4.3牛顿第二定律基础达标（word含解析）-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册

4.3牛顿第二定律基础达标（含解析）
一、单选题
1.烟花爆竹从地面起飞后在竖直方向上做匀减速直线运动，2s后到达最高点并爆炸，已知爆炸点距地面的高度为30m，爆竹爆炸前受到的空气阻力恒定，取重力加速度大小
，则烟花爆竹上升过程中阻力与重力大小之比为（??
）
A.?1.25???????????????????????????????????????B.?1???????????????????????????????????????C.?0.5???????????????????????????????????????D.?0.25
2.某探究小组通过实验测得：球形物体在竖直下落过程中所受阻力大小与其速度成正比。若气球（呈球状）悬挂体积很小的重物从足够高的空中，由静止开始竖直下落，则（??
）
A.?气球做匀加速直线运动
B.?气球做加速度增大的运动
C.?气球所受阻力越来越小
D.?气球最终做匀速直线运动
3.在倾角为37°的光滑斜面上，质量为m的物体以加速度a匀加速下滑。现用沿斜面向上的推力，使物块以1.2a的加速度匀加速向上滑动，则推力的大小是（sin37°=0.6，cos37°=0.8）（??
）
A.?0.9mg???????????????????????????????B.?1.2mg???????????????????????????????C.?1.32mg???????????????????????????????D.?1.96mg
4.如图，用手平托着几本高中物理新教材，下列哪种情况下教材对手的压力比教材的重力小（??
）
A.?使教材匀速向上运动
B.?使教材匀速向下运动
C.?使教材匀加速向上运动
D.?使教材匀减速向上运动
5.质量相等的甲、乙两物体从离地面相同高度同时由静止开始下落，由于两物体的形状不同，运动中受到的空气阻力不同，将释放时刻作为t＝0时刻，两物体的速度图象如图所示。则下列判断正确的是（??
）
A.?t0时刻之前，甲物体受到的空气阻力总是大于乙物体受到的空气阻力
B.?t0时刻之前，甲物体受到的空气阻力总是小于乙物体受到的空气阻力
C.?t0时刻甲乙两物体到达同一高度
D.?t0时刻之前甲的位移小于乙的位移
6.做简谐运动的弹簧振子质量为0.2
kg，当它运动到平衡位置左侧20
cm时受到的回复力是4
N；当它运动到平衡位置右侧40
cm时，它的加速度为（??
）
A.?20
m/s2
，
向右????????????B.?20
m/s2
，
向左????????????C.?40
m/s2
，
向右????????????D.?40
m/s2
，
向左
7.如图所示，将完全相同的两小球A、B，用长为L＝0.8
m的细绳悬于以v＝4
m/s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FB∶FA为(g取10
m/s2)
A.?1∶1?????????????????????????????????????B.?1∶2?????????????????????????????????????C.?1∶3?????????????????????????????????????D.?1∶4
8.如图所示，质量为10kg的物体，在水平地面上向左运动，物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2，与此同时，物体受到一个水平向右的拉力F=20N的作用，则物体的加速度为（??
）
A.?0????????????????B.?2m/s2
，
水平向右????????????????C.?4m/s2
，
水平向右????????????????D.?2m/s2
，
水平向左
9.如图是一个自制列车加速度计，其构造是：一根轻细杆，下端固定一个金属小球，上端装在光滑的水平轴
上，杆可在竖直平面内左右摆动，用硬纸板作为刻度盘，放在杆摆动的平面上，并刻上刻度，可以直接读出加速度的大小和方向。硬纸上刻度线
在经过
点的竖直线上，使用时加速度计右端朝列车前进的方向。若列车在水平平直铁路上起动的某一时间段内，细轻杆稳定在
连线左侧并与
连线成
角的位置，则该段时间内列车加速度的大小为（???
）
A.?????????????????????????????????B.?????????????????????????????????C.?????????????????????????????????D.?
10.光滑水平面上有一质量为2kg的物体，在五个恒定的水平共点力的作用下处于平衡状态，现同时撤去大小分别为8N和16N的两个水平力而其余力保持不变，关于此后物体的运动情况的说法中正确的是（??
）
A.?可能做匀加速直线运动，加速度大小可能是
B.?一定做匀变速直线运动，加速度大小可能是
C.?可能做匀速圆周运动，向心加速度大小可能是
D.?一定做匀变速运动，加速度大小可能是
11.小桶中盛满水，用绳系着，然后让其在竖直平面内做圆周运动。要使小桶运动到轨迹最高点（桶口朝下）时，水不会从桶中流出，若小桶运动的轨道半径为R
，
则小桶到最高点时（??
）
A.?速度不大于
????????????????????????????????????????????????B.?角速度不大于
C.?向心加速度不小于g????????????????????????????????????????????D.?绳对小桶的拉力不大于小桶的重力
12.研究发现：质量为m的猫从高层楼不慎坠落到地面过程中，空气阻力f满足f=
CρAv2
，
其中C为常系数，ρ为空气的密度，A为垂直于速度方向的面积，v为猫的瞬时速度，重力加速度为g，假设下落距离足够长。则下列说法正确的是（??
）
A.?猫的下落是自由落体运动
B.?猫的最终速度为
C.?猫在下落过程中一直做加速运动
D.?若下落过程猫舒展身体，使A为原来2倍，则最终速度为原来的2倍
13.如图所示，一长度为L的轻绳一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角
的光滑斜面上O点，小球在斜面上绕O点做半径为L的圆周运动，A、B分别是其完整圆周运动轨迹的最低点和最高点，若小球通过A点时轻绳的拉力大小等于6
，重力加速度为g，则小球通过B点时，轻绳的拉力大小为（???
）
A.??????????????????????????????????????B.??????????????????????????????????????C.??????????????????????????????????????D.?
14.如图所示，在光滑平面上有一静止小车，小车上静止地放置着一小物块，物块和小车间的动摩擦因数为
，用水平恒力F推动小车，设物块的加速度为
，小车的加速度为
。当水平恒力F取不同值时；
与
的值可能为（重力加速度g取10
）（???
）
A.?
，
B.?
，
C.?
，
D.?
，
15.如图所示，一轻质弹簧一端连接物块，另一端连接固定于固定光滑斜面上的挡板，开始时物块处于静止状态。现用手缓慢压缩物块直到弹簧压缩量为开始静止时弹簧压缩量的5倍时释放物块，物块向上移动一段距离后速度为零。
已知斜面的倾角为θ，重力加速度大小为g，弹簧的轴线与斜面平行，弹簧始终在弹性限度内，以静止释放处所在的水平面为零势能面，下列说法正确的是（??
）
A.?释放瞬间物块的加速度大小为
B.?物块向上运动的过程中加速度先增大后减小
C.?物块向上运动的过程中弹簧的弹性势能先减小后增大
D.?物块运动到最高点时的重力势能等于物块在最低点时弹簧的弹性势能
16.如图所示，木盒中固定一质量为m的砝码，木盒和砝码在桌面上以一定的初速度一起滑行一段距离后停止．现拿走砝码，而持续加一个竖直向下的恒力F(F＝mg)，若其他条件不变，则木盒滑行的距离(??
)．
A.?不变???????????????????????????????B.?变大???????????????????????????????C.?变小???????????????????????????????D.?变大变小均可能
二、综合题
17.如图所示，水平地面上固定光滑斜面倾角为
，斜面高h。小滑块P从斜面顶端以一定初速度沿斜面向下滑动，同时小球Q以大小相同的初速度水平向抛出，它们同时到达地面上。已知重力加速度为g，空气阻力不计。求：
（1）小滑块P在斜面上的运动时间t；
（2）小球Q平抛的初速度v0。
18.如图所示，质量为m＝5kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的摩擦因数μ=0.5.物体受到与水平面成q＝37°斜向上的拉力F＝50N作用，从A点由静止开始运动，到B点时撤去拉力F，物体最终到达C点，已知AC间距离为L＝165m，（sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g＝10m/s2）求：
（1）物体在AB段的加速度大小a；
（2）物体运动的最大速度大小vm。
19.某校物理课外小组为了研究不同物体水下运动特征，
使用质量m=0.05kg的流线型人形模型进行模拟实验。实验时让模型从h=0.8m高处自由下落进入水中。假设模型入水后受到大小恒为Ff=0.3N的阻力和F=1.0N的恒定浮力，模型的位移大小远大于模型长度，忽略模型在空气中运动时的阻力，试求模型：
（1）落到水面时速度v的大小；
（2）在水中能到达的最大深度H；
（3）从开始下落到返回水面所需时间t。
答案解析
1.【答案】
C
【解析】逆向思维
解得
故答案为：C。
本题通过运动学知识求出加速度，再用牛顿第二定律求出空气阻力。最后求出比值。
2.【答案】
D
【解析】以气球及悬挂的重物整体为研究对象，对其进行受力分析，受到向下的重力，运动时还受到向上的阻力，由牛顿第二定律
可求整体的加速度
整体从静止开始向下加速，速度增大，阻力与速度成正比，阻力也增大，由上式知加速度减小，当加速度减小到0，重力与阻力相等，做匀速直线运动。所以气球及悬挂的重物整体先做加速度逐渐减小的加速运动，最终匀速直线运动。所以ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
以气球及悬挂的重物整体为研究对象,收到向上的空气阻力和向下的重力，开始时，重力大于空气阻力，物体向下加速，速度变大，阻力变大，最后当重力和阻力相等时，气球做匀速直线运动。
3.【答案】
C
【解析】在倾角为37°的光滑斜面上，质量为m的物体以加速度a匀加速下滑，加速度为a=gsin37°=0.6g
现用沿斜面向上的推力，由牛顿第二定律得F-mgsin37°=m×1.2a=0.72mg
解得F=1.32mg
故答案为：C。
结合物体在斜面上的加速度，在沿斜面方向利用牛顿第二定律求解物体受到的推力。
4.【答案】
D
【解析】AB．使教材匀速向上、向下运动均处于平衡状态，支持力等于重力大小，由牛顿第三定律可知压力大小等于支持力大小，说明教材对手的压力等于教材的重力大小，AB不符合题意；
C．使教材匀加速向上运动，合力向上，支持力大于重力大小，则压力大于重力大小，C不符合题意；
D．使教材匀减速向上运动，合力向下，支持力小于重力大小，则压力小于重力大小，D符合题意。
故答案为：D。
教材对手的压力比教材的重力小
，说明教材处于失重状态，加速度向下。
5.【答案】
D
【解析】AB．t0时刻之前，由牛顿第二定律可得物体下落的加速度a=
=g-
从图象上的斜率可知甲的加速度不变，说明其受阻力不变，乙的加速度一直减小，说明其受阻力一直增大；比较两图象的斜率，乙的斜率先大于甲，后小于甲，中间某一时刻二者的斜率相等，说明甲物体所受阻力开始大于乙，后小于乙，中间某一时刻相等，AB不符合题意；
CD．t0时刻二者速度相等，从图象上图线所围面积可知乙下落的位移大，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
速度时间图像上某点切线的斜率表示该点的加速度；物体的加速度由重力和阻力的合力决定，根据牛顿第二定律列式分析。
6.【答案】
D
【解析】根据F=-kx可知因为当它运动到平衡位置左侧20
cm时受到的回复力是4
N，则它运动到平衡位置右侧40
cm时回复力F=8N，方向向左，根据牛顿第二定律可知加速度
方向向左。
故答案为：D。
先根据在
左侧2cm时的受力计算出弹簧的劲度系数，继而可计算在平衡位置的右侧4cm时弹簧的弹力，即振子的合力，结合牛顿运动定律即可求得加速度的大小和方向。
7.【答案】
C
【解析】小车突然停止，A球将做圆周运动，所以FA＝m
＋mg＝30m；对B球有，FA＝mg＝10m，故此时悬线中张力之比为FA∶FB＝3∶1，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
小车突然停止，利用牛顿第二定律可以求出A球受到的拉力大小；利用平衡方程可以求出B受到的拉力大小。
8.【答案】
C
【解析】滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，物体相对地面向左运动，滑动摩擦力向右，根据牛顿第二定律
解得
方向水平向右，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
结合物体的速度方向明确物体受到的摩擦力方向，对物体进行受力分析，利用牛顿第二定律求解物体的加速度。
9.【答案】
A
【解析】小球受重力和细绳的拉力，受力如图
根据牛顿第二定律得：mgtanθ=ma
得：a=gtanθ
故答案为：A。
对物体进行受力分析，在沿绳子方向和垂直于绳子两个方向上分解，在垂直于绳子方向利用牛顿第二定律求解物体的加速度。
10.【答案】
D
【解析】根据平衡条件得知，余下力的合力与撤去的两个力的合力大小相等、方向相反，则撤去大小分别为8N和16N的两个力后，物体的合力大小范围为
根据牛顿第二定律
得，物体的加速度范围为
A．因为加速度大小不可能是
，A不符合题意；
B．若物体原来做匀速直线运动，撤去的两个力的合力方向与速度方向不在同一直线上时，物体可以做曲线运动，B不符合题意；
C．物体在恒力作用下，不可能做匀速圆周运动，C不符合题意；
D．物体的加速度一定是恒定的，做匀变速运动，加速度大小可能等于6m/s2
，
D符合题意。
故答案为：D。
利用牛顿第二定律可以求出合力的方向；结合牛顿第二定律可以求出加速度的范围，由于不知道合力方向不能判别运动轨迹，由于受到恒力作用所以不可能做匀速圆周运动。
11.【答案】
C
【解析】A．要使小桶运动到轨迹最高点（桶口朝下）时，水不会从桶中流出，
，则速度不小于
，A不符合题意；
B．角速度
故角速度不小于
，B不符合题意；
C．向心加速度不小于
C符合题意；
D．根据牛顿第二定律
当速度较大时，绳对小桶的拉力可能大于小桶的重力，D不符合题意；
故答案为：C。
利用小桶运动到最高点的牛顿第二定律可以求出小桶的临界速度，结合半径的大小可以求出角速度的大小；利用线速度和半径可以判别向心加速度的大小；利用牛顿第二定律可以比较拉力和重力的大小。
12.【答案】
B
【解析】AC．猫下落过程中受到重力和空气阻力，且空气阻力是会随速度的变化而增大，所以根据牛顿第二定律可知，猫做加速度减小的加速运动，当速度增大到使得阻力等于重力时，加速度为零，速度达到最大，之后猫做匀速直线运动，AC不符合题意；
BD．当加速为零时
解得猫的速度为
根据速度的表达式可知，当面积变为原来的两倍，最终的速度变为原来的
倍，
D不符合题意B符合题意。
故答案为：B。
由于猫受到阻力的作用，利用牛顿第二定律可以判别加速度不断减小，其速度不断增大，利用平衡方程可以求出匀速运动的速度大小；利用速度的表达式可以判别面积变化时最终速度的大小。
13.【答案】
C
【解析】在A点，根据牛顿第二定律得
解得
从B点到A点，根据动能定理得
在B点，根据牛顿第二定律得
解得
故答案为：C。
小球在A点，利用牛顿第二定律结合绳子的拉力可以求出小球经过A点速度的大小，结合从B点到A点的动能定理可以求出小球经过B点速度的大小，结合在B点的牛顿第二定律可以求出绳子拉力的大小。
14.【答案】
C
【解析】木块是由摩擦力产生加速度的，摩擦力最大值为μmg，则木块的最大加速度为
解得
木块与小车相对静止一起加速时
当小车的加速度大于木块的加速度时，木块与小车发生相对运动，可见a2不会小于a1
，
即
结合
故答案为：C。
利用牛顿第二定律结合最大静摩擦力的大小可以求出木块最大的加速度，利用是否发生相对运动可以判别小车加速度的大小。
15.【答案】
C
【解析】A．物块处于静止状态时，有
缓慢压缩物块直到弹簧压缩量为开始静止的5倍时弹簧弹力的大小
所以释放物块的瞬间，加速度大小为
A不符合题意；
B．因
时物块的加速度为零，所以物块向上运动一段距离的过程中加速度先减小后增大，B不符合题意；
C．物块向上运动的过程中弹簧的弹性势能先减小后增大，C符合题意；
D．物块运动到最高点时，弹簧处于伸长状态，故此时物块的重力势能小于物块在最低点时的弹性势能，D不符合题意。
故答案为：C。
根据平衡求出弹簧弹力，再根据牛顿第二定律求出加速度，再结合物块的运动情况确定弹性势能的大小。
16.【答案】
C
【解析】设木盒的质量为M，根据牛顿第二定律得放砝码时的加速度为：
，拿走砝码施加F时加速度：
，可知：a2＞a1
．
根据v2=2ax可知，加速度增大，则滑行的距离变小，C符合题意，ABD不符合题意．
故答案为：C
利用牛顿第二定律结合总质量的大小可以求出加速度的大小，结合速度位移公式可以比较滑行的距离大小。
17.【答案】
（1）解：P在斜面上滑行时间和Q做平抛运动的时间相同，Q做平抛运动，有
，解得
（2）解：P沿斜面下滑，加速度a=
=gsinθ
根据位移公式有
根据题意可知小球Q的初速度大小也为v0
，
解得
【解析】（1）P在斜面上滑动时间与平抛运动的时间相等，利用平抛运动竖直方向的位移公式可以求出运动的时间；
（2）P向下做匀加速直线运动，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合位移公式可以求出小球Q初速度的大小。
?18.【答案】
（1）解：在
段，受力分析如图
正交分解得：
代入相应数据得：
（2）解：在
段由牛顿第二定律得：
解得：
，根据速度和位移关系得：
解得：
【解析】（1）小球在AB段做匀加速直线运动，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小；
（2）小球在BC段水平方向只受摩擦力的作用，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合速度位移公式可以求出对应的最大速度。
19.【答案】
（1）解：模型人入水时的速度记为v，自由下落的阶段加速度记为a1
，
则a1=g；v2=2a1h
解得v=4m/s；
（2）解：模型人入水后向下运动时，设向下为正，其加速度记为a2
，
则：mg-Ff-F=ma2
解得a2=-16m/s2
所以最大深度：
（3）解：自由落体阶段：
在水中下降
在水中上升：F-mg-Ff=ma3
解得a3=4.0m/s2
所以：
总时间：t=t1+t2+t3=1.15s
【解析】（1）模型下落过程做自由落体运动，利用速度位移公式可以求出落到水面时速度的大小；
（2）在水中做匀减速直线运动，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合速度位移公式可以求出最大的深度；
（3）小球先做自由落体运动，后做匀减速直线运动最后反向做匀加速直线运动，利用速度公式可以求出前两个阶段的运动时间，最后利用牛顿第二定律可以求出加速过程的加速度大小，结合位移公式可以求出匀加速的时间。
?
?