5.3牛顿第二定律练习—福建省2021-2022学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册（word含答案）

5.3牛顿第二定律练习
一、单选题
1．如图所示，一根弹簧一端固定在左侧竖直墙壁上，另一端连着小球A，同时水平细线一端连着A球，另一端固定在右侧竖直墙上，弹簧与竖直方向的夹角是60°，A、B两小球分别连在另一根竖直弹簧两端。开始时A、B两球都静止不动，A、B两小球的质量相等，重力加速度为g，若不计弹簧质量，在水平细线被剪断瞬间，A、B两球的加速度分别为（　　）
A．aA=aB=g B．aA=2g，aB=0 C．aA=2g，aB=0 D．aA=2g，aB=0
2．如图甲所示，水平粗糙桌面上两个相同的条形磁铁的异名磁极正对放置，起初均静止。已知两磁铁间吸引力F随两磁铁间距离x变化的图像如图乙，每根磁铁质量为m＝0.2 kg，与桌面间动摩擦因数为μ＝0.5，两磁铁起初距离为20 cm，现在用手控制A，先用水平力让它缓缓向B靠近，当发现B开始运动时，立即改用竖直向下的压力压住A使其保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，在B向A靠近过程中，以下说法正确的有（　　）
A．当x＝5cm时，B将开始运动
B．当x＝4cm时，B的加速度为10 m/s2
C．竖直向下压力的最大值一定大于4 N
D．B运动过程中加速度可能达到28 m/s2
3．如图，倾角=60°的斜面体置于水平面上，在斜面体顶端固定一轻质小定滑轮，一根轻质细线跨过滑轮，一端与置于斜面上的质量为2m的物块相连，另一端与质量为m的小球相连，与物块相连的细线与斜面平行。现用一拉力F拉小球（图中未画出），使与小球相连的细线偏离竖直方向θ=30°，且拉力F最小，整个装置保持静止，重力加速度为g。则（　　）
A．拉力F沿水平方向向右时，拉力F最小
B．斜面对物块的摩擦力大小为，方向沿斜面向下
C．地面对斜面体的摩擦力大小为，方向水平向左
D．细线上的拉力大小为
4．雨滴自高空由静止开始落下。已知雨滴下落过程中所受空气阻力随其运动速度增大而增大，在整个下落过程中，雨滴的运动情况是（　　）
A．先加速下落，后减速下落
B．先加速下落，后匀速下落
C．先加速下落，中间匀速下落，最后减速下落
D．开始下落后立即匀速运动，最后加速下落
5．如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μA． B． C． D．
6．如下图所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如下图所示，以下说法正确的是（　　）
A．2~4秒，物体做匀速直线运动
B．2~4秒，物体受到的摩擦力是3N
C．0~2秒，物体没有被推动，是因为推力小于摩擦力
D．4~6秒，物体受到的摩擦力与水平推力是一对平衡力
7．如图所示，一劲度系数为的轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放着两个质量均为的物块、（物块与弹簧拴接），初始时物块均处于静止状态．现对物块A施加一个竖直向上的恒力，重力加速度为，则由静止开始向上运动到物块A、恰好分离的过程中，以下说法正确的是（ ）
A．物块A做匀加速运动 B．物块的速度先增大后减小
C．恰好分离时物块的加速度大小为 D．物块A上升的高度为
8．如图所示，当小车水平向右运动时，用细线悬挂在小车顶部的小钢球与车厢保持相对静止，细线与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g。则（　　）
A．小车做加速运动
B．小钢球的加速度为gsinθ
C．细线对小钢球的拉力小于钢球的重力
D．细线的拉力大于小钢球的重力
二、多选题
9．如图所示，在光滑的水平桌面上放一质量为mA=5kg的物块A，A的上方放一质量mB=3kg的滑块B，用一轻绳一端拴在物块A上，另一端跨过光滑的定滑轮拴接一质量mC=4kg的物块C，其中连接A的轻绳与水平桌面平行。现由静止释放物块C，在以后的过程中，A与B之间没有相对滑动且A、B始终没有离开水平桌面（重力加速度g取10m/s2）。则下列说法正确的是（　　）
A．A的加速度大小为
B．A的加速度大小为5m/s2
C．A对B的摩擦力大小为15N
D．A对B的摩擦力大小为10N
10．如图所示，光滑水平面上的小车在水平拉力F的作用下向右加速运动时，物块与竖直车厢壁相对静止，不计空气阻力，若已知物块与车厢壁间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，则小车运动一段时间后，下列说法正确的是（　　）
A．若将力F大小变为（M＋m）g，物块将沿车厢壁下滑
B．若将力F大小变为（M＋m）g，物块将沿车厢壁下滑
C．若将力F撤去，物块将受到三个力的作用
D．若将力F撤去，物块将做平抛运动
11．质量分别为m和2m的A、B两球之间系着一个不计质量的轻弹簧，放在光滑水平台面上，A球紧靠墙壁，如图所示，今用力F将B球向左推压弹簧，平衡后，突然将力F撤去的瞬间（　　）
A．A的加速度为 B．A的加速度为零
C．B的加速度为 D．B的加速度为
12．如图所示为儿童乐园里一项游乐活动的示意图，金属导轨倾斜固定，倾角为，导轨上开有一狭槽，内置于一小球，球可沿槽无摩擦滑动，绳子一端与球相连，另一端连接一抱枕，小孩可抱住抱枕与之一起下滑，绳与竖直方向夹角为，且保持不变。假设抱枕质量为，小孩质量为，小球、绳的质量及空气阻力忽略不计，则下列说法正确的是（　　）
A．小孩与抱枕一起做匀速直线运动
B．分析可知
C．小孩对抱枕的作用力垂直导轨方向向下
D．绳子拉力与抱枕对小孩的作用力之比为
三、实验题
13．用图（a）所示的装置测量木板与滑块间的动摩擦因数时，两支柱间距L=80.00cm，打点计时器所用交流电的周期T=0.02s。当垫块高度为h=40.00cm时，获得的纸带如图（b）所示，相邻两点间还有四个点没有画出（取g=10m/s2，结果保留两位小数）。
（1）打下B点时滑块的速度值为___________m/s；
（2）滑块的加速度值为___________m/s2；
（3）测得加速度后，可利用方程式求得动摩擦因数的大小，如考虑纸带与打点计时器的摩擦及空气阻力等因素影响，则所求的动摩擦因数值与实际值相比___________（填“相等”、“偏大”、“偏小”）。
四、解答题
14．如图所示，一个质量m=4kg的小物块放在水平地面上。对小物块施加一个F=20N的恒定拉力，使小物块做初速度为零的匀加速直线运动，拉力与水平方向的夹角θ=37°，小物块与水平地面间的动摩擦因数μ=0.20，已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。求：
（1）小物块运动过程中所受滑动摩擦力的大小；
（2）小物块运动过程中加速度的大小；
（3）小物块运动4.0s位移的大小。
15．质量为2kg的物体置于水平面上，在运动方向上受到水平拉力F的作用，沿水平方向做匀变速直线运动，2s后撤去F，其运动的速度图象如图所示，g取10m/s2，求：
（1）物体受拉力F作用时的加速度a大小；
（2）物体与水平面间的运动摩擦因数；
（3）水平推力F的大小。
16．小型四旋翼无人机是一种能够垂直起降的遥控飞行器，目前得到越来越广泛的应用如图，一架质量的无人机从地面上由静止开始竖直向上起飞，匀加速上升，历时已知无人机运动过程中受到的空气阻力大小恒为自身重力的0.2倍，g取。求该过程
（1）无人机的加速度大小及末速度大小；
（2）无人机受到的升力大小。
参考答案
1．C
【详解】
水平绳子被剪断后，B球的受力情况不变，则加速度
设两个小球的质量都为，以AB整体为研究对象，由共点力平衡条件可得
剪断绳子瞬间，弹簧弹力没有发生变化，A球所受到的合力与原来绳子的拉力大小相等，方向相反，由牛顿第二定律可得
解得
故选C。
2．C
【详解】
AB．B受到桌面的滑动摩擦力
f＝μmg＝0．5×0.2×10 N＝1.0 N
当A对B的吸引力等于滑动摩擦力时，B开始滑动，由题图乙可知，当x＝4cm时，B开始滑动，且加速度为零，故AB错误；
C．当x＝0时，吸引力F＝3.0 N，最大，要使A不动，应满足桌面对A的摩擦力
fA＝μ（mg＋N）≥F
N≥4 N
故C正确；
D．当x＝0即F＝3.0 N时，B的加速度最大，根据牛顿第二定律
F－f＝ma
B的最大加速度为10 m/s2，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】
AD．对小球进行受力分析，当拉力F方向垂直于绳子时，拉力F最小，做出力的矢量三角形如图所示：
所以绳子拉力
拉力
F=mgsin30°=0.5mg
故AD错误；
B．对物块进行受力分析，如图所示：
根据力的平衡条件
FT+f=2mgsin60°
解得
f=mg
方向沿斜面向上，故B错误；
C．把两个物体和斜面看成是一个整体，对整体受力分析，根据平衡条件，在水平方向，F在水平方向的分量等于地面对斜面的摩擦力，即
f=Fcos30°=mg
方向水平向左；故C正确。
故选C。
4．B
【详解】
雨滴开始下落的时候，速度很小，阻力也小，重力的方向向下，阻力的方向向上，故重力和阻力的合力方向向下，故雨滴做加速运动，随着速度的增加，阻力也越来越大，当阻力增加到和重力相等的时候，雨滴做匀速运动。
故选B。
5．C
【详解】
若将传送带改为水平，则小木块加速到速度与传送带速度相等后，摩擦力突然消失，以后与传送带保持相对静止而做匀速运动。
故选C。
6．D
【详解】
A．由v-t图象可知，2s～4s内物体运动的速度均匀增大，做的是匀加速直线运动，不是匀速直线运动，故A错误；
B．因滑动摩擦力只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，与物体运动的速度无关，所以，2~4s物体受到的摩擦力与4s~6s内物体受到的滑动摩擦力相等，结合图像可知，滑动摩擦力的大小是2N，故B错误；
C．由v-t图象可知，0~2s内物体的速度为0，即静止，处于平衡状态，受到的摩擦力和推力是一对平衡力，二力大小相等，故C错误；
D．由v-t图象可知，4s~6s内物体运动的速度4m/s不变，即做匀速直线运动，处于平衡状态，受到的滑动摩擦力和推力是一对平衡力，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．上升过程中A、整体向上做加速度减小的加速运动，故A错误；
B．物块速度一直在增大，故B错误；
CD．设初始时弹簧的压缩量为，根据胡克定律有
解得
设当物块A、恰好分离时弹簧的压缩量为，对物块A、分别应用牛顿第二定律有
联立解得
则物体A上升的高度为
故D错误；C正确。
故选C。
8．D
【详解】
AB．钢球与小车的加速度相同，一定在水平方向，由于细线向右偏，故钢球受到的合力向左，加速度向左，故小车向右做减速运动，由牛顿第二定律可得
可得钢球的加速度为
AB错误；
CD．细线对小钢球的拉力为
C错误，D正确。
故选D。
9．AD
【详解】
AB．对C物体，由牛顿第二定律可知
对AB整体，由牛顿第二定律可知
联立代入数据解得
故A正确，B错误；
CD．对B物体进行受力分析，A对B的摩擦力为
故C错误，D正确。
故选AD。
10．BD
【详解】
A．设F的大小为F0时物块恰好与车厢壁相对静止，则
F0＝（M＋m）a
物块与车厢壁之间的弹力大小为
N＝ma
μN＝mg
联立解得
F0＝（M＋m）g
由于（M＋m）g>F0，故物块仍然与车厢壁相对静止，选项A错误；
B．由于（M＋m）gCD．将力F撤去后，物块只受重力作用，向右做平抛运动，选项D正确，C错误。
故选BD。
11．BC
【详解】
平衡时弹簧上的弹力等于F，突然将力F撤去的瞬间，由于B还在原位，故弹簧形变量不变，弹力不变，A仍处于平衡状态，加速度为零，对B由牛顿第二定律可得
可得B的加速度为
BC正确。
故选BC。
12．BC
【详解】
AB．由于球沿斜槽无摩擦滑动，系统具有相同的加速度，则
解得
做匀加速直线运动；隔离对小孩和抱枕分析，加速度
解得
可得
A错误，B正确；
C．对抱枕分析，受重力、拉力、小孩对抱枕的作用力，因为沿绳子方向合力为零，平行导轨方向的合力为
可知小孩对抱枕的作用力与绳子在同一条直线上，C正确；
D．对人和抱枕整体分析，根据平行四边形定则知，绳子的拉力
抱枕对小孩的作用力方向沿绳子方向向上，大小为﹐则绳子拉力与抱枕对小孩的作用力之比为，选项D错误。
故选BC。
13．0.96 3.20 偏大
【详解】
（1）[1]由题知，相邻两点间还有四个点没有画出，则相邻计数点的时间间隔为
T=5×0.02s=0.1s
根据匀变速直线运动的规律，即中间时刻的速度等于该时间段的平均速度，可以求出打下B点时滑块的速度
（2）[2]根据逐差法，可得滑块的加速度值为
（3）[3] 滑块在下滑过程中受到的空气阻力及纸带与打点计时器之间的摩擦，测得的动摩擦因数比真实值偏大。
14．（1）6.8N；（2）0.3m/s2；（3）2.4m
【详解】
（1）设小物块受地面的支持力为N，在竖直方向上合力为零，因此有
滑动摩擦力的大小为
f=μN=6.8N
（2）设小物块的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有
解得
a=0.3m/s2
（3）根据位移-时间公式可得，小物块运动4.0s所通过的位移大小
s==2.4m
15．（1）2.5m/s2；（2）0.25；（3）10N
【详解】
（1）由图象斜率可知，物体受拉力F作用时，加速度大小为
（2）撤去F后，物体只受摩擦力作用，加速度大小为
由牛顿第二定律有
解得
（3）为撤去F前，由牛顿第二定律有
代入数据解得
16．（1）；；（2）
【详解】
（1）设无人机匀加速上升的加速度大小为a，末速度大小为v，则
联立解得
（2）设无人机受到的升力大小F，根据牛顿第二定律，有
且
联立解得
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