4.3牛顿第二定律 基础巩固（word版含答案）

4.3牛顿第二定律基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第一册
一、选择题（共15题）
1．下列说法中正确的是（　　）
A．重心是重力的实际作用点
B．绳子既可以产生拉力也可以产生推力
C．不论物体的质量多大，只要物体的尺寸对所研究的问题没有影响或影响可以忽略不计，就可以看成质点
D．是加速度的比值定义式
2．放在光滑水平桌面上质量为2kg的物体，受到大小分别为10N、2N的两个水平共点力的作用，该物体的加速度的大小可能是( )
A．1m/s B．4m/s C．7m/s D．10 m/s
3．质量m＝20 g的物体，测得它的加速度a＝20 cm/s2，则关于它所受的合力的大小及单位，下列运算既正确又规范简洁的是(　　)
A．F＝ma＝20×20＝400 N
B．F＝ma＝0.02×0.2＝0.004 N
C．F＝ma＝0.02 kg×0.2 m/s2＝0.004 N
D．F＝ma＝0.02×0.2 N＝0.004 N
4．如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为，在斜杆的下端固定有质量为的小球。重力加速度为。现使小车以加速度大小为向右做匀减速直线运动，下列说法正确的是（　　）
A．杆对小球的弹力一定竖直向上 B．杆对小球的弹力一定沿杆向上
C．杆对小球的弹力大小为 D．杆对小球的弹力大小为
5．根据牛顿第二定律，下列说法正确的是（ ）
A．加速度为零的物体，一定不受外力作用
B．作用力相同时，质量大的物体速度大
C．加速度方向与合外力的方向一致
D．作用力相同时，质量大的物体加速度大
6．如图所示，在倾角θ=的光滑斜面上，物块A、B质量分别为m和2m，物块A静止在轻弹簧上面，物块B用细线与斜面顶端相连，A、B挨在一起，但A、B之间无弹力，已知重力加速度为g，某时刻将细线剪断，则剪断细线的瞬间，下列说法正确的是（　　）
A．物块A的加速度为 B．物体B的加速度为
C．物块A、B之间的弹力为 D．弹簧的弹力为
7．在光滑水平面上有一物块受水平恒力F的作用而运动，在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，如图所示，当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．物块接触弹簧后立即做减速运动
B．有一段过程中，物块做加速度越来越小的加速运动
C．当物块所受的合力也为零时，它的速度为零
D．有一段过程中，物块做加速度越来越大的加速运动
8．如图所示，一粗糙的水平传送带以恒定的速度v1沿顺时针方向转动，传送带的左、右两端皆有一与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定的速度v2沿水平面分别从左、右两端滑上传送带，关于物体在传送带上的运动情况下列说法正确的是（　　）
A．物体从右端滑到左端所需的时间一定大于物体从左端滑到右端的时间
B．若v2< v1，物体从右端滑上传送带，则物体可能到达左端
C．若v2< v1，物体从左端滑上传送带必然先做加速运动，再做匀速运动
D．若v2< v1，物体从右端滑上传送带又回到传送带右端，在此过程中物体先做减速运动再做加速运动最后做匀速运动
9．如图所示，轻弹簧一端固定，另一端自由伸长时恰好到达O点，将质量为m的物体P与弹簧连接，并将弹簧压缩到A由静止释放物体后，物体将沿水平面运动。若物体与水平面的摩擦力不能忽略，则关于物下列说法中正确的是（　　）
A．从A到O速度不断增大
B．从A到O速度先增大后减小
C．物体运动到O点时速度最大
D．从A到O的过程中摩擦力逐渐减小
10．如图所示，质量为m的滑块在水平面上撞向弹簧，当滑块将弹簧压缩了x0时速度减小为0，然后弹簧又将滑块向右推开．已知弹簧的劲度系数为k，滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，整个过程弹簧未超过弹性限度，则正确的是
A．滑块向左运动过程中，加速度先减小后增大
B．滑块向右运动过程中，始终做加速运动
C．滑块与弹簧接触过程中，最大加速度为
D．滑块向右运动过程中，当滑块离开弹簧时，滑块的速度最大
11．在行车过程中，为了尽可能地减轻汽车在碰撞过程中对人体造成的伤害，人们设计了安全带。如图，假定乘客质量为，汽车车速为，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为，那么，安全带对乘客的水平作用力大小约为（　　）
A． B． C． D．
12．在向右匀速运动的小车内，用细绳a和b系住一个小球，绳a处于斜向上的方向，拉力为Fa，绳b处于水平方向，拉力为Fb，如图所示．现让小车向右做匀减速运动，此时小球相对于车厢的位置仍保持不变，则两根细绳的拉力变化情况是
A．Fa变大，Fb不变 B．Fa变小，Fb变小 C．Fa不变，Fb变大 D．Fa不变，Fb变小
13．如图所示，在一竖直放置的光滑管内有一轻质弹簧，一质量为m的小球从管口静止下落，压缩弹簧至最低位置P，不计空气阻力，小球从接触弹簧到运动到最低位置的过程中，关于小球运动情况的下列描述正确的是（ ）
A．先加速运动后减速运动
B．先减速运动后加速运动
C．小球刚接触弹簧时速度最大
D．小球在P点时加速度为零
14．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上有两个用劲度系数为k的轻质弹簧相连的物块A、B，质量分别为mA、mB，因挡板的作用，开始时两物块均处于静止状态．下列说法正确的是（ ）
A．两物块处于静止时，弹簧的弹力等于mBg
B．撤去挡板的瞬间，弹簧的弹力为0
C．撤去挡板的瞬间，物块A的加速度为gsinθ
D．撤去挡板的瞬间，物块B的加速度为0
15．一个物体在几个力的共同作用下处于静止状态，现让力F1逐渐减小到零再逐渐恢复到原来的值（其余力保持不变），下列图像可能正确的是：
A． B．
C． D．
二、填空题（共4题）
16．如图所示，在原来静止的凹槽内放有物体A，A被一伸长的弹簧拉住且恰好静止。若发现A被弹簧拉动，则凹槽的运动情况可能是__________________。
17．在水平地面上有质量为4kg的物体，物体在水平拉力F作用下由静止开始运动，10s后拉力减为，该物体的速度图象如图所示，则水平拉力F=________N，物体与地面间的动摩擦因数μ=____________。（g取10m/s2）
18．如图所示，质量为2kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2，与此同时，物体还受到一个水平向右的推力F=12N，则物体运动的加速度大小为（g取10m/s2）______。
19．为了测量物块与水平木板之间的动摩擦因数，某同学设计了如图甲所示的实验装置，桌面水平，绳与桌面平行。其中为物块质量，为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计）
（1）该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带，已知打点计时器使用的是频率为的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为__________（结果保留两位有效数字）。
（2）如图丙所示，以弹簧测力计的示数为横坐标，加速度为纵坐标，画出的图象是一条直线，求得图线的斜率为，横坐标截距为，则物块和水平木板间的动摩擦因数__________（用字母表示），小车的质量为___________。
三、综合题（共4题）
20．将质量为的木块放在倾角为的斜面上，木块恰可沿斜面匀速下滑．现用一沿斜面的恒力F作用于木块，使之沿斜面向上做匀加速运动，如图所示，求木块的加速度．
21．如图所示，水平桌面上有一个质量的小物块，小物块分别与水平放置的轻质弹簧和不可伸长的轻质细线一端相连，弹簧的劲度系数，小物块和水平桌面间动摩擦因数。当细线与竖直方向成角时小物块处于静止状态，且与桌面间无挤压。此时剪断细线的瞬间对小物块。求：
(1)细线被剪断前所受的拉力；
(2)剪断细线瞬间小物块的加速度；
22．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．
23．如图所示，一名同学站在自动扶梯上随扶梯匀加速上升，不计空气阻力。扶梯的台阶水平。请作出该同学受力的示意图。
参考答案
1．C
【详解】
A．物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点，故A错误；
B．绳子只能产生拉力，不能产生推力，故B错误；
C．物体能否看作质点与物体的质量无关，只要物体的尺寸对所研究的问题没有影响或影响可以忽略不计，就可以看成质点，故C正确；
D．是加速度的决定式；故D错误。
故选C。
2．B
【详解】
两个共点力的合力范围 ,所以加速度的取值范围为： ，故B正确；
综上所述本题答案是：B
3．D
【详解】
统一单位制
m＝20 g＝0.02 kg，a＝20 cm/s2＝0.2 m/s2
由牛顿第二定律可得
F＝ma＝0.02×0.2 N＝0.004 N
故选D。
4．C
【详解】
ABD．小球向右做匀减速运动，则加速度向左，合外力向左，对小球受力分析如图
由图可知，当a大小未知时，杆上的弹力与竖直方向夹角不能确定，方向不是沿杆向上，也不是竖直向上，但是F>mg， ABD错误；
C．由几何关系可知
C正确。
故选C。
5．C
【详解】
解：A、由牛顿第二定律可知，加速度为零的物体，所受合外力为零；但可以受到外力情况；故A错误；
B、作用力相同时，质量大的物体加速度小，但速度大小不能确定；故B错误；
C、加速度方向和合外力的方向一致．故C正确．
D、加速度与质量成反比；故作用力相同时，质量大的物体加速度小；故D错误；
故选C．
6．A
【详解】
D．剪断细绳前，弹簧的弹力为
细线剪断的瞬间，弹簧的弹力不变，故D错误；
AB．剪断细线瞬间，对A、B系统，加速度为
故A正确，B错误；
C．对B，由牛顿第二定律得
解得
故C错误。
故选A。
7．B
【详解】
试题分析：当物块刚接触弹簧时，弹簧的弹力从零开始增加，刚开始一段时间内弹簧的弹力小于F，故合力仍旧向右，做加速运动，随着弹力的增大，合力在减小，故加速度减小，当弹力等于F时，合力为零，加速度为零，速度达到最大，之后弹力大于F，合力向左，做减速运动，并且弹力仍在增大，所以加速度再增大，综上所述，物块先做加速度减小的加速运动，然后做加速度增大的减速运动，故B正确；
8．B
【详解】
A．若物体从右端滑到左端和从左端滑到右端的运动中一直相对于传送带滑动，此时滑动摩擦力产生加速度，两者的加速度相等，运动的位移相等，都做匀变速运动，所以运动的时间相等，否则不等，A错误；
B．若v2C．若v2D．若v2故选B。
9．B
【详解】
ABC．在AO之间有一点D，弹簧的弹力等于摩擦力，合力为零，速度最大。所以从A到O速度先增大后减小，B正确，AC错误；
D．从A到O的过程中摩擦力不变，因为摩擦因数和正压力都不变，D错误。
故选B。
10．C
【详解】
A．滑块向左接触弹簧的运动过程中，在水平方向上受到向右的弹簧的弹力和向右的摩擦力，在此过程中弹簧的弹力是逐渐增大的，弹力和摩擦力的合力与运动方向始终相反，物体做减速运动，加速度大小一直增大，故A错误；
B．滑块向右接触弹簧的运动是从弹簧压缩量最大时开始的，此时受到水平向右的弹力和向左的摩擦力，开始时弹簧的弹力大于摩擦力，但当弹簧伸长到一定程度，弹力和摩擦力大小相等，此后摩擦力大于弹力．所以滑块向右接触弹簧的运动过程中，是先加速，后减速．故B错误；
C．由对A的分析可知，当弹簧的压缩量为x0时，水平方向的合力为F=kx0+μmg，此时合力最大，由牛顿第二定律有
故C正确；
D．在滑块向右接触弹簧的运动中，当弹簧的形变量为时，由胡克定律可得f=kx=μmg，此时弹力和摩擦力大小相等，方向相反，在水平方向上合外力为零此时速度最大，之后物体开始做减速运动，故D错误。
故选C。
11．C
【详解】
刹车之后乘客做匀减速运动，初速度，刹车时间，加速度大小为
根据牛顿第二定律，安全带对乘客的水平作用力大小
故选C。
12．C
【详解】
以小球为研究对象，分析受力情况，作出力图
根据牛顿第二定律得：水平方向：， 竖直方向： ，由题α不变，由分析得知不变，，即Fb变大，故C正确，ABD错误；
故选C．
13．A
【解析】
试题分析：根据小球所受的合力判断加速度的变化，结合加速度的方向与速度方向的关系判断小球的运动规律．
解：A、小球与弹簧接触后，开始重力大于弹力，小球的加速度方向向下，小球向下做加速运动，弹力增大，则加速度减小．
当加速度减为零后，弹力大于重力，加速度方向向上，小球做减速运动，弹力增大，加速度增大．所以小球先加速后减速，故A正确，B错误．
C、小球弹力和重力相等时，速度最大，最低点O，速度为零，加速度最大．故C、D错误．
故选A．
14．D
【详解】
A.对B物体分析可知，弹簧对它的力为，故A错误；
B.撤去挡板的瞬间，弹簧的弹力不会突变为0，故B错误；
C.撤去挡板的瞬间A受到重力和弹簧对它向下的弹力，故A的加速度为
故C错误；
D.撤去挡板的瞬间，B仍然受到向上的弹力和重力、支持力作用，故B的加速度仍然为0，D正确；
故选D。
15．B
【详解】
ABC．依题，原来物体在多个力的作用下处于静止状态，物体所受的合力为零，使其中的一个力保持方向不变、大小逐渐减小到零，然后又从零逐渐恢复到原来的大小的过程中，物体的合力从开始逐渐增大，又逐渐减小恢复到零，物体的加速度先增大后减小，物体先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动。根据速度图象的斜率等于加速度可知，速度图象的斜率先增大后减小，所以AC错误，B正确。
D．物体的速度一直变大，则位移时间图像的斜率一直变大，选项D错误；
故选B。
16．槽可能向左加速或向右减速运动，或者向下加速或向上减速运动。
【详解】
开始时物体A静止，则弹力与摩擦力平衡；若发现A被弹簧拉动，则物体相对槽向右运动，则可能：
槽的加速度水平向左时，物体相对于车厢有向右的运动趋势，摩擦力向左，若摩擦力不足以使物体与木厢一起运动，则A将向右运动；
若槽的加速度竖直向下时，物体失重，物体对地板的正压力减小，这时的最大静摩擦力小于电梯静止时的静摩擦力，而弹簧的弹力又未改变，故在这种情况下A可能被拉向右方。
综上所述，槽可能向左加速或向右减速运动，或者向下加速或向上减速运动。
17．9 0.125
【详解】
[1][2]由图可知0-10s时加速度为1m/s2，加速度方向与初始运动方向一致，在10-30s时加速度为0.5m/s2，加速度方向与初始运动方向相反，由牛顿第二定律有
，，
联立两式并代入该物体的质量，得
，
水平的拉力为9N，物体与地面间的动摩擦因数为0.125。
18．
【详解】
物体受到水平向右的摩擦力
根据牛顿第二定律
解得
19．3.0
【详解】
（1）[1]由图可知，时间间隔为
根据逐差法可得
（2）[2] [3]根据题意知，直线方程为
则F等于零时
对物块，根据牛顿第二定律
故有
解得
，
20．
【详解】
试题分析：木块滑斜面匀速下滑
∴
F推木块向上运动大小没变
∴
21．(1)；(2)，方向水平向左
【详解】
(1)细线被剪断前对物块进行受力分析如下
根据竖直方向和水平方向的平衡有
①
②
由①②得
③
④
(2) 剪断细线瞬间小物块受到线的拉力立即消失,桌面对物块立即出现支持力和摩擦力,弹簧的拉力和重力不变,对物块进行受力分析如下
竖直方向根据平衡条件有
⑤
滑动摩擦力
⑥
水平方向根据牛顿第二定律得
⑦
联立③⑤⑥⑦并带入数据得
⑧
加速度方向水平向左。
22．（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
23．
【详解】
同学站在自动扶梯上随扶梯匀加速上升，可知物体受到竖直向上的支持力，重力和水平向右的静摩擦力，受力的示意图如下