2021-2022学年教科版（2019）必修第一册 4.3牛顿第二定律 课时练（解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第一册
4.3牛顿第二定律
课时练（解析版）
1．某物理小组用传感器探究一质量为m的物体从静止开始做直线运动的情况，得到加速度随时间变化的关系如图所示，则由图象可知（　　）
A．物体在t＝14
s时速度为4.8
m/s
B．物体在10~14
s内的平均速度为3.8
m/s
C．物体先做加速运动，再做减速运动，最后做匀速运动
D．物体在t＝2
s与t＝8
s时所受合外力大小相等，方向相反
2．据《自然》杂志报道：最新研究表明，身体仅6
mm长的沫蝉（一种昆虫）跳跃高度可达70
cm，这相当于标准身高的男性跳过210
m高的摩天大楼，其跳跃能力远远超过了人们以前认为的自然界的跳高冠军——跳蚤。已知沫蝉竖直起跳时，加速度可达4000
m/s2，则沫蝉竖直起跳时对地面的压力与其体重的比值为（将沫蝉视为质点，取g
=
10
m/s2
)
（　　）
A．5∶1
B．41∶1
C．401∶1
D．4001∶1
3．
随着居民生活水平的提高，家庭轿车越来越多，行车安全就越发显得重要．在行车过程中规定必须要使用安全带．假设某次急刹车时，由于安全带的作用，使质量为70kg的乘员具有的加速度大小约为6m/s2，此时安全带对乘员的作用力最接近
A．100N
B．400N
C．800N
D．1000N
4．由牛顿第二定律可知，无论多小的力都能使物体产生加速度，可是当用很小的力去推很重的桌子时，却推不动，这是因为（　　）
A．牛顿第二定律不适用于静止的物体
B．桌子加速度很小，速度增量也很小，眼睛观察不到
C．推力小于桌子所受到的静摩擦力，加速度为负值
D．桌子所受的合力为零，加速度为零
5．如图所示，竖直放置在水平地面上的轻弹簧上叠放着A、B两个物块，它们的质量分别为和，原先都处于静止状态。现在将一个大小为15N的竖直向下压力突然加在A上。在此瞬间，A对B的压力大小为（g取10m/s2）（　　）
A．35N
B．29N
C．26N
D．15N
6．我国新一代载人飞船返回实验舱已于2020年5月8日顺利返回地面，返回舱质量约为5.4×103kg。某一次进行返回地面的测试时，返回舱在某处弹射出三朵主伞构成伞群，通过伞群减速，安全返回地面，可将这一运动视为竖直方向的匀减速直线运动，加速度大小为1.0m/s2，三根主伞的伞绳a、b、c均与竖直方向成角，已知sin=0.44，cos=0.90，g取10m/s2，则返回舱在下落过程中主伞伞绳a上的拉力大小约为（　　）
A．2.80×103N
B．1.72×104N
C．2.20×104N
D．6.84×104N
7．运动物体所受空气阻力与速度有关，速度越大，空气阻力就越大。雨滴形成后从高空落下，最后匀速落向地面。能反映雨滴在空中运动的整个过程中其速度变化的是（　　）
A．
B．
C．
D．
8．如图所示，一辆装满石块的货车在水平直道上以加速度a向右匀加速运动。货箱中石块B的质量为m。重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．货车速度增加的越来越快
B．货车相邻两个1s内的位移之差为
C．石块B对与它接触物体的作用力方向水平向左
D．与B接触的物体对B的作用力大小为
9．彩虹圈有很多性质和弹簧相似，在弹性限度内彩虹圈间的弹力随着形变量的增加而增大，但彩虹圈的重力不能忽略。用手拿起彩虹圈的上端，让彩虹圈的下端自由下垂且离地面一定高度，然后由静止释放。设下落过程中彩虹圈始终没有超出弹性限度。则（　　）
A．刚释放瞬间彩虹圈上端的加速度大于当地的重力加速度
B．刚释放瞬间彩虹圈下端的加速度等于当地的重力加速度
C．刚开始下落的一小段时间内彩虹圈的长度变长
D．彩虹圈的下端接触地面前彩虹圈的长度不变
10．中国高速铁路系统简称“中国高铁”，完全由我国科技工作者自主研发，是中国呈现给世界的一张靓丽名片，目前“中国高铁”通车里程达到3.5万公里，居世界第一位。为满足高速运行的需要，在高铁列车的前端和尾端各有一节机车，可以提供大小相等的动力。某高铁列车，机车和车厢共16节，假设每节机车和车厢的质量相等，运行时受到的摩擦和空气阻力相同，每节机车提供大小为F的动力。当列车沿平直铁道运行时，第10节（包含机车）对第11节的作用力大小和方向为
A．向后
B．向前
C．向后
D．向前
11．如图所示，质量为m的小球与弹簧Ⅰ和水平细绳Ⅱ相连，Ⅰ、Ⅱ的另一端分别固定于P、Q两点。小球静止时，Ⅰ中拉力的大小为F1，Ⅱ中拉力的大小为F2，当仅剪断Ⅰ、Ⅱ其中一根的瞬间，球的加速度a应是（　　）
A．若剪断Ⅰ，则a＝g，方向竖直向下
B．若剪断Ⅱ，则a＝，方向水平向左
C．若剪断Ⅰ，则a＝，方向沿Ⅰ的延长线方向
D．若剪断Ⅱ，则a＝g，方向竖直向上
12．如图所示，在倾角的光滑斜面上，物块A静止在轻弹簧上面，物块B用细线与斜面顶端相连，物块A、B紧挨在一起但它们之间无弹力，已知物块A、B质量分别为m和2m，重力加速度为g，，。某时刻将细线剪断，则在细线剪断瞬间，下列说法正确的是（　　）
A．物块B的加速度为0.6g
B．物块A的加速度为0.4g
C．物块A、B间的弹力为0.4mg
D．弹簧的弹力为1.8mg
13．如图甲是某型号无人机在水平地面沿直线加速滑行和离开地面以固定仰角沿直线匀速爬升的示意图。无人机在水平地面由静止开始沿直线滑行的过程中，其加速度a与滑行距离s的关系如图乙所示，设无人机滑行过程中所受阻力大小恒定，关于无人机的滑行下列说法正确的是（　　）
A．无人机在0~过程经历的时间为
B．在~2内，无人机的牵引力增大，速度增大
C．在0~2内无人机滑行的最大速度为
D．在0~2
内无人机滑行的最大速度为
14．如图甲所示，用粘性材料粘在一起的A、B两物块静止于光滑水平面上，两物块的质量分别为kg、kg，当A、B之间产生拉力且大于0.6N时，A、B将会立刻分离不再有相互作用。从t=0时刻开始对物块A施加一水平推力F1，同时对物块B施加同一方向的水平拉力F2，使A、B从静止开始运动，运动过程中F1、F2方向保持不变，F1、F2的大小随时间变化的规律如图乙所示的直线。下列关于A、B两物块受力及运动情况的分析，正确的是（　　）
A．t=2.0s时刻A、B之间作用力大小为0.6N
B．t=3.2s时刻A、B之间作用力为零
C．t=4.0s时刻A、B分离
D．t=4.0s时，A物块的位移为10m
15．在研究摩擦力特点的实验中，将木块放在水平长木板上，如图甲所示，用力沿水平方向拉木块，拉力从0开始逐渐增大．分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力，并用计算机绘制出摩擦力f随拉力F的变化图象，如图乙所示．已知木块质量为0.78
kg(g取10
m/s2，sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8)．
(1)求木块与长木板间的动摩擦因数；
(2)若木块在与水平方向成37°角斜向右上方的恒定拉力F作用下，以a＝2.0
m/s2的加速度从静止开始在长木板上做匀变速直线运动，如图丙所示，拉力大小应为多大？
16．将质量为0.5
kg的小球，以30
m/s的速度竖直上抛，经过2.5
s小球到达最高点(取g＝10
m/s2)．求：
(1)小球在上升过程中受到的空气的平均阻力；
(2)小球在最高点时的加速度大小；
(3)若空气阻力不变，小球下落时的加速度为多大？
17．如图所示,一个质量为的小球B，用两根等长的细绳1、2分别固定在车厢的A、C两点,已知当两绳拉直时,两绳与车厢前壁的夹角均为45°.试求:
(1)当车以加速度向左做匀加速直线运动时1、2两绳的拉力.
(2)当车以加速度向左做匀加速直线运动时,1、2两绳的拉力
18．一个质量为m=10kg的物体静止在水平地面上，现用F=20N的水平恒力拉物体，取重力加速度g=10m/s2。
(1)若水平面光滑，求物体的加速度大小a1和2秒末的速度大小v；
(2)若水平面粗糙，且物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，求物体的加速度大小a2。
19．将地面上静止质量为m的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v-t图象如图所示．求：
（1）前3s内货物的加速度
（2）前5s内货物上升的高度
（3）货物在0-3s内与5s-7s的合外力大小之比
参考答案
1．B
【详解】
A．加速度时间图象与坐标轴所围图形面积表示速度变化，所以物体在t＝14s时速度为
故A项错误；
B．物体在10s末的速度为
t=14s时的速度
物体在10～14
s内的平均速度为
故B项正确；
C．从t=0到t=10s的时间内物体的加速度在变化，且方向一直为正，则物体先做加速度变大的变加速运动，再做加速度减小的变加速运动，最后做匀加速运动，故C错误；
D．由图知，物体在t=2s与t=8s时的加速度大小不相等、方向相同，由牛顿第二定律知，在这两个时刻物体所受合外力大小不相等，方向相同，故D项错误。
故选B。
2．C
【详解】
沫蝉起跳时由牛顿第二定律得
FN-mg=ma
所以地面的支持力为
FN=mg+ma＝401mg
由牛顿第三定律，它对地面的压力大小也为体重的401倍。
故选C。
3．B
【详解】
根据牛顿第二定律安全带对乘员的作用力
F=ma=70×6=420N
故此时作用力最接近400N。
故选B。
4．D
【详解】
A．牛顿第二定律适用与宏观物体，低速运动，对于静止的物体同样适用，故A错误；
BCD．当我们用一个很小的水平力去推很重的桌子时，却推不动它，因为推力和静摩擦力平衡，合力为零，根据牛顿第二定律知，加速度为零，故D正确，BC错误。
故选D。
5．B
【详解】
对A和B组成的系统，当不受外力时处于静止状态，受力分析，有整体的重力和弹簧对系统向上的弹力，且
现在将一个大小为15N的竖直向下压力突然加在A上，在此瞬间，弹簧的弹力来不及改变，所以保持不变，对于系统受力分析，有整体的重力、弹簧向上的弹力和外力F，则由牛顿第二定律可得，此时系统的加速度为
其中
将物体B单独隔离出来，受力分析，有物体B所受的重力、弹簧向上的弹力和A对B向下的压力FN，则由牛顿第二定律得
则
故选B。
6．C
【详解】
返回舱向下做匀减速运动，加速度向上，根据牛顿第二定律可得
解得
T=2.20×104N
故选C。
7．C
【详解】
下落的过程中速度越来越大，受到空气阻力越来越大，根据牛顿第二定律
加速度越来越小，速度增加的越来越慢，在图象中斜率越来越小，因此C正确，ABD错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．由于货车做匀加速运动，所以货车速度均匀增加，故A错误；
B．做匀加速直线运动的物体相邻时间间隔内通过的位移之差等于
故B错误；
C．对B受力分析可知，重力、与它接触物体对B的作用力，由于合力水平向右，则与它接触物体对B的作用力方向斜向右上方，由牛顿第三定律可知，石块B对与它接触物体的作用力斜向左下方，故C错误；
D．由平行四边形定则可知
故D正确。
故选D。
9．A
【详解】
A．由于彩虹圈重力的作用，刚释放瞬间彩虹圈上端会受到其下面向下的拉力，则其合力大于重力，所以刚释放瞬间彩虹圈上端的加速度大于当地的重力加速度，故A正确；
B．彩虹圈下端会受到上面彩虹圈的向上的拉力，其合力小于重力，则刚释放瞬间彩虹圈下端的加速度小于当地的重力加速度，故B错误；
C．由于彩虹圈上端的加速度大于其下端的加速度，则刚开始下落的一小段时间内彩虹圈的长度变短，故C错误；
D．由于彩虹圈上端的加速度大于其下端的加速度，则开始运动后彩虹圈的长度变短，当彩虹圈恢复到原长后各部分加速度都为重力加速度，以后长度不变，所以彩虹圈的下端接触地面前彩虹圈的长度相比刚释放时变短了，故D错误。
故选A。
10．A
【详解】
假设机车和车厢的质量为m，摩擦和空气阻力f，加速度为a，对于16节车厢
第10节（包含机车）对第11节的作用力大小
则对后六节车厢
解得
第10节（包含机车）对第11节的作用力大小为和方向向后，选项A正确。
故选A。
11．AB
【详解】
AC．若剪断Ⅰ，绳子的拉力突然变为零，小球仅受重力，加速度为，方向竖直向下，故A正确，C错误；
BD．若剪断Ⅱ，弹簧的弹力未变，绳子的拉力为零，此时两个力的合力水平向左，大小
加速度大小水平向左，大小
故B正确，D错误。
故选AB。
12．BC
【详解】
剪断细线的瞬间，弹簧的弹力大小不变，即
剪断细线的瞬间，对A、B系统，具有共同的加速度，即
剪断细线的瞬间，设A、B间的弹力为F，对B物体进行受力分析，由牛顿第二定律可得
解得
故选BC。
13．AD
【详解】
A．无人机在0~过程做加速度为a0的匀加速运动，则由
可得经历的时间为
A正确；
B．在~2内，无人机的加速度减小，根据
F-f=ma
可知，牵引力减小，但是速度增大，B错误；
CD．根据
v2=2as
由图像可知在0~2内
则无人机滑行的最大速度为
C错误，D正确。
故选AD。
14．BC
【详解】
C．设
时刻AB分离，分离之前AB物体共同运动，加速度为a，以整体为研究对象，则有
分离时
经历时间
C正确；
A．由图分析可得，当时
根据
得
A、B之间作用力
A错误；
B．由图分析可得，当时
根据
得
A、B之间作用力
B正确；
D．4秒前一起运动，根据位移公式
D错误。
故选BC。
15．(1)0.4　(2)4.5
N
【详解】
（1）用力沿水平方向拉长木板，拉力从0开始逐渐增大．刚开始长木板处于静止状态，长木板受拉力和木块对长木板间的静摩擦力，当拉力达到4N时，开始发生相对滑动，木块与长木板间产生了滑动摩擦力．木块核对后，摩擦力保持不变，可知木块与长木板间的滑动摩擦力Ff为3.12N．根据滑动摩擦力公式得：Ff=μN=μmg
解得：μ==0.4；
（2）根据木块的受力情况，设木块运动的加速度为a，根据牛顿第二定律可得：
Fcosθ
-μ(mg-Fsinθ)
=ma
代入数据可得：F=4.5N
【点睛】
本题主要考查了牛顿第二定律的应用，要知道静止状态和匀速直线运动状态都属于平衡状态，此时物体受力平衡．同时明确物体所受滑动摩擦力与接触面所受压力成正比．
16．(1)1
N　(2)10
m/s2　(3)8
m/s2
【详解】
(1)设小球上升时，加速度为a，空气的平均阻力为F
则
v＝at
mg＋F＝ma
把v＝30
m/s，t＝2.5
s，m＝0.5kg代入得
F＝1N
(2)小球到达最高点时，因速度为零，故不受空气阻力，故加速度大小为g，即10
m/s2
(3)当小球下落时，空气阻力的方向与重力方向相反，设加速度为a′，则
mg－F＝ma′
得
a′＝8
m/s2
【点睛】
（1）根据匀变速直线运动的速度时间公式求出小球上升过程中的加速度大小，结合牛顿第二定律求出上升过程中的空气的平均阻力；
（2）由于空气阻力与速度有关，所以在最高点速度为零，阻力为零，结合牛顿第二定律求出小球在最高点的加速度大小；
（3）根据牛顿第二定律求出小球下落时的加速度大小．
17．（1）,0；（2）,
【详解】
当细绳2刚好拉直而无张力时，车的加速度为向左的，由牛顿第二定律得
可得
（1）因
故细绳2松弛，拉力为零，设此时细绳1与厢壁间夹角为，有
得
（2）因
，
故细绳1、2均紧绷，设拉力分别为，，由牛顿第二定律得，竖直方向有
在水平方向上有
可解得
18．(1)，；(2)
【详解】
(1)地面光滑
由牛顿第二定律得
m/s2
2秒末的速度大小
m/s
(2)地面粗糙
又
由得物体的加速度大小为
m/s2
19．（1）2
m/s2（2）21m（3）2:3
【详解】
由v-t图象，有
(1)前3
s内货物的加速度
(2)前5
s内货物上升的高度
(3)对应合外力分别为F1和F2，则有
F1=ma
F2=ma1
其中
a1
则
F1：F2=2:3