5.3牛顿第二运动定律同步练习 （word版含答案）

鲁科版 （2019）必修一 5.3 牛顿第二运动定律 同步练习
一、单选题
1．科技日新月异，下列提到的单位是国际制单位中的基本单位的是（　　）
A．四川到上海的特高压输电线路采用正负800V直流输电技术
B．上海建成世界最大规模超导电缆，设计电流可达2200A
C．冬奥会的高铁采用无人驾驶技术，时速可达350km/h
D．冬奥会的5G云转播背包非常轻便，质量大约930g
2．电池的能量密度指的是单位体积的电池所放出的能量。锂离子电池的能量密度是镍镉电池的2.5倍，因此在电池容量相等的情况下，锂离子电池就会比镍镉电池的体积更小。用国际单位制基本单位的符号来表示能量密度的单位，下列正确的是（　　）
A．kg·m/s2 B．W/m3 C．kg/（m·s2） D．J/m3
3．下列说法正确的是（ ）
A．位移、速度、力都是矢量
B．速度等于零时，物体一定处于平衡状态
C．在国际单位制中，“牛顿”是力学的三个基本单位之一
D．小球做竖直上抛运动时，速度不断减小，惯性不断减小
4．下列单位为国际单位制的基本单位的是（　　）
A．吨 B．牛顿 C．库仑 D．千克
5．如图所示，质量的小车放在水平光滑的平面上，在小车左端加一水平推力。当小车向右运动的速度达到3m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计、质量为的小物块，小物块与小车间的动摩擦因数，小车足够长。求：经多长时间两者达到相同的速度？（　　）
A．0.5s B．1s C．1.5s D．2s
6．在梯井中，由钢索悬挂竖直电梯C，顶部用绳子悬挂了球A，A下方焊接一个弹簧，弹簧下端悬挂球B，整个装置处于静止状态，简化示意图如图所示。已知绳子、弹簧的质量远小于两球质量，两球质量又远小于电梯质量。若悬挂电梯的钢索突然断裂，在电梯下落瞬间，球A、球B、电梯C各自加速度约为（　　）
A．9.8m/s2，9.8m/s2，0 B．19.6m/s2，0，9.8m/s2
C．0，9.8m/s2，9.8m/s2 D．9.8m/s2，0，9.8m/s2
7．如图所示，质量为m2的物块B放在光滑的水平桌面上，其上放置质量为m1的物块A，用通过光滑的定滑轮的细线将A与质量为M的物块C连接，释放C，A和B一起以加速度大小a从静止开始运动，已知A、B间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，则细线中的拉力大小为（　　）
A．Mg B．M(g＋a)
C．(m1＋m2)a D．m1a＋μ m1g
8．我国将于2022年前后完成空间站在轨组装工程，空间站由核心舱、实验舱等构成。其中核心舱全长约18.1m，有5个对接口用于载人飞船、货运飞船及其他飞行器访问空间站。关于本材料中的物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．空间站在太空“漂浮”时没有惯性
B．货运飞船与核心舱对接时可看成质点
C．“18.1m”中的m是国际单位制中的基本单位
D．货运飞船与核心舱对接时，以地球为参考系它是静止的
9．《曹冲称象》是家喻户晓的典故，“置象大船之上，而刻其水痕所至，称物以载之，则校可知矣。”它既反映出少年曹冲的机智，同时也体现出重要的物理思想方法，这个故事中用到的物理方法是（　　）
A．等效替代法 B．极限法
C．控制变量法 D．理想模型法
10．一个倾角为θ=37°的斜面固定在水平面上，一个质量为m=1.0kg的小物块（可视为质点）以v0=4.0m/s的初速度由底端沿斜面上滑，小物块与斜面的动摩擦因数μ=0.25。若斜面足够长，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2。小物块上滑的最大距离为（　　）
A．1.0 m B．2.2 m C．0.8 m D．0.4 m
11．蹦床属于体操运动的一种，有“空中芭蕾”之称。某次比赛过程中，一运动员做蹦床运动时，利用力传感器测得运动员所受蹦床弹力F随时间t的变化图像如图所示。若运动员仅在竖直方向运动，不计空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2。依据图像给出的信息，下列说法正确的是（　　）
A．运动员的最大加速度为45m/s2
B．运动员在9.3s~10.1s内速度先减小后增大
C．运动员离开蹦床后上升的最大高度为10m
D．运动员离开蹦床后上升的最大高度为10m
12．如图所示，某竖直弹射装置由两根劲度系数为k的轻弹簧以及质量不计的底盘构成，当将质量为m的物体竖直射向空中时，底盘对物体的支持力为6mg（g为重力加速度），已知两根弹簧与竖直方向的夹角为θ＝30°，则此时每根弹簧的伸长量为（　　）
A． B． C． D．
13．如图所示，a、b、c三个物块的质量分别为m、2m、m，物块a、b通过水平轻绳相连后放在水平地面上，物块c放在b上。现用水平恒力F作用在b上，使三个物块一起水平向右做匀加速运动。各接触面间的动摩擦因数均为μ，取重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）
A．物块b受到地面的摩擦力大小为2μmg
B．绳子的拉力大小等于
C．物块c受到的摩擦力小于
D．剪断轻绳后，物块c相对b未发生滑动，它受到的摩擦力大小为
14．如图甲所示，粗糙斜面与水平面的夹角为30°，质量为0.3kg的小物块静止在A点。现有一沿斜面向上的恒定推力F作用在小物块上，作用一段时间后撤去推力F，小物块能到达的最高位置为C点，小物块从A到C的v－t图像如图乙所示。g取10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．小物块到C点后将沿斜面下滑
B．小物块加速时的加速度是减速时加速度的3倍
C．小物块与斜面间的动摩擦因数为
D．推力F的大小为4N
15．如图所示，在某建筑地，工人甲将质量为m的工件利用固定在支架上的光滑定滑轮沿竖直方向提升到一定高度后，甲一直站在乙的身后拉紧绳索，绳索与水平方向的夹角为；工人乙通过一始终保持水平的轻绳将工件缓慢拉到楼顶。己知甲、乙的质量分别为、，重力加速度大小为g，甲，乙始终处于静止状态，下列说法正确的是（　　）
A．乙将工件拉到楼顶过程，甲受到的摩擦力不变
B．乙将工件拉到楼顶过程，楼顶对乙的摩擦力逐渐减小
C．工件匀速上升时。楼顶对甲的支持力为
D．工件以加速度a匀加速上升时楼顶对甲的摩擦力为
二、填空题
16．如图所示，一个质量为m=10kg的物体受到两个力和的作用，取的方向为正方向，则根据牛顿第二定律列出的计算式为______，并求得物体加速度的大小为______。
17．用的水平拉力，拉一静止在水平地面上的物体，可使它获得的加速度；用的水平力拉此物体沿原地面运动时，可使它获得的加速度。那么，此物体的质量为__________，物体与地面间的动摩擦因数为__________。
18．现有以下一些物理量和单位，A．特斯拉 B．米/秒 C．牛顿 D．焦耳 E．电功率 F．秒 G．厘米 H．库仑等。其中属于物理量的有______；在国际单位制中被选定为基本单位的有______。
19．某物体在受到6N作用力时，产生的加速度为3m/s2 ，该物体的质量为_________kg；当作用力增加到9N时，产生的加速度为_________ m/s2
三、解答题
20．如图所示，用F=5N的水平恒力把质量为0.5kg的物块（可视为质点）压在竖直挡板上，物块离地面高度为H=8m，物块由静止开始向下做匀加速运动，经2s到达地面。
（1）求物块下落的加速度大小；
（2）求物块与挡板间的动摩擦因数；
（3）若将挡板做成一个倾角为37°的斜面（如图），要使物块沿斜面匀速向上运动，求水平推力的大小。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
21．如图所示，水平传送带两端相距L=11.4m，工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，工件滑上A端时速度vA=9m/s，同时传送带以v=13m/s逆时针匀速转动，g=10m/s2，设工件到达B端时的速度为vB，求vB及工件由A到B所用的时间。
22．哈利法塔是目前世界最高的建筑。游客乘坐观光电梯从地面开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达观景台只需50秒，运行的最大速度为15m/s。观景台上可以鸟瞰整个迪拜全景，可将棕榈岛、帆船酒店等尽收眼底，颇为壮观。一位游客用便携式拉力传感器测得在加速阶段质量为1kg的物体受到的竖直向上拉力为11N，若电梯加速、减速过程视为匀变速直线运动（g取10m/s2），求：
（1）电梯加速阶段的加速度大小及加速运动的时间；
（2）若减速阶段与加速阶段的加速度大小相等，求观景台的高度；
（3）若电梯设计安装有辅助牵引系统，电梯出现故障，绳索牵引力突然消失，电梯从观景台处自由下落，为防止电梯落地引发人员伤亡，电梯启动辅助牵引装置使其减速到速度为零，牵引力为重力的3倍，下落过程所有阻力不计，则电梯自由下落最长多少时间必须启动辅助牵引装置？
23．如图所示，一条轻绳上端系在车的左上角的A点，另一条轻绳一端系在车左端B点，B点在A点的正下方，A、B距离为b，两条轻绳另一端在C点相结并系一个质量为m的小球，轻绳AC长度为 b，轻绳BC长度为b。两条轻绳能够承受的最大拉力均为2mg。
(1)轻绳BC刚好被拉直时，车的加速度是多大？（要求画出受力图）
(2)在不拉断轻绳的前提下，求车向左运动的最大加速度是多大。（要求画出受力图）
24．某中学物理课程基地为研究碳块下滑的位置与其在传送带上运动情况的关系，设计了如图所示的模型：左侧是倾角θ=37°的足够长的直轨道（其下端为B点），在其右侧放置一逆时针方向转动的传送带DCE，传送带速度大小恒为，水平段DC长L=3m。将一碳块从直轨道上的A点由静止释放，A、B相距。当该碳块从B点运动到传送带上C点时，速度大小不变，方向变为水平向右，同时立即撤去直轨道。已知碳块与直轨道间的动摩擦因数，与传送带间的动摩擦因数，且碳块相对传送带滑动时能在传送带上留下清晰划痕，传送带CE段、ED段均足够长。（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）若，求小滑块滑至B点的速度大小；
（2）若，求小滑块在传送带上留下的划痕长度；
（3）改变的值，设小滑块从传送带上滑离后在传送带上留下的划痕长度为，试通过计算讨论与的关系。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A. 电压单位“V”是国际制单位中的导出单位，A错误；
B. 电流单位“A”是国际制单位中的基本单位，B正确；
C. 速度单位是基本单位，但在国际制单位中的单位是“m/s”，不是“km/h”，C错误；
D. 质量单位是基本单位，但在国际制单位中的单位是“kg”，不是“g”，D错误；
故选B。
2．C
【解析】
【详解】
能量密度为单位体积内所包含的能量，能量的单位是J，体积的单位是m3，则能量密度的单位用国际单位制基本单位的符号来表示为
ABD错误，C正确。
故选C。
3．A
【解析】
【详解】
A．位移、速度、力都是有大小，有方向的物理量，是矢量，A正确；
B．速度为零的时候，加速度不一定为零，如竖直上抛到最高点，速度为零，加速度为重力加速度，不处于平衡态，B错误；
C.在国际单位制中，牛顿不是基本单位，C错误；
D．小球做竖直上抛运动时，速度不断减小，但质量不变，小球的惯性不变，D错误。
故选A。
4．D
【解析】
【详解】
A．吨是质量的单位，但不是质量的国际单位，故A错误；
B．牛顿是力的单位，力不是基本量，所以牛顿不是基本单位，故B错误；
C．库仑是电荷量的单位，电荷量不是基本量，所以库仑不是基本单位，故C错误；
D．千克是质量的单位，是基本单位，也是质量在国际单位制中的单位，故D正确。
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
小物块放到小车上后，根据题意，对小物块由牛顿第二定律得
对小车由牛顿第二定律得
设经过时间两者速度相等，根据速度与时间的关系式有
解得
故ABC错误D正确。
故选D。
6．D
【解析】
【详解】
假设球A与电梯之间的绳子无弹力，则钢索突然断裂的瞬间，电梯只受重力其加速度为g，而A受到弹簧向下的拉力其加速度大于g，则假设不成立，可知球A与电梯之间的绳子有弹力，可得电梯与球A的加速度相同，因为电梯质量远大于两球质量，钢索断裂后，电梯可视为在自身重力下运动，因此加速度大小为g=9.8m/s2，弹簧形变量在瞬间不会发生突变，因此球B受力不变，其加速度为0。
故选D。
7．C
【解析】
【详解】
AB．以C为研究对象，有
解得
故AB错误；
C．以A、B整体为研究对象，根据牛顿第二定律可知
故C正确；
D．A、B间为静摩擦力，根据牛顿第二定律，对B可知
对A可知
联立解得
故D错误。
故选C。
8．C
【解析】
【详解】
A．惯性仅与物体的质量有关，与运动状态无关，故A错误；
B．货运飞船与核心舱对接时，货运飞船的形状和大小不能忽略，不可以看成质点，故B错误；
C．“18.1m”中的m是国际单位制中的基本单位，故C正确；
D．货运飞船与核心舱对接时，以地球为参考系它是运动的，故D错误。
故选C。
9．A
【解析】
【详解】
当物体和大象分别在船上时，船下沉的深度相同，则物体的重量与大象的重量相等，该方法为等效替代法。
故选A。
10．A
【解析】
【详解】
小物块在斜面上上滑过程受力情况如图所示
根据牛顿第二定律有
解得
小物块沿斜面上滑做匀减速运动，到达最高点时速度为零，则有
解得
x==1.0m
故A正确，BCD错误。
故选A。
11．A
【解析】
【详解】
A．由图给信息可知，开始时运动员静止在蹦床上，所受弹力与重力大小相等，即
解得运动员的质量在蹦床上时受到的最大弹力最大加速度
故A正确；
B．在9.3s~10.1s内，F先增大后减小，对应运动过程是：从接触蹦床到将蹦床压到最低，再向上运动到离开蹦床的过程，前后两个阶段速度都是先增大（合力方向与速度同向）后减小（合力方向与速度方向相反），故B错误；
CD．运动员离开蹦床后在空中运动的时间上升和下落的时间分别为，则最大高度为
故CD错误。
故选A。
12．D
【解析】
【分析】
【详解】
物体受重力和支持力，根据牛顿第二定律，有
N－mg＝ma
其中N＝6mg，解得
a＝5g
再对质量不计的底盘和物体m整体受力分析，整体受重力和两个拉力，根据牛顿第二定律，在竖直方向满足
2Fcos 30°－mg＝ma
解得
根据胡克定律，有
故选D。
13．C
【解析】
【详解】
A．对三者的整体，根据牛顿第二定律
解得
再对c进行受力分析，根据牛顿第二定律可得
对a进行受力分析，根据牛顿第二定律可得
对b进行受力分析，根据牛顿第二定律可得
解得
A错误；
B．a进行受力分析可知
解得
B错误；
C．对c进行受力分析，根据牛顿第二定律可得
故物块c受到的摩擦力小于，C正确；
D．剪断轻绳后，绳子的拉力瞬间消失，由于物块c相对b未发生滑动，根据牛顿第二定律可得
物块c受到的摩擦力大小为
D错误。
故选C。
14．D
【解析】
【详解】
ABC．由题图乙所示可知，物块匀加速直线运动的加速度大小
a1＝＝m/s2
匀减速直线运动的加速度大小
a2＝＝10m/s2
在匀减速直线运动过程中，根据牛顿第二定律
mgsin30°＋μmgcos30°＝ma2
解得
μ＝
在最高点，有
mgsin30°＝μmgcos30°
所以物块达到最高点C后不会下滑，故ABC错误；
D．在匀加速过程中，由牛顿第二定律可得
F－mgsin30°－μmgcos30°＝ma1
解得
F＝4N
故D正确。
故选D。
15．D
【解析】
【详解】
A．乙将工件拉到楼顶过程，设两绳结点上方绳索与竖直方向夹角为，对结点由平衡条件可得甲拉的绳索上的拉力为
由平衡条件可得，甲受到的摩擦力为
由于变大，可知变大，变大，A错误；
B．乙将工件拉到楼顶过程，乙对轻绳的拉力为
由平衡条件可得，乙受到的摩擦力为
由于变大，可知变大，变大，B错误；
C．工件匀速上升时，绳上拉力T大小等于工件的重力mg，在竖直方向对甲由平衡条件可得
解得楼顶对甲的支持力为
C错误；
D．工件以加速度a匀加速上升时，对工件由牛顿第二定律可得
在水平方向对甲由平衡条件可得
联立解得楼顶对甲的摩擦力为
D正确。
故选D。
16． 1m/s2
【解析】
【详解】
[1][2]取的方向为正方向，则根据牛顿第二定律列出的计算式为
代入数据解得
其负号表示方向与F1方向相反，则a的大小为1m/s2。
17． 1 0.1
【解析】
【详解】
[1]根据牛顿第二定律
当时，，当时，，可得
m=1kg
f=1N
[2]根据
可得动摩擦因数
18． E F
【解析】
【详解】
[1]特斯拉是磁感应强度单位的国际单位，不是基本单位，米/秒是速度的国际单位，不是基本单位，牛顿是力的国际单位，不是基本单位，焦耳是功和能量的国际单位，不是基本单位，秒是时间的国际单位，也是基本单位，厘米是长度的单位，是基本单位，但不是其国际单位，库仑是电量的国际单位，不是基本单位，所以属于物理量的只有电功率这一个，所以填“E”；
[2]题中各单位属于国际单位且是基本单位的只有秒，其余都不是国际单位中的基本单位，所以填“F”。
19． 2 4.5
【解析】
【分析】
【详解】
[1]根据牛顿第二定律
解得
m=2kg
[2]根据牛顿第二定律
解得
=4.5m/s2
20．（1）a=4m/s2； （2）；（3）F=N
【解析】
【详解】
（1）由 可得
（2）水平方向
5N
竖直方向
联立得
（3）受力分析如图
正交分解，由平衡条件可得，x轴上有
y轴上有
又有
联立方程，解得
21．13m/s，1s
【解析】
【详解】
对工件，根据牛顿第二定律有
可得
当工件达到与传送带共速时，有
解得
因
所以工件与传送带共速时还没有到达B端，在达到共速后，工件会以此速度做匀速直线运动，达到共速前工件运动时间为
达到共速后，工件运动时间为
总时间为
故工件到达B端时的速度为13m/s，工件由A到B所用的时间为1s。
22．（1）1m/s2、15s；（2）525m；（3）s
【解析】
【分析】
【详解】
（1）设电梯加速阶段的加速度大小为a，由牛顿第二定律得：
FT-mg=ma
解得
a=1m/s2
由
v=v0＋at
解得
t=15s
（2）匀加速阶段位移
x1=at2=×1×152m=112.5m
匀速阶段位移
x2=v（50s-2t）=15×（50-2×15）m=300m
匀减速阶段位移
x3==112.5m
因此观景台的高度
x=x1＋x2＋x3=525m
（3）由题意知，电梯到地面速度刚好为0。自由落体加速度大小a1=g
启动辅助牵引装置后加速度大小
方向向上
则
解得
vm=10m/s
则
即电梯自由下落最长s时间必须启动辅助牵引装置。
23．(1)g，见解析图甲；(2)3g，见解析图乙
【解析】
【详解】
(1)轻绳BC刚好被拉直时，小球受力如图甲所示
因为
AB=BC=b
AC=b
故轻绳BC与AB垂直
θ=45°
由牛顿第二定律
mgtan θ=ma
解得
(2)小车向左的加速度增大，BC绳方向不变，所以AC轻绳拉力不变，BC轻绳拉力变大，BC轻绳拉力最大时，小车向左的加速度最大，小球受力如图乙所示
由牛顿第二定律
FTm+mgtan θ=mam
根据题意
FTm=2mg
所以最大加速度为
am=3g
24．（1）4m/s；（2） ；（3）见解析
【解析】
【详解】
（1）碳块从A→B有
由
解得
（2）碳块在传送带上运动时，设加速度大小为，有
碳块以滑上传送带到停止运动通过的位移
故从右端滑出。
从C→D有
所需时间
该时间内传送带走了
所以划痕的长度为
（3）AB长为x则
若碳块恰能运动至D
即
①若，碳块从右端滑下：
从C→D有

所需时间

此时划痕长度
解得
②若，碳块从左端滑出，其首先向右滑行至速度为0
接着反向加速，假设恰好在C点与传送带速度相同，则根据运动的对称性
即
分为两种情况
1°、，则碳块反向运动时一直加速至从C端滑下
此时划痕长度
解得
2°、，则碳块反向运动时先加速后匀速直至从C端滑下
碳块反向加速至共速
可得划痕的长度为
解得
综上，划痕长度s与AB两点间距离x的关系为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页