4.3牛顿第二定律 练习（word版含答案）

人教版必修第一册 4.3 牛顿第二定律
一、单选题
1．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
2．拉力（拉力是合力）2F作用在质量为m的物体上，产生的加速度为a，若拉力变为4F，产生的加速度为（ ）
A．0.5a B．a C．2a D．5a
3．某时刻，物体甲受到的合力是10N，加速度是，速度是10 m/s，物体乙受到的合力是8 N，加速度也是，但速度是20m/s。下列说法正确的是（　　）
A．甲比乙的惯性小 B．甲比乙的惯性大 C．甲和乙的惯性一样大 D．甲比乙的速度变化慢
4．汽车以10m/s的速度在公路上匀速行驶，驾驶员发现正前方15m处的斑马线上有行人，于是刹车礼让，汽车恰好停止在斑马线前，假设驾驶员反应时间为0.5s，汽车运动的v-t图像如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．汽车在驾驶员反应时间内发生的位移大小为15m
B．汽车刹车时所受合外力方向与加速度方向相反
C．汽车减速的加速度大小为4m/s2
D．从驾驶员发现行人到汽车停止共需2.5s
5．大小为6N和8N的两个共点力，作用于质量为10kg的物体上，物体产生的加速度大小不可能是（　　）
A．0.1m/s B．0.2m/s C．0.5m/s D．0.9m/s
6．2021年10月16日，我国神舟十三号载人飞船顺利升空并精准对接天和核心舱。若宇航员想采用如图所示的动力学方法测量某空间站质量，假设飞船质量为，其推进器提供的平均推力是，开动内，测出飞船和空间站的速度变化是，则空间站质量为（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示。某小球在空中沿水平直线AC向右运动，运动过程中除受到重力外，还受到一个垂直于直线AB方向的外力F，已知AB、AC与力F都在同一竖直平面内，AB与AC之间的夹角为锐角，不计空气阻力，则该小球沿AC向右运动过程中（　　）
A．一定做匀加速直线运动
B．一定做匀减速直线运动
C．加速度大小可能变化
D．可能做匀速直线运动
8．2021年10月16日，我国神舟十三号载人飞船顺利升空并精准对接天和核心舱。若宇航员想采用如图所示的动力学方法测量某空间站质量，假设飞船质量为300kg，其推进器提供的平均推力是930N，开动5s内，测出飞船和空间站的速度变化是0.05m/s，则空间站质量约为（　　）
A．8.7×104kg B．9.0×104kg C．9.3×104kg D．3.1×105kg
9．质量为3kg的物体，在0 ~ 4s内受水平力F的作用，在4 ~ 10s内因受摩擦力作用而停止，其v-t图像如图所示。在0 ~ 4s内物体所受的拉力为（　　）
A．5 N B．12 N C．10 N D．15 N
10．如图所示为课堂的演示实验，A1、A2、A3和B1、B2、B3为完全相同的较大刚性球，A1、A2、A3之间用轻质软弹簧连接，B1、B2、B3之间用轻质细线连接，A1和B1用细线挂在水平木杆上，且离地面高度相等，A1、A2、A3之间距离和B1、B2、B3之间距离均相等．现同时将与木杆相连的细线剪断，不计空气阻力，重力加速度为g，则（　　）
A．A3和B3一定会同时落地
B．剪断瞬间A2与B2的加速度均为g
C．B1与B2的落地时间差与B2与B3的落地时间差相等
D．落地前，A1、A2、A3之间可能碰撞，B1、B2、B3之间不会碰撞
11．如图所示，一根轻质弹簧的一端系着一个物体，手拉轻质弹簧的一端，轻质弹簧与物体一起在粗糙水平面上向左做匀加速运动，当手突然停止运动后的很短时间内，物体将（　　）
A．立即停止运动 B．向左做变加速运动
C．向左做匀加速运动 D．向左做减速运动
12．质量为的木块位于粗糙的水平地面上，若用大小为的水平恒力拉木块，其加速度为，当拉力方向不变，大小变为时，木块的加速度为，则（ ）
A． B． C． D．
13．如图所示，一根轻弹簧上端悬挂在小车顶部，下端和一条与竖直方向成 角的轻绳共同拴接一小球，此时小车和小球相对静止，一起在水平面上运动，弹簧竖直，下列说法正确的是（　　）
A．若轻绳拉力为零，小车一定向右匀速直线运动
B．若小车做匀变速直线运动，小车一定是向右加速
C．若小车做匀变速直线运动，小车的加速度一定向右
D．无论小车做何种运动，弹簧一定处于伸长状态
14．2021年11月11日，是第72个中国人民解放军空军建军节。某次训练中，空军飞行员驾驶我国自主研发的新一代隐形战斗机“歼-20”沿直线水平向左做匀加速飞行时（如图），气体对它的作用力的合力方向可能为（　　）
A． B． C． D．
15．“蹦极”就是跳跃者把一端固定好的长弹性绳另一端绑在踝关节处，从几十米高处跳下的一种极限运动。将蹦极近似为在竖直方向的运动，重力加速度为g，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．下落过程中，弹性绳对人有向上的拉力之前，人的加速度可以大于g
B．下落过程中，弹性绳对人有向上的拉力之后，人的加速度可以大于g
C．下落过程中，弹性绳对人刚要有向上的拉力时，人的速度最大
D．下落过程中，弹性绳伸长到最长时，人的速度最大
二、填空题
16．质量是的物体在空中竖直下落，加速度是 。空气作用于物体的阻力是________。
17．小明同学学习了牛顿运动定律后，自制了一个简易加速度计。如图，在轻杆的上端装有转轴，固定于竖直放置的标有角度的木板上的O点，轻杆下端固定一个小球，杆可在竖直面内自由转动。他利用这个加速度计来测量校车的加速度，测量时他应让板面竖直且与校车的运动方向__________（选填“垂直”或“平行”），已知重力加速度大小为g，当轻杆与竖直方向的夹角为θ时，校车的加速度大小为___________。
18．一辆小车在光滑的水平面上，若用一水平力拉它，它的速度在内从增大到；若用水平力拉它，它的速度在内从减小到，那么和的大小之比是________。
三、解答题
19．某景区用于滑草的斜坡倾角为，一滑草运动员连同滑草装置总质量为m，运动员从坡顶由静止开始沿直线匀加速下滑，在4s内沿斜坡下滑16m.取重力加速度，，，求：
（1）滑草运动员下滑的加速度大小；
（2）滑草运动员的滑草装置和草坪斜坡之间的动摩擦因数.
20．风洞是研究空气动力学的实验设备。如图所示，将刚性杆水平固定在风洞内距地面高度H＝3.2m处，杆上套一质量m＝3kg，可沿杆滑动的小球。将小球所受的风力调节为F＝15N，方向水平向左。小球以速度v0＝8m/s向右离开杆端，假设小球所受风力不变，取g＝10m/s2。求小球落地时的位移。
21．某运动员做跳伞训练，他从悬停在空中的直升飞机上由静止跳下，跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落，他打开降落伞后的速度图线如图所示。已知运动员的质量为50kg，降落伞质量也为50kg，不计运动员所受的阻力，打开伞后伞所受阻力f与速度v成正比，即f=kv（g取10m/s2，cos37°=0.8，sin37°=0.6）。求：
（1）打开降落伞前运动员下落的距离为多大？
（2）求阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a的大小和方向。
22．某同学设计了一个测量风速大小的装置，装置如图所示。初始时圆环被锁定，当风速的方向水平向右时，小球静止，该同学测得此时细线与竖直方向的夹角为θ=37°，已知圆环质量为2kg，与杆的滑动摩擦因数为0.5。小球的质量m=4kg，风对小球的作用力大小F=kv，其中k为比例系数，且k=2kg/s，v为风速大小，g=10m/s2。忽略细线质量、空气浮力和风对细线和圆环的作用力，且认为最大静摩擦等于滑动摩擦力。。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
（1）此时细线对小球的拉力的大小；
（2）解除圆环锁定，风速多大时，圆环恰不滑动；
（3）解除圆环锁定，若风速为18m/s，稳定后细线与竖直方向夹角的正切值多大？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．C
【详解】
由牛顿第二定律可得
若拉力变为4F，产生的加速度为
ABD错误，C正确。
故选C。
3．B
【详解】
ABC．由牛顿第二定律
F=ma
可知，甲的质量
m甲=5kg
乙的质量
m乙=4kg
质量是物体惯性大小的唯一的量度，甲的质量大于乙的质量，所以甲的惯性要比乙的大，故B正确，AC错误；
D．加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，两物体加速度相同，则速度变化快慢相同，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】
A．汽车在驾驶员反应时间内做匀速直线运动，发生位移大小为
故A错误；
B．根据牛顿第二定律，汽车刹车所受合外力方向与加速度方向相同；故B错误；
C．汽车刹车做匀减速运动，发生位移大小为
由运动学公式
可得汽车减速的加速度大小为
故C错误；
D．汽车刹车到停下的时间
从驾驶员发现行人到汽车刹车停下共需2.5s，故D正确。
故选D。
5．A
【详解】
6N和8N两个力的合力范围为
2N≤F≤14N
根据
可得加速度的范围为
0.2m/s2≤a≤1.4m/s2
则加速度大小不可能是0.1m/s 。
故选A。
6．B
【详解】
推进器开动5s内，飞船和空间站的加速度为
对飞船和空间站整体，在加速过程中，由牛顿第二定律有
解得空间站质量
故选B。
7．B
【详解】
小球沿直线AC运动，则受到的合力与AC共线，因重力向下，则F的方向垂直AB斜向上，合力沿着CA方向，合力大小和方向都不变，则加速度不变，则物体做匀减速直线运动。
故选B。
8．C
【详解】
推进器开动5s内，飞船和空间站的加速度为
对飞船和空间站整体，在加速过程中，由牛顿第二定律有
解得空间站质量
与C选项最为接近，故C正确，ABD错误。
故选C。
9．D
【详解】
在0 ~ 4 s内，由牛顿第二定律
在4 ~ 10s内，物体因受摩擦力作用减速到零，由牛顿第二定律
v-t图像的斜率表示加速度，则前后两个阶段的加速度分别为
联立以上各式可得
故ABC错误，D正确。
故选D。
10．D
【详解】
AB．由于剪断细线时弹簧的弹力不能突变，所以A2、A3的合力仍然等于零，其加速度也为零，而细线的拉力可以突变，所以细线剪断瞬间由于重力作用B1、B2、B3均做自由落体运动，所以B3比A3先着地，故AB错误；
C．由于B1、B2、B3均做自由落体运动，所以时间越长速度越大，而B1、B2之间的距离和B2、B3之间的距离相等，所以B1与B2的落地时间差小于B2与B3的落地时间差，故C错误；
D．由于B1、B2、B3均做自由落体运动，所以三小球的速度总是相同，不会相撞，而剪断细线的瞬间A1具有向下的加速度，A2、A3的加速度为零，所以之后A1比A2、A3运动得快，A1、A2、A3之间可能碰撞，故D正确。
故选D。
11．B
【详解】
根据牛顿第二定律得
解得
随着弹簧形变量x的减小，物体的加速度a减小，所以物体向左做变加速运动。
故选B。
12．C
【详解】
由牛顿第二定律得
解得
故选C。
13．C
【详解】
A．若轻绳拉力为零，小球受到重力和弹簧弹力而平衡，所以整体受力平衡。则小车可能向右做匀速直线运动，也可能向左做匀速直线运动，A错误；
B．若小车做匀变速直线运动，则轻绳一定有拉力，小球在水平方向受到的合外力方向向右，所以小车可能是向右加速，也可能是向左减速，B错误；
C．若小车做匀变速直线运动，则轻绳一定有拉力，小球在水平方向受到的合外力方向向右，小车的加速度一定向右，C正确；
D．如果小车的加速度方向向右，轻绳有拉力，如果拉力在竖直方向的分力大于小球的重力，则弹簧处于压缩状态，D错误。
故选C。
14．C
【详解】
战机水平向左做匀加速飞行时，合力水平向左，战机受重力、气体对它的作用力（包括浮力、阻力等），重力方向向下，则说明气体对战机的作用力一定斜向左上。
故选C。
15．B
【详解】
A．下落过程中，弹性绳对人有向上的拉力之前，人做自由落体运动，其加速度为g。故A错误；
B．下落过程中，弹性绳对人有向上的拉力之后，受到自身重力和弹性绳的拉力作用，当拉力大于重力的两倍时，可得
解得
即加速度可以大于g。故B正确；
CD．下落过程中，弹性绳对人刚要有向上的拉力时，自身重力大于拉力，人仍然要加速一段时间，所以此时人的速度不是最大。当重力与拉力平衡时，受到达到最大，之后减速，弹性绳伸长到最长时，人的速度减到零。故CD错误。
故选B。
16．
【详解】
根据牛顿第二定律得
解得
17． 平行 gtan
【详解】
[1][2]由加速度原理知，小车加速度在水平方向，则板面与校车运动方向平行，当轻杆与竖直方向的夹角为θ时，受力分析如图
由平衡条件知，小球不上下移动，即竖直方向合力为0，则有
由牛顿第二定律知
解得
18．
【详解】
在内加速度为
由牛顿第二定律得
在内加速度大小为
由牛顿第二定律得
则和的大小之比是4：5。
19．（1）；（2）0.5
【详解】
（1）由位移公式，有
解得
（2）沿斜面方向，根据牛顿第二定律，有
垂直斜面方向
又
解得
20．5.8m
【详解】
小球在竖直方向做自由落体运动，运动时间为
小球在水平方向做匀减速运动，加速度大小为
水平位移为
合位移为
故小球落地时的位移为5.8m。
21．（1）20m；（2）200N s/m；30m/s2；竖直向上
【详解】
（1）打开降落伞前运动员做自由落体运动，则下落的距离为
（2）运动员最终做匀速下落，则
其中v′=5m/s可得
打开伞瞬间
解得的加速度
a=30m/s2
方向竖直向上。
22．（1）50N；（2）15m/s；（3）0.8
【详解】
（1）对小球受力分析知，小球受重力、风的作用力和线的拉力作用，则由平衡条件得
解得
（2）对小球和环组成的整体受力分析，由平衡条件得
解得
（3）由（2）可知，若风速为18m/s，稳定后整体具有相同的加速度，所以对整体由牛顿第二定律得
解得
对小球由牛顿第二定律得
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页