人教版（2019） 高一物理 必修第一册 4.3牛顿第二定律 巩固练习（带解析）

牛顿第二定律巩固练习
一、单选题（每题只有一个正确答案）
一个质量为的小物体放在光滑水平面上，小物体受到两个水平恒力和作用而处于静止状态，如图所示．现在突然把绕其作用点在竖直平面内向上转过，大小不变，则此时小物体的加速度大小为、
A.
B.
C.
D.
质量相同的A、B两球，由轻弹簧连接后，挂在天花板上，如图所示，、分别表示A、B两球的加速度，则
A.
剪断细线瞬间：，
B.
剪断细线瞬间：
C.
剪断细线瞬间：，
D.
剪断细线瞬间：，
一个物体在水平恒力F的作用下，由静止开始在一个粗糙的水平面上运动，经过时间t，速度变为v，如果要使物体的速度变为2v，下列方法正确的是
A.
将水平恒力增加到2F，其他条件不变
B.
将物体质量减小一半，其他条件不变
C.
物体质量不变，水平恒力和作用时间都增为原来的两倍
D.
将时间增加到原来的2倍，其他条件不变
如图所示，光滑斜面上质量相等的两木块A、B用一轻弹簧相连接，整个系统处于平衡状态，B木块由挡板C挡住．现用一沿斜面向上的拉力F拉动木块A，使木块A沿斜面向上做匀加速直线运动．研究从力F刚作用在A木块的瞬间到木块B刚离开挡板的瞬间这一过程，并且选定该过程中木块A的起点位置为坐标原点，则如图所示图象中能表示力F和木块A的位移x之间关系的是
A.
B.
C.
D.
如图所示，自由下落的小球，从它接触竖直放置的弹簧开始，到弹簧被压缩到最短的过程中，小球的速度和所受外力的合力变化情况是
A.
合力变小，速度变小
B.
合力变小，速度变大
C.
合力先变小后变大，速度先变大后变小
D.
合力先变大后变小，速度先变小后变大
质量为的小球从空中某高度由静止开始下落到地面，该下落过程对应的图象如图所示．小球与水平地面每次碰撞后离开地面时的速度大小为碰撞前的小球运动受到的空气阻力大小恒定，取，下列说法正确的是
A.
小球受到的空气阻力大小为
B.
小球上升时的加速度大小为
C.
小球第一次上升的高度为1m
D.
小球第二次下落的时间为
如图所示，将完全相同的两个小球A、B，用长的细绳悬于以向右匀速运动的小车顶部，两球与小车前后壁接触，由于某种原因，小车突然停止运动，此时悬线的拉力之比：为
A.
1：1
B.
1：2
C.
1：3
D.
1：4
如图所示，倾角为的斜面体放在水平地面上，质量为m的木块通过轻质细线绕过斜面体顶端的定滑轮与质量为M的铁块相连，整个装置均处于静止状态，已知现将质量为的磁铁轻轻地吸放在铁块下端，铁块加速向下运动，斜面体仍保持静止。不计滑轮摩擦及空气阻力。则与放磁铁前相比
A.
细线的拉力一定变小
B.
木块所受的合力可能不变
C.
斜面对木块的摩擦力可能减小
D.
斜面体相对地面有向右运动的趋势
二、多选题（每一小题有多个选项）
用力单独作用于某一物体上可产生加速度为，力单独作用于某一物体可产生加速度为，若、同时作用于该物体，可能产生的加速度为
A.
B.
C.
D.
如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块，其中质量为2m和3m的木块间用一轻弹簧相连，轻弹簧能承受的最大拉力为现用水平拉力F拉质量为3m的木块，使三个木块一起加速运动在弹簧拉力达到T之前三个木块加速度均相同，则以下说法正确的是
A.
质量为2m的木块受到四个力的作用
B.
当F逐渐增大到T时，轻弹簧刚好被拉断
C.
当F逐渐增大到时，轻弹簧还不会被拉断
D.
当F撤去瞬间，m所受摩擦力的大小和方向不变
如图所示，水平传送带由电动机带动，并始终保持以速度v匀速运动，现将质量为m的物块由静止释放在传送带上的左端，过一会儿物块能保持与传送带相对静止，设物块与传送带间的动摩擦因数为，对于这一过程，下列说法正确的是?
?
A.
摩擦力对物块做的功为
B.
物块对传送带做功为
C.
系统摩擦生热为
D.
电动机多做的功为
如图，光滑水平面上，水平恒力F作用在木块上，小车和木块间无相对滑动，小车质量为M，木块质量为m。它们共同加速度为a，木块与小车间的动摩擦因数为，则在运动过程中
A.
木块受到的摩擦力一定是
B.
木块受到的合力为F
C.
小车受到的摩擦力为
D.
小车受到的合力为
三、计算题（写清必要的解题步骤）
如图所示，质量为的物体在水平面上向右运动，与此同时物体还受到一个水平向右的拉力，物体与水平面间的摩擦系数，求：
物体所受的摩擦力大小；
物体运动的加速度大小．
如图所示的传送带，其水平部分ab的长度为2m，倾斜部分bc的长度为4m，bc与水平面的夹角为将一小物块可视为质点轻轻放于a端的传送带上，物块A与传送带间的动摩擦因数为传送带沿图示方向以的速度匀速运动，若物块A始终未脱离皮带．
求：小物块从a端被传送到b端所用的时间．
小物块被传送到c端时的速度大小．
若当小物块到达b?端时，传送带的速度突然增大为，问的大小满足什么条件可以使小物块在倾斜传送带bc上运动所用的时间最短？
如图，一质量为的木板静止在光滑水平地面上。开始时，木板右端与墙相距；质量为?的小物块以初速度?滑上木板左端。木板长度可保证物块在运动过程中不与墙接触。物块与木板之间的动摩擦因数为，木板与墙的碰撞是完全弹性的。取，求
从物块滑上木板到两者达到共同速度时，木板与墙碰撞的次数及所用的时间；
达到共同速度时木板右端与墙之间的距离。
质量的物体，在水平恒力的作用下，从静止开始运动后撤去该力，物体继续滑行一段时间后停下来．已知物体与水平面的动摩擦因数为，g取，求：
恒力作用于物体时的加速度大小；
撤去恒力后物体继续滑行的时间；
物体从开始运动到停下来的总位移大小．
答案和解析
1.C
解：开始时两力大小相等，相互平衡；将转过时，竖直方向依然平衡，物体受到的合力为：
；
则由牛顿第二定律可知，加速度为：；
故C正确，ABD错误．
2.A
设两球质量为悬线剪断前，以B为研究对象可知，
弹簧的弹力，
以A、B整体为研究对象可知，
悬线的拉力；
剪断悬线瞬间，，弹簧的弹力不变，，
根据牛顿第二定律可得，
对A有：，
解得：．
对B有：，
解得：故A正确，BCD错误．
3.D
物体在水平恒力F的作用下做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得：
所以
A、将水平恒力增加到2F，其他条件不变时，，故A错误；
B、将物体的质量减为原来的，其他条件不变时，，故B错误；
C、将物体的质量不变、水平恒力和时间都同时增加为原来的2倍时，，故C错误。
D、将作用时间增加到2t，其他条件不变时，，故D正确；
4.A
解：设原来系统静止时弹簧的压缩长度为，当木块A的位移为x时，弹簧的压缩长度为，弹簧的弹力大小为，根据牛顿第二定律得
得到，，
又，
则得到
可见F与x是线性关系，当时，故A正确，B、C、D错误。
5.C
小球开始重力大于弹力，加速度方向向下，根据牛顿第二定律得，，弹力增大，合力减小，加速度减小，加速度方向与速度方向相同，速度增大。
当小球重力等于弹力后，弹力大于重力，加速度方向向上，根据牛顿第二定律得，，弹力增大，合力增大，加速度增大，加速度方向与速度方向相反，速度减小。
所以合力间变小后变大，速度先变大后变小。故C正确，A、B、D错误。
6.A
A、小球在内加速运动的加速度为：，
根据牛顿第二定律有：，可得阻力为：，故A正确；
B、小球上升时阻力向下，据牛顿第二定律有：
解得上升的加速度为：，故B错误；
C、由图象知小球落地时的速度为，则第一次反弹时的初速度为：．
则据速度位移关系知小球第一次上升的高度为：，故C错误；
D、物体下落的加速度为，下落高度为，物体下落时间为：
，故D错误．
7.C
解：若A、B的质量为m，则
对A球有：，。
对B球有：。
所以：：故C正确，A、B、D错误。
8.C
解：A、加磁铁前细线的拉力拉不动木块，加磁铁后，拉着木块加速上滑，故细线的拉力一定变大，故A错误；
B、加磁铁前木块保持静止，合力为零，加磁铁后，木块加速上滑，根据牛顿第二定律，合力不为零，故B错误；
C、放磁铁前平衡状态下，对木块受力分析：受竖直向下的重力mg，沿斜面向上的轻绳拉力Mg，垂直斜面向上的支持力和沿“斜面向上的摩擦力”已知，所以摩擦力沿斜面向上。
放磁铁后对木块受力分析：受竖直向下的重力mg，沿斜面向上的轻绳拉力为磁铁的吸力，垂直斜面向上的支持力和沿“斜面向下的滑动摩擦力。
所以摩擦力可能减小了。由于最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故摩擦力可能减小了，故C正确；
D、放磁铁后，由于木块具有沿斜面向右上方的加速度，可对木块和斜面体整体运用牛顿第二定律，其整体受到的外力的合力向右上方，故地面对斜面体有向右的静摩擦力，故斜面体相对与地面有向左滑动的趋势，故D错误；
9.AB
解：设物体的质量为m，由牛顿第二定律得：
，，
、两个力的合力范围为
若、同时作用于该物体时，由顿第二定律得：
物体的加速度范围为：，故AB正确，CD错误。
10.CD
A、质量为2m的物体受重力、支持力、m对它的压力以及摩擦力，还有弹簧的弹力，总共受5个力．故A错误．
BC、当弹簧的弹力为T时，m和2m的加速度，对整体分析，拉力知当拉力为2T时，轻弹簧恰好被拉断．故B错误，C正确．
D、撤去F的瞬间，弹簧的弹力不变，m和2m整体的加速度不变，隔离对m分析，根据牛顿第二定律知，m所受的摩擦力大小和方向都不变．故D正确．
11.ACD
【解析】解：A、物块运动过程中，只有摩擦力对它做功，根据动能定理得：摩擦力对物块做的功为故A正确。
B、在物块与传送带相对静止之前，两者之间有相对位移，所以物块对传送带做功与传送带对物块做功并不相等。由于传送带相对于地的位移大于物块相对地的位移，所以物块对传送带做功大于故B错误。
C、设物块匀加速运动的时间为t，则物块与传送带相对位移大小为，此过程中物块的位移为，则有。
则系统摩擦生热为故C正确。
D、电动机多做的功转化成了物体的动能和系统的内能，所以电动机多做的功为故D正确。
12.CD
解：A、整体的加速度，隔离对小车分析，小车所受的合力为，且小车所受的合力等于小车所受的摩擦力。又小车所受的摩擦力等于小车对木块的摩擦力。故A错误，C、D正确。
B、木块所受的合力故B错误。
13.解：在水平地面上向右运动，竖直方向受重力、支持力，水平方向受水平向右的拉力、水平向左的摩擦力．
水平向右的拉力，摩擦力，
合力大小为，方向水平向右，
根据牛顿第二定律得：，方向水平向右，
14.解：小物块在水平传送带上运动时受力如图a所示，加速度
加速过程的位移为，则A在水平带上先加速后匀速
故小物块从a端被传送到b端所用的时间为．
小物块在倾斜传送带上运动时受力如图b所示，
因为，则A在bc段做匀加速运动，
加速度
由运动学公式??
解得：
故小物块被传送到c端时的速度大小为．
要使小物块在倾斜传送带上运动时所用时间最短，则加速度要最大，即传送带对小物块的滑动摩擦力沿带向下，且一直加速．
由
解得
则v的大小应满足可以使小物块在倾斜传送带bc上运动的时间最短．
15.解：物块滑上木板后，在摩擦力作用下，木板从静止开始做匀加速运动。设木板加速度为a，经历时间T后与墙第一次碰撞。碰撞时的速度为，则
???
?
??
?????
联立解得
????
在物块与木板两者达到共同速度前，在每两次碰撞之间，木板受到物块对它的摩擦力作用而做加速度恒定的匀减速直线运动，因而木板与墙相碰后将返回至初态，所用时间也为T．
设在物块与木板两者达到共同速度v前木板共经历n次碰撞，则有
式中是碰撞n次后木板从起始位置至达到共同速度时所需要的时间．
由于最终两个物体一起以相同的速度匀速前进，故式可改写为
由于木板的速率只能位于0到之间，故有
求解上式得
由于n是整数，故?
由于速度相同后还要再一起与墙壁碰撞一次，故一共碰撞两次；
再有得??
??
从开始到物块与木板两者达到共同速度所用的时间为
?
即从物块滑上木板到两者达到共同速度时，木板与墙共发生两次碰撞，所用的时间为；
物块与木板达到共同速度时，木板与墙之间的距离为
联立?与式，并代入数据得????
即达到共同速度时木板右端与墙之间的距离为。
16.解：以m为研究对象，受力情况如图所示：设物体在恒力作用下的加速度为，
根据牛顿运动定律：．
时的速度：
撤去恒力后的加速度大小：，
则撤去恒力后物体继续滑行的时间：．
匀加速直线运动的位移：．
匀减速直线运动的位移：．
则总位移：．
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