2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册 5.3牛顿第二运动定律 同步作业（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 同步作业（解析版）
1．如图所示，一辆货车载着一些相同的圆柱形光滑空油桶，底部一层油桶平整排列且相互紧贴，上一层只有一只桶C自由摆放在A、B桶之间。当向左行驶的货车紧急刹车时，桶C有可能脱离桶B而撞向驾驶室造成危险。取重力加速度大小，为了安全，货车刹车时加速度最大不能超过（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示，白色传送带保持v0=10m/s的速度逆时针转动，现将一质量为0.5kg的煤块轻放在传送带的A端，煤块与传送带间动摩擦因数μ=0.5，传送带AB两端距离x=29m，传送带倾角为37°，（sin37°=0.6，cos37°=08，g取10m/s2）则煤块从A端运动到B端所经历的时间为（　　）
A．2.9s B．3.0s C．3.4s D．3.8s
3．如图所示，固定的倾斜直杆与水平方向成α角，直杆上套有一个圆环，圆环通过一根细线与一只小球相连接，当圆环沿直杆由静止开始下滑时，小球与圆环保持相对静止，细线伸直，且与竖直方向成β，下列说法正确的是（　　）
A．若直杆光滑，一定有α=β B．若直杆光滑，β有可能为零
C．若直杆粗糙，β不可能为零 D．若直杆粗糙，有可能α<β
4．如图甲所示，质量的物块静止在水平地面上，物块与水平地面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，在物块上施加一水平向右、大小按图乙所示随时间变化的拉力F，2s后撤去拉力F。已知重力加速度大小，下列说法正确的是（　　）
A．0~2s内物块一直在做加速度增大的加速运动
B．0~2s内拉力的冲量大小为4.5N·s
C．0~2s内物块受到的滑动摩擦力的冲量大小为8N·s
D．2s末物块的速度大小为0.25m/s
5．下列说法正确的是（　　）
A．物体速度为零时，所受合力一定为零
B．桌面对书的支持力和书对桌面的压力是一对平衡力
C．跳远运动员助跑起跳，是为了通过提高他自身的惯性来提高成绩
D．由牛顿第二定律F=ma可知，当我们用很小的力去推很重的桌子时，却推不动，这是因为桌子所受的合力为零，加速度为零
6．两位小朋友玩弹珠子游戏。固定直杆与水平面的夹角为，两颗有孔的珠子a、b穿在直杆上，初始时珠子之间的距离为l。一位小朋友将珠子a沿杆方向以速度弹出，另一个小朋友同时将珠子b无初速度释放，经时间t，在珠子a返回过程中两珠子相遇。珠子与杆之间的摩擦很小，可忽略，，，则（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示，质量为m、的小球A、B用一轻杆相连，现以相同的初速度竖直向上抛出，受到的空气阻力大小均恒为f，下列说法正确的是（　　）
A．上升过程中轻杆的弹力为零
B．上升过程中轻杆对小球A的弹力竖直向下
C．下降过程中轻杆对小球A的弹力竖直向上
D．下降过程中轻杆对小球A的弹力竖直向下
8．如图所示，质量为m的物体受到一个与水平面成θ角的推力F，在水平面上做匀速直线运动，则（　　）
A．物体受到3个力的作用
B．物体对水平面的压力为mg
C．物体受到的摩擦力为f=Fsinθ
D．撤去F，短时间内物体继续向右运动，受到摩擦力作用
9．一质量为的卡丁车，沿水平路面行驶，在任意一段时间内保持牵引力不变，卡丁车每经过速度增大，某时刻关闭发动机后，卡丁车经过滑行后停止运动，整个过程中卡丁车受到的阻力为恒力，则（　　）
A．卡丁车受到的牵引力为
B．开始时卡丁车的加速度大小为
C．关闭发动机这一时刻的速度大小为
D．卡丁车受到的阻力为
10．如图所示，A、B两物块的质量分别为2m和m，静止叠放在水平地面上、A、B间动摩擦因数为μ，B与地面间的动摩擦因数为，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现对A施加一水平拉力，则下列选项正确的是（　　）
A．当F<2μmg时，A、B都相对地面静止
B．当F=mg时，A、B间的摩擦力为mg
C．当F>3μmg时，A相对B滑动
D．无论F为何值，B的加速度不会超过g
11．如图所示，一根很长且不可伸长的轻绳跨光滑的定滑轮，两端分别系着四个质量相同的小物块A、B、C、D，其中A、B用不可伸长的短绳相连，C、D用一轻弹簧相连。初状态时，4个物块处于静止伏态，不计空气阻力，物块可以看成质点。重力加速度为g下列说法正确的是（　　）
A．剪断间绳子瞬间，D物块的加速度为g，方向竖直向下
B．剪断间绳子瞬间，C物块的加速度为，方向竖直向下
C．剪断间弹簧瞬间，A物块的加速度为，方向竖直向下
D．剪断间弹簧，B的加速度为g
12．如图所示，一辆小车静止在水平地面上，车内固定着一个倾角为60°的光滑斜面OA，光滑挡板OB可绕转轴O在竖直平面内转动。现将一重力为G的圆球放在斜面与挡板之间，挡板与水平面的夹角θ=60°。下列说法正确的是（　　）
A．若保持挡板不动，则球对斜面的压力大小为G
B．若保持挡板不动，使小车水平向左运动，则球对挡板的压力可能为零
C．若挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，则球对挡板的压力先减小后增大
D．若挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，则球对斜面的压力逐渐增大
13．长为的平板车放在光滑水平面上，质量相等、长度也为的长木板并齐地放在平板车上，如图所示，开始二者以共同的速度在水平面上匀速直线运动。已知长木板与平板车之间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（　　）
A．二者之间没有发生相对滑动，平板车刹车的加速度可能大于
B．为了避免二者之间存在相对滑动，平板车刹车的距离最小为
C．如果平板车突然以的加速度匀加速，则经长木板从平板车上掉下
D．如果平板车突然以的加速度匀加速，长木板从平板车上掉下时，平板车的速度为
14．如图所示，倾角为30°的粗糙斜面置于水平地面上，有一质量为的滑块B通过轻绳绕过定滑轮与质量为m的小球A相连（绳与斜面平行），滑块静止在斜面上，斜面也保持静止，则（　　）
A．滑块B受到四个力
B．斜面受到地面的摩擦力大小为
C．地面对斜面的弹力比滑块和斜面的重力之和小
D．地面对斜面的弹力比滑块和斜面的重力之和小
15．长为与水平面成角的传送带以的速度顺时针运行，一物块以某一初速度从底部滑上传送带，结果物块恰好到达传送带顶端而沿原路返回，如图所示。物块与传送带间的动摩擦因数为，取重力加速度。（　　）
A．物块的初速度为
B．物块的初速度为
C．物块在传送带上运动时间为
D．物块在传送带上留下的划痕长度为
16．木块A、B的质量分别为m1=2kg 和m2=1kg，将木块B放在粗糙的水平桌面上，桌面右侧边缘固定一光滑定滑轮，定滑轮正下方的木块A距地面的高度为h=0.6m，A、B之间用轻质不可伸长的细线跨过定滑轮连接，桌面上方的细线平行于桌面。一同学初始用与竖直方向成θ=53°斜向下的力F顶住B， A、B均静止不动，如图所示。某时刻该同学立即撤去力F，A落地后，木块B继续向右滑行，最终未碰到滑轮，整个过程桌面始终未动。已知小木块B与水平桌面之间的动摩擦因数为μ=0.5，滑动摩擦力视为最大静摩擦力，重力加速度为g 取10 m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6。
（1）求该同学顶住B的力F值的范围；
（2）求撤去力F后，木块B加速、减速过程中加速度的大小之比；
（3）求木块B在桌面上滑行的总距离。
17．如图所示，水平路面上行驶的汽车通过长度为20m的斜坡（坡度较小）后继续水平行驶，整个过程中，车厢底板上的塑料箱相对于车厢前端向后滑行的距离为d（塑料箱与车厢壁无接触），汽车上坡过程中，塑料箱的加速度（为塑料箱与车厢底部的动摩擦因数），整个过程中汽车的速率始终为，不考虑车长的影响，在A、B两处不考虑车速方向稍微改变带来的影响，重力加速度。若车速时，测得，求塑料箱与车厢底部的动摩擦因数。
18．倾角为的斜面体固定在水平地面上，其斜面总长，如图所示。一薄木板B置于斜面顶端，恰好能静止，木板B的质量，长度。有一个质量为的小物块A（可视为质点）以沿斜面向下大小为的初速度滑上木板B，A、B之间的动摩擦因数。木板B下滑到斜面底端碰到挡板后立刻停下，取最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，不计空气阻力。求：
（1）斜面体与木板B间的动摩擦因数；
（2）木板B与挡板碰撞前的瞬间的速度大小；
（3）物块A向下运动的总时间。（此问结果保留两位有效数字）
19．如图所示，用F = 2.0N的水平拉力，使质量m = 1.0kg的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动。求：
（1）物体运动的加速度大小a；
（2）物体在前3.0s内运动的位移大小x。
20．如图甲、乙中小球m1、m2原来均静止，现如果均从图中B处剪断，已知图甲中的弹簧和图乙中的下段绳子（m1=m2）
（1）它们的拉力将分别如何变化？
（2）如果均从图中A处剪断，则图甲中的弹簧和图乙中的下段绳子的拉力又将如何变化呢？
（3）试分析分别剪断A瞬间和剪断B瞬间每个小球的加速度？（只断一处）
参考答案
1．B
【详解】
对桶C进行受力分析，当C刚脱离B时，只受到重力和A对C的支持力，由于C的加速度方向向后，故C的合外力方向水平向后，根据几何关系及牛顿第二定律有
解得
选项B正确。
2．B
【详解】
共速前，对煤块受力分析有
解得
共速所用时间为
运动位移为
共速后，对煤块受力分析有
解得
根据运动学公式得
解得
所以运动的时间为
故选B。
3．A
【详解】
AB．若直杆光滑，环和小球均沿直杆加速下滑，做整体分析有
对小球分析有
联立解得
α=β
A正确，B错误；
CD．若直杆粗糙，环和小球均沿直杆加速下滑，做整体分析有
所以有
对小球分析有
则有
即
即杆粗糙时，只需满足即可。CD错误。
故选A。
4．D
【详解】
A．因为物块与水平地面间的动摩擦因数，故物块受到的摩擦力为
故当拉力小于摩擦力时，物体一直静止，加速度为零，故0~2s内物块不是一直在做加速度增大的加速运动，A错误；
B．根据冲量的定义可得
所以拉力与时间的图像面积代表冲量，故0~2s内拉力的冲量大小为
B错误；
C．因为当拉力小于摩擦力时，物体一直静止，这时摩擦力大小等于拉力的大小，小于滑动摩擦力，故0~2s内物块受到的滑动摩擦力的冲量大小小于8N·s，C错误；
D．1s末时物块才开始运动，根据动量定理得
解得
D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．物体速度为零时，所受合力不一定为零。如自由落体的初始时刻，速度为零，合力不为零。A错误；
B．桌面对书的支持力和书对桌面的压力是一对作用力和反作用力。B错误；
C．跳远运动员助跑起跳，是为了通过提高他起跳的速度来提高成绩，惯性只有质量决定，助跑不改变惯性。C错误；
D．由牛顿第二定律F=ma可知，当我们用很小的力去推很重的桌子时，却推不动，这是因为桌子所受的摩擦力与推力平衡，合力为零，加速度为零。D正确。
故选D。
6．A
【详解】
AB．由于在运动过程中珠子a、b有共同的加速度，珠子a相对珠子b向上以速度匀速运动，初始时珠子之间的距离为,故
解得
故A正确，B错误;
CD．若在珠子a刚要返回时相遇，则珠子a运动位移
则珠子b运动距离为
则
解得
若在珠子a返回到出发点时相遇，则
则
若在珠子a返回过程中两珠子相遇，则
故CD错误。
所以选A。
7．D
【详解】
AB．上升过程，整体由牛顿第二定律可得
设杆对A的作用力大小为F，方向向上，由牛顿第二定律可得
联立解得
故上升过程中轻杆对A的弹力大小为，方向向上，AB错误；
CD．下降过程，整体由牛顿第二定律可得
设杆对A的作用力大小为，方向向上，由牛顿第二定律可得
联立解得
故下降过程中轻杆对A的弹力大小为，方向向下，C错误，D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．物体受到推力、重力、支持力、滑动摩擦力共4个力的作用，A错误；
B．水平面对物体的支持力为
N=mg+Fsinθ
则由牛顿第三定律可知物体对水平面的压力为
=mg+Fsinθ
B错误；
C．物体做匀速直线运动，则受到的摩擦力
f=Fcosθ
C错误；
D．撤去F，由于惯性物体继续运动，仍受到滑动摩擦力作用，D正确；
故选D。
9．BD
【详解】
开始时卡丁车的加速度大小为
关闭发动机后
解得关闭发动机这一时刻的速度大小为
加速度为
卡丁车受到的阻力为
加速运动时
解得
F=600N
故选BD。
10．CD
【详解】
A．B与地面间的动摩擦因数为，当A、B相对地面静止时，此时最大的静摩擦力为
当 A、B都相对地面静止，当F<，A、B相对静止，但是与地面发生相对滑动，故A错误；
B．当A、B一起运动时，对A、B整体列牛顿第二定律
对A列牛顿第二定律
此时A、B之间的摩擦力达到最大，此时外力F也是A、B保持一起运动的最大值
解得
即当时，A、B两物体都是一起运动，当F=mg时，对A、B整体列牛顿第二定律
对A列牛顿第二定律
联立解得
故B错误；
C．当A、B一起运动时，对A、B整体列牛顿第二定律
对A列牛顿第二定律
此时A、B之间的摩擦力达到最大，此时外力F也是A、B保持一起运动的最大值
解得
故C正确；
D．当A、B发生相对滑动时，A对B的最大静摩擦力为，对B列牛顿第二定律可知
解得
无论F为何值，当A和B发生相对滑动，A对B的最大静摩擦力，故是物块B的最大加速度，故D正确。
故选CD。
11．BC
【详解】
A．对D受力分析，得弹簧弹力
F弹 =mg
剪断AB间绳子瞬间，D物块依然受力平衡，加速度为零，故A错误；
B．剪断AB间绳子瞬间，对AC整体受力分析，由牛顿第二定律得
F弹+mg-mg=2ma
得C的加速度为
a=0.5g
竖直向下，故B正确；
C．剪断CD间弹簧瞬间，对ABC整体受力分析，由牛顿第二定律得
2mg-mg=3ma
得A的加速度为，竖直向下，故C正确；
D．剪断CD间弹簧瞬间，对ABC整体受力分
析，由牛顿第二定律得
2mg-mg=3ma
得C的加速度为，竖直向上。故D错误。
故选BC。
12．ABC
【详解】
A．对小球进行受力分析如图
根据对称性可知
因此
可得球对斜面的压力大小
A正确；
B．若挡板的压力为零，则
可得向右的加速度
因此当小车水平向左减速运动，且加速度大小为时，球对挡板的压力为零，B正确；
CD．物体受力分析可得，若挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°时，在左侧力的三角形中，合力竖直向上不变，N1的方向不变，N2沿着顺时针方向逐渐转到竖直位置，可知N2先变小后增大，N1逐渐变小，即球对挡板的压力先减小后增大，对斜面的压力逐渐减小，C正确，D错误。
故选ABC。
13．BD
【详解】
A．由题意可知，为了避免二者之间存在相对滑动，由牛顿第二定律对长木板有
解得
此时长木板与平板车加速度大小相等，A错误；
B．对平板车由匀变速直线运动的速度位移公式得
解得平板车刹车的最小距离为
选项B正确；
CD．平板车加速后，设经时间t长木板从平板车上掉下，该过程中平板车的位移
长木板的位移为
又
由以上可解得
此时平板车的速度为
选项C错误，D正确。
故选BD。
14．BC
【详解】
A．由于滑块B的下滑分力等于绳子拉力，B不受斜面摩擦力的作用，因此滑块B受到三个力，A错误；
B．将斜面体和滑块B作为一个整体受力分析，在水平方向上
B正确；
CD．将斜面体和滑块B作为一个整体受力分析，在竖直方向上
C正确，D错误。
故选BC。
15．BCD
【详解】
AB．若物块初速度v0小于等于v，由牛顿第二定律可得
能上滑的最大距离为
无法到达传送带顶端，故物块初速度v0应大于v，前一阶段，物块减速上滑过程，由牛顿第二定律可得
当速度与传送带速度相等时，位移为
后一阶段，物块继续减速上滑，到达顶端时速度恰好为零，该过程的加速度大小为a1，该过程的位移为
总位移满足
联立解得
A错误，B正确；
C．物块上滑过程所用时间为
物块从最高点匀加速下滑过程的加速度大小为a1，设到达底端的时间为，由位移公式可得
解得
则
故物块在传送带上运动的总时间为，C正确；
D．物块最终回到传送带底端，位移为零，故在整个过程中传送带的位移等于两者的相对位移，即
而传送带总长为2L，即6m，故物块在传送带上留下的划痕长度为，D正确。
故选BCD。
16．（1）15N~75N；（2）2：3；（3）1m
【详解】
（1）B静止，力F1较小时
解得
B静止，力F2较大时
解得
则力F的范围介于15N~75N
（2）B加速时
减速时
故加速度大小之比为2：3
（3）B的最大速度由
得
B减速滑行的位移由
则B的滑行总距离为
17．0.5
【详解】
汽车在斜面上通过的时间
此过程塑料箱相对汽车发生的相对位移
汽车到达B点时塑料箱的速度
到达B点后，塑料箱将水平加速达到汽车的速度，令所需时间为，则
解得
发生的相对位移
塑料箱相对于车厢前端滑行的距离
由于，，代入表达式可得
18．（1）；（2）；（3）3.4s
【详解】
（1）木板恰静止在斜面上，在斜面方向上受力平衡.由
得
（2）物块A在木板上滑行，对A有
代入数据得
方向沿斜面向上
以木板B为研究对象
代入数据得
方向沿斜面向下.
假设A与B达到时，A还没有到达B板的下端，有
此过程中A的位移
B的位移
联立得
故A在B上滑行的距离为
说明以上假设成立.共速后，由于，且
A与木板B相对静止，一起匀速下滑，直到木板与底端挡板碰撞；木板B与挡板碰前的速度为.
（3）A与木板B相对静止，一起匀速下滑，运动时间为，有
木板与挡板碰后停下，此后A做匀减速运动，运动时间为，对A，若减速到零，发生的位移为x
有
所以A没到底端就已停止向下运动
A向下运动的总时间为
19．（1）2m/s2；（2）9m
【详解】
（1）对物体做受力分析知，重力和支持力平衡，则其合外力为F = 2.0N的水平拉力，根据牛顿第二定律有
F = ma
代入数据知
a = 2m/s2
（2）根据匀变速直线运动位移与时间的关系有
x = v0t + at2
代入数据有
x = 9m
20．（1）0；（2）弹簧的弹力来不及变化，下段绳的拉力变为0；（3）见解析
【详解】
（1）弹簧和下段绳的拉力都变为0；
（2）甲图中弹簧的弹力来不及变化，弹力不变；乙图中下段绳的拉力变为0；
（3）甲图中，若断A，由于弹簧未形变，所以拉力不变，m1小球受力m1g+m2g，所以加速度为2g，m2小球受拉力和重力平衡，所以加速度为0；若断B，m2小球只受重力，所以加速度为g，m1受力平衡，加速度为0。
乙图中，若断A，下端绳子拉力瞬间为0，两个小球整体相对静止地做自由落体运动，所以加速度均为g；若断B，下端绳子拉力瞬间为0，上端绳子拉力瞬间由2G变为G，m2小球加速度g，m1小球加速度为0