5.3牛顿第二运动定律 同步练习（Word版含解析）

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．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：放上小物块后，小物块的加速度为（　　）
A．1m/s2 B．2m/s2 C．3m/s2 D．4m/s2
2．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：放上小物块后，小车的加速度为（　　）
A．0.2m/s2 B．0.3m/s2 C．0.5m/s2 D．0.8m/s2
3．原来在光滑水平面上的一个质量为2kg的物体向左匀速运动，忽然受到一个水平向右的大小为4N的恒力后的运动过程，物体的加速大小和方向，下列判断正确的是（　　）
A．2m/s2，向右 B．2m/s2，向左 C．0.5m/s2，向右 D．0.5m/s2，向左
4．如图所示，水平轨道AB和倾斜轨道BC平滑对接于B点，整个轨道固定。现某物块以初速度v0从A位置向右运动，恰好到达倾斜轨道C处（物块可视为质点，且不计物块经过B点时的能量损失）。物体在水平面上的平均速度为1，在BC斜面上的平均速度为2，且1＝42。物体在AB处的动摩擦因数为μ1，在BC处的动摩擦因数为μ2，且μ1＝6μ2。已知AB＝6BC，斜面倾角θ＝37°。sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。根据上述信息，下列说法正确的是（　　）
A．在AB、BC运动时间之比
B．物体经过B处的速度大小为
C．物体与BC间的动摩擦因数
D．物体到达C处之后，能保持静止状态
5．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
6．如图所示，将一盒未开封的香皂置于桌面上的一张纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，香皂盒的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验（示意图如图所示），若香皂盒和纸板的质量分别为m1和m2，各接触面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g。若本实验中，m1=100g，m2=5g，μ=0.2，香皂盒与纸板左端的距离d=0.1m，若香皂盒移动的距离超过l=0.002m，人眼就能感知，忽略香皂盒的体积因素影响，g取10m/s2，为确保香皂盒移动不被人感知，纸板所需的拉力至少是（ ）
A．1.41N B．1.42N C．1410N D．1420N
7．如图所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，斜面上有两个质量均为的小球、，它们用劲度系数为的轻质弹簧相连接，重力加速度为。现对施加一个水平向右、大小为的恒力，使、在斜面上都保持静止，如果斜面和两个小球的摩擦均忽略不计，此时弹簧的长度为，则下列说法错误的是（　　）
A．弹簧的原长为
B．斜面的倾角为
C．撤掉恒力的瞬间，小球的加速度为
D．撤掉恒力的瞬间，小球的加速度为0
8．在光滑的水平地面上有两个完全相同的滑块A、B，两滑块之间用原长为l0的轻质弹簧相连，在外力F1、F2的作用下运动，且F1>F2。以A、B为一个系统，如图甲所示，F1、F2向相反方向拉A、B两个滑块，当运动达到稳定时，弹簧的长度为（l0+△l1），系统的加速度大小为a1；如图乙所示，F1、F2相向推A、B两个滑块，当运动达到稳定时，弹簧的长度为（l0﹣△l2），系统的加速度大小为a2。则下列关系式正确的是（　　）
A．△l1=△l2，a1=a2 B．△l1>△l2，a1=a2
C．△l1=△l2，a1>a2 D．△l1＜△l2，a1＜a2
9．如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端与A物体相连接，将B物体放置在A物体的上面，A、B的质量都为m，初始时两物体都处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体B上，使物体B开始向上做匀加速运动，拉力F与物体B的位移x的关系如图乙所示，重力加速度g=10m/s2，则下列说法中正确的是（　　）
A．物体B位移为4cm时，弹簧处于原长状态
B．物体B的加速度大小为5m/s2
C．物体A的质量为4kg
D．弹簧的劲度系数为5N/cm
10．中国高速铁路最高运行时速350km，被誉为中国“新四大发明”之一。几年前一位来中国旅行的瑞典人在网上发了一段视频，高速行驶的列车窗台上，放了一枚直立的硬币，如图所示。在列车行驶的过程中，硬币始终直立在列车窗台上，直到列车转弯的时候，硬币才倒下。这一视频证明了中国高铁极好的稳定性。关于这枚硬币，下列判断正确的是（　　）
A．硬币直立过程中，列车一定做匀速直线运动
B．硬币直立过程中，一定只受重力和支持力，处于平衡状态
C．硬币直立过程中，可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用
D．列车加速或减速行驶时，硬币都可能受到与列车运动方向相反的摩擦力作用
11．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
12．质量为M、倾角为α的斜面体处于光滑水平桌面上，质量为m的木块沿着斜面体的光滑斜面下滑，下列说法正确的是（　　）
A．木块对斜面体的压力大小是mgsinα
B．木块对斜面体的压力大小是mg
C．桌面对斜面体的支持力大小是（M+m）g
D．桌面对斜面体的支持力小于（M+m）g
13．如图所示，在一个开阔、表面平坦的倾斜雪坡上，一个小孩靠推一棵树获得大小为的水平初速度，雪坡与小孩之间的动摩擦因数为，不计空气阻力，不考虑摩擦力随速度大小的变化，设雪坡足够大，则经过足够长时间，小孩（　　）
A．可能一直做曲线运动
B．速度可能与初速度方向保持小于的角度做加速直线运动
C．若匀速运动，则一定小于
D．若没有停下则最终速度方向一定与初速度垂直
14．在国际单位制中，力学的基本单位有：千克（kg）、米（m）、秒（s），压强的单位用基本单位来表示，应为（　　）
A．kg·m·s2 B．kg·m2·s2 C．kg/（m·s2） D．kg/（m2·s2）
15．汽车运送圆柱形工件的示意图如图所示。图中P、Q、N是固定在车体上的压力传感器，假设圆柱形工件表面光滑，汽车静止不动时Q传感器示数为零，P、N传感器示数不为零。当汽车向左匀加速启动过程中，P传感器示数为零，而Q、N传感器示数不为零。已知sin 15°＝0.26，cos 15°＝0.97，tan 15°＝0.27，g＝10m/s2。则汽车向左匀加速启动的加速度可能为（　　）
A．3m/s2 B．2.5m/s2
C．2m/s2 D．1.5m/s2
二、填空题
16．国际单位制规定________、米、_________为三个力学基本单位
17．牛顿第二定律确定了物体______和力的关系：加速度的大小与物体______的大小成正比，与物体的______成反比；加速度的方向与物体______的方向相同。
18．如图所示，，，和B紧靠着放在光滑水平面上，从时刻起，对B施加向右的水平恒力，同时对施加向右的水平变力，______s时、B将分离，此时B物体的加速度大小为______。
19．某型号火箭的质量为，已知火箭发动机点火后竖直向下喷出高温高压气体，气体对火箭产生的初始推力为，则火箭起飞时的加速度为______。假设火箭在竖直向上飞行阶段，气体对火箭产生的推力恒定，那么，火箭飞行的加速度将______（填写“变小”、“不变”或“变大”）。
三、解答题
20．我国南方因为降水较多，屋顶高而尖；北方降水较少，屋顶比较平缓。某同学猜想：是不是屋顶越尖，雨滴越快的滑离屋顶呢？假设如图所示，屋顶保持底边L不变，屋顶的倾角为θ，雨滴下滑时可视为小球做无初速无摩擦的运动。重力加速度为g。
（1）雨滴从屋脊由静止开始下滑至滑离屋顶的时间表达式；
（2）求θ为多大时，雨滴从屋脊由静止开始下滑至滑离屋顶的时间最短。（）
21．光滑的水平面上，大小为10N的水平恒力F推着一质量为2kg的物体从静止开始运动，求：
（1）2.0s时物体的速度为多大？
（2）前4s内物体发生的位移为多少？
22．游乐场中滑滑梯是儿童喜欢的游乐项目，如图所示，其滑面可视为与水平地面夹角为的平直斜面。可以观察到有些小朋友能从滑梯上端加速下滑，有些小朋友却一直无法滑下来。已知当地的重力加速度为，忽略滑滑梯侧壁对小朋友下滑的摩擦力。
（1）若小朋友下滑过程与滑面间的动摩擦因数为，求下滑加速度大小；
（2）找出小朋友坐在滑面上却无法滑下的物理原因。
23．如图所示，斜面AC长L=4m，倾角θ=37°，CD段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m=1kg的小物块从斜面顶端A点由静止开始滑下。小物块与斜面、地面间的动摩擦因数均为μ=0.5，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
（1）小物块滑到斜面底端C点时的速度大小v；
（2）小物块在斜面和水平面上滑行的总时间t。
24．如图所示，质量m=2kg的物体静止在光滑水平地面上，现用F的恒力水平推力推物体，使其做匀加速直线运动，4秒后物体速度达到8m/s，重力加速度g=10m/s2。试求：
（1）恒力F的大小；
（2）前3s内物体的位移大小。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
根据题意可知，小物块放上后，对小物块，根据牛顿第二定律有
代入数据解得
2．C
【详解】
对小车和物体受力分析，由牛顿第二定律可得，小物块的加速度为
小车的加速度为
ABD错误，C正确。
故选C。
3．A
【详解】
由牛顿第二定律可得
解得加速度大小为
a=2m/s2
加速度的方向与恒力的方向相同，水平向右。
故选A。
4．C
【详解】
B．由题可知1＝42，物体在AB阶段、BC阶段分别做匀减速直线运动，因此
因此
vB＝v0
选项B错误；
B．由可得
因此可求
因此选项A错误；
C．由牛顿第二定律可得
，
根据运动学公式可得
代入数据
因此选项C正确；
D．由于μ2＜tan37°，则物体不可能在C处静止，选项D错误。
故选C。
5．C
【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。
6．B
【详解】
香皂盒与纸板发生相对滑动时，根据牛顿第二定律可得
解得
对纸板，根据牛顿第二定律可得
为确保实验成功，即香皂盒移动的距离不超过l＝0.002m，纸板抽出时香皂盒运动的最大距离为
纸板运动距离为
纸板抽出后香皂盒运动的距离为
则
由题意知
a1＝a3，a1t1＝a3t2
代入数据联立得
F＝1.42N
故B正确，ACD错误。
故选B。
7．A
【详解】
AB．对、整体分析，沿斜面方向根据平衡条件可得
解得
对小球进行受力分析，沿斜面方向由平衡条件得
解得
所以弹簧原长为
故B正确，A错误；
C．撤掉恒力的瞬间，对A进行受力分，沿斜面方向根据牛顿第二定律可得
小球此时的加速度
故C正确；
D．撤掉恒力的瞬间，弹簧弹力不变，球所受合力不变，故球的加速度为零，故D正确。
本题选错误项，故选A。
8．A
【详解】
A、B完全相同，设它们的质量都是m，对图甲所示情况的整体有
对图甲中的A有
对图乙所示情况的整体有
对图乙中的A有
联立以上各式，有
，
故选A。
9．C
【详解】
A．当物体B位移为4cm时，物体A、B仍有向上的加速度，此时弹簧产生的向上的弹力大于物体A的重力，所以弹簧处于压缩状态，选项A错误；
BC．设力F未作用时弹簧的压缩量为x0，则有
kx0＝2mg
设物体A、B的共同加速度大小为a，则当
F＝F1＝20N
时，由牛顿第二定律得
F1＋kx0－2mg＝2ma
当
F＝F2＝50N
时，物体A、B刚好分离，对物体B有
F2－mg＝ma
以上各式联立可解得
a＝2.5m/s2，m＝4kg
选项B错误，C正确；
D．当物体A、B刚好分离时，对物体A有
k（x0－x）－mg＝ma
将x＝0.04m代入解得
k＝7.5N/cm
选项D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．硬币直立过程中，硬币与列车间可能存在一定的摩擦力，列车做匀速直线运动时可以直立，列车在做加速度较小的加速运动时，所需要的摩擦力也会较小，也能使硬币处于直立的状态，故A错误；
B．硬币直立的过程，也可能处于加速运动状态，故不一定处于平衡状态，故B错误；
C．硬币直立过程中，可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用，故C正确；
D．列车加速时，硬币受到的摩擦力与列车的运动方向相同，列车减速行驶时，硬币受到摩擦力与列车运动方向相反，故D错误。
故选C。
11．C
【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。
12．D
【详解】
AB．选物块为研究对象，进行受力分析，如图所示
由于水平面光滑，斜面光滑，所以物块沿斜面和垂直于斜面方向上均处于不平衡状态故有
所以有
由于加速度无法确定，AB错误；
CD．由上述方程组可知，木块处于失重状态，而斜面体竖直方向无加速度，因此斜面体与小物块组成的系统处于失重状态，所以桌面对斜面体的支持力小于斜面体与木块重力之和。C错误，D正确。
故选D。
13．D
【详解】
ABD．小孩所受的摩擦力方向与速度方向相反，将小孩的速度和所受的摩擦力都沿着水平方向和斜面向下（或向上）方向做正交分解，则小孩在水平方向上做减速运动；如果小孩所受的重力沿斜面的分力大于等于摩擦力，则当水平分速度减小到零时，小孩就只有沿着斜面向下的速度，即开始沿着斜面向下做匀速或加速直线运动，所以只要没有停下来，则不可能一直做曲线运动，其最终速度方向一定与初速度方向垂直，故AB错误、D正确；
C．由上述分析可知，若小孩最终匀速运动，则其速度方向一定与初速度方向垂直，摩擦力与小孩所受重力沿斜面的分力等大反向。即
得
故C错误。
故选D。
14．C
【详解】
根据公式可知
故ABD错误，C正确。
故选C。
15．A
【详解】
当汽车向左匀加速启动过程中，P传感器示数为零而Q、N传感器示数不为零，对圆柱形工件进行受力分析，如图所示。
在竖直方向上根据平衡条件有
FQ＋G＝FNcos 15°
在水平方向上根据牛顿第二定律得
FNsin 15°＝ma
联立以上两式可得
故A可能，BCD不可能。
故选A。
16． 千克 秒
【详解】
[1][2]力学中质量、长度、时间是基本物理量，国际单位制规定质量的千克、长度的单位米、时间的单位秒为三个力学基本单位。
17． 加速度 所受合力 质量 受到的合力
略
18． 0.6 2
【详解】
[1]力F1的表达式
A、B分离时二者没有相互作用力，但二者加速度大小相等，根据加速度相等可得
联立并代入数值可得
[2]当t=0.6s时
二者一起加速运动，取整体为研究对象，由牛顿第二定律可得
代入数值可得
19． 2 变大
【详解】
[1]由牛顿第二定律可得
解得火箭起飞时的加速度为
[2]由[1]的解析可得
由于火箭竖直向下喷出高温高压气体，火箭质量逐渐减小，故火箭飞行的加速度将变大。
20．（1）；（2）45°
【详解】
（1）雨滴下滑的加速度
由运动学规律
解得
（2）由
得当θ=45°时，t最小。
21．（1）10m/s；（2）40m
【详解】
（1）根据牛顿第二定律可得物体的加速度大小为
2.0s时物体的速度大小为
（2）前4s内物体发生的位移大小为
22．（1）；（2）见解析
【详解】
（1）设小朋友的质量为，由牛顿第二定律
由滑动摩擦力公式
解方程组得
（2）把小朋友的重力分解，如图示
重力沿斜面向下的分力最大静摩擦力（）时，小朋友坐在滑面上无法滑下
23．（1）4m/s；（2）2.8s
【详解】
(1)沿斜面下滑，根据牛顿第二定律有
从A到C根据速度位移公式有
解得小物块滑到斜面底端C点时的速度大小
v=4m/s
(2)从斜面下滑阶段有
v=a1t1
解得
t1=2s
水平段，根据牛顿第二定律有
μmg=ma2
根据速度时间公式
0=v-a2t2
解得
t2=0.8s
所以总时间为
t=t1+t2=2.8s
24．（1）4N；（2）9m
【详解】
（1）物体运动的加速度为
根据牛顿第二定律可得，恒力F的大小为
（2）由于物体做初速度为零的匀加速直线运动，则根据匀变速直线运动的位移公式有
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页