高考物理一轮复习：牛顿第二定律
一、选择题
1．（2024高一下·扬州月考）利用如图所示的实验器材，不能完成的实验是（ ）
A．验证牛顿第二定律 B．研究自由落体运动规律
C．验证机械能守恒定律 D．测量重力加速度的大小
【答案】A
【知识点】验证机械能守恒定律；自由落体运动；重力加速度；实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】A．上图片提供的实验装置加速度始终为重力加速度，无法满足实验要求，A符合题意；
B．打点计时器且测量物体的位移，运动的时间，以上实验器材满足该实验，B不符合题意；
C．在验证机械能守恒定律实验中，关系式不需要测质量，但需要打点计时器且测量物体的位移，运动的时间，求速度，以上实验器材满足该实验，C不符合题意；
D．在测量重力加速度的大小实验中，必须满足物体只受到重力，需要打点计时器且测量物体的位移，运动的时间，以上实验器材满足该实验，D不符合题意；
故选A。
【分析】验证牛顿第二定律需要改变加速度，在研究自由落体运动规律实验中，必须满足物体只受到重力。
2．（2020高二下·南昌期末）如图所示，在探究加速度与力的关系的实验中，将两辆相同的小车放在水平木板上，前端各系一条细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可以放不同的重物。把 木板一端垫高，以平衡摩擦力。两小车后端各系一条细线，用黑板擦把两条细线同时按 压在木板上。抬起黑板擦，两小车开始运动，按下黑板擦，两小车停下来。小车受到的拉力分别为Fl和F2，加速度分别为a1和a2，位移分另为x1和x2，某小组的同学通过改 变拉力大小获得实验数据如表格所示。在该实验的分析中正确的是（ ）
实验次数 小车 拉力F/N 位移x/cm
1 甲 0.1 22.5
乙 0.2 43.5
2 甲 0.2 29.0
乙 0.3 43.0
3 甲 0.3 41.0
乙 0.4 55.4
A．若 两个小车必须从静止开始运动，但运动时间可以不同
B．若 两个小车不必从静止开始运动，但运动时间必须相同
C．通过第一组数据可知，在误差允许范围内，当F2=2F1时，x2=2x1，a2=2a1仍说明加速度与力成正比
D．通过第一组数据的乙和第二组数据的甲相比，当F1=F2时，位移明显不同，显然是实验误差造成的
【答案】C
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】ABC．根据同时开始运动，同时停止，说明初速度为零，时间相等，根据在初速度为零的匀变速直线运动知 ，运动时间相等，则位移与加速度成正比，通过第一组数据可知，在误差允许范围内，当F2=2F1时，x2=2x1，a2=2a1说明加速度与力成正比，AB不符合题意，C符合题意。
D．两组不同数据，因为运动时间不同，力相等，位移也会不等，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】分别对两个物体进行受力分析，利用牛顿第二定律求解物体各自的加速度，结合运动学公式求解位移与加速度的关系。
3．（2024高一下·遵义期末）物理学发展至今，科学家们总结了许多物理学的研究方法。以下说法正确的是（ ）
A．功的概念的提出，主要用了比值定义法
B．元电荷概念的提出，主要用了理想模型法
C．“探究加速度与力、质量的关系”实验中，主要用了控制变量法
D．“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，主要用了控制变量法
【答案】C
【知识点】验证力的平行四边形定则；探究加速度与力、质量的关系；功的概念
4．（2024·全国甲卷） 如图，一轻绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系物块P，P置于水平桌面上，与桌面间存在摩擦；绳的另一端悬挂一轻盘（质量可忽略），盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m，并测量P的加速度大小a，得到图像。重力加速度大小为g。在下列图像中，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】设P的质量为，P与桌面的动摩擦力为；以P为对象，根据牛顿第二定律可得
以盘和砝码为对象，根据牛顿第二定律可得
联立可得
可知当砝码的重力大于时，才有一定的加速度，当趋于无穷大时，加速度趋近等于。
故选D。
【分析】 先需要平衡摩擦力，可得出有一定质量时，加速度才是存在，再根据牛顿第二定律列式求解。
5．（2020·保定模拟）一质量为m的物体在光滑水平面上以速度v0运动，t=0时刻起对它施加一与速度v0垂直、大小为F的水平恒力，则t时刻力F的功率为（ ）
A．0 B． C． D．
【答案】B
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】根据牛顿第二定律有
因 ，则恒力F的方向为初速度为零的匀加速直线运动，t时刻的速度为
根据功率的定义可知
B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用牛顿第二定律结合速度公式和功率的表达式可以求出功率的大小。
6．（2020高三上·泰宁月考）如图，一橡皮筋上端固定在O点，自然伸直后另一端位于O点正下方的A点，在A点固定一光滑铁钉，将橡皮筋跨过铁钉与位于粗糙地面上P点的物块相连，由静止释放物块，物块沿水平地面向左运动并能经过O点正下方。已知橡皮筋的弹力跟其形变量成正比，橡皮筋始终在弹性限度内，地面上各点动摩擦因数处处相同。则物块从P点运动至O点正下方的过程中，以下说法正确的是（ ）
A．物块所受摩擦力越来越小 B．物块对地面的压力越来越小
C．物块加速度越来越小 D．物块加速度先减小后增大
【答案】C
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】AB．AP的长度为弹簧的形变量，设为x，在竖直方向上由平衡条件得
因为xcosα的乘积保持不变，则FN保持不变，由牛顿第三定律，物块对地面的压力也不变，B不符合题意；由
摩擦力也不变，A不符合题意；
CD．由牛顿第二定律得
因为x和α都减小，则a也减小，D不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】对物体进行受力分析，水平竖直正交分解，物体在竖直方向平衡，在水平方向利用牛顿第二定律求解物体的加速度。
7．（2024·贵州） 某研究人员将一铁质小圆盘放入聚苯乙烯颗粒介质中，在下落的某段时间内，小圆盘仅受重力G和颗粒介质对其向上的作用力f。用高速相机记录小圆盘在不同时刻的位置，相邻位置的时间间隔相等，如图所示，则该段时间内下列说法可能正确的是（ ）
A．f一直大于G B．f一直小于G
C．f先小于G，后大于G D．f先大于G，后小于G
【答案】C
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】由图可知，相等时间内铁质小圆盘的位移先增大后减小，可知铁质小圆盘先向下做加速运动，再向下做减速运动，所以加速度先向下后向上，因为加速度方向与合外力方向总相同，故铁质小圆盘受到的合力先向上再向下，所以f先小于G，后大于G，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据小圆盘在相等时间内的位移变化得出小圆盘运动过程中的加速度方向，再根据加速度方向与合力方向总相同，得出f与G的大小关系。
8．（2024高二下·安顺期末）如图1所示，一质量为2kg的物块受到水平拉力F作用，在粗糙水平面上做加速直线运动，其a—t图像如图2所示，t=0时其速度大小为2m/s。物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，g=10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．在t=2s时刻，物块的速度为3m/s
B．在t=1s时刻，物块的加速度为1.25m/s2
C．在t=1s时刻，拉力F的大小为5N
D．在0~2s时间内，物块的位移大于7m
【答案】C
【知识点】牛顿定律与图象
9．（2024高二下·大理期末）质量为1kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上运动，力F随时间t变化的规律如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，取重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A．时，物块的速度最大
B．时，物块的加速度为零
C．时，物块的动量大小为
D．时间内，力F对物块的冲量大小为
【答案】C
【知识点】动量定理；牛顿定律与图象；冲量
10．（2023高一下·常熟期中）2021年12月9日，我国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在“天宫课堂”进行太空授课。在太空失重环境下，下列哪个力学实验能在“天和核心舱”中顺利操作（ ）
A．验证力的平行四边形定则
B． 研究匀变速直线运动
C．验证牛顿运动定律
D．验证机械能守恒定律
【答案】A
【知识点】验证力的平行四边形定则；验证机械能守恒定律；探究小车速度随时间变化的规律；超重与失重；实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】A.验证力的平行四边形定则实验中，不涉及重力问题，可在空间站中进行，A符合题意；
B.研究匀变速直线运动实验中，在完全失重情况下，重物不能在斜面上下滑，该实验不能进行，B不符合题意；
C.探究加速度与物体受力及物体质量的关系实验中，在完全失重情况下，小车不能在斜面上下滑，该实验不能进行，C不符合题意；
D.验证机械能守恒定律实验中，在完全失重情况下，重物不能下落，该实验不能进行，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】与重力相关的实验在太空中都不能进行，因为物体处于完全失重状态。
11．（2022高三上·南昌期中）在探究牛顿第二定律的实验中，有两个重要的实验要求，第一是需要补偿摩擦力，第二是要求砂和砂桶的质量要远小于小车的质量。某学校高一有一个研究小组，利用实验室现有的器材，对本实验进行了改装：用水平气垫导轨代替长木板，在小车和连接的细绳间接有力传感器，直接显示拉力大小。利用改装后的装置做该实验时，下列选项正确的是（ ）
A．不需要补偿摩擦力，但仍然需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量
B．需要补偿摩擦力，但不需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量
C．不需要补偿摩擦力，也不需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量
D．需要补偿摩擦力，也需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量
【答案】C
【知识点】实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】由于气垫导轨与滑块间的摩擦可以忽略不计，因此实验中不需要补偿摩擦力；由于实验中直接求出绳子拉力的大小就是物体所受的合外力，也不需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量的要求。
故答案为：C。
【分析】在用到气垫导轨时无需平衡摩擦力，用传感器直接测出绳子的拉力，即小车所受的合力，从而无需满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量的要求。
12．（云南省丽江市丽江润泽高级中学2023-2024学年高一下学期5月月考物理试题）如图甲所示，质量的物体静止在水平地面上，时刻对物体施加一个水平向右的作用力，作用力随时间的变化关系如图乙所示，物体与地面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。下列说法正确的是（ ）
A．时物体的速度最大
B．时物体的动能为40.5J
C．0~4s内物体的平均速度大小为2.25m/s
D．0~4s内物体所受摩擦力的冲量大小为
【答案】B
【知识点】动量定理；牛顿定律与图象；动能；冲量
二、多项选择题
13．（重庆市长寿区八校2023-2024学年高一上学期1月期末联考物理试题）甲、乙、丙、丁四位同学在做“探究加速度与物体质量、力的关系”的实验时（使用如图所示的装置），设小车和车上砝码的总质量为M，小盘及盘中砝码的总质量为m，分别得出如图中甲、乙、丙、丁四个图像，其中图甲、乙、丙是a-F图像，图丁是图像，则下列说法正确的是（ ）
A．甲和乙较好地把握了实验条件M远大于m
B．丙和丁没有把握好实验条件M远大于m
C．甲同学长木板的倾角太大，而乙同学长木板的倾角太小
D．甲、乙、丙三位同学中，丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作
【答案】A,B,D
【知识点】实验验证牛顿第二定律
14．（2020高一上·昌平期末）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但小桶内不能装沙
B．实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于沙和小桶的质量
C．实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比
D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受阻力
【答案】B,D
【知识点】实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】在验证牛顿第二定律实验中平衡摩擦力时，小车前不栓细线，不挂任何物体，A不符合题意；在验证牛顿第二定律实验中平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力，D对；用砂和小桶的重力代替拉力，为了减小实验误差，实验中应始终保持小车和砝码的质量远大于砂和小桶的质量，B对；若实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量的倒数，描出相应的点应在一条直线上，即可证明加速度与质量成反比，C不符合题意。
【分析】当m<15．（2024高二下·西城期末）如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平，t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力，细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示，木板与实验台之间的摩擦可以忽略，重力加速度取g=10m/s2，由题给数据可以得出（ ）
A．2s~4s内，物块与木板之间的滑动摩擦力为0.2N
B．0~2s内，力F的大小保持不变
C．2s~4s内，力F的大小为0.4N
D．木板的质量为1kg
【答案】A,C,D
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数；牛顿定律与图象
16．（2024高三上·江油月考）细绳拴一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连。平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°，如图所示。以下说法正确的是（已知cos53° = 0.6，sin53° = 0.8）（ ）
A．细线烧断后小球做平抛运动
B．细线烧断瞬间小球的加速度为
C．小球静止时弹簧的弹力大小为
D．小球静止时细绳的拉力大小为
【答案】B,C
【知识点】共点力的平衡；牛顿第二定律；平抛运动
【解析】【解答】A．细线烧断的瞬间小球受到弹簧的弹力作用，不只是受到重力作用，因此不会做平抛运动，故A错误；
CD．小球静止时，分析受力情况，由平衡条件求解弹簧的弹力大小和细绳的拉力大小。小球静止时，分析受力情况，如图
由平衡条件得：弹簧的弹力大小为
细绳的拉力大小为
故C正确、D错误；
B．细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变，则小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反，即可求出加速度．细绳烧断的瞬间，弹簧来不及形变，弹为不变，则这时重力和弹簧的弹力的合力等于，根据牛顿第二定律可知，这时小球的加速度为，故B正确。
故选BC。
【分析】小球先处于平衡状态，由平衡条件求解各力的大小，后烧断细绳，小球处于非平衡条件，抓住细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变是关键。
17．（2024高一上·泗阳期末）如图所示，用该装置来探究小车的加速度与所受合力的关系，将装有力传感器的小车放置于水平长木板上，缓慢向小桶中加入细沙，直到小车刚开始运动为止（设最大静摩擦等于滑动摩擦力大小），记下传感器的最大示数。再将小车放回原处并按住，继续向小桶中加入适量细沙后释放，记下传感器的示数。关于该实验，下列说法中不正确的是（ ）
A．实验中需要天平测量小车质量
B．实验中小车运动时所受阻力为
C．实验中小车所受的合力为
D．用加沙的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，可更方便地获取多组实验数据
【答案】A,C
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
三、非选择题
18．（2024高二上·望城开学考）在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如下图所示的实验装置，小车及车中砝码的总质量用M表示，所挂钩码的总质量用m表示。
（1）打点计时器所接的电源为 （填“直流”或“交流”）电源。只有满足M m时，才可近似认为细绳对小车的拉力大小等于所挂钩码的重力mg；
（2）在探究加速度与质量的关系时，应该保持 不变，改变，测出相应的加速度。实验画出的图线如图所示，若误差是由于系统误差引起的，则图线不过坐标原点的原因是 。
（3）下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，相邻计数点的间距分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7，测得点距如图所示。已知实验电源的频率为f，则根据逐差法导出计算小车加速度的表达式为a= ，根据图中的点距数据及电源频率f=50Hz，则可求得小车的加速度a= m/s2（保留3位有效数字）。
【答案】交流；远大于；钩码质量m（或细绳对小车的拉力、小车所受合外力）；平衡摩擦力时木板倾斜的角度过大（或平衡摩擦力过度）；（或、）；0.497
【知识点】探究加速度与力、质量的关系；实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】（1）打点计时器所接的电源为交流电源。设细绳对小车的拉力大小为F，对小车根据牛顿第二定律有
对钩码同理有
联立解得
由上式可知只有当M远大于m时才近似等于。
故答案为：交流 远大于
（2）在探究加速度与质量的关系时，应该保持钩码质量m不变。由题图像可知a与的关系可写为
即
说明小车所受合外力大于细绳对小车的拉力，其原因是平衡摩擦力时木板倾斜的角度过大。
故答案为：钩码质量m（或细绳对小车的拉力、小车所受合外力） 平衡摩擦力时木板倾斜的角度过大（或平衡摩擦力过度）
（3）相邻计数点间的时间间隔为
根据逐差法导出计算小车加速度的表达式为
代入数据后可得
故答案为：（或、）
0.497
【分析】1.根据实验原理选择合适的电源类型，掌握正确的实验操作。
2.理解图像的意义，运用逐差法计算小车的加速度。注意单位的换算。
19．（2024高三上·湖南月考）某学习小组利用如图甲所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”。
（1）下列说法正确的是
A．本实验必须让木板倾斜一定的高度，当不挂钩码时小车恰能匀速直线运动
B．本实验必须让木板倾斜一定的高度，当挂钩码时小车恰能匀速直线运动
C．本实验要求所挂钩码的质量远远小于小车的质量
D．本实验可以不平衡摩擦力，钩码的质量也可以大于小车的质量
（2）正确安装好器材后，某次测量得到纸带如图乙所示，若打点计时器的频率为，O点为打出的第一个点，其余各相邻两计数点之间有四个点没有画出；根据纸带测得小车的加速度大小为 。（结果保留两位有效数字）以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图象是一条直线，根据测量数据作出如下图所示的图线，该同学做实验时存在的问题是 。
（3）另一学习小组用弹簧测力计、小车和钩码设计了如图丙所示的探究装置。正确操作得到某次实验中弹簧测力计的示数是力传感器读数的两倍时，两学习小组测得小车的加速度大小相等，则甲、丙两实验装置中，钩码的加速度 （填“相等”或者“不相等”）。若甲装置中小车的质量为，丙装置中小车的质量为（不计传感器和滑轮的质量），则 。
【答案】A；0.99；平衡摩擦力不够或没有平衡摩擦力；不相等；1：4
【知识点】实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】（1）AB．为了克服摩擦力对实验的影响，则本实验需要平衡摩擦力，当不挂钩码时小车恰能匀速直线运动，表示摩擦力被平衡，故A正确，B错误；
CD．本实验一定要平衡摩擦力，而力传感器能准确测出绳的拉力即小车所受合力，故不需要满足所挂钩码的质量远远小于小车的质量，故CD错误；
故选A。
（2）各相邻两计数点之间有四个点没有画出，加点计时器打点周期为0.02s，则打点周期为
根据逐差法求解加速度
图象为倾斜直线，但有横截距，表示拉力不为零时的加速度为零，原因是平衡摩擦力不够或没有平衡摩擦力；
（3）甲图中钩码和小车直接相连，沿着同一根绳的加速度相同，
在相同的时间内钩码的位移是小车的两倍，则丙图中的钩码的加速度为
则甲丙两实验装置中，虽然小车的加速度大小相等，但钩码的加速度不相等；
对甲丙两实验的小车由牛顿第二定律有
联立可得
【分析】（1）根据实验步骤和注意事项逐条分析；
（2）根据逐差法计算加速度；结合图像以及实验原理分析误差原因；
（3）根据实验装置集合牛顿第二定律分析求解。
20．（2024高二上·望城开学考）某学习小组在研究加速度与力、质量的关系时，采用如图甲所示的装置，通过改变小托盘和砝码总质量m来改变小车受到的合力，通过加减钩码来改变小车总质量M.
（1）实验中需要平衡摩擦力，应当取下 （选填“小车上的钩码” 或“小托盘和砝码”），将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点 ．
（2）图乙为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，所用交流电的频率为50 Hz，从纸带上测出x1=3.20 cm，x2=4.74 cm，x3=6.30 cm，x4=7.85 cm，x5=9.41 cm，x6=10.96 cm．小车运动的加速度大小为 m／s2（结果保留三位有效数字）
【答案】小托盘和砝码；间距相等；1.55
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）实验中需要平衡摩擦力，应当取下小托盘和砝码，将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点间距相等；
故答案为：小托盘和砝码 间距相等
（2）根据匀变速直线运动的推论公式
可以求出加速度的大小，得
为了更加准确的求解加速度，对三个加速度取平均值，得
代入数据解得
故答案为：1.55
【分析】1.掌握实验原理，了解实验操作步骤和数据处理。
2.熟练应用所学的基本规律——逐差法解决实验问题。
21．（北京市首都师范大学附属中学2024-2025学年高三上学期开学考物理试卷）某同学欲用图甲所示装置探究“加速度与力、质量的关系”。实验中砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。
（1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板上滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是
A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
（2）图乙是实验中得到的一条纸带，O、A、B、C、D、E、F、G为8个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，已知打点计时器的工作频率为50Hz．该同学计划利用v - t图像计算小车的加速度。首先用刻度尺进行相关长度的测量，其中CE的测量情况如图丙所示，由图可知CE长为 cm，依据此数据计算打点计时器打下D点时小车的速度为 m/s。图丁中已标注出了打点计时器打下A、B、C、E、F五个点时小车的速度，请将打下D点时小车的速度标注在v—t图上
（3）请在图丁中描绘出小车的v—t图像
（4）由图丁中描绘的图线可得出小车的加速度为 m/s2。
（5）该同学保持砂和砂桶的总质量m不变，通过在小车上增加砝码改变小车的质量M，得到多组实验数据。为了探究加速度与质量的关系，该同学利用所测数据，做出了与M的图像，下列给出的四组图像中正确的是
【答案】B；10.58 ~ 10.62；0.53；；；0.42；B
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1） 只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目。该实验探究的是加速度与力、质量的关系，故需要平衡摩擦力，所以应该将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。
故选B。
（2）（3）由图可知，读出C、E两端的位置，相减即可，故
刻度尺要估读到下一位，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，打点计时器打下D点时小车的速度就是CE段的平均速度，即
将该点通过描点法标出即可，用直线将各点连接起来即可，若有的点不在直线上，让这样点能够均匀地分布在直线的两侧
（5）在v—t图像中，加速度是斜率，结合数学知识代入数据故加速度
（6）根据牛顿第二定律，当小车在拉力的作用下运动时，则
则
可见图像是一条不过原点的倾斜直线。
故选B。
【分析】（1）车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应平衡摩擦力；
（2）刻度尺要估读到下一位，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度；
（3）图象上描出D点，连线即可
（4）直线的斜率代表加速度
（5）根据牛顿第二定律即可判断出与M关系式。
22．（2019高一上·安徽期中）某运动员做跳伞训练，他从悬停在空中的直升机上由静止跳下，跳离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a。降落伞用8根对称的绳悬挂运动员，每根绳与中轴线的夹角均为α=37°，如图b。已知人的质量为50kg，降落伞质量也为50kg，不计人所受的阻力，打开伞后伞所受阻力f与速率v成正比，即 (g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6)。求：
（1）打开降落伞前人下落的距离；
（2）阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a的大小和方向；
（3）悬绳能够承受的拉力至少为多少？
【答案】（1）解：由速度时间图像可知，人打开降落伞时的速度为 ，故下落的距离为
（2）解：当人作匀速运动时，
刚开始下落时，对整体
解得
方向向上
（3）解：设每根绳子的拉力为T，当加速度最大时绳的拉力最大，对运动员
解得
【知识点】牛顿第二定律；自由落体运动
【解析】【分析】（1）运动员做匀加速运动，结合末速度和加速度求解位移即可；
（2）对运动员进行受力分析，在竖直方向利用牛顿第二定律求解物体的加速度；
（3）结合运动员的加速度，利用牛顿第二定律求解绳子的拉力即可。
23．（2020·安徽模拟）如图所示，在y>0的空间中存在着垂直xOy平面向外的匀强磁场，在y<0的空间中存在着平行于xOy平面的匀强电场，场强方向与x轴正方向成45°夹角斜向下。一质量为m，带电量为q的带正电粒子，不计粒子的重力，该粒子从坐标原点以初速度v0进入磁场，方向与x轴负方向成45 夹角斜向上，然后经过M点进入电场，并与y轴负半轴相切于N点。已知M点坐标为（L，0）。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度；
（2）匀强电场的电场强度。
【答案】（1）解：如图所示， ，则
由
得
（2）解：带电粒子以速度v0垂直进入匀强电场因为与y轴相切与N点，所以末速度沿y轴负方向，利用类平抛运动速度的反向延长线过匀速运动方向分位移的中点得Q为PM中点，∠PQN=45°
则PQ=PN=MA= L，QN=2L
MP=2 L=v0·t
MA= L= ②
③
联立①②③可得
【知识点】牛顿第二定律；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【分析】（1）利用牛顿第二定律可以求出磁感应强度的大小；
（2）利用牛顿第二定律结合类平抛的位移公式可以求出电场强度的大小。
24．（2024高二下·西城期末）如图甲所示，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物，模拟升国旗过程。运用传感器（未在图中画出）测得此过程中不同时刻被提升重物的速度v与对轻绳的拉力F，并描绘出v-F-1图像。假设某次实验得到的图像如图乙所示，其中第一个时间段内线段AB与v轴平行，第二个时间段内线段BC的延长线过原点，第三个时间段内拉力F和速度v均与C点的坐标对应，大小均保持不变，因此图像上没有反映。实验中还测得重物由静止开始经过t=1.4s，速度增加到vC=3.0m/s，此后物体做匀速运动。取重力加速度g=10m/s2，滑轮质量、摩擦和其他阻力均可忽略不计。
（1）在提升重物的过程中，除了重物的质量和所受重力保持不变以外，在第一个时间段内和第二个时间段内还各有一些物理量的值保持不变。
a．请指出保持不变的物理量分别是哪些；
b．求出这些不变的物理量的大小；
（2）求t=1.4s时间内重物通过的总路程。
【答案】（1）a．拉力、加速度和功率；b.6N，，12W；（2）3.15m
【知识点】牛顿定律与图象；动能定理的综合应用
25．（2024高二下·黄浦期末）两个完全相同的物块a、b质量均为m＝0.8kg，在水平面上以相同的初速度从同一位置开始运动，图中的两条直线表示b物体受到水平拉力F作用和a不受拉力作用的v-t图像，g取10 m/s2．求：
（1）物体a受到的摩擦力大小；
（2）物块b所受拉力F的大小；
（3）末a、b间的距离．
【答案】解：（1） a 图线：
根据牛顿第二定律得
（2）b图线
根据牛顿第二定律得
解得：
（3）由位移公式
得
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【分析】（1）根据加速度定义式求解加速度，由牛顿第二定律求解摩擦力大小；
（2）根据加速度定义式求解加速度，结合牛顿第二定律求解物块b所受拉力F的大小；
（3）根据位移时间关系求解物块a、b的位移，位移相减即等于a、b间的距离。
1 / 1高考物理一轮复习：牛顿第二定律
一、选择题
1．（2024高一下·扬州月考）利用如图所示的实验器材，不能完成的实验是（ ）
A．验证牛顿第二定律 B．研究自由落体运动规律
C．验证机械能守恒定律 D．测量重力加速度的大小
2．（2020高二下·南昌期末）如图所示，在探究加速度与力的关系的实验中，将两辆相同的小车放在水平木板上，前端各系一条细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可以放不同的重物。把 木板一端垫高，以平衡摩擦力。两小车后端各系一条细线，用黑板擦把两条细线同时按 压在木板上。抬起黑板擦，两小车开始运动，按下黑板擦，两小车停下来。小车受到的拉力分别为Fl和F2，加速度分别为a1和a2，位移分另为x1和x2，某小组的同学通过改 变拉力大小获得实验数据如表格所示。在该实验的分析中正确的是（ ）
实验次数 小车 拉力F/N 位移x/cm
1 甲 0.1 22.5
乙 0.2 43.5
2 甲 0.2 29.0
乙 0.3 43.0
3 甲 0.3 41.0
乙 0.4 55.4
A．若 两个小车必须从静止开始运动，但运动时间可以不同
B．若 两个小车不必从静止开始运动，但运动时间必须相同
C．通过第一组数据可知，在误差允许范围内，当F2=2F1时，x2=2x1，a2=2a1仍说明加速度与力成正比
D．通过第一组数据的乙和第二组数据的甲相比，当F1=F2时，位移明显不同，显然是实验误差造成的
3．（2024高一下·遵义期末）物理学发展至今，科学家们总结了许多物理学的研究方法。以下说法正确的是（ ）
A．功的概念的提出，主要用了比值定义法
B．元电荷概念的提出，主要用了理想模型法
C．“探究加速度与力、质量的关系”实验中，主要用了控制变量法
D．“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，主要用了控制变量法
4．（2024·全国甲卷） 如图，一轻绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系物块P，P置于水平桌面上，与桌面间存在摩擦；绳的另一端悬挂一轻盘（质量可忽略），盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m，并测量P的加速度大小a，得到图像。重力加速度大小为g。在下列图像中，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5．（2020·保定模拟）一质量为m的物体在光滑水平面上以速度v0运动，t=0时刻起对它施加一与速度v0垂直、大小为F的水平恒力，则t时刻力F的功率为（ ）
A．0 B． C． D．
6．（2020高三上·泰宁月考）如图，一橡皮筋上端固定在O点，自然伸直后另一端位于O点正下方的A点，在A点固定一光滑铁钉，将橡皮筋跨过铁钉与位于粗糙地面上P点的物块相连，由静止释放物块，物块沿水平地面向左运动并能经过O点正下方。已知橡皮筋的弹力跟其形变量成正比，橡皮筋始终在弹性限度内，地面上各点动摩擦因数处处相同。则物块从P点运动至O点正下方的过程中，以下说法正确的是（ ）
A．物块所受摩擦力越来越小 B．物块对地面的压力越来越小
C．物块加速度越来越小 D．物块加速度先减小后增大
7．（2024·贵州） 某研究人员将一铁质小圆盘放入聚苯乙烯颗粒介质中，在下落的某段时间内，小圆盘仅受重力G和颗粒介质对其向上的作用力f。用高速相机记录小圆盘在不同时刻的位置，相邻位置的时间间隔相等，如图所示，则该段时间内下列说法可能正确的是（ ）
A．f一直大于G B．f一直小于G
C．f先小于G，后大于G D．f先大于G，后小于G
8．（2024高二下·安顺期末）如图1所示，一质量为2kg的物块受到水平拉力F作用，在粗糙水平面上做加速直线运动，其a—t图像如图2所示，t=0时其速度大小为2m/s。物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，g=10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．在t=2s时刻，物块的速度为3m/s
B．在t=1s时刻，物块的加速度为1.25m/s2
C．在t=1s时刻，拉力F的大小为5N
D．在0~2s时间内，物块的位移大于7m
9．（2024高二下·大理期末）质量为1kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上运动，力F随时间t变化的规律如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，取重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A．时，物块的速度最大
B．时，物块的加速度为零
C．时，物块的动量大小为
D．时间内，力F对物块的冲量大小为
10．（2023高一下·常熟期中）2021年12月9日，我国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在“天宫课堂”进行太空授课。在太空失重环境下，下列哪个力学实验能在“天和核心舱”中顺利操作（ ）
A．验证力的平行四边形定则
B． 研究匀变速直线运动
C．验证牛顿运动定律
D．验证机械能守恒定律
11．（2022高三上·南昌期中）在探究牛顿第二定律的实验中，有两个重要的实验要求，第一是需要补偿摩擦力，第二是要求砂和砂桶的质量要远小于小车的质量。某学校高一有一个研究小组，利用实验室现有的器材，对本实验进行了改装：用水平气垫导轨代替长木板，在小车和连接的细绳间接有力传感器，直接显示拉力大小。利用改装后的装置做该实验时，下列选项正确的是（ ）
A．不需要补偿摩擦力，但仍然需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量
B．需要补偿摩擦力，但不需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量
C．不需要补偿摩擦力，也不需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量
D．需要补偿摩擦力，也需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量
12．（云南省丽江市丽江润泽高级中学2023-2024学年高一下学期5月月考物理试题）如图甲所示，质量的物体静止在水平地面上，时刻对物体施加一个水平向右的作用力，作用力随时间的变化关系如图乙所示，物体与地面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。下列说法正确的是（ ）
A．时物体的速度最大
B．时物体的动能为40.5J
C．0~4s内物体的平均速度大小为2.25m/s
D．0~4s内物体所受摩擦力的冲量大小为
二、多项选择题
13．（重庆市长寿区八校2023-2024学年高一上学期1月期末联考物理试题）甲、乙、丙、丁四位同学在做“探究加速度与物体质量、力的关系”的实验时（使用如图所示的装置），设小车和车上砝码的总质量为M，小盘及盘中砝码的总质量为m，分别得出如图中甲、乙、丙、丁四个图像，其中图甲、乙、丙是a-F图像，图丁是图像，则下列说法正确的是（ ）
A．甲和乙较好地把握了实验条件M远大于m
B．丙和丁没有把握好实验条件M远大于m
C．甲同学长木板的倾角太大，而乙同学长木板的倾角太小
D．甲、乙、丙三位同学中，丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作
14．（2020高一上·昌平期末）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但小桶内不能装沙
B．实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于沙和小桶的质量
C．实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比
D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受阻力
15．（2024高二下·西城期末）如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平，t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力，细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示，木板与实验台之间的摩擦可以忽略，重力加速度取g=10m/s2，由题给数据可以得出（ ）
A．2s~4s内，物块与木板之间的滑动摩擦力为0.2N
B．0~2s内，力F的大小保持不变
C．2s~4s内，力F的大小为0.4N
D．木板的质量为1kg
16．（2024高三上·江油月考）细绳拴一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连。平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°，如图所示。以下说法正确的是（已知cos53° = 0.6，sin53° = 0.8）（ ）
A．细线烧断后小球做平抛运动
B．细线烧断瞬间小球的加速度为
C．小球静止时弹簧的弹力大小为
D．小球静止时细绳的拉力大小为
17．（2024高一上·泗阳期末）如图所示，用该装置来探究小车的加速度与所受合力的关系，将装有力传感器的小车放置于水平长木板上，缓慢向小桶中加入细沙，直到小车刚开始运动为止（设最大静摩擦等于滑动摩擦力大小），记下传感器的最大示数。再将小车放回原处并按住，继续向小桶中加入适量细沙后释放，记下传感器的示数。关于该实验，下列说法中不正确的是（ ）
A．实验中需要天平测量小车质量
B．实验中小车运动时所受阻力为
C．实验中小车所受的合力为
D．用加沙的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，可更方便地获取多组实验数据
三、非选择题
18．（2024高二上·望城开学考）在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如下图所示的实验装置，小车及车中砝码的总质量用M表示，所挂钩码的总质量用m表示。
（1）打点计时器所接的电源为 （填“直流”或“交流”）电源。只有满足M m时，才可近似认为细绳对小车的拉力大小等于所挂钩码的重力mg；
（2）在探究加速度与质量的关系时，应该保持 不变，改变，测出相应的加速度。实验画出的图线如图所示，若误差是由于系统误差引起的，则图线不过坐标原点的原因是 。
（3）下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，相邻计数点的间距分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7，测得点距如图所示。已知实验电源的频率为f，则根据逐差法导出计算小车加速度的表达式为a= ，根据图中的点距数据及电源频率f=50Hz，则可求得小车的加速度a= m/s2（保留3位有效数字）。
19．（2024高三上·湖南月考）某学习小组利用如图甲所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”。
（1）下列说法正确的是
A．本实验必须让木板倾斜一定的高度，当不挂钩码时小车恰能匀速直线运动
B．本实验必须让木板倾斜一定的高度，当挂钩码时小车恰能匀速直线运动
C．本实验要求所挂钩码的质量远远小于小车的质量
D．本实验可以不平衡摩擦力，钩码的质量也可以大于小车的质量
（2）正确安装好器材后，某次测量得到纸带如图乙所示，若打点计时器的频率为，O点为打出的第一个点，其余各相邻两计数点之间有四个点没有画出；根据纸带测得小车的加速度大小为 。（结果保留两位有效数字）以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图象是一条直线，根据测量数据作出如下图所示的图线，该同学做实验时存在的问题是 。
（3）另一学习小组用弹簧测力计、小车和钩码设计了如图丙所示的探究装置。正确操作得到某次实验中弹簧测力计的示数是力传感器读数的两倍时，两学习小组测得小车的加速度大小相等，则甲、丙两实验装置中，钩码的加速度 （填“相等”或者“不相等”）。若甲装置中小车的质量为，丙装置中小车的质量为（不计传感器和滑轮的质量），则 。
20．（2024高二上·望城开学考）某学习小组在研究加速度与力、质量的关系时，采用如图甲所示的装置，通过改变小托盘和砝码总质量m来改变小车受到的合力，通过加减钩码来改变小车总质量M.
（1）实验中需要平衡摩擦力，应当取下 （选填“小车上的钩码” 或“小托盘和砝码”），将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点 ．
（2）图乙为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，所用交流电的频率为50 Hz，从纸带上测出x1=3.20 cm，x2=4.74 cm，x3=6.30 cm，x4=7.85 cm，x5=9.41 cm，x6=10.96 cm．小车运动的加速度大小为 m／s2（结果保留三位有效数字）
21．（北京市首都师范大学附属中学2024-2025学年高三上学期开学考物理试卷）某同学欲用图甲所示装置探究“加速度与力、质量的关系”。实验中砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。
（1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板上滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是
A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
（2）图乙是实验中得到的一条纸带，O、A、B、C、D、E、F、G为8个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，已知打点计时器的工作频率为50Hz．该同学计划利用v - t图像计算小车的加速度。首先用刻度尺进行相关长度的测量，其中CE的测量情况如图丙所示，由图可知CE长为 cm，依据此数据计算打点计时器打下D点时小车的速度为 m/s。图丁中已标注出了打点计时器打下A、B、C、E、F五个点时小车的速度，请将打下D点时小车的速度标注在v—t图上
（3）请在图丁中描绘出小车的v—t图像
（4）由图丁中描绘的图线可得出小车的加速度为 m/s2。
（5）该同学保持砂和砂桶的总质量m不变，通过在小车上增加砝码改变小车的质量M，得到多组实验数据。为了探究加速度与质量的关系，该同学利用所测数据，做出了与M的图像，下列给出的四组图像中正确的是
22．（2019高一上·安徽期中）某运动员做跳伞训练，他从悬停在空中的直升机上由静止跳下，跳离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a。降落伞用8根对称的绳悬挂运动员，每根绳与中轴线的夹角均为α=37°，如图b。已知人的质量为50kg，降落伞质量也为50kg，不计人所受的阻力，打开伞后伞所受阻力f与速率v成正比，即 (g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6)。求：
（1）打开降落伞前人下落的距离；
（2）阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a的大小和方向；
（3）悬绳能够承受的拉力至少为多少？
23．（2020·安徽模拟）如图所示，在y>0的空间中存在着垂直xOy平面向外的匀强磁场，在y<0的空间中存在着平行于xOy平面的匀强电场，场强方向与x轴正方向成45°夹角斜向下。一质量为m，带电量为q的带正电粒子，不计粒子的重力，该粒子从坐标原点以初速度v0进入磁场，方向与x轴负方向成45 夹角斜向上，然后经过M点进入电场，并与y轴负半轴相切于N点。已知M点坐标为（L，0）。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度；
（2）匀强电场的电场强度。
24．（2024高二下·西城期末）如图甲所示，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物，模拟升国旗过程。运用传感器（未在图中画出）测得此过程中不同时刻被提升重物的速度v与对轻绳的拉力F，并描绘出v-F-1图像。假设某次实验得到的图像如图乙所示，其中第一个时间段内线段AB与v轴平行，第二个时间段内线段BC的延长线过原点，第三个时间段内拉力F和速度v均与C点的坐标对应，大小均保持不变，因此图像上没有反映。实验中还测得重物由静止开始经过t=1.4s，速度增加到vC=3.0m/s，此后物体做匀速运动。取重力加速度g=10m/s2，滑轮质量、摩擦和其他阻力均可忽略不计。
（1）在提升重物的过程中，除了重物的质量和所受重力保持不变以外，在第一个时间段内和第二个时间段内还各有一些物理量的值保持不变。
a．请指出保持不变的物理量分别是哪些；
b．求出这些不变的物理量的大小；
（2）求t=1.4s时间内重物通过的总路程。
25．（2024高二下·黄浦期末）两个完全相同的物块a、b质量均为m＝0.8kg，在水平面上以相同的初速度从同一位置开始运动，图中的两条直线表示b物体受到水平拉力F作用和a不受拉力作用的v-t图像，g取10 m/s2．求：
（1）物体a受到的摩擦力大小；
（2）物块b所受拉力F的大小；
（3）末a、b间的距离．
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】验证机械能守恒定律；自由落体运动；重力加速度；实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】A．上图片提供的实验装置加速度始终为重力加速度，无法满足实验要求，A符合题意；
B．打点计时器且测量物体的位移，运动的时间，以上实验器材满足该实验，B不符合题意；
C．在验证机械能守恒定律实验中，关系式不需要测质量，但需要打点计时器且测量物体的位移，运动的时间，求速度，以上实验器材满足该实验，C不符合题意；
D．在测量重力加速度的大小实验中，必须满足物体只受到重力，需要打点计时器且测量物体的位移，运动的时间，以上实验器材满足该实验，D不符合题意；
故选A。
【分析】验证牛顿第二定律需要改变加速度，在研究自由落体运动规律实验中，必须满足物体只受到重力。
2．【答案】C
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】ABC．根据同时开始运动，同时停止，说明初速度为零，时间相等，根据在初速度为零的匀变速直线运动知 ，运动时间相等，则位移与加速度成正比，通过第一组数据可知，在误差允许范围内，当F2=2F1时，x2=2x1，a2=2a1说明加速度与力成正比，AB不符合题意，C符合题意。
D．两组不同数据，因为运动时间不同，力相等，位移也会不等，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】分别对两个物体进行受力分析，利用牛顿第二定律求解物体各自的加速度，结合运动学公式求解位移与加速度的关系。
3．【答案】C
【知识点】验证力的平行四边形定则；探究加速度与力、质量的关系；功的概念
4．【答案】D
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】设P的质量为，P与桌面的动摩擦力为；以P为对象，根据牛顿第二定律可得
以盘和砝码为对象，根据牛顿第二定律可得
联立可得
可知当砝码的重力大于时，才有一定的加速度，当趋于无穷大时，加速度趋近等于。
故选D。
【分析】 先需要平衡摩擦力，可得出有一定质量时，加速度才是存在，再根据牛顿第二定律列式求解。
5．【答案】B
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】根据牛顿第二定律有
因 ，则恒力F的方向为初速度为零的匀加速直线运动，t时刻的速度为
根据功率的定义可知
B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用牛顿第二定律结合速度公式和功率的表达式可以求出功率的大小。
6．【答案】C
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】AB．AP的长度为弹簧的形变量，设为x，在竖直方向上由平衡条件得
因为xcosα的乘积保持不变，则FN保持不变，由牛顿第三定律，物块对地面的压力也不变，B不符合题意；由
摩擦力也不变，A不符合题意；
CD．由牛顿第二定律得
因为x和α都减小，则a也减小，D不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】对物体进行受力分析，水平竖直正交分解，物体在竖直方向平衡，在水平方向利用牛顿第二定律求解物体的加速度。
7．【答案】C
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】由图可知，相等时间内铁质小圆盘的位移先增大后减小，可知铁质小圆盘先向下做加速运动，再向下做减速运动，所以加速度先向下后向上，因为加速度方向与合外力方向总相同，故铁质小圆盘受到的合力先向上再向下，所以f先小于G，后大于G，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据小圆盘在相等时间内的位移变化得出小圆盘运动过程中的加速度方向，再根据加速度方向与合力方向总相同，得出f与G的大小关系。
8．【答案】C
【知识点】牛顿定律与图象
9．【答案】C
【知识点】动量定理；牛顿定律与图象；冲量
10．【答案】A
【知识点】验证力的平行四边形定则；验证机械能守恒定律；探究小车速度随时间变化的规律；超重与失重；实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】A.验证力的平行四边形定则实验中，不涉及重力问题，可在空间站中进行，A符合题意；
B.研究匀变速直线运动实验中，在完全失重情况下，重物不能在斜面上下滑，该实验不能进行，B不符合题意；
C.探究加速度与物体受力及物体质量的关系实验中，在完全失重情况下，小车不能在斜面上下滑，该实验不能进行，C不符合题意；
D.验证机械能守恒定律实验中，在完全失重情况下，重物不能下落，该实验不能进行，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】与重力相关的实验在太空中都不能进行，因为物体处于完全失重状态。
11．【答案】C
【知识点】实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】由于气垫导轨与滑块间的摩擦可以忽略不计，因此实验中不需要补偿摩擦力；由于实验中直接求出绳子拉力的大小就是物体所受的合外力，也不需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量的要求。
故答案为：C。
【分析】在用到气垫导轨时无需平衡摩擦力，用传感器直接测出绳子的拉力，即小车所受的合力，从而无需满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量的要求。
12．【答案】B
【知识点】动量定理；牛顿定律与图象；动能；冲量
13．【答案】A,B,D
【知识点】实验验证牛顿第二定律
14．【答案】B,D
【知识点】实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】在验证牛顿第二定律实验中平衡摩擦力时，小车前不栓细线，不挂任何物体，A不符合题意；在验证牛顿第二定律实验中平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力，D对；用砂和小桶的重力代替拉力，为了减小实验误差，实验中应始终保持小车和砝码的质量远大于砂和小桶的质量，B对；若实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量的倒数，描出相应的点应在一条直线上，即可证明加速度与质量成反比，C不符合题意。
【分析】当m<15．【答案】A,C,D
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数；牛顿定律与图象
16．【答案】B,C
【知识点】共点力的平衡；牛顿第二定律；平抛运动
【解析】【解答】A．细线烧断的瞬间小球受到弹簧的弹力作用，不只是受到重力作用，因此不会做平抛运动，故A错误；
CD．小球静止时，分析受力情况，由平衡条件求解弹簧的弹力大小和细绳的拉力大小。小球静止时，分析受力情况，如图
由平衡条件得：弹簧的弹力大小为
细绳的拉力大小为
故C正确、D错误；
B．细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变，则小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反，即可求出加速度．细绳烧断的瞬间，弹簧来不及形变，弹为不变，则这时重力和弹簧的弹力的合力等于，根据牛顿第二定律可知，这时小球的加速度为，故B正确。
故选BC。
【分析】小球先处于平衡状态，由平衡条件求解各力的大小，后烧断细绳，小球处于非平衡条件，抓住细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变是关键。
17．【答案】A,C
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
18．【答案】交流；远大于；钩码质量m（或细绳对小车的拉力、小车所受合外力）；平衡摩擦力时木板倾斜的角度过大（或平衡摩擦力过度）；（或、）；0.497
【知识点】探究加速度与力、质量的关系；实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】（1）打点计时器所接的电源为交流电源。设细绳对小车的拉力大小为F，对小车根据牛顿第二定律有
对钩码同理有
联立解得
由上式可知只有当M远大于m时才近似等于。
故答案为：交流 远大于
（2）在探究加速度与质量的关系时，应该保持钩码质量m不变。由题图像可知a与的关系可写为
即
说明小车所受合外力大于细绳对小车的拉力，其原因是平衡摩擦力时木板倾斜的角度过大。
故答案为：钩码质量m（或细绳对小车的拉力、小车所受合外力） 平衡摩擦力时木板倾斜的角度过大（或平衡摩擦力过度）
（3）相邻计数点间的时间间隔为
根据逐差法导出计算小车加速度的表达式为
代入数据后可得
故答案为：（或、）
0.497
【分析】1.根据实验原理选择合适的电源类型，掌握正确的实验操作。
2.理解图像的意义，运用逐差法计算小车的加速度。注意单位的换算。
19．【答案】A；0.99；平衡摩擦力不够或没有平衡摩擦力；不相等；1：4
【知识点】实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】（1）AB．为了克服摩擦力对实验的影响，则本实验需要平衡摩擦力，当不挂钩码时小车恰能匀速直线运动，表示摩擦力被平衡，故A正确，B错误；
CD．本实验一定要平衡摩擦力，而力传感器能准确测出绳的拉力即小车所受合力，故不需要满足所挂钩码的质量远远小于小车的质量，故CD错误；
故选A。
（2）各相邻两计数点之间有四个点没有画出，加点计时器打点周期为0.02s，则打点周期为
根据逐差法求解加速度
图象为倾斜直线，但有横截距，表示拉力不为零时的加速度为零，原因是平衡摩擦力不够或没有平衡摩擦力；
（3）甲图中钩码和小车直接相连，沿着同一根绳的加速度相同，
在相同的时间内钩码的位移是小车的两倍，则丙图中的钩码的加速度为
则甲丙两实验装置中，虽然小车的加速度大小相等，但钩码的加速度不相等；
对甲丙两实验的小车由牛顿第二定律有
联立可得
【分析】（1）根据实验步骤和注意事项逐条分析；
（2）根据逐差法计算加速度；结合图像以及实验原理分析误差原因；
（3）根据实验装置集合牛顿第二定律分析求解。
20．【答案】小托盘和砝码；间距相等；1.55
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）实验中需要平衡摩擦力，应当取下小托盘和砝码，将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点间距相等；
故答案为：小托盘和砝码 间距相等
（2）根据匀变速直线运动的推论公式
可以求出加速度的大小，得
为了更加准确的求解加速度，对三个加速度取平均值，得
代入数据解得
故答案为：1.55
【分析】1.掌握实验原理，了解实验操作步骤和数据处理。
2.熟练应用所学的基本规律——逐差法解决实验问题。
21．【答案】B；10.58 ~ 10.62；0.53；；；0.42；B
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1） 只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目。该实验探究的是加速度与力、质量的关系，故需要平衡摩擦力，所以应该将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。
故选B。
（2）（3）由图可知，读出C、E两端的位置，相减即可，故
刻度尺要估读到下一位，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，打点计时器打下D点时小车的速度就是CE段的平均速度，即
将该点通过描点法标出即可，用直线将各点连接起来即可，若有的点不在直线上，让这样点能够均匀地分布在直线的两侧
（5）在v—t图像中，加速度是斜率，结合数学知识代入数据故加速度
（6）根据牛顿第二定律，当小车在拉力的作用下运动时，则
则
可见图像是一条不过原点的倾斜直线。
故选B。
【分析】（1）车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应平衡摩擦力；
（2）刻度尺要估读到下一位，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度；
（3）图象上描出D点，连线即可
（4）直线的斜率代表加速度
（5）根据牛顿第二定律即可判断出与M关系式。
22．【答案】（1）解：由速度时间图像可知，人打开降落伞时的速度为 ，故下落的距离为
（2）解：当人作匀速运动时，
刚开始下落时，对整体
解得
方向向上
（3）解：设每根绳子的拉力为T，当加速度最大时绳的拉力最大，对运动员
解得
【知识点】牛顿第二定律；自由落体运动
【解析】【分析】（1）运动员做匀加速运动，结合末速度和加速度求解位移即可；
（2）对运动员进行受力分析，在竖直方向利用牛顿第二定律求解物体的加速度；
（3）结合运动员的加速度，利用牛顿第二定律求解绳子的拉力即可。
23．【答案】（1）解：如图所示， ，则
由
得
（2）解：带电粒子以速度v0垂直进入匀强电场因为与y轴相切与N点，所以末速度沿y轴负方向，利用类平抛运动速度的反向延长线过匀速运动方向分位移的中点得Q为PM中点，∠PQN=45°
则PQ=PN=MA= L，QN=2L
MP=2 L=v0·t
MA= L= ②
③
联立①②③可得
【知识点】牛顿第二定律；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【分析】（1）利用牛顿第二定律可以求出磁感应强度的大小；
（2）利用牛顿第二定律结合类平抛的位移公式可以求出电场强度的大小。
24．【答案】（1）a．拉力、加速度和功率；b.6N，，12W；（2）3.15m
【知识点】牛顿定律与图象；动能定理的综合应用
25．【答案】解：（1） a 图线：
根据牛顿第二定律得
（2）b图线
根据牛顿第二定律得
解得：
（3）由位移公式
得
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【分析】（1）根据加速度定义式求解加速度，由牛顿第二定律求解摩擦力大小；
（2）根据加速度定义式求解加速度，结合牛顿第二定律求解物块b所受拉力F的大小；
（3）根据位移时间关系求解物块a、b的位移，位移相减即等于a、b间的距离。
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