物理教科版 (2019)3 牛顿第二定律优秀一课一练

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4.3牛顿第二定律同步练习教科版（  2019）高中物理必修第一册

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷为选择题，所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效，不予记分。

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 一碗水至于火车车厢内的水平桌面上。当火车向右做匀加速运动时，水面形状接近于图

A.  B.
C.  D.

2. 如图，一群创意无限的青年在卡车上安放了一张蹦床，卡车匀速前进，一人从蹦床上弹起，不计空气阻力。以下描述正确的是

A. 人在最高点速度为零
B. 人将落在起跳点的后方
C. 上升过程人处于失重状态
D. 下落过程中，人接触到蹦床瞬间速度最大
 

3. A、两球质量相同，静止在倾角为的斜面上。两球之间栓接有轻弹簧。球与挡板接触，球通过细线与斜面顶端相连，细线绷紧，系统处于静止状态。则撤去挡板瞬间

A. 弹簧弹力一定变大 B. 细线拉力一定变大
C. 球一定处于失重状态 D. 球一定处于平衡状态

4. 如图，粗糙水平地面上放有一斜劈，小物块以一定初速度从斜劈底端沿斜面向上滑行，回到斜劈底端时的速度小于它上滑的初速度。已知斜劈始终保持静止，则小物块     

A. 上滑所需时间与下滑所需时间相等
B. 上滑时的加速度与下滑时的加速度相等
C. 上滑和下滑过程，小物块机械能损失相等
D. 上滑和下滑过程，斜劈受到地面的摩擦力方向相反

5. 如图所示，质量分别为和的物块由相同的材料制成，且，将它们用通过光滑的轻质定滑轮的轻细线连接．如果按图甲放置，则质量为的物块刚好匀速下降．如果两物块互换位置，如图乙所示，则它们的共同加速度大小为重力加速度为

A.  B.  C.  D. 上述均不正确

6. 在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的划痕．在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为，取，则汽车刹车前的速度大小为

A.  B.  C.  D.

7. 汽车在限速为的道路上匀速行驶，驾驶员发现前方斑马线上有行人，于是减速礼让，汽车到达斑马线处时行人已通过斑马线，驾驶员便加速前进，监控系统绘制出该汽车的速度随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是

A. 减速前该车已超速
B. 汽车在加速阶段的加速度大小为
C. 驾驶员开始减速时距斑马线
D. 汽车在加速阶段发动机的输出功率保持不变

8. 汽车在平直公路上以速度匀速行驶，发动机功率为，快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶．设汽车行驶时所受的阻力恒定，则下面四个图象中，哪个图象正确表示了司机从减小油门开始，汽车的速度与时间的关系

A.  B.
C.  D.

9. 如图所示，做匀速直线运动的汽车通过一根绕过定滑轮的长绳吊起一重物，设重物和汽车的速度的大小分别为、  ，则       

A.     
B.     
C.     绳子对的拉力大于的重力
D.  绳子对的拉力等于的重力

10. 如图是一汽车在平直路面上启动的速度时间图象，时刻起汽车的功率保持不变．由图象可知

A. 时间内，汽车的牵引力增大，加速度增大，功率不变
B. 时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变，功率不变
C. 时间内，汽车的牵引力减小，加速度减小
D. 时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变
 

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

11. 多选关于速度、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可能相反
C. 合力变小，物体的速度一定变小
D. 在匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向是相同的

12. 多选关于牛顿第二定律，下列说法正确的是

A. 加速度与合力的关系是瞬时对应关系，即与同时产生、同时变化、同时消失
B. 加速度的方向总是与合外力的方向相同
C. 同一物体的运动速度变化越大，受到的合外力也越大
D. 物体的质量与它所受的合外力成正比，与它的加速度成反比

13. 如图所示，吊篮，物体，物体的质量均为，两物体分别固定在竖直弹簧两端，弹簧的质量不计，整个系统在轻绳悬挂下处于静止状态，物体恰好与吊篮顶接触不挤压，现将悬挂吊篮的轻绳剪断，在轻绳刚被剪断的瞬间

A. 物体的加速度大小为零
B. 物体的加速度大小为
C. 物体对吊篮的顶板的压力为零
D. 物体对吊篮的底板的压力为
 

14. 如图所示，竖直光滑杆上套有一个小球和两根轻弹簧，两弹簧的一端各与小球相连，另一端分别用销钉、固定于杆上，小球处于静止状态设拔去销钉瞬间，小球加速度的大小为若不拔去销钉而拔去销钉瞬间，小球的加速度可能是取       
    
    ，竖直向上  ，竖直向下，竖直向上  ，竖直向下

A.  B.  C.  D.

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

15. 某物理兴趣小组利用电子秤探究小球在竖直面内的圆周运动，他们到物理实验室取来电子秤、铁架台、长度为的轻质细线和小球等。
    

将铁架台放在电子秤上，其读数为；撤去铁架台将小球放在电子秤上，其读数为。

组装好实验装置如图所示。保持细线自然伸长，将小球拉起至使细线处于水平位置，此时电子秤读数为________填写“”、“”、“大于”或“处于和之间”。

从释放小球至小球向下运动到最低点过程，电子秤读数____________。填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“保持不变”

忽略空气阻力，当小球运动到最低点时，细线的拉力为________；电子秤的读数为________。已知重力加速度为

16. 某同学用如图所示的装置测量滑块与斜面间的动摩擦因数，其中，遮光条宽度，光电门甲和乙相距。实验时，滑块可以由光电门甲上方某位置自由下滑。某次实验中，遮光条通过光电门甲、乙的时间分别为和，则滑块在斜面上运动的加速度大小______；测得光电门甲、乙的竖直高度差，取，则滑块与斜面间的动摩擦因数______。

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

17. 如图所示，长的轻绳一端固定，另一端系一质量的小球视为质点，用水平向左的力缓慢拉小球，当轻绳与竖直方向的夹角时，小球处于静止状态，现突然撤去拉力，取重力加速度大小。求：
     

撤去拉力前瞬间轻绳对小球的拉力大小；

撤去拉力后瞬间小球的加速度大小；
若撤去拉力后，小球摆到最低点时的速度大小为，求小球在最低点时受到的拉力大小。






 

18. 质量的物体，在水平方向力的作用下，物体与平面间的动摩擦因数。物体从静止开始运动，运动时间。求：

力在内对物体所做的功

力在内对物体所做功的平均功率

在末力对物体做功的瞬时功率






 

19. 如图所示，一根直杆与水平面成角，杆上套有一个小滑块，杆底端处有一弹性挡板，板面与杆垂直。现将物块拉到点由静止释放，物块与挡板碰撞后以原速率弹回。已知、两点间的距离，滑块与杆之间的动摩擦因数，取，求：
    
    滑块第一次下滑的时间；
    滑块与挡板第一次碰撞后上滑的最大距离；
    滑块在直杆上滑过的总路程。
    
    
    
    
    
    
    
    

答案和解析

1.【答案】
 

【解析】

【分析】
当火车向右做匀加速运动时，碗中水的加速度方向水平向右，根据牛顿第二定律分析即可。
解决本题的关键是理解牛顿第二定律的矢量性，知道加速度方向与合力方向相同，据此分析实际问题。
【解答】当火车向右做匀加速运动时，碗中水也向右做匀加速运动，加速度方向水平向右，根据牛顿第二定律知水所受的合力水平向右，则碗对水的作用力的合力方向大致斜向右上方，所以水面形状接近于图，故正确，错误。  

2.【答案】
 

【解析】

【分析】
人在最高点时，水平方向的速度与车速相同，并不为零；由于惯性，人将落在起跳点上。人在上升过程中只受重力，加速度为，处于完全失重状态；人接触到蹦床瞬间加速度向下，继续向下加速，速度增大，直到蹦床对人的弹力等于重力时，速度达到最大。
本题考查的是竖直弹簧模型中的超失重问题和惯性问题及根据受力分析物体的运动问题，不难。
【解答】
A.人在最高点时，水平方向的速度与车速相同，并不为零，选项A错误；
B.由于惯性，人将落在起跳点上，选项B错误；
C.人在上升过程中只受重力，加速度为，处于完全失重状态，选项C正确；
D.人接触到蹦床瞬间加速度向下，继续向下加速，速度增大，直到蹦床对人的弹力等于重力时，速度达到最大，选项D错误。
故选C。  

3.【答案】
 

【解析】

【分析】
弹簧的弹力不能突变，分析撤去挡板的瞬间两球的受力情况，判断它们的运动状态。
本题实质上是牛顿第二定律的应用，要抓住弹簧的弹力不能突变，同时注意隔离法的应用。
【解答】
A.弹簧的弹力不能突变，则知撤去挡板瞬间，弹簧弹力不变，故A错误；
撤去挡板瞬间，弹簧弹力不变，的受力情况不变，仍处于平衡状态，则细线对的拉力不变，故B错误，D正确；
C.撤去挡板瞬间，球的合力可能沿斜面向下，加速度沿斜面向下，有竖直向下的分加速度，处于失重状态。球也可能静止，处于平衡状态，故C错误。
故选D。  

4.【答案】
 

【解析】解：设斜面的长度为，物块和斜面间的动摩擦因数为，斜面倾角为，物体质量为，斜面质量为；
、根据牛顿第二定律可得物体上滑的加速度大小，下滑的加速度大小，可知，
上升过程中根据逆向思维可以看成是加速度为的匀加速直线运动，根据知，，即物体沿斜面上滑的时间一定小于沿斜面下滑的时间，故AB错误；
C、上滑过程中和下滑过程中机械能的损失都等于克服摩擦力做的功，即为，故C正确；
D、物体先减速上滑，后加速下滑，加速度一直沿斜面向下，对整体受力分析，受到总重力、支持力和向左的静摩擦力，根据牛顿第二定律，有

分析：上滑过程中，下滑过程中，地面对斜面体的静摩擦力方向一直未变，向左，故D错误。
故选：。
根据牛顿第二定律求出减速上滑和加速下滑过程中的加速度，再根据运动学公式分析时间；
根据功能关系分析能量的损失；
物体先减速上滑，后加速下滑，加速度一直沿斜面向下；对整体受力分析，然后根据牛顿第二定律求解地面对物体的摩擦力的方向。
本题关键是用整体法对进行受力分析，然后根据牛顿第二定律和运动学公式列方程分析求解；知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁。
 

5.【答案】
 

【解析】

【分析】先对甲图中和受力分析，根据平衡条件求解出动摩擦因数；再对乙图中的和受力分析，根据牛顿第二定律列式求解加速度。
本题关键是灵活地选择研究对象，然后受力分析，根据平衡条件和牛顿第二定律列式求解。

【解答】匀速运动时，根据平衡条件知，；互换位置后，对两物块分别应用牛顿第二定律得，，，联立解得，C正确．  

6.【答案】
 

【解析】

【分析】汽车刹车看作是匀减速直线运动，末速度为零，刹车加速度由滑动摩擦力提供，然后根据匀变速直线运动的位移速度公式即可求解。
解答此题的关键是知道匀减速直线运动，末速度为零，可反向看成初速度为的匀加速运动，位移速度公式可简化为：从而使问题简单化。

【解答】设汽车刹车后滑动过程中的加速度大小为，由牛顿第二定律得：，解得：由匀变速直线运动的速度位移关系式得，可得汽车刹车前的速度大小为： ，B正确．  

7.【答案】
 

【解析】

【分析】
图像的斜率表示加速度；根据图像的面积表示位移；根据功率表达式分析功率。
本题是图像的与生活中的物理相联系的知识，不难。
【解答】
A.减速前该车的速度为，减速前该车没有超速，故A错误；
B.图像的斜率表示加速度，，故B正确；
C.根据图像的面积表示位移可知，驾驶员开始减速时距斑马线，故C错误；
D.根据功率表达式可知，在加速阶段，牵引力恒定，速度增大，汽车在加速阶段发动机的输出功率逐渐增大，故D错误；
故选B。  

8.【答案】
 

【解析】

【分析】
汽车匀速行驶时牵引力等于阻力，根据功率和速度关系公式，功率减小一半时，牵引力减小了，物体减速运动，根据牛顿第二定律分析加速度和速度的变化情况即可．
本题关键分析清楚物体的受力情况，结合受力情况再确定物体的运动情况．
【解答】
汽车匀速行驶时牵引力等于阻力；功率减小一半时，汽车的速度由于惯性来不及变化，根据功率和速度关系公式，牵引力减小一半，小于阻力，合力向后，汽车做减速运动，由公式可知，功率一定时，速度减小后，牵引力增大，合力减小，加速度减小，故物体做加速度不断减小的减速运动，当牵引力增大到等于阻力时，加速度减为零，物体重新做匀速直线运动；故B正确，ACD错误。
故选B。  

9.【答案】
 

【解析】解：、小车的运动可分解为沿绳方向和垂直于绳的方向两个运动，设斜拉绳子与水平面的夹角为，
由几何关系可得：，所以；故AB错误；

、因汽车匀速直线运动，而逐渐变小，故逐渐变大，物体有向上的加速度，处于超重状态，故C正确，D错误。
故选：。
解决本题的关键将汽车的运动分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，知道沿绳子方向的速度等于重物的速度大小。
 

10.【答案】
 

【解析】解：、时间内，汽车的速度是均匀增加的，是匀加速直线运动，汽车的牵引力不变，加速度不变，由知功率增大，故A、B错误。
C、时间内，汽车的功率保持不变，速度在增大，由知汽车的牵引力在减小，由牛顿第二定律知，知加速度减小，故C正确，D错误。
故选：。
汽车从静止开始做匀加速直线运动，随着速度的增加，汽车的功率也要增大，当功率达到最大值之后，功率不能在增大，汽车的牵引力就要开始减小，以后就不是匀加速运动了，当实际功率达到额定功率时，功率不能增加了，要想增加速度，就必须减小牵引力，当牵引力减小到等于阻力时，加速度等于零，速度达到最大值．
本题考查汽车匀加速运动的启动方式，明确汽车的功率与牵引力、速度的关系，结合匀加速运动的特点：加速度不变，速度均匀增大，分析汽车的运动情况．
 

11.【答案】
 

【解析】

【试题解析】
【分析】
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。合外力决定了物体的加速度，合外力与加速度具有瞬时对应关系，加速度要使速度发生变化需要一段时间，加速度与速度无决定性关系。
本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。
【解答】
A.根据牛顿第二定律，加速度与合外力具有瞬时对应关系，所以物体受到力作用的瞬间产生加速度，故A正确；
B.加速度的方向由合外力的方向来决定，故加速度的方向与合力的方向总是一致的，故B错误；
C.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C错误；
D.根据牛顿第二定律，加速度与合外力方向始终一致，物体做初速度为的匀加速直线运动时，加速度与速度同向，所以在初速度为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D正确。
故选AD。  

12.【答案】
 

【解析】

【分析】
解决本题的关键在于掌握牛顿第二定律，知道加速度与合力的关系。根据牛顿第二定律，知加速度与合力成正比，与质量成反比，加速度方向与合力方向相同。
【解答】
A、加速度与合力的关系是瞬时对应关系，随合力的变化而变化。故A正确。
B、加速度的方向与合力的方向相同。故B正确。
C、速度变化大，加速度不一定大，则合力不一定大。故C错误。
D、质量是物体的固有属性，不随合力、加速度的变化而变化。故D错误。  

13.【答案】
 

【解析】

【分析】
本题考查了牛顿第二定律的应用。当弹簧的两端与物体相连时，由于物体有惯性，所以弹簧的长度不会发生突变，因此在瞬时问题中，弹簧弹力的大小认为是不变的，也就是此时弹簧的弹力不突变，使用隔离法和整体法确定研究对象，由牛顿第二定律列出方程本题即可求解。
【解答】
A.在轻绳刚被剪断的瞬间，弹簧的弹力不能突变，则物体受力情况不变，故物体的加速度大小为零，故A错误；
B.将物体和看成一个整体，根据牛顿第二定律得：，即物体的加速度大小为，故B错误；
C.在轻绳刚被剪断的瞬间，弹簧的弹力不能突变，则物体受力情况不变，物体受到自身的重力和弹簧向上的弹力，二力平衡，因为物体恰好与吊篮顶接触且不挤压，故物体与吊篮的顶板之间的压力为零，故C正确；
D.在轻绳刚被剪断的瞬间，受到重力和对的压力，由牛顿第二定律可得：
解得：，故D错误。
故选AC。  

14.【答案】
 

【解析】

【分析】
小球加速度的大小为可能向上也可能向下，拔去销钉瞬间，上面一个弹簧对小球的作用力为，小球只受到下面弹簧的作用力，根据牛顿第二定律算出上面弹簧对小球的作用力，如拔去销钉则下面一根弹簧作用力为，再根据牛顿第二定律即可求解，要注意方向。
本题主要考查了牛顿第二定律的应用，要求同学们能正确进行受力分析，注意加速度是矢量，难度不大。
【解答】
设小球的质量为，向上为正方向，刚开始受力平衡，则有：

拔去销钉瞬间有：
所以或
所以或
去销钉瞬间，小球受弹簧和重力的作用，
加速度为：或
故选B。  

15.【答案】；逐渐增大；；
 

【解析】解：将小球拉起至使细线处于水平位置，小球受到的外力的作用与其重力的大小是相等的，小球在水平方向的拉力是，所以铁架台只受到重力与电子秤的支持力，则铁架台受到的支持力等于其重力，根据牛顿第三定律可知，此时电子秤受到的压力等于铁架台的支持力，则电子秤的读数为．
从释放小球至小球向下运动到最低点过程，小球做速度增大的圆周运动，向心力逐渐增大，同时细线与竖直方向增加的夹角减小，则小球受到的向心力在竖直方向的分力增大；根据牛顿第三定律可知，铁架台在竖直方向受到的细线的拉力增大，竖直方向受到的支持力也随着增大，所以电子秤读数增大；
忽略空气阻力，当小球运动到最低点时，小球的机械能守恒，则：

又由于绳子的拉力与重力的合力提供向心力，则：

联立得：
根据牛顿第三定律，细线的拉力为．
以铁架台为研究对象，铁架台受到重力、电子秤的支持力和细线的向下的拉力，得：

所以：
根据牛顿第三定律可知，电子秤受到的压力是
电子秤的读数是：
故答案为：；逐渐增大；，
根据共点力平衡分析将小球拉起至使细线处于水平位置时电子秤读数；
结合圆周运动与向心力的特点，分析电子秤的示数的变化；
结合机械能守恒与牛顿第二定律，求出细线的拉力，然后以铁架台为研究对象，求出铁架台受到的支持力，电子秤的示数．
该题利用电子秤探究小球在竖直面内的圆周运动，属于设计性的实验，在解答的过程中首先要理解实验的原理，然后结合实验的原理进行分析即可．
 

16.【答案】 
 

【解析】解：通过甲、乙光电门的速度分别为：


根据速度位移公式可知：，解得
根据牛顿第二定律可知
其中
解得。
故答案为：；。
根据求得通过光电门的速度，根据速度位移公式求得加速度；根据牛顿第二定律求得摩擦因数。
要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握。
 

17.【答案】解：
对小球受力分析可知，撤去拉力之前有：，解得撤去拉力前瞬间轻绳对小球的拉力大小：；
撤去拉力瞬间，小球在沿绳的方向合力为零，故其重力垂直与绳方向的分力大小等于球受的合力，故有：，解得此时球的加速度大小为：；
当小球摆到最低点时，对小球受力分析可得：，解得小球在最低点时受到的拉力大小：。
 

【解析】对小球受力分析可知：撤去拉力之前根据平衡条件求出撤去拉力前瞬间轻绳对小球的拉力大小；
撤去拉力瞬间，由力的分解结合牛顿第二定律解得其瞬时加速度；
当小球摆到最低点时，对小球受力分析，根据向心力公式求出小球在最低点时轻绳受到的拉力大小。
本题主要考查物体的受力分析，熟悉牛顿第二定律的瞬时性是解题的关键，难度不大。
 

18.【答案】解：物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得：， 
物体运动的位移是：， 
力在内对物体所做的功为： 
力在内对物体所做的功的平均功率为： 
 
末物体的速度为： 
所以末力对物体所做的功的瞬时功率为： 
。
答：力在内对物体所做的功是；  
力在内对物体所做功的平均功率是； 
在末力对物体所做功的瞬时功率是。
 

【解析】求物体的平均功率和瞬时功率的时候一定要注意对公式的选择，瞬时功率只能用来求解。
由物体的运动规律，可以求得物体运动的位移的大小，再根据功的公式可以直接求得功的大小； 
求的是平均功率，用前面求出的总功除以总的时间就可以； 
瞬时功率要用力与瞬时速度的乘积来计算，根据运动规律可以求得瞬时速度的大小，再由瞬时功率的公式可以求得瞬时功率的大小。
 

19.【答案】解：下滑时由牛顿第二定律得：
解得：
由位移公式得下滑时间：
第一次与挡板相碰时的速率：
上滑时由动能定理得：
解得：
滑块最终停在挡板处，由动能定理得：
解得总路程：
答：滑块第一次下滑的时间是；
滑块与挡板第一次碰撞后上滑的最大距离是；
滑块在直杆上滑过的总路程是。
 

【解析】下滑时由牛顿第二定律求得加速度大小，再由位移公式可求得下滑时间；
由速度公式可求得第一次与挡板相碰时的速率，由动能定理可求得上滑的最大距离；
滑块最终静止在挡板上，对整个过程，运用动能定理列式，可求得总路程。
本题分析时，要灵活选择研究过程，选择合适的规律列式，要知道滑动摩擦力做功与总路程有关。