4.3 牛顿第二定律同步练习（Word版含答案）

第三节牛顿第二定律——同步练习
一、单选题（共7题，每题5分，共35分）
1．2016年8月16日，我国发射了全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”．墨子是春秋战国时期著名的思想家，他关于物理学的研究涉及到力学、光学、声学等分支．关于他的著作《墨经》中对物理知识的论述，下列说法中不正确的是( )
A．运动就是物体空间位置的变动(原文：动，或徙也)
B．力是物体由静到动，由慢到快的原因(原文：力，刑之所以奋也．)
C．重量也是力，物体下坠、上举，都是重量作用的结果(原文：力，重之谓，下、与，重奋也．)
D．时间可以是有限长度的，也可以是没有长度的时刻(原文：时，或有久，或无久)
2．如图，P、Q两个完全相同的物体放在车上，且相对于小车静止，一起水平向右做匀加速直线运动，运动中小车对P、Q的作用力相比较（ ）
A．它们方向相同，都水平向右 B．它们方向相同且都不沿水平方向
C．它们方向不同，其中一个沿水平方向 D．它们方向不同，且都不沿水平方向
3．如图所示，物块1、2间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3质量为m，2、4质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4.重力加速度大小为g，则有( )
A．a1＝a2＝a3＝a4＝0
B．a1＝a2＝a3＝a4＝g
C．a1＝a2＝g，a3＝0，a4＝g
D．a1＝g，a2＝g，a3＝0，a4＝g
4．人站在地面上，竖直向上提起质量为1kg的物体，物体获得的加速度为4m/s2，g=10m/s2,则此过程中，人对物体的作用力大小是（ ）
A．14N B．12N C．8N D．4N
5．在光滑水平面上重叠静置两个滑块A和B，如图甲所示，现对B滑块施加一水平力F，力F随时间变化的关系如图乙所示，两滑块在运动过程中始终保持相对静止。以水平向右为正方向，则关于A物体的速度v、加速度a、所受摩擦力f及运动的位移x随时间变化图象正确的有（　　）
A． B． C． D．
6．在某次杂技表演中，表演装置如图，两定滑轮通过天花板固定在同一竖直平面的同一高度处，质量相等的两个表演者B、C分别抓住绳子吊在左边，另一个表演者A用手抓住绳子吊在右边，一开始三个表演者抓住绳子身体悬空并能保持静止，表演者B、C抓绳的点到结点P的轻绳长度相等，滑轮摩擦不计 当表演开始，表演者B、C以相同角速度在水平面做圆周运动（表演者B、C距离始终为圆周运动直径）时，表演者A将（ ）
A．向上加速运动 B．向下加速运动 C．保持静止 D．上下振动
7．如图所示，在一辆足够长的小车上，有质量为m1、m2的两个滑块（m1>m2）原来随车一起运动，两滑块与车接触面的动摩擦因数相同，当车突然停止后，如不考虑其它阻力影响，则两个滑块（　　）
A．一定相碰 B．一定不相碰
C．若车起先向右运动，则可能相碰 D．若车起先向左运动，则可能相碰
二、多选题（共5题，每题5分，共25分）
8．用力单独作用于某一物体上可产生加速度为，力单独作用于这一物体上可产生的加速度为。若、同时作用于该物体上，可能产生的加速度为（　　）
A． B． C． D．
9．如图所示是蹦床运动员在空中表演的情景．在运动员从接触蹦床直到最低点的过程中，以下说法正确的是（ ）
A．弹力不断增大 B．重力不断减小
C．加速度先减小后增大 D．速度先增大后减小
10．细线拴一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平轻弹簧支撑，小球与弹簧不粘连，平衡时细线与竖直方向的夹角为53°，如图所示，已知，以下说法中正确的是（　　）
A．小球静止时弹簧的弹力大小为
B．小球静止时细线的拉力大小为
C．细线烧断的瞬间小球的加速度为
D．快速撤去弹簧的瞬间小球的加速度为
11．如图所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小球A质量为mA，用细线悬挂于支架前端，质量为mB的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端。B与小车平板间的动摩擦因数为μ。若某过程中观察到细线偏离竖直方向θ角，则下列说法正确的是（　　）
A．细线拉力的大小为
B．细线拉力的大小为
C．小车对物块B的摩擦力的大小为mBgtanθ
D．小车对物块B的摩擦力的大小为mBg
12．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间的动摩擦因数为μ，B与地面间的动摩擦因数为。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F，则（　　）
当时，A的加速度为
B．当时，A相对B滑动
无论F为何值，B的加速度不会超过
D．当时，A、B都相对地面静止
三、填空题（共4题，每空1分，共10分）
13．物体的加速度a与受到的作用力F成正比，与物体的质量m成反比，写作__________，物体受几个力作用时，牛顿第二定律公式中的F即为__________，公式写作__________.
14．用同样的水平力推动教室中的课桌，装满书的课桌比没有装书的课桌速度变化得较________（选填“快”或“慢”），这说明在相同的外力作用下，物体的质量越大，运动状态越________（选填“容易”或“不容易”）改变；如果推动相同的课桌，较大的水平力使课桌速度变化得较________（选填“快”或“慢”），这说明对于同一个物体，所受合外力越大，物体的运动状态越________（选填“容易”或“不容易”）改变．
15．如图所示，一质量为5kg的物体在光滑的水平面上受到1N、2N、3N、4N四个力作用而处于静止，现保持1N、3N、4N三个力的方向和大小不变，而将2N的力绕O点按顺时针方向旋转，此时物体的加速度大小为_____m/s2方向与原来2N的力夹角____度。
16．用的水平力去拉放在水平地面上质量为的木箱，木箱的加速度大小是。若用的水平力去拉它，则加速度是_____。
四、解答题（共3题，每题10分，共30分）
17．如图所示，一个质量为2kg的物块静止在光滑水平面上，现用恒定拉力F拉动物块，拉力方向与水平方向成37°角斜向上，物块运动3s时速度大小为12m/s，取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
（1）物块运动时加速度的大小a；
（2）拉力F的大小．
18．如图所示的升降机中，用OA、OB两根绳子吊一个质量为20kg的重物，若OA与竖直方向的夹角θ＝37°，OA垂直于OB，且两绳所能承受的最大拉力均为320N，试求：
（1）请判断，随着拉力增大，OA绳先断还是OB绳先断.
（2）为使绳子不断，升降机竖直向上的加速度最大为多少？
19．如图所示，质量M=4.0kg、长L=2.0m的薄木板静置在水平地面上，质量m=1.0kg的小滑块（可视为质点）以速度v0=3.0m/s从木板的左端冲上木板，已知滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.20。（g取10m/s2）
（1）若木板固定，求滑块在木板上滑行的时间；
（2）若木板不固定，且水平地面光滑，求滑块相对木板滑行的时间。
参考答案
1．C
【详解】
物体空间位置的变化就是机械运动，即运动，故A正确；根据牛顿第二定律，力是物体由静到动，由慢到快的原因，故B正确；重量时重力的大小，物体下坠时合力向下、上举时合力向上的结果，故C错误；时间分为时间间隔与时刻，故D正确；本题选不正确的，故选C.
2．B
【详解】
试题分析：P、Q受力如图所示：
P、Q两物体相同，则它们所受重力mg相同，物体的加速度相同，它们所受合力F合=ma相同，
由图示可知：，，由于F合与mg相同，则：tanα=tanβ，则：α=β，
由此可知：小车对P、Q的作用力方向相同且都不沿水平方向，故B正确；故选B．
考点：牛顿第二定律
3．C
【详解】
在抽出木板的瞬间，物块1、2与刚性轻杆接触处的形变立即消失，受到的合力均等于各自重力，所以由牛顿第二定律知a1＝a2＝g；而物块3、4间的轻弹簧的形变还来不及改变，此时弹簧对3向上的弹力大小和对物块4向下的弹力大小仍为mg，因此物块3满足
mg＝F弹
则
a3＝0
由牛顿第二定律得物块4满足
a4＝＝g
综上所述，ABD错误，C正确。
故选C。
4．A
【详解】
以物体为研究对象，对物体，由牛顿第二定律得：F-mg=ma，解得：F=m（g+a）=1×（10+4）=14N；故选A．
【点睛】
本题考查了求人的作用力，注意受力分析，由牛顿第二定律即可正确解题，注意列方程时不能丢掉重力；此题属于基础题．
5．B
【详解】
B．AB一起加速运动，由牛顿第二定律
可知，加速度先减小后增大，故B正确；
A．v-t图像的斜率表示加速度，因加速度先减小后增大，故v-t图不是直线，故A错误；
C．整体做单向直线运动，速度逐渐增大，x-t图像的斜率变化反映速度变化，故C错误；
D．摩擦力将提供物体A做加速运动，由牛顿第二定律有
根据加速度先减小后增大可判定摩擦力先减小后增大，故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
试题分析：根据题意可知，
B、C人和两根细线整体受重力和细线向上的拉力，设整体下降的加速度为a，根据牛顿第二定律，有
对C人受力分析，受重力和拉力，根据牛顿第二定律，有
联解得
即A人将保持静止，处于平衡状态，ABD错误，C正确。
故选C。
考点：向心力
【名师点睛】
本题关键是灵活地选择研究对象，然后根据牛顿第二定律列式求解整体下降的加速度；如果选择B分析，将会使问题复杂化．因此，涉及多个物体时，要根据所解答的问题，正确选择研究对象会使问题简单化。
7．B
【详解】
当车突然停止后，两物体由于具有惯性，所以那一瞬间要保持原有的速度向前运动，但是由于受到摩擦力作用，所以两物体做初速度相同的匀减速直线运动，m1运动的加速度为
即两物体的加速度相等，又因为初速度相等，末速度为零，所以根据公式
可知，两者减速运动的位移相等，所以一定不会相碰。
故选B。
8．BCD
【详解】
根据力的独立性
所以、合力范围为
所以同时作用于该物体，产生的加速度范围为
故选BCD。
9．ACD
【详解】
试题分析：在运动员从接触蹦床直到最低点的过程中，运动员受重力和弹力，弹力增加，根据牛顿第二定律确定加速度情况．
解：A、在运动员从接触蹦床直到最低点的过程中，蹦床的形变量逐渐增加，故弹力逐渐增加；故A正确；
B、重力是恒力，故B错误；
C、在运动员从接触蹦床直到最低点的过程中，弹力逐渐增加；
当弹力小于重力时，加速度向下，运动员加速；
当弹力等于重力时刻，加速度减小为零，速度达到最大；
当弹力大于重力后，合力向上，加速度向上，速度向下，运动员开始减速，当速度减为零时刻到达最低点，加速度达到反向最大；
故加速度先减小后反向增加，速度先增加后减小，故C正确，D正确；
故选ACD．
【点评】本题关键是明确运动员的受力情况和运动情况，明确合力与速度同向时加速，合力与速度反向时减速．
10．BCD
【详解】
AB．小球静止时，分析受力分析，如图所示
由平衡条件得弹簧的弹力大小为
细绳的拉力大小为
故A错误，B正确；
C．细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变，则小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反，则此瞬间小球的加速度大小为
故C正确；
D．快速撤去弹簧的瞬间细线的拉力发生突变，对小球受力分析如下
可知重力沿绳子的分力与绳子的拉力平衡，重力垂直于绳子的分力即为小球受到的合外力，根据牛顿第二定律有
解得
故D正确。
故选BCD。
【点睛】
本题中小球先处于平衡状态，由平衡条件求解各力的大小，后烧断细绳，小球处于非平衡条件，抓住细绳烧断瞬间弹簧的弹力不会突变是关键。
11．AC
【详解】
AB．对A受力分析
细线拉力的大小
解得
B错误A正确；
CD．对A受力分析
解得
方向水平向右，故小车以加速度为向左做减速运动，对于B加速度也为，根据牛顿第二定律
D错误C正确。
故选AC。
12．AB
【详解】
AB之间的最大静摩擦力为
AB即将发生相对滑动时对B受力分析可得
解得
B与地面间的最大静摩擦力为
故拉力F最小为
所以
A．当，但是小于时，故AB间不会发生相对滑动，由牛顿第二定律有
A正确；
B．当时，A相对B滑动，B正确；
C．B所受合力的最大值
B的最大加速度
解得
C错误；
D．当时，有可能大于B与地面间的最大静摩擦力，A、B间不会发生相对滑动，但是整体运动，有可能小于B与地面间的最大静摩擦力，A、B都相对地面静止，D错误。
故选AB。
13． 合力
【详解】
[1]物体的加速度a与受到的作用力F成正比，与物体的质量m成反比，写作；
[2][3]物体受几个力作用时，牛顿第二定律公式中的F即为合力，公式写作。
14．慢 不容易 快 容易
【详解】
[1][2]根据牛顿第二定律 可知，用同样的水平力推动教室中的课桌，装满书的课桌比没有装书的课桌质量更大，加速度更小，所以速度变化得较慢；这说明在相同的外力作用下，物体的质量越大，运动状态越不容易改变。
[3][4] 如果推动相同的课桌，较大的水平力使课桌产生较大的加速度，速度变化得较快，这说明对于同一个物体，所受合外力越大，物体的运动状态越容易改变。
15．0.4
【详解】
[1]由题意可知，四力的合力为零，则可知1N、3N、4N三个力的合力2N；与2N大小相等方向相反；将2N的力绕O点按顺时针方向旋转，其他三力的合力不变，那么现在变为2N的两个力，其夹角成，因此这两个力的合力大小为2N，此时物体的加速度大小为
[2]方向与方向与原来2N的力夹角
16．3
【详解】
[1]根据牛顿第二定律
F-f=ma
则
10-f=5×1
20-f=5a
解得
a=3m/s2
17．（1）4m/s2 ；（2）10N
【详解】
（1）物体运动3s时速度大小为12m/s，故加速度为
（2）对物体由牛顿第二定律得
将加速度代入可得
18．（1）OA绳先断 （2）a=10m/s2
【详解】
(1)OA垂直于OB，分析物块受力有：
因为θ＝37°，所以可知：
所以OA绳先断.
(2)分析知当OA绳拉力最大时，加速度最大
代入数据可得a=10m/s2
答：(1)随着拉力增大，OA绳先断.
(2)为使绳子不断，升降机竖直向上的加速度最大为a=10m/s2.
19．（1）1s；（2）1.2s
【详解】
（1）滑块在木板上做匀减速运动，根据牛顿第二定律，加速度的大小
当滑块停下时，末速度为零，带入，可得
根据运动学公式有：，解得或
，不可能发生，故舍去
则若木板固定，滑块在木板上滑行的时间为
（2）木板不固定，滑块仍以向右做匀减速运动
木板向右做匀加速运动
当滑块与木板速度相同后，两者一起向右匀速运动，不再相对滑动
设滑块从滑上木块到共速所用时间为t，根据
得：，
即若木板不固定，且水平地面光滑，滑块相对木板滑行的时间为