2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册 5.3牛顿第二运动定律 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册
5.3牛顿第二运动定律 跟踪训练（解析版）
1．2018年10月20日，我国自行设计研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600水上首飞成功，AG600在水面起飞时，其在水面加速滑行过程中受到的合外力（　　）
A．方向与滑行方向相同 B．方向竖直向上
C．大小为零 D．方向沿滑行方向斜向上
2．无人乘坐时扶梯运转得很慢，当有人站上扶梯时，它会先加速，再匀速运转。一同学在乘坐电动扶梯时，（该同学与电动扶梯保持相对静止），恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是（　　）
A．该同学对扶梯的压力大小始终等于他所受的重力大小
B．该同学始终受到摩擦力作用
C．该同学所受的摩擦力大小与扶梯的加速度大小无关
D．该同学受到扶梯的作用力大小先大于重力后等于重力
3．如图所示，斜面固定在水平地面上，质量为的小滑块在沿平行于斜面向上的拉力的作用下，沿倾角为的粗糙斜面从底端自静止开始向上滑动，F作用2s后撤去，物体在斜面上继续上滑后，速度减为零，已知，，重力加速度大小，忽略空气的阻力，则物体与斜面间的动摩擦因数为（　　）
A．0.4 B．0.5 C．0.6 D．0.7
4．如图所示，光滑水平面上放置M、N、P、Q四个木块，其中M、P质量均为，N、Q质量均为，M、P之间用一轻质弹簧相连。现用水平拉力拉N，使四个木块以同一加速度向右运动，则在突然撤去的瞬间，下列判断错误的是（ ）
A．P、Q间的摩擦力不变 B．M、N间的摩擦力不变
C．M、N的加速度大小仍为 D．P、Q的加速度大小仍为
5．如图所示，一小车在光滑水平面上匀速运动，用细线OA和AB将一质量为m的小球悬挂在小车中，其中OA与竖直方向成30°角，∠AOB=15°，AB水平并与固定在小车侧壁上的拉力传感器相连。重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，现使小车在水平外力作用下做匀变速直线运动，且欲使传感器示数为零，则 （　　）
A．小车所受水平外力一定向右
B．小车可能向右运动，加速度大小为16m/s2
C．小车的加速度一定向左，大小可能为20m/s2
D．小车的加速度一定向左，大小一定为m/s2
6．如图所示，一足够长、质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，一个质量m=1kg、大小可以忽略的铁块放在木板的右端铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4，已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等取g=10m/s2。若对铁块施加一个大小从零开始连续增加的水平向左的力F，则下列说法正确的是（　　）
A．铁块与木板之间摩擦力的最大值为4N B．木板与地面之间摩擦力的最大值为4N
C．当F>2N时，M、m一定相对滑动 D．当F>6N时，铁块受到的摩擦力大小为2N
7．两个质量分别为m1=2kg，m2=3kg的物体置于光滑的水平地面上，中间用轻质弹簧测力计连接。两个大小分别为F1=40N，F2=15N的水平拉力分别作用在m1，m2上，如图所示。两物体在水平地面上运动，则下列说法正确的是（　　）
A．弹簧对m1的弹力与弹簧对m2的弹力是一对平衡力
B．弹簧对m1的弹力与弹簧对m2的弹力大小相等方向相反，是一对作用力和反作用力
C．稳定后两个物体的加速度大小相等方向相反
D．弹簧测力计的示数为30N
8．如图所示，粗糙水平桌面上轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连。弹簧处于自然长度时物块位于O点。现用水平向右的力将物块从O点拉至A点。撤去拉力后物块由静止向左运动，经O点到达B点时速度为零，然后再向右返回，做往复运动。则上述过程中（　　）
A．物块第一次经过O点时速度最大 B．A→0过程中，物块加速度先减小再增大
C．AO间距离与OB间距离相等 D．物块最终一定停在O点
9．如图所示，小球A被轻质弹簧和细线连接，轻质弹簧另一端固定在左侧竖直墙上，轻质弹簧与竖直方向的夹角为60°，细线另一端固定在右侧竖直墙上，且保持水平，A、B两小球由另一根竖直轻质弹簧连接。开始时A、B两球均静止，某时刻剪断细线，关于剪断细线瞬间A、B的加速度大小、，下列说法正确的是（小球B的质量是小球A的两倍，重力加速度大小为g）（　　）
A． B．，
C．， D．﹐
10．我国快递行业迅猛发展， 2021年“6·18”淘宝天猫全天成交额成绩可喜。工作人员在分快递时常用传送带传送快递商品。如图所示的倾斜传送带向高处传送质量为的快递商品，传送带倾角为37°，传送带的底端和顶端之间的距离，传送带以恒定速率顺时针方向运行，将快递商品静止放于传送带底端，经过一段时间将快递商品传送到传送带的顶端，快递商品与传送带间的动摩擦因数为。快递商品可以看作质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，，，下列说法正确的是（　　）
A．快递商品从底端传送到顶端用的时间为
B．快递商品从底端传送到顶端过程中滑动摩擦力对快递商品做的功为126J
C．快递商品从底端传送到顶端过程中机械能的增量为117J
D．快递商品从底端传送到顶端过程中电动机比空载时多消耗的电能为180J
11．如图甲所示，倾角为且足够长的传送带以恒定的速率沿逆时针方向运行。时，将质量为的物体（可视为质点）轻放在传送带上，物体相对地面的图像如图乙所示。设沿传送带向下为正方向，重力加速度g取。则：
A．传送带的速率
B．传送带的倾角
C．物体与传送带之间的动摩擦因数
D．内摩擦力对物体做功
12．如图，物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上。A、B质量分别为、，A、B之间的动摩擦因数，开始时，此后逐渐增加，在增大到的过程中，则下列说法中不正确的是（　　）
A．当拉力时，两物体均保持静止状态
B．两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始相对滑动
C．两物体间从受力开始就有相对运动
D．两物体间始终没有相对运动
13．质量分别为M和m的两物块A、B大小相同，将它们用轻绳跨过光滑定滑轮连接。如图甲所示，绳子平行于倾角为α的斜面，A恰好能静止在斜面上，不考虑两物块与斜面之间的摩擦，若互换两物块的位置，按图乙放置，然后释放A。已知斜面固定，重力加速度大小为g，则（ ）
A．此时轻绳的拉力大小为mg
B．此时轻绳的拉力大小为Mg
C．此时A运动的加速度大小为(1–cosα)g
D．此时A运动的加速度大小为(1–sinα)g
14．如图甲所示，倾角为的粗糙斜面体固定在水平面上，初速度为v0= 10m/s，质量为的小木块沿斜面上滑，若从此时开始计时，整个过程中小木块速度v的平方随路程变化的关系图像如图乙所示，取10m/s，下列说法正确的是（ ）
A．内小木块做匀减速运动 B．在时刻，摩擦力反向
C．斜面倾角 D．小木块与斜面间的动摩擦因数为0.5
15．如图所示，甲、乙两煤块（在传送带上滑行时会留下痕迹）质量分别为1kg、2kg，放在静止的水平传送带上，两者相距5m，与传送带间的动摩擦因数均为0.2。t=0时，甲、乙分别以6m/s、3m/s的初速度开始向右滑行t=0.5s时，传送带启动（不计启动时间），立即以4m/s的速度向右做匀速直线运动。传送带足够长，g=10m/s2。下列说法正确的是（　　）
A．t=0.5s时，两煤块相距1.5m B．t=1.5s时，两煤块速度相等
C．0~1.5s内，甲在传送带上留下的划痕长为3m D．0~1.5s内，乙相对传送带的位移为2.25m
16．如图所示，长度为l的书本A露出桌面一部分，文具盒B位于A上，其右边缘与桌面右边缘在同一竖直线上， A、B均静止。时，为使A、B发生相对滑动，某同学对A施加一水平向左的恒力F（大小未知），直至作用到手掌触碰到桌面边缘时撤去F（桌子始终静止）。当时，该同学发现B的右边缘恰好滑到书本A的右边缘，且以后不再相对书本向右滑出。已知：A、B质量为别为2m、m，A与桌面、A与B间的动摩擦因数分别为μ1=0.5、μ2=0.3，重力加速度为g，整个运动中忽略书本的形变对运动的影响，且A、B的运动均为同一水平方向的直线运动。求：
（1）撤去F时，A、B的加速度大小a1、a2；
（2）之后的运动过程中， B相对于A滑动的位移；
（3）恒力F的大小。
17．（在抗击新冠肺炎疫情期间，为解决市民给警察和医生捐赠的物资无法送达的问题，某机构决定采用无人机配送物资，为检测其安全性，选择一款能够垂直起降的小型四旋翼无人机做试验，如图所示，其质量，动力系统提供的最大升力。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器在空中运动时所受的阻力大小恒为。
（1）无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞，求在时离地面的高度h；
（2）当无人机悬停在距离地面高度处，由于动力设备故障，无人机突然失去动力而坠落，若来不及采取任何措施，求无人机坠落地面的速度；
（3）为使无人机落地时速度刚好等于零，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供最大升力，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间。
18．如图所示，一个质量m=1kg的物块，在拉力F=5N作用下，丛静止开始沿水平面做匀加速直线运动，拉力方向与水平方向成θ角，θ=37°，物块与水平面之间的动摩擦因数μ=0.5，取重力加速度为g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8
（1）作出物块的受力分析图；
（2）求物块运动的加速度大小；
（3）物块从静止开始运动时间t=10s后撤去F，求物块还能运动多远。
19．如图所示，传送带与水平方向成37°，且始终以v0=5m/s的速度顺时针转动。将质量m=6kg、可视为质点的物块轻放在传送带顶端A，经时间t0=1.5s后物块运动到传送带底端B。已知物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，取sin37°=0.6，求：
（1）物块刚放在传送带上时的加速度大小a1；
（2）传送带A、B间的距离x。
20．一质量为m=2 kg的滑块在倾角为θ=30°的足够长的斜面上在无外力F的情况下以加速度a=2.5 m/s2匀加速下滑。若用一水平向右的恒力F作用于滑块，如图所示，使滑块由静止开始向上匀加速运动，在0～2 s时间内沿斜面运动的位移x=4 m。求：（g取10 m/s2）
（1）滑块和斜面之间的动摩擦因数μ；
（2）恒力F的大小。
参考答案
1．A
【详解】
根据牛顿第二定律可知“鲲龙”AG600在水面加速滑行过程中受到的合外力与速度方向相同，即合外力方向与滑行方向相同。
故选A。
2．D
【详解】
AB．在匀速运动的过程中，该同学处于平衡状态，只受重力和支持力;在慢慢加速的过程中，加速度与速度同方向，该同学受重力、支持力和摩擦力三个力作用，如下图所示，此时支持力大小大于重力大小，故AB错误；
C．该同学和扶梯没有相对运动，所受的摩擦力为静摩擦力，扶梯的加速度增大，静摩擦力也随之增大，故C错误；
D．在加速上升过程中，扶梯水平方向给同学摩擦力，竖直方向有向上的加速度，故竖直方向的支持力大于重力，所以合力大于重力，在匀速运转时，扶梯对该同学的力与重力平衡，大小等于重力，所以该同学受到扶梯的作用力大小先大于重力后等于重力，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】
力F作用时，根据牛顿第二定律得
撤去F后，对物体进行受力分析，根据牛顿第二定律得
又因为
解得
故选B。
4．B
【详解】
AD．撤去F瞬间，弹簧弹力不变，P、Q系统所受合力不变，加速度不变，所以P和Q受力情况不变，P、Q间的摩擦力不变，AD正确，不符合题意；
BC．对于整个系统有
撤去F前，对于M有
对于M、N系统有
联立解得
撤去F后，对于M、N系统有
解得
对于N有
所以M、N间的摩擦力发生变化，M、N的加速度大小不变，B错误，符合题意，C正确，不符合题意。
故选B。
5．B
【详解】
A．欲使传感器示数为零，则小球只受细线OA拉力和自身重力作用，需满足小车具有水平向左的加速度，小车要么向左加速，要么向右减速，则由牛顿第二定律可知小车所受水平外力一定向左，故A错误；
BCD．对小球受力分析，如下图所示小球的位置应该处于A和之间
设OA与竖直方向的夹角为，此时
根据牛顿第二定律，可得
解得
代入数据得
结合A选项，可得B正确，CD错误。
故选B。
6．A
【详解】
A．铁块与木板之间摩擦力的最大值为
选项A正确；
B．木板与地面间的摩擦力的最大值为
选项B错误；
C．当F≤2N时，木板和铁块相对地面静止
当F>2N且木板和铁块一起相对地面加速运动时设此时系统的加速度为a，根据牛顿第二定律，对整体有
对铁块有
可得
从此关系式可以看出，当
时，M、m相对静止，M、m整体向左运动，选项C错误；
D．对整体有
对铁块有
即
（N）
当F>6N时，铁块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为4N，选项D错误。
故选A。
7．D
【详解】
A．弹簧对的弹力作用在 上，弹簧对的弹力作用在 上，作用在不同的物体上，不是一对平衡力，A错误；
B．作用力和反作用力是两个相同物体之间的相互作用，弹簧对的弹力与弹簧对的弹力不是两个相同物体之间的相互作用，不是相互作用力，B错误；
C．稳定后把两个物体看成整体，稳定后合力向右，则加速度大小相等，方向向右，C错误；
D．根据牛顿第二定律
解得
选 为对象
解得
D正确；
故选D。
8．B
【详解】
A．第一次经过O点时，弹簧的弹力为零，而摩擦力向右，物体已经减速运动，因此第一次速度最大位置在O点的右侧，A错误；
B．A→O过程中，物体所受的合外力先减小到零然后反向增大，因此物块加速度先减小再增大，B正确；
C．由于第一次速度最大的位置在O点的右侧，由于减速和加速运动的过程中，具有对称性可知
C错误；
D．当物体在某位置速度减小到零时，若此时弹簧的弹力小于最大静摩擦力时，物体将无法运动，该位置不一定在O点，D错误。
故选B。
9．D
【详解】
设AB两个小球的质量为m和2m，以球整体作为研究对象，A处于静止状态受力平衡，由平衡条件得细线拉力
剪断细线瞬间弹簧的弹力没有变化，A球受到的合力与原来细线的拉力大小相等，方向相反，由牛顿第二定律得
B球的受力情况不变，则加速度仍为0。
故选D。
10．CD
【详解】
由牛顿第二定律
解得商品加速度
加速到时，由运动学公式
，
可知，商品走过的位移
商品与传送带共速后，与传送带一起匀速运动，时间
所以，快递商品从底端传送到顶端用的时间为，选项A错误；
B．快递商品从底端传送到顶端过程中滑动摩擦力对快递商品做的功
选项B错误；
C．快递商品从底端传送到顶端过程中商品机械能的增量
选项C正确；
D．商品与传送带的相对位移
产生的热量
消耗的电能
选项D正确。
故选CD。
11．AD
【详解】
A．当物体的速率超过传送带的速率后，物体受到的摩擦力的方向发生改变，加速度也发生改变，根据v－t图象可得，传送带的速率为v0＝10 m/s， A正确；
BC．1.0 s之前的加速度a1＝10 m/s2，1.0 s之后的加速度a2＝2 m/s2，结合牛顿第二定律得
gsin θ＋μgcos θ＝a1
gsin θ－μgcos θ＝a2
解得
sin θ＝0.6
θ＝37°
μ＝0.5
BC错误；
D．根据公式可得摩擦力大小
Ff＝μmgcos θ＝4 N
在0～1.0 s内，摩擦力对物体做正功，在1.0～2.0 s内，摩擦力对物体做负功，0～1.0 s内物体的位移为5 m，1.0～2.0 s内物体的位移是11 m，0～2.0 s内摩擦力做的功为
－4×(11－5) J＝－24 J
D正确。
故选AD。
12．ABC
【详解】
隔离B受力分析，当A、B间摩擦力达到最大静摩擦力时，A、B相对滑动，由牛顿第二定律
解得
以整体为研究对象，由牛顿第二定律
由此可知，当外力F达到48N时，A、B才会发生相对滑动。
故选ABC。
13．AD
【详解】
第一次按题图甲放置时A静止，则由平衡条件可得
互换位置后，对整体，由牛顿第二定律
联立解得
对m，由牛顿第二定律
解得
故选AD。
14．BD
【详解】
A．由匀变速直线运动的速度位移公式
并结合图像可得a = - 10m/s2，由图像可知，初速度v02= 100(m/s)2，v0= 10m/s，减速运动时间
A错误；
B．由图示图像可知，在内小木块向上做匀减速运动，后小木块反向做匀加速运动，时摩擦力反向，B正确；
CD．由图像可知，物体反向加速运动时的加速度为
由牛顿第二定律得
，
代入数据解得
，
C错误，D正确。
故选BD。
15．BC
【详解】
A．t=0.5s时，两煤块的的速度
此时两煤块间的距离
A错误；
B．在0.5s~1.5s时间内，甲先减速度运动，减速的时间
因此甲煤块在时速度与传送带速度相等，接下来一直匀速运动。而煤块乙先加速运动，加速度时间
因此乙煤块在时刻速度与传送带速度相等，B正确；
C．0~1.0s内，甲在传送带上一直减速运动，留下的划痕长度
C正确；
D．在0~0.5s内，乙相对传送带的位移
在0.5s~1.5s内，乙相对传送带的位移
因此乙相对传送带的位移为
D错误。
故选BC。
16．（1）0.9g；0.3g；（2）；（3）
【详解】
（1）撤去恒力F时：对A由牛顿第二定律
解得
对B由牛顿第二定律
解得
.
（2）t1前B一直匀加速，在t1时刻A、B共速v，则由运动学公式
t1后，对A由牛顿第二定律
解得
对B加速度依然为
所以B相对于A滑动的位移
（3）恒力F作用t0时间的阶段，对A由牛顿第二定律
该阶段A的速度
撤去恒力F，t1-t0时间的阶段A运动情况
t1前B一直匀加速，位移
且
.
联立上述方程可解得
17．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）由牛顿第二定律，有
上升高度
代入数据得
（2）下落过程中
解得
落地速度满足
代入数据解得
（3）恢复升力后向下减速运动过程
解得
设恢复升力时的速度为，则有
解得
代入数据解得
18．（1） （2）0.5m/s2；（3）2.5m
【详解】
（1）受力示意图如图所示
（2）建立如图所示的直角坐标系，根据牛顿第二定律
x方向
y方向
加速度
a=0.5m/s2
（3）物块做匀加速直线运动10s，速度大小为
撤去拉力后，水平方向物块只受滑动摩擦力
撤去拉力后，物块还能运动的距离
19．（1）；（2）
【详解】
（1）由于传送带顺时针转动，物块刚放在传送带上时受到的滑动摩擦力方向沿传送带向下，由牛顿第二定律得
解得
（2）设物块从开始到与传送带共速所用的时间为，在时间内的位移大小为，物块与传送带速度相等后受到的滑动摩擦力方向沿传送带向上，设之后物块在传送带上运动的加速度大小为，加速时间为，位移大小为，则有
解得
20．（1）；（2）N
【详解】
（1）根据牛顿第二定律可得
mgsin θ-μmgcos θ=ma
代入数据解得

（2）滑块沿斜面向上做匀加速直线运动，由
x=a1t2
代入数据解得加速度大小
a1=2 m/s2
根据牛顿第二定律可得
Fcos θ-mgsin θ-μ（Fsin θ＋mgcos θ）=ma1
代入数据得
F=N