于超重状态；飞机向上减速直线运动过程中加速度的方向向下，处于失重状态。因此，飞行员先处于超重状态，后处于失重状态，在飞行的过程中，飞行员所受重力不变，合力方向先向上，大小保持不变；后向下，大小也保持不变，故ABD错误，C正确。

故选C。

2．D

【详解】

滑块在水平方向受向左的滑动摩擦力Ff和弹簧向右的拉力kx，合力F合=Ff-kx=ma，而x逐渐增大，所以加速度a先减小后反向增大，速度先增大后减小．故D正确，ABC错误。

3．B

【详解】

固定杆对小球的弹力方向可以沿任意方向，小车向右做加速度减小的加速直线运动，

则小球的加速度也是水平向右并不断减小的，根据牛顿第二定律可知，

小球所受合力减小，对小球受力分析并画出力的矢量三角形，如图所示，

可知直杆对小球的弹力一直减小，且方向可能由逆时针向转动。故B正确；ACD错误。

故选B。

4．B

【详解】

木块从与弹簧接触直到弹簧被压缩到最短的过程中，木块竖直方向受到重力与支持力两个力，二力平衡。水平方向受到弹簧向左的弹力，由于弹力与速度方向相反，则木块做减速运动，随着压缩量的增大，弹力增大，由牛顿第二定律可知，加速度增大。则木块做加速度增大的减速运动。

故选B。

5．D

【详解】

A．汽车停在水平地面上，汽车受到重力、支持力，没有压力，A错误；

B．汽车没有受到向下的压力，B错误；

C．汽车对地面的压力与汽车自身的重力是两种性质完全不同的力，也不是作用力与反作用力，C错误；

D．地面受到向下的压力，是因为汽车发生弹性形变产生对地面的压力；汽车受到向上的支持力，是因为地面发生弹性形变而产生对汽车的力，D正确。

故选D。

6．A

【解析】

【分析】

本题考查的知识点是匀变速直线运动的应用，先利用牛顿第二定律算出上升过程的加速度，然后带入匀变速直线运动的公式即可求出相应的参量。

【详解】

根据牛顿第二定律算出上升的加速度，方向竖直向下；然后根据匀变速直线运动的公式和逆向思维方法，得出： ，A正确。

【点睛】

本题除了基本公式以外，还可以用推论，只要涉及到匀变速直线运动的规律应用，所对应的解题方法有很多，应熟练掌握。

7．C

【详解】

A．为完成测试，汽车位移应小于100 m，根据匀变速运动规律有

解得

选项A错误；

BC．若汽车加速度大小为a=2m/s2，有

解得

则匀速运动的位移

所以匀加速的位移

选项B错误，C正确；

D．根据牛顿第二定律，只更换为质量较轻的汽车进行测试而不改变牵引力等其它测试条件，汽车的加速度增大，由得该汽车做匀加速运动的时间会减小，选项D错误。

故选C。

8．A

【解析】

【详解】

当系统静止时，对B受力分析，根据共点力平衡有：F=2mgsinθ，剪断细绳的瞬间，绳子的拉力消失，弹簧的弹力在瞬间不变，则B所受的合力为零，B的加速度为0；细线被烧断的瞬间，A所受的合力：FA=mgsinθ+F=3mgsinθ，根据牛顿第二定律得，aA=3gsinθ，沿斜面向下．故A正确，BCD错误．

9．A

【解析】

试题分析：根据小球所受的合力判断加速度的变化，结合加速度的方向与速度方向的关系判断小球的运动规律．

解：A、小球与弹簧接触后，开始重力大于弹力，小球的加速度方向向下，小球向下做加速运动，弹力增大，则加速度减小．

当加速度减为零后，弹力大于重力，加速度方向向上，小球做减速运动，弹力增大，加速度增大．所以小球先加速后减速，故A正确，B错误．

C、小球弹力和重力相等时，速度最大，最低点O，速度为零，加速度最大．故C、D错误．

故选A．

【点评】解决本题的关键知道加速度的方向与合力的方向相同，当加速度的方向与速度方向相同，物体做加速运动，当加速度方向与速度方向相反，物体做减速运动．

10．A

【详解】

A．在地球表面附近，物体的重力近似等于地球的引力，有

多舱组合体在地球上空处的向心加速度有

由此可知

a<

A正确；

B．多舱组合体做匀速圆周运动的向心力由地球引力提供，则有

地球的第一宇宙速度

v<v1

B错误；

C．地球引力提供向心力，则有

又

GM =gR2

C错误；

D ．地球同步卫星的周期是24小时，其轨道距地面的高度约是3.58×104km，多舱组合体的轨道距地面高度约是400km，由

可知多舱组合体在轨道运行周期小于24小时，D错误。

故选A。

11．AC

【详解】

刹车过程中由牛顿第二定律可得：

解得：

刹车位移为：

可得：

故BD错误，AC正确。

故选AC。

12．BD

【解析】

根据牛顿第一定律可知，当物体受到的合力为零时，做匀速直线运动或处于静止状态，故速度不一定为零，可能做速度很小的匀速直线运动，也可能做速度很大的匀速直线运动，AC错误；根据牛顿第二定律可知，合力为零，加速度为零，加速度和合外力成正比，合外力大，加速度也大，BD正确．

13．AC

【详解】

AB．弹簧所受的弹力为6N，则该弹簧测力计的读数为6N，选项A正确，B错误；

CD．根据胡克定律，则该弹簧测力计的劲度系数是

选项C正确，D错误。

故选AC。

14．AC

【详解】

由题意可知，物块沿斜面做匀加速运动，有两种情况分析：(1)若加速度方向沿斜面向上，由牛顿第二定律有

F−mgsin53°−μmgcos53°=ma

F=mgsin53°+μmgcos53°+ma=16N+1.2N+2N=19.2N

A正确；

(2)若加速度方向沿斜面向下，由牛顿第二定律有

mgsin53°−F−μmgcos53°=ma

F=mgsin53°−μmgcos53°−ma=16N−1.2N−2N=12.8N

C正确，BD错误。

故选AC。

15．BC

【解析】

试题分析：物体所受合外力的方向和加速度的方向总是相同的，但是与速度方向不一定相同，选项A错误；物体加速度的方向只由它所受合外力的方向决定，与速度方向无关，选项B正确；物体加速度的大小由物体的质量和所受合力的大小决定，与物体的速度无关，选项C正确；一旦物体所受合力为零，则物体的加速度立即为零，物体将做匀速运动或静止状态，选项D错误；故选BC．

考点：加速度和速度

【名师点睛】本题关键明确牛顿第二定律的意义、成立条件，知道力与加速度的瞬时对应关系，基础题．

16．(1)30m/s；(2)750N，方向竖直向上 ；(3)5s

【详解】

(1)座舱先做自由落体运动，然后做匀减速运动，所以在落到离地面30m的位置时，速度最大，座舱自由下落的高度x=H-h=45m  

根据自由落体运动规律得

vm2＝2gx

联立解得

vm=30m/s  

(2)制动过程中，座舱做匀减速运动，根据匀变速运动规律得

0− vm2＝2ah  

解得

a=-15m/s2

符号表示方向竖直向上 ；
质量为50kg的游客在离地15m的位置时所受的合力

F合=ma=750N

方向竖直向上 ；
(3)自由下落45m的时间

匀减速下落的时间

共用时间

17．（1）

（2）

【解析】

试题分析：（1）减速过程加速度为a，运动中到达的最大速度为，则有

，，，，，联立解得

（2）根据牛顿第二定律可得，解得

考点：考查了牛顿第二定律与运动学公式的综合应用

【名师点睛】连接牛顿第二定律与运动学公式的纽带就是加速度，所以在做这一类问题时，特别又是多过程问题时，先弄清楚每个过程中的运动性质，根据牛顿第二定律求加速度然后根据加速度用运动学公式解题或者根据运动学公式求解加速度然后根据加速度利用牛顿第二定律求解力

18．（1）   （2）  （3）108km/h

【详解】

（1），设匀减速的加速度为a1,则

（2）由运动学公式 可得

根据牛顿运动定律

有

;

（3）列车减速行驶的时间

减速行驶的位移

列车在车站停留时间

列车加速行驶的时间

列出加速行驶的位移

19．

【解析】由图1，滑块上滑x=5m，设机械能损失为，克服摩擦力做功为，根据功能关系①

设滑块受到的滑动摩擦力为f，根据功的定义： ②

滑块在斜面底端的动能为，解得③

由图1和图2可知，x=5m时滑块的速度为零，则加速度④

设斜面倾角为，根据牛顿第二定律⑤

联立②④⑤解得

设动摩擦因数为，则，解得

20．(1)；(2)；(3) 在0~ 时间内，做加速度为g的匀减速直线运动，速度从变为0；在~2时间内，向上做加速度大小为g的匀加速运直线动，速度从0变为。

【分析】

根据动能定理即可求出B球刚进入电场时的速度；从释放到A刚好进入电场所经过的时间包括自由落体运动时间和匀速运动时间；根据牛顿第二定律分别求出A球进场后的不同加速度，结合运动学公式即可解题。

【详解】

（1）AB做自由落体运动，根据动能定理：

解得：

（2）AB做自由落体运动在竖直方向：

解得时间为：

进入电场后受到向上的电场力等于重力mg，受力平衡做匀速直线运动有：

解得运动的时间为：

所以运动的总时间为：

（3）当A球进入电场后，根据牛顿第二定律可得：

解得：

，方向向上

根据速度时间公式可得减速运动时间为：

所以：在0~ 时间内，做加速度为g的匀减速直线运动，速度从变为0，

接下来A、B一起开始上上运动，根据牛顿第二定律可得：

解得：

，方向向上

可得时的速度为：

在~2时间内，向上做加速度大小为g的匀加速运直线动，速度从0变为。

【点睛】

本题主要考查了牛顿第二定律和运动学公式，要注意受力的变化导致加速度变化，运动过程要分析清楚，分阶段计算。

21．10500    1   

【详解】

[1]物体受拉力和重力，由牛顿第二定律：

解得：

[2]由匀变速运动公式

解得：

22．先增大后减小    先增大后不变   

【解析】

【详解】

刚开始运动过程中，根据牛顿第二定律可得：，随着速度增大，增大，加速度增大； 当以后，速度再增大时，有：，随着速度增大、变大、加速度变小，当时，加速度最小为零，速度最大，以后速度不变，做匀速直线运动。

23．10   1.2

【解析】物体做初速度为零的匀加速直线运动，根据位移时间公式： ，代入数据解得物体运动的加速度为：a=10m/s2，由牛顿第二定律 F=ma，可得：F-f=ma，所以f=F-ma=30-2×10=10N，设F作用的最少时间为t，根据牛顿第二定律得：f=ma′，代入数据解得物体运动的加速度为：a′=5m/s2，根据速度位移公式有： ，代入数据解得： ，则F至少作用的时间： 。

24．竖直向上    0.3mg

【详解】

[1][2]物体度竖直下落时，物体受到的空气阻力的方向为竖直向上，根据牛顿第二定律得

解得

25．60       

【详解】

[1]匀加速下降的升降机里,有

解得,故在地面上能举起的物体质量为

[2]在匀加速上升降的升降机里,有

将带入可得