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．将倾角为θ的足够长的斜面体放在粗糙的水平地面上，现有一带固定支架的滑块正沿斜面加速下滑。支架上用细线悬挂质量为m的小球达到稳定（与滑块相对静止）后，悬线的方向与竖直方向的夹角为α，如图所示，已知斜面体始终保持静止，重力加速度为g，若α=θ，则下列说法正确的是（　　）
A．小球、滑块的加速度为，斜面体的上表面粗糙
B．小球、滑块的加速度为，斜面体的上表面光滑
C．地面对斜面体的摩擦力水平向右
D．地面对斜面体的摩擦力水平向左
2．如图甲所示，水平粗糙桌面上两个相同的条形磁铁的异名磁极正对放置，起初均静止。已知两磁铁间吸引力F随两磁铁间距离x变化的图像如图乙，每根磁铁质量为m＝0.2 kg，与桌面间动摩擦因数为μ＝0.5，两磁铁起初距离为20 cm，现在用手控制A，先用水平力让它缓缓向B靠近，当发现B开始运动时，立即改用竖直向下的压力压住A使其保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，在B向A靠近过程中，以下说法正确的有（　　）
A．当x＝5cm时，B将开始运动
B．当x＝4cm时，B的加速度为10 m/s2
C．竖直向下压力的最大值一定大于4 N
D．B运动过程中加速度可能达到28 m/s2
3．在国际单位制中，力学有三个基本单位，这三个基本单位所对应的物理量分别是（　　）
A．长度、时间、质量
B．千克、米、秒
C．力、时间、质量
D．加速度、力、质量
4．如图所示，在水平桌面上推物体压缩一个原长为L0的轻弹簧。桌面与物体之间有摩擦，放手后物体被弹簧弹开，则（　　）
A．物体与弹簧分离时加速度等于零，以后开始做匀减速运动
B．弹簧恢复到原长L0时物体的速度最大
C．弹簧恢复到原长L0以前一直做加速度越来越小的变加速运动
D．弹簧恢复到原长L0以前的某一时刻物体已经达到最大速度
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：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
6．一个倾角为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。小物块返回斜面底端时的速度大小为（　　）
A．2 m/s B．2 m/s C．1 m/s D．3 m/s
7．如图，质量相等的小球A和小球B通过轻弹簧相连，A通过轻质绳系于天花板上，系统静止，重力加速度为g。则当剪断轻绳的瞬间，下列说法正确的是（　　）
A．小球B的加速度大小为g B．小球B的加速度大小为g
C．小球A的加速度大小为g D．小球A的加速度大小为2g
8．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
9．某物体在水平拉力F作用下，由静止开始在光滑水平面上做直线运动，力F随时间t变化的规律如图所示，则（　　）
A．物体的速度方向保持不变
B．物体的加速度方向保持不变
C．4s末，物体的速度为零
D．6s末，物体的位移为零
10．关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是（　　）
A．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
B．质量大的物体，其加速度一定小
C．物体所受到的合外力与物体的质量成正比
D．表达式中的比例系数k恒为1
11．质量为4kg的物体（可视为质点）静止放在光滑的水平地面上，当两个大小分别为10N和20N的水平力同时作用在该物体上时，物体的加速度大小可能为（　　）
A． B． C． D．
12．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
13．2022年1月20日《光明网》报道，符长青博士带领的中国科研团队在消防无人机的研究过程中，针对性地开展一系列攻克难关的行动并取得了重要突破。已知某消防无人机的质量为m，只考虑升力和重力，无人机在竖直方向上的升力大小与速度大小的平方成正比，比例系数为定值。空载时起飞离地的临界速度为，此时升力刚好等于重力。则当无人机搭载质量为的物体，加速度竖直向上且为g时，则此时无人机的瞬时速度为（　　）
A． B． C． D．
14．物理学中有些结论不一定要通过计算才能验证，有时只需通过一定的分析就能判断结论是否正确．根据流体力学知识，喷气式飞机喷出气体的速度v与飞机发动机燃烧室内气体的压强p、气体密度ρ及外界大气压强p0有关，分析判断下列关于喷出气体的速度的倒数的表达式正确的是(　　)
A． B．
C． D．
15．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
二、填空题
16．现有以下一些物理量和单位，按下面的要求选择填空。（均选填字母代号）
A．密度 B．米/秒 C．牛顿 D．加速度 E.质量
F.秒 G.厘米 H.长度 I.时间 J.千克
（1）属于物理量的有____________；
（2）在国际单位制中，被选定的基本量有________；
（3）在国际单位制中的基本单位有________，属于导出单位的有________。
17．如图所示，质量为3kg的一只长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数μ1为0.2。此时有一个质量为1kg的物块静止在空铁箱内壁上，如图所示，物块与铁箱内壁间的动摩擦因数为μ2为0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块对铁箱压力的大小为______N，水平拉力F的大小为______。
18．一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示。一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度，下降一段距离后的高度；由下降至h所用的时间。由此求得小球B加速度的大小为______。（保留3位有效数字）。从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0g和150.0g，当地重力加速度大小为。利用小球的质量，根据牛顿第二定律计算可得小球B下落的加速度的大小为______，小球B下落过程中绳子的拉力大小为______N（结果均保留3位有效数字）。可以看出，与a有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：______
19．长木板上表面的一端放有一个木块，木块与木板接触面上装有摩擦力传感器。如图所示，木板由水平位置缓慢向上转动（木板与地面的夹角α变大），另一端不动，摩擦力传感器记录了木块受到的摩擦力Ff随角度α的变化图像如图乙所示（Ff1，Ff2，θ1，θ2为已知量），当角度从θ1到θ2变化过程中木块的加速度_________（填“保持不变”、“越来越小”、“越来越大”）；木块与木板间的动摩擦因数是_____________。
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．某同学研究冰雹下落的规律时查阅资料，了解到一颗粒大的冰雹在的高空形成，由静止开始下落。冰雹间无相互作用且冰雹质量不变，取重力加速度。
（1）若忽略空气阻力的影响，请你计算冰雹落地时速度的大小。
（2）由资料可知：①冰雹由于受空气阻力的影响，实际到达地面附近时的速度已趋于稳定（即收尾速度），其数值；②冰雹运动过程中所受空气阻力大小与速度关系如图1所示。
a、请在图2中定性画出冰雹下落过程中的图像；
b、求当冰雹的速度时加速度的大小。
22．民航客机一般都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地面上。若斜面与水平地面的夹角为θ=37°，斜面长为9m。一个质量为60kg的人沿气囊滑下时所受到的阻力是240N，求人滑到气囊底端时的速度是多少？（重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6）
23．AB、CD为两个光滑的平台，一倾角为37°、长为5.0m的传送带与两平台平滑连接，现有一小物体以10m/s的速度沿平台AB向右运动，当传送带静止时，小物体恰好能滑到平台CD上。（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）求小物体跟传送带间的动摩擦因数；
（2）若小物体以6m/s的速度沿平台AB向右运动，传送带以4m/s的速度顺时针运动，求小物体在传送带上运动多长时间到平台最左端C点；
（3）若小物体以8m/s的速度沿平台AB向右运动，欲使小物体能到达平台CD，传送带至少以多大的速度顺时针运动。
24．如图所示，水平传动带以v0=4m/s的速率顺时针匀速运转，传动带左、右两端的距离为8m，把一可以看作质点的小物块轻放在传动带左端，物块与传动带之间的动摩擦因数为μ=0.2，重力加速度g取10m/s2，则：
（1）经多长时间物块会与传动带共速。
（2）经多长时间物块会从传动带右端掉下来。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
AB．小球受到沿绳的拉力和竖直向下的重力，合力平行斜面向下，满足
可得加速度
故斜面一定是光滑的，故AB错误；
CD．对整个系统，水平方向有向左的加速度，水平方向有向左的合外力，则地面对斜面体的摩擦力水平向左，故C错误，D正确。
故选D。
2．C
【详解】
AB．B受到桌面的滑动摩擦力
f＝μmg＝0．5×0.2×10 N＝1.0 N
当A对B的吸引力等于滑动摩擦力时，B开始滑动，由题图乙可知，当x＝4cm时，B开始滑动，且加速度为零，故AB错误；
C．当x＝0时，吸引力F＝3.0 N，最大，要使A不动，应满足桌面对A的摩擦力
fA＝μ（mg＋N）≥F
N≥4 N
故C正确；
D．当x＝0即F＝3.0 N时，B的加速度最大，根据牛顿第二定律
F－f＝ma
B的最大加速度为10 m/s2，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】
在国际单位制中，力学有三个基本单位，分别是米、秒、千克，这三个基本单位所对应的物理量分别是长度、时间、质量，故A正确，BCD错误。
故选A。
4．D
【详解】
BCD．刚释放时，弹力大于摩擦力，由牛顿第二定律可得
随着压缩量x的减小，加速度减小，物体做加速度减小的加速运动，当速度达到最大时加速度为零，满足
此时弹簧仍处于压缩状态，之后弹力小于摩擦力，由牛顿第二定律可得
随着压缩量x的减小，加速度增大，物体做加速度增大的减速运动，BC错误，D正确；
A．当弹簧恢复原长时，物体与弹簧分离，之后物体只受摩擦力的作用，加速度不为零，物体做匀减速直线运动，A错误。
故选D。
5．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。
6．B
【详解】
物块上滑时，根据牛顿第二定律有
设上滑的最大位移为，根据速度与位移的关系式有
物块下滑时，根据牛顿第二定律有
设物块滑到底端时的速度为，根据速度与位移的关系式有
联立代入数据解得
故ACD错误B正确。
故选B。
7．D
【详解】
剪断轻绳的瞬间，弹簧长度不会发生突变，故B所受合外力仍为零，故B的加速度为零；剪断轻绳的瞬间A所受的合力大小与剪断之前绳子拉力大小一致，由共点力平衡可知剪断绳子前，绳子的拉力为2mg，剪断轻绳的瞬间，由牛顿第二定律可知，A的瞬时加速度大小为2g。
故选D。
8．C
【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。
9．D
【详解】
AC．0-2s内，物体做匀加速直线运动，2-4s内，加速度的大小是0-2s内2倍，物体做匀减速运动，经过1s时间速度减为零，然后反向做匀加速运动1s，4s末速度不为零，故A、C错误；
B．物体的加速度方向每隔2s发生变化，故B错误；
D．0-2s内向正方向做匀加速直线运动，2-3s内向正方向做匀减速运动，3s末速度减为零，3-4s内反向做匀加速直线运动，4-6s内反向做匀减速直线运动，6s末速度减为零，向正方向运动的位移和反向运动的位移大小相等，则物体的位移为零，故D正确。
故选D。
10．A
【详解】
A．根据牛顿第二定律可知，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，选项A正确；
B．根据牛顿第二定律可知，当物体受的合外力一定时，质量大的物体，其加速度一定小，选项B错误；
C．物体所受到的合外力与物体的质量无关，选项C错误；
D．表达式中的比例系数k只有在国际单位制中的情况下才等于1，选项D错误。
故选A。
11．B
【详解】
两个大小分别为10N和20N的水平力同时作用在该物体上时，其合力的大小取值范围为10N~30N，根据牛顿第二定律可知，加速度的取值范围为
故满足条件的加速度大小为5m/s2。
故选B。
12．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。
13．B
【详解】
空载时无人机起飞离地的瞬间，升力刚好等于重力，设比例系数为k
当搭载质量为的物体，竖直方向上由牛顿第二定律可知
升力
联立解得
故选B。
14．B
【详解】
物理表达式两侧单位要相同，的单位是s/m，A、B选项右侧单位为＝s/m，C选项右侧单位是m/s，D选项右侧单位也不是s/m，故C、D错误；结合实际情况，内、外压强差越大，喷气速度越大，显然A不符合，故B正确，A错误。
故选B。
15．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。
16． A、D、E、H、I E、H、I F、J B、C
【详解】
（1）此题中给定的选项内，属于物理量的有密度、加速度、质量、长度、时间，故此空填“A、D、E、H、I”。
（2）此题中给定的选项内，在国际单位制中，被选定的基本量有质量、长度、时间，故此空填“E、H、I”。
（3）此题中给定的选项内，在国际单位制中是基本单位的有千克、秒，属于导出单位的有米/秒、牛顿，故第一个空填“F、J”，第二个空填“B、C”。
17． 20 88
【详解】
[1]物块和铁箱保持静止，则一起向右匀加速，设加速度为a，铁箱对物块的支持力为N，对物块受力分析，竖直方向根据平衡条件
水平方向，根据牛顿第二定律
联立解得
，
根据牛顿第三定律可知，物块对铁箱压力的大小为。
[2]把物块和铁箱看成整体，水平方向，根据牛顿第二定律
代入数据解得
18． 1.84 1.96 1.18 滑轮的轴不光滑或滑轮有质量
【详解】
[1]小球B做初速度为零的匀加速直线运动，有
解得
[2][3]对小球B由牛顿第二定律有
对小球A由牛顿第二定律有
解得
F=1.18N
[4]和a有明显差异，原因可能是滑轮的轴不光滑或滑轮有质量。
19． 越来越大
【详解】
[1]根据木块受力分析，结合乙图，知α在0~θ1范围内变化时，木块保持与木板相对静止，摩擦力是静摩擦力，当α=θ1时，木块刚要下滑
α在θ1到θ2范围内变化时，木块相对木板下滑，由牛顿第二定律
由乙图知此过程Ff随α的增大在减小，sinα随α的增大而增大，所以加速度a越来越大；
[2] α在θ1到θ2范围内变化时，木块相对木板下滑，滑动摩擦力
联立可得
20．（1）a=4m/s2； （2）；（3）F=N
【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．（1）；（2）a、；b、
【详解】
(1)忽略空气阻力的影响，冰雹下落为自由落体运动，由
可得
(2)a、由图像可知大小与速度成正比，设比例系数为，则表达式为
由牛顿第二定律
故冰雹加速下降，随着速度的增大，加速度大小逐渐减小，当加速度减为零时，速度达到最大，此后做匀速直线运动，图像如图所示
b、收尾速度即冰雹的最大速度，此时加速度为零，有
由牛顿第二定律得
当，联立可得
22．6m/s
【详解】
对人进行受力分析，如图所示
由牛顿第二定律可得
mgsinθ-f=ma
解得人下滑的加速度大小为
a=2m/s2
由位移速度公式可得
v2=2al
解得人滑到地面时得速度大小为
v=6m/s
23．（1）0.5；（2）2.2s；（3）3m/s
【详解】
（1）当传送带不动时，物块在传送带上匀减速上滑时由
得
又
解得
（2）物块在传送带上先匀减速，则
得
物块匀减速至与传送带达共速的时间
位移
然后再匀减速
得
的位移
设再匀减速的时间则
得
=2s
故物块在传送带上运动的时间为
（3）设物块在底端时的速度v1，传送带顺时针转动的最小速度为v，则物块先向上减速，则
解得
a1=10m/s2
共速后物块向上减速到CD时速度减为零，则
解得
a2=2m/s2
从小物体滑上传送带至小物体速度减小到传送带速度过程，有
从小物体速度减小到传送带速度至恰好到达平台CD过程，有
又
x1+x2=L
解得
若小物体以8m/s的速度沿平台AB向右运动，欲使小物体能到达平台CD，传送带至少以3m/s的速度顺时针运动。
24．（1）2s；（2）3s
【详解】
（1）物块刚放上传动带时做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得
μmg=ma
解得物块的加速度为
a=2m/s2
物块与传送带共速所需时间为
（2）物块匀加速运动的位移为
之后匀速运动到右端的时间为
物块从传动带左端到右端的时间为
t=t1+t2=3s
即经3s物块会从传动带右端掉下来。
答案第1页，共2页
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