2021-2022学年教科版（2019）必修第一册 4.3牛顿第二定律 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第一册
4.3牛顿第二定律
跟踪训练（解析版）
1．学习物理知识可以帮助我们分析一些生活中的实际问题。在抗击新冠肺炎疫情居家学习期间，某同学用手托礼盒进行表演。若礼盒的质量为m，手与礼盒之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，手掌一直保持水平。则下列说法中正确的是（　　）
A．若手托着礼盒保持静止状态，则手对礼盒的作用力大于mg
B．若手托着礼盒一起向右匀速运动，则礼盒受到水平向右的静摩擦力
C．若手托着礼盒一起向右匀加速运动，则手对礼盒的作用力大小为
D．若手托着礼盒一起向右匀减速运动，则手对礼盒的作用力大小不会超过
2．如图，一橡皮筋上端固定在O点，自然伸直后另一端位于O点正下方的A点，在A点固定一光滑铁钉，将橡皮筋跨过铁钉与位于粗糙地面上P点的物块相连，由静止释放物块，物块沿水平地面向左运动并能经过O点正下方。已知橡皮筋的弹力跟其形变量成正比，橡皮筋始终在弹性限度内，地面上各点动摩擦因数处处相同。则物块从P点运动至O点正下方的过程中，以下说法正确的是（　　）
A．物块所受摩擦力越来越小
B．物块对地面的压力越来越小
C．物块加速度越来越小
D．物块加速度先减小后增大
3．如图，物块A和B的质量分别为4m和m，开始A、B均静止，细绳拉直，在竖直向上拉力F=6mg作用下，动滑轮竖直向上加速运动。已知重力加速度为g，动滑轮的质量、半径忽略不计，不考虑绳与滑轮之间的摩擦，且细绳足够长，则在滑轮向上运动过程中，物块A和B的加速度大小分别为（　　）
A．，
B．
C．，
D．，
4．如图所示，光滑水平面上，AB两物体用轻弹簧连接在一起，A、B的质量分别为m1、m2，在拉力F作用下，AB共同做匀加速直线运动，加速度大小为a，某时刻突然撤去拉力F，此瞬时A和B的加速度大小为a1和a2，则（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
5．同学在家中玩用手指支撑盘子游戏，如图所示，设该盘子的质量为m，手指与盘子之间的动摩擦因数为?，重力加速度为g，最大静摩擦等于滑动摩擦，则下列说法中正确的是（
）
A．若手支撑着盘子一起水平向右匀速运动，则手对盘子有水平向左的静摩擦力
B．若手支撑着盘子一起水平向右匀加速运动，则手对盘子的作用力大小为mg
C．若手支撑着盘子一起水平向右匀加速运动，则手对盘子的作用力大小为
D．若手支撑着盘子一起水平向右匀加速运动，要使得盘子相对手指不发生滑动，则加速度最大为?g
6．质点由静止开始做直线运动，所受合外力大小随时间变化的图像如图所示，则有关该质点的运动，以下说法中不正确的是（　　）
A．质点在0~2s内做匀加速运动
B．质点在0~2s内速度不变
C．质点在2~4s内加速度大小越来越小
D．质点在2~4s内速度大小越来越大
7．为了节能，商场安装了智能电动扶梯，如图所示。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯水平踏板时，扶梯会先加速、再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程。则下列说法正确的是（　　）
A．在扶梯加速时，扶梯对顾客的摩擦力方向为水平向右
B．扶梯加速、匀速运转时，对顾客摩擦力方向都为水平向右
C．扶梯对顾客的弹力大小始终等于重力
D．顾客始终受到三个力的作用
8．如图所示，两轻质弹簧a、b悬挂一质量为的小球，整体处于平衡状态。弹簧a与竖直方向成，弹簧b与竖直方向成，弹簧a、b的形变量相等，重力加速度为，则（　　）
A．弹簧a、b的劲度系数之比为
B．弹簧a、b的劲度系数之比为
C．若弹簧a下端松脱，则松脱瞬间小球的加速度大小为
D．若弹簧b下端松脱，则松脱瞬间小球的加速度大小为
9．如图为裝卸货物的带式输送机，输送带与水平方向夹角为37°，货物以的初速度从底端滑上输送带，已知输送带速度为，货物与输送带间的动摩擦因数为0.8，输送机底端到顶端的距离为，已知，，，下列说法正确的是（　　）
A．货物到达顶端用时
B．货物到达顶端用时
C．货物在输送带上一直做匀加速运动
D．货物在输送带上先加速运动后做匀速运动
10．如图所示，在动摩擦因数μ=0.2的水平面上有一个质量m=1kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=45°角的不可伸长的轻绳一端相连，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零。在剪断轻绳的瞬间（g取10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。下列说法中正确的是（　　）
A．弹簧的弹力不变
B．小球立即获得向左的加速度，且a=8m/s2
C．小球立即获得向左的加速度，且a=10m/s2
D．若剪断的是弹簧，则剪断瞬间小球加速度的大小a=10m/s2
11．如图所示，天花板上悬挂一轻质弹簧，弹簧下端栓接质量为m的小球A，A球通过轻杆连接质量为的小球B，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．剪断弹簧瞬间，轻杆上弹力不为0
B．剪断弹簧瞬间，A、B球加速度均为g
C．剪断轻杆瞬间，A、B球加速度大小均为g
D．剪断轻杆瞬间，A球加速度大小为，B球加速度大小为g
12．如图所示，质量均为2kg的小球a、b在轻弹簧A、B及外力F的作用下处于平衡状态，其中A、B两个弹簧劲度系数均为10N/cm，B弹簧上端与天花板固定连接，轴线与竖直方向的夹角为60°，A弹簧竖直，g取，则以下说法正确的是（
）
A．B弹簧的伸长量为4cm
B．外力
C．突然撤去外力F瞬间，a球加速度为
D．突然撤去外力F瞬间，b球加速度为0
13．将力传感器A固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质水平细绳与滑块相连，滑块放在较长的小车上，如图甲所示，传感器与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律，一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮，一端连接小车，另一端系沙桶，整个装置开始处于静止状态，在滑块与小车分离前缓慢向沙桶里倒入细沙，力传感器采集的F?t图象如图乙所示。则(　　)
A．2.5s前小车慢慢滑动
B．2.5s后小车做变加速运动(假设细沙仍在加注中)
C．2.5s前小车所受摩擦力不变
D．2.5s后小车所受摩擦力不变
14．如图所示，A、B球的质量相等，弹簧的质量不计，倾角为θ的斜面光滑，系统静止，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是（　　）。
A．B球的受力情况未变，瞬时加速度为零
B．两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下，大小均为gsinθ
C．A球的瞬时加速度沿斜面向下，大小为2gsinθ
D．弹簧有收缩的趋势，B球瞬时加速度向上，A球的瞬时加速度向下，两球的瞬时加速度都不为零
15．力F1单独作用在物体A上时产生的加速度a1大小为5m/s2，力F2单独作用在物体A上时产生的加速度a2大小为2m/s2，那么，力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a的大小可能是（　　）
A．5m/s2
B．2m/s2
C．8m/s2
D．6m/s2
16．如图所示，质量为2
kg的物体在40
N水平推力作用下，从静止开始1
s内沿竖直墙壁下滑3
m．求：(取g＝10
m/s2)
(1)物体运动的加速度大小；
(2)物体受到的摩擦力大小；
(3)物体与墙壁间的动摩擦因数．
17．质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面作直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v-t图像如图所示，g取10m/s2，求：
（1）内物体运动位移的大小；
（2）物体与水平面间的滑动摩擦因系数μ；
（3）水平推力的大小。
18．研究表明，一般人的刹车反应时间（即图甲中“反应过程”所用时间）t0=0.4s，但饮酒会导致反应时间延长．在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v0=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离L=39m．减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动．取重力加速度的大小g=10m/s2．求：
（1）减速过程汽车加速度的大小及所用时间；
（2）饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；
（3）减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值．
19．如图，将质量m=0.1kg的圆环套在固定的水平直杆上．环的直径略大于杆的截面直径．环与杆间动摩擦因数μ=0.8．对环施加一位于竖直平面内斜向上，与杆夹角θ=53°的拉力F，使圆环以a=4.4m/s2的加速度沿杆运动，求F的大小．
参考答案
1．D
【详解】
A．若手托着礼盒保持静止状态，则手对礼盒的作用力等于mg，A错误；
B．若手托着礼盒一起水平向右匀速运动，合力为零，礼盒受重力和支持力作用而平衡，则礼盒不受摩擦力作用，B正确；
C．若手托着礼盒一起水平向右匀加速运动，设加速度为a，礼盒受重力、支持力和静摩擦力，手对礼盒的作用力为支持力和静摩擦力的合力，如图所示
故手对盘子的作用力大小为
C错误；
D．若手托着礼盒一起水平向右匀减速运动，则礼盒受到向左的静摩擦力，但并没有发生相对滑动，所以受到的摩擦力
手对礼盒的作用力
D正确。
故选D。
2．D
【详解】
AB．设橡皮条在OA正下方时伸长量为x1，x2为物体在任意处的伸长量分别对物块受力分析如图所示
由题意可得
在A处，根据平衡条件得
物体在任意处，在竖直方向上根据平衡条件得
联立解得
由牛顿第三定律得：物体对地面的压力不变
由
可知，物块从P点运动至O点正下方的过程中，摩擦力不变，AB错误；
CD．由牛顿第二定律得
弹力kx2变小，θ增大则cosθ减小，kx2cosθ减小，
不变，则加速度a减小；当kx2cosθ小于摩擦力时，向左运动的过程中摩擦力又反向增大，加速度反向增大，C错误D正确。
故选D。
3．D
【详解】
在竖直向上拉力F＝6mg时，此时A、B受的拉力分别为3mg、3mg。对A因为3mg＜4mg，故物体A静止，加速度为0。
对物体B，由牛顿第二定律得
3mg－mg＝maB
解得
aB＝2g
选项ABC错误，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
ABCD.
突然撤去拉力瞬间，物体A受力情况不变，因此物体A的加速度a1=a，由牛顿第二定律可得
撤去拉力后，物块B在水平方向只受弹簧弹力的作用，由牛顿第二定律可得
联立可得
ABC错误，D正确；
故选D。
5．D
【详解】
A．若手支撑着盘子一起水平向右匀速运动，则手水平方向受合力为零，则手对盘子没有静摩擦力作用，选项A错误；
BC．若手支撑着盘子一起水平向右匀加速运动，则手对盘子有竖直向上的支持力mg和水平向右的静摩擦力F，作用力大小为，选项
BC错误；
D．若手支撑着盘子一起水平向右匀加速运动，要使得盘子相对手指不发生滑动，则μmg=mam，解得am=μg，则加速度最大为?g，选项D正确；
故选D．
6．B
【详解】
AB．0~2s内F恒定，根据
加速度恒定，质点做匀加速直线运动，故A正确，B错误；
CD．2~4s内F不断减小，所以加速度不断减小，但方向仍与速度同向，质点仍做加速运动，速度越来越大，故CD正确。
本题选不正确的，故选B。
7．A
【详解】
在扶梯加速运转时，顾客受重力、支持力、向右的摩擦力以产生向右上方的加速度，此时弹力大于重力；当扶梯匀速运转时，顾客受到的合力为零，摩擦力为零，弹力等于重力，故A正确BCD错误。
故选A。
8．BD
【详解】
由题可知，两个弹簧之间相互垂直，画出受力图如图，设弹簧的伸长量都是x
A．由受力图知
弹簧a中弹力
据胡克定律a弹簧的劲度系数为
弹簧b中弹力
据胡克定律b弹簧的劲度系数为
所以弹簧a、b劲度系数之比为，故A错误，B正确；
C．弹簧a中弹力为，若弹簧a的左端松脱，则松脱瞬间b弹簧的弹力不变，故小球所受重力和b弹簧弹力的合力与Fa大小相等方向相反，故小球的加速度
故C错误；
D．弹簧b中弹力为，若弹簧b的左端松脱，则松脱瞬间a弹簧的弹力不变，故小球所受重力和a弹簧弹力的合力与Fb大小相等方向相反，故小球的加速度
故D正确。
故选BD
9．BD
【详解】
货物加速上升的加速度
解得
货物加速到和传送带一样速度的时间
解得
货物加速的位移
解得
没有到达传送带的顶端，则货物和传送带一起匀速上升，匀速运动的时间
货物到达顶端
故选BD。
10．AB
【详解】
A．剪断轻绳瞬间，弹簧的形变还来不及恢复，即弹簧弹力不会突变，故A正确；
BC．剪断轻绳前，水平面对小球的弹力恰好为零，小球受重力、弹簧的弹力和细线的拉力作用处于平衡，对小球作受力分析，根据平衡条件和几何关系可知，弹簧弹力与小球重力大小相等，即
F=G＝mg=10N
剪断轻绳的瞬间，地面对小球的滑动摩擦力为
Ff=μFN=μmg=2N
小球加速度
故B正确，C错误；
D．若剪断弹簧，轻绳对小球的拉力瞬间为零，此时小球所受的合力为零，则小球的加速度为零，故D错误。
故选AB。
11．BD
【详解】
AB．剪短弹簧瞬间，以A、B以及杆整体作为研究对象，整体做自由落体运动，加速度为；再隔离B，根据牛顿第二定律可知，小球B做自由落体运动，杆对B的力必须为零，故A错误，B正确；
CD．剪断轻杆瞬间，
B球加速度大小为g，做自由落体运动；为剪短轻杆前对A进行受力分析如下
根据平衡条件有
当剪短轻杆后，对球A，除了杆的力消失意外，其他力没有发生变化，根据牛顿第二定律有
得
加速度方向竖直向上，故C错误，D正确。
故选BD。
12．BCD
【详解】
A．对、球整体受力分析，受重力、拉力和弹簧的拉力，如图所示；根据平衡条件，弹簧的弹力
根据胡克定律，有
故A错误；
B．同理，有
故B正确；
C．撤去瞬间，球受到的合力与等大反向，的加速度为
故C正确；
D．球受重力和拉力，撤去的瞬间，重力和弹力都不变，加速度仍然为零，故D正确。
故选BCD。
13．BD
【分析】
对滑块进行受力分析，由图象求出传感器对滑块的拉力，由平衡条件求出滑块受到的摩擦力，然后由牛顿第三定律判断小车的受力情况。
【详解】
A．由题图乙可知，在F的变化阶段，沙的质量在由小变大，滑块与小车之间没有相对滑动，属于静摩擦力，所以2.5
s前，小车、滑块均静止，故A错误；
B．2.5
s后小车受恒定摩擦力，但是外力增加，因此做变加速直线运动，故B正确；
C．根据上述分析，2.5
s前滑块受静摩擦力，且静摩擦力在变化，故C错误；
D．2.5
s后受滑动摩擦力，且大小不变，选项C项错误，故D正确。
故选BD。
【点睛】
本题对滑块正确受力分析、应用牛顿的三定律即可正确解题，由图乙所示图象求出传感器拉力大小是正确解题的关键。
14．AC
【详解】
设两球的质量均为m，对B分析，知弹簧的弹力
当烧断细线的瞬间，弹簧的弹力不变，隔离对B分析，B的受力情况不变，合力为零，则瞬时加速度为零。对A，根据牛顿第二定律得
方向沿斜面向下，故AC正确，BD错误。
故选AC。
【点睛】
该题是牛顿第二定律的直接应用，本题要注意细线被烧断的瞬间，细线的拉力立即减为零，但弹簧的弹力不发生瞬间改变，该题难度适中。
15．AD
【详解】
设物体A的质量为m，则
F1＝ma1
F2＝ma2
当F1和F2同时作用在物体A上时，合力的大小范围是
|F1－F2|≤F≤F1＋F2
即
|ma1－ma2|≤ma≤ma1＋ma2
加速度的大小范围为
3m/s2≤a≤7m/s2
故AD正确。
故选AD。
16．6m/s2;
8N;
0.2
【详解】
（1）物体在1s内由静止下滑3m，则可求，加速度
（2）根据牛顿第二定律，，所以
（3）根据摩擦力公式可知
17．（1）46m；（2）0.2；（3）6N
【详解】
(1)根据v-t图象围成的面积得
m
(2)由图象知撤去F后物体做匀减速运动，加速度为
m/s
根据牛顿第二定律得:
所以0.2
(3)物体在F作用下做匀加速直线运动,加速度
m/s
根据牛顿第二定律有
代入数据得N。
18．（1），；（2）；（3）
【详解】
（1）设减速过程中，汽车加速度的大小为a，运动时间为t，
由题可知初速度，末速度，位移
由运动学公式得：①
②
由①②式代入数据得
③
④
（2）设志愿者饮酒后反应时间的增加量为，由运动学公式得
⑤
⑥
联立⑤⑥式代入数据得
⑦
（3）设志愿者力所受合外力的大小为F，汽车对志愿者作用力的大小为，志愿者的质量为m，由牛顿第二定律得
⑧
由平行四边形定则得
⑨
联立③⑧⑨式，代入数据得
⑩
19．1N或9N
【详解】
令Fsin53°＝mg，F＝1.25N，
当F＜1.25N时，杆对环的弹力向上，受力如图
由牛顿定律Fcosθ－μFN＝ma，
FN＋Fsinθ＝mg，
解得F＝1N；
当F＞1.25N时，杆对环的弹力向下，
受力如图
由牛顿定律Fcosθ－μFN＝ma，
Fsinθ＝mg＋FN，
解得F＝9N．