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．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
2．艾萨克·牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中指出：“力使物体获得加速度”。某同学为探究加速度与力的关系，取两个材质不同的物体A、B，使其分别在水平拉力F的作用下由静止开始沿水平面运动，测得两物体的加速度a与拉力F之间的关系如图所示，重力加速度g取10m/s2，空气阻力忽略不计，则（　　）
A．物体A的质量为0.7kg
B．物体B的质量为0.2kg
C．物体A与水平面间动摩擦因数为0.5
D．物体B与水平面间动摩擦因数为0.1
3．有研究发现，轿车的加速度变化情况将影响乘客的舒适度。若引入一个新物理量来表示加速度变化的快慢，则该物理量的单位应该是（　　）
A．m/s3 B．m2/s2 C．m/s2 D．m2/s
4．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
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
6．两个质量均为m的小球放置在倾角为的光滑斜面上（斜面固定在地面上不动），如图所示，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是（　　）
A． B．
C． D．
7．有一直角V形槽，固定放在水平面上，槽的两侧壁与水平面夹角均为45°，如下图所示，有一质量为m的正方体均匀木块放在槽内，木块与槽两侧面间的动摩擦因数分别为μ1和μ2（μ1>μ2）。现用水平力推木块使之沿槽运动，则木块受到的摩擦力为（　　）
A．(μ1＋μ2)mg B．(μ1＋μ2)mg
C．mg D．μ2mg
8．普通火车动力都在火车头上，车厢（头）与车厢之间通过挂钩连接在一起．火车在启动时，会先往后退，再启动，这样会使挂钩松弛，车厢（头）与车厢之间无作用力，再向前启动时，车厢会一节一节地依次启动，减少所需要的动力．一列火车共有15节车厢，火车头与每节车厢的质量相等，车厢（头）与轨道间的摩擦力均为，假设启动时每节车厢的加速度均为a，若火车不后退所有车厢同时启动，火车头提供的动力F，则下列分析正确的是（　　）
A．若车厢依次启动，当第3节车厢启动时火车头提供的动力为，此时第2节车厢对第3节车厢的作用力为
B．所有车厢同时启动时，第2节车厢对第3节车厢的作用力大小为
C．若第1节车厢中有质量为m的乘客，则启动时车厢对他的作用力大小为ma
D．所有车厢同时启动时，前两节车厢间与最后两节车厢间的相互作用力大小之比为2：1
9．如图所示，一小车在水平面上做匀变速直线运动，车厢内两质量相同的小球通过轻绳系于车厢顶部，轻绳OA、OB与竖直方向夹角均为45°，其中一球用水平轻绳AC系住，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．小车运动方向向右
B．小车的加速度大小为
C．轻绳OA拉力大小大于轻绳OB拉力大小
D．轻绳CA拉力大小是轻绳OA拉力的 倍
10．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。其中核心舱轴向长度为16.6m有3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不可看成质点
C．货运飞船与核心舱对接时，以地球为参考系它是静止的
D．“16.6m”中，“m”不是国际单位制的基本单位
11．如图所示为乘客在进入车站乘车时，将携带的物品放在以恒定速率运动的水平传送带上，使物品随传送带一起运动并通过检测仪接受检查时的情景。当乘客将携带的物品轻放在传送带上之后，关于物品受到的摩擦力，下列说法正确的是（　　）
A．当物品与传送带相对静止时，物品受到静摩擦力
B．当物品受到摩擦力作用时，摩擦力方向与物品运动方向相同
C．当物品受到摩擦力作用时，物品不一定受到弹力作用
D．由于物品相对于地面是运动的，物品一直受到滑动摩擦力
12．如图所示，有A、B两物体，mA＝2mB，用细绳连接后放在光滑的斜面上，在它们下滑的过程中（　　）
A．它们的加速度a＝gsinθ
B．它们的加速度aC．细绳的张力FT≠0
D．细绳的张力
13．关于对牛顿第二定律的认识，下列说法中正确的是（　　）
A．某物体受到的合外力越大，物体的速度就越大
B．某物体受到的合外力越大，物体速度变化越大
C．某物体受到的合外力越大，物体速度变化越快
D．由得物体的质量跟它受到的合外力成正比，跟它的加速度成反比。
14．如图甲所示，倾角为θ的粗糙斜面体固定在水平面上，质量为m = 1kg的小木块以初速度为v0 = 10m/s沿斜面上滑，若从此时开始计时，整个过程中小木块速度的平方随路程变化的关系图象如图乙所示，则下列判断正确的是（ ）
A．在t = 5s时刻，摩擦力方向发生变化
B．0 ~ 13s内小木块做匀变速直线运动
C．斜面倾角θ = 30°
D．小木块与斜面间的动摩擦因数为0.5
15．下列仪器中，不能用于直接测量三个力学基本物理量的是（　　）
A．天平 B．刻度尺
C．秒表 D．弹簧测力计
二、填空题
16．如图（a）所示，木板OA可绕轴O在竖直平面内转动，用此装置探索物块在方向始终平行于斜面、大小为F＝8N的力作用下加速度与斜面倾角的关系。已知物块的质量m＝1kg，通过DIS实验，得到如图（b）所示的加速度与斜面倾角的关系图线。若物块与木板间的动摩擦因数为0.2，假定物块与木板间的最大静摩擦力始终等于滑动摩擦力，g取10m/s2。图（b）中图线与纵坐标交点a0为_______，图（b）中图线与θ轴交点坐标分别为θ1和θ2，木板处于该两个角度时的摩擦力指向和物块的运状态为_______。
17．两类基本问题
（1）从受力确定运动情况
如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的___________，再通过运动学的规律确定物体的___________情况。
（2）从运动情况确定受力
如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的___________，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出___________。
（3）如图所示，一质量为8 kg的物体静止在粗糙的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，用一水平拉力F=20 N拉物体，使其由A点开始运动，经过8 s后撤去拉力F，再经过一段时间物体到达B点停止。则：（g取10 m/s2）
a.在拉力F作用下物体运动的加速度大小为___________ m/s2；
b.撤去拉力F瞬间物体的速度大小v=___________ m/s；
c.撤去拉力F后物体运动的距离x=___________ m。
18．(1)如图所示，3m长的水平传送带以v0=2m/s的速度匀速运行，t=0时刻，在左端轻放一质量为m的小滑块，已知滑块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1，重力加速度g=10m/s2，则t=2.2s时滑块的速度为______m/s；
(2)如图在光滑水平地面上，水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车质量是M，木块质量是m，力大小为F，木块和小车之间的动摩擦因数是μ，则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是______；
(3)如图所示为杂技”顶杆“表演，一大人（质量为80kg）站在地上，肩上扛一质量为M=2kg的竖直竹竿，当竿上一质量为m=40kg的小孩以加速度2m/s2加速下滑时，杆对地面上的大人的压力大小为______N。（g=10m/s2）
19．牛顿第二定律
（1）内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成___、跟它的质量成__，加速度的方向跟作用力的方向____
（2）表达式：F＝___.
（3）适用范围
①牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面___或_______的参考系．
②牛顿第二定律只适用于____物体(相对于分子、原子等)、____运动(远小于光速)的情况．
三、解答题
20．我国“神舟十二号”飞船于2021年9月17号返回地面。“神舟”飞船的返回可分为以下四个阶段：制动减速阶段、自由滑行阶段、再入大气层阶段、回收着陆阶段。其中回收着陆阶段是在距地面约10km时开始。它先打开伞舱盖，然后依次拉开引导伞、减速伞、牵顶伞和主降落伞，其中减速伞可把返回舱的速度从200m/s减至60～70m/s。设主降落伞把返回舱的速度由60m/s减至5m/s的过程耗时55s，在距地面1米左右时，4台反推发动机点火，使返回舱以3m/s的速度软着陆，从而保证航天员着陆时的安全。假设返回舱在回收着陆阶段的运动是竖直向下的匀变速直线运动，燃烧的燃料质量忽略不计．地面重力加速度。求：
（1）返回舱的速度由60m/s减至5m/s的过程中，质量为60kg的航天员对飞船的作用力；
（2）平均每个反推发动机对返回舱的作用力是返回舱重力的多少。
21．2022年北京冬季奥运会将于2022年2月4日在北京开幕，在冬奥会上跳台滑雪是非常具有观赏性的项目。某段直滑道的示意图如下，O，M，N，P为滑道上的四个点，其中MN段的长度，NP段的长度为，运动员从O点由静止开始匀加速下滑，已知运动员经过MN段所用的时间和经过NP段所用的时间相同，求：
（1）滑道OM段的长度；
（2）若滑道的倾角，忽略一切阻力，求运动员经过OM段的时间t。
22．蛙泳是一种人类模仿青蛙游泳动作的游泳姿势，便于游泳者观察前方，常用于渔猎、泗渡、救护等。图甲为某运动员蛙泳时蹬腿加速及惯性前进过程，将这两个过程简化为水平方向的匀变速运动，其图像如图乙所示，已知该运动员质量为70kg，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）0～0.7s内运动员平均速度的大小；
（2）惯性前进过程中，水对运动员作用力的大小。
23．运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。
（1）运动员以的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？g取；
（2）若运动员仍以的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的，冰壶滑行了多少距离？（结果保留一位小数）
24．如图1所示，有一质量m=200kg的物件在电机的牵引下从地面竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定位置。当加速运动到总位移的时开始计时，此后开始做匀速运动，测得电机的牵引力随时间变化的F-t图线如图2所示，t=34s末速度减为0时恰好到达指定位置。若不计绳索的质量和空气阻力，求物件：
（1）做匀减速运动的加速度；
（2）整个运动过程的总位移的大小。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【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。
2．C
【详解】
AC．对物体A由牛顿第二定律可得
其中滑动摩擦力，联立可得
结合图像可得
，
解得
，
故A错误C正确；
BD．同理对物体B有
，
解得
，
故BD错误。
故选C。
3．A
【详解】
加速度变化的快慢表达式为 ，则单位等于
故选A。
4．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。
5．D
【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．C
【详解】
细线烧断前，分析整体受力可知弹簧的拉力为
细线烧断瞬间，小球A受的合力沿斜面向下，大小为
由牛顿第二定律知，小球A的瞬时加速度为
小球B受的合力沿斜面向上，大小为
小球B的瞬时加速度为
故C正确，ABD错误。
故选C。
7．A
【详解】
木块对槽两边的压力均为
所以用水平力推木块使之沿槽运动，则木块受到的摩擦力为
故A正确，BCD错误。
故选A。
8．A
【详解】
A．设每节车厢质量为M，则根据牛顿第二定律，对火车整体分析得
火车头依次带动前3节车厢，此时后面12节车厢静止，车厢与车厢间无作用力，对车头和前3节受力分析得
解得
以第3节车厢为研究对象，则
解得
A正确；
B．所有车厢同时启动时，分析第2节车厢对第3节车厢的作用力，以后面13节车厢为研究对象，则
解得
B错误；
C．对质量为m的乘客分析：沿运动方向车厢作用力
竖直方向支持力
根据力的合成可知，车厢对他的作用力大小为
C错误；
D．所有车厢同时启动时，第1节车厢对第2节车厢的作用力，以后面14节车厢为研究对象得
第14节车厢对第15节车厢的作用力，以第15节车厢为研究对象得
相互作用力大小之比为14：1，D错误。
故选A。
9．D
【详解】
AB．对右侧小球进行受力分析，结合牛顿第二定律可知加速度大小为
方向向左，但小车的运动方向不确定，即小车可能向右做匀减速运动，也可能向左做匀加速运动，小车与小球具有共同的加速度，选项AB错误；
CD．由于两小球质量相同，则
故轻绳OA、OB拉力大小相等，即
故轻绳CA拉力大小
选项D正确，C错误。
故选D。
10．B
【详解】
A．惯性取决于质量，与物体处于什么位置，什么运动状态无关，故A错误；
B．飞船和核心舱对接时不可忽略形状和大小，故不能看成质点，故B正确；
C．以地球为参考系，飞船和核心舱对接时都是运动的，故C错误；
D．m是国际单位制的基本单位，故D错误。
故选B。
11．B
【详解】
A．当物品与传送带相对静止时，物品不受摩擦力作用，A错误；
B．当把物品放上传送带时，物品相对传送带有向后运动的趋势，受到向前的摩擦力，B正确；
C．有摩擦力，一定有弹力，C错误；
D．物品虽然相对地面是运动的，但相对传送带静止时，物品不受摩擦力作用，D错误。
故选B。
12．A
【详解】
AB．A、B整体由牛顿第二定律可得
(mA+mB)gsinθ＝(mA+mB)a
解得
a＝gsinθ
A正确，B错误；
B．对B受力分析，由牛顿第二定律可得
解得
故细绳的张力为零，CD错误。
故选A。
13．C
【详解】
A．物体受到的合外力越大，加速度越大，但加速度大小与速度无关，所以物体的速度不一定越大，故A错误；
B．物体的速度变化越大，加速度不一定越大，还要看速度变化所用的时间，所以物体受到的合外力越大，物体的速度变化不一定越大，故B错误；
C．根据牛顿第二定律知物体受到的合外力越大，加速度一定越大，则物体的速度变化越快，故C正确；
D．质量是物体的固有属性，可通过求得，但不能说m与F成正比，与a成反比，故D错误。
故选C。
14．D
【详解】
A．x在0—5m内，由匀变速直线运动的速度位移公式
v2﹣v02 = 2ax
结合图象看出在0—5m
a = = m/s2 = ﹣10m/s2
由图示图象可知v02 = 100(m/s)2得，v0 = 10m/s，则小木块匀减速运动的时间
t = = = 1s
1s后物体反向做匀加速运动，t = 1s时摩擦力反向，A错误；
B．由图示图象可知，物体反向加速运动时的加速度
结合A选项可知，在0—1s内物体向上做匀减速运动，1s后物体反向做匀加速运动，整个过程加速度a发生变化，所以整个过程不是匀变速直线运动，B错误；
CD．由牛顿第二定律得，小木块上滑有
mgsinθ + μmgcosθ = ma
下滑有
mgsinθ﹣μmgcosθ = ma′
代入数据解得
μ = 0.5，θ = 37°
C错误、D正确。
故选D。
15．D
【详解】
天平用来测量质量，而质量是基本物理量；刻度尺用来测量长度，而长度是基本物理量；秒表用来测量时间，而时间是基本物理量；弹簧测力计测量力，而力不是基本物理量。
本题选不能直接测量三个力学基本物理量的，故选D。
16． 6m/s2 静止状态
【详解】
[1][2]当斜面倾角为时，摩擦力沿斜面向下且加速度为零；当斜面倾角为时，摩擦力沿斜面向上且加速度为零；当斜面倾角在和之间时，物块处于静止状态。
时，木板水平放置，由牛顿第二定律
又
联立解得
由图可知，当斜面倾角为时，摩擦力沿斜面向下且加速度为零；当斜面倾角为时，摩擦力沿斜面向上且加速度为零；当斜面倾角在和之间时，物块处于静止状态。
17． 加速度 运动 加速度 合外力 0.5 4 4
【详解】
(1)[1] 如果已知物体的受力情况，可以求出合力，根据牛顿第二定律，可以求出物体的加速度。
[2]结合运动学规律公式，可以求出物体的运动情况。
(2)[3] 如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的加速度。
[4]结合牛顿第二定律，可以求出物体受到的合外力。
(3)[5]受力分析得
解得
[6]根据速度公式得
[7] 撤去拉力F后，受力分析得
解得
物体运动的位移为
18． 2 340
【详解】
(1)[1]物块在传送带上的加速度为
达到传送带速度时的时间为
这段过程中滑块的位移为
时滑块的速度为
(2)[2]对m和M的整体，由牛顿第二定律
对m
得
(3)[3]对竿上的人由牛顿第二定律得：
mg-Ff＝ma
由牛顿第三定律得人对竿的摩擦力大小等于竿对人的摩擦力Ff的大小
对竿由平衡条件得：
Mg＋Ff＝FN
解得：
FN＝（M＋m）g-ma．
由牛顿第三定律得竿对“底人”的压力：
FN′＝FN＝（M＋m）g-ma=340N．
19． 正比 反比 相同 ma 静止 匀速直线运动 宏观 低速
【详解】
（1）[1][2][3]内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同；
（2）[4]表达式：
F＝ma.
（3）适用范围
①[5][6]牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系．
②[7][8]牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况．
20．（1）660N，方向竖直向下；（2）
【详解】
（1）返回舱速度由减小到，用时
则其加速度大小为
代入数据解得
以航天员为研究对象，由牛顿第二定律得
解得
对航天员受力分析得
代入数据解得
由牛顿第三定律得航天员对返回舱的作用力为660N，方向竖直向下
（2）返回舱速度由减小到，运动位移
则其加速度大小为
代入数据解得
设返回舱质量为M，以返回舱为研究对象，由牛顿第二定律得
对返回舱受力分析得
解得
21．（1）112.5m；（2）3s或6.7s
【详解】
（1）运动员经过MN段所用的时间为t，运动员的加速度为a，根据匀变速直线运动的推论可得
又
联立解得
（2）根据牛顿第二定律，可得
根据匀变速直线运动位移时间公式可得
代入数据，解得
22．（1）；（2）
【详解】
（1）0-0.7s内的位移
又
得
（2）由图乙可得惯性前进的加速度大小为
惯性前进时竖直方向上运动员处于平衡状态
惯性前进时水平方向上水对运动员的作用力使其减速
水对运动员的作用力大小
得
23．（1）；（2）
【详解】
（1）根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为
根据
代入数据可得冰壶的滑行距离为
（2）设冰壶滑行后的速度为，则对冰壶的前一段运动有
冰壶后一段运动的加速度为
滑行后为匀减速直线运动
由
可得
所以冰壶滑行的距离为
24．（1）0.125m/s2，方向竖直向下；（2）40m
【详解】
（1）由图2可知，26~34s物件减速上升，在减速运动过程根据牛顿第二定律有
根据图2可知，该过程
FT=1975N
解得
方向竖直向下。
（2）结合图2根据运动学公式可得，匀速上升的速度为
根据图像可知匀速上升的位移为
匀减速上升的位移为
匀加速上升的位移为总位移的，则匀速上升和减速上升的位移为总位移的，则有
所以总位移为
h=40m
答案第1页，共2页
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