高中鲁科版 (2019)第3节 牛顿第二运动定律练习题

第五章 第3节 牛顿第二运动定律  同步课时训练

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题(共32分)

1、(4分)放在水平地面上的一物块受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示。重力加速度g取。由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为(   )

A. B. C. D.

2、(4分)一质量为m的乘客站在倾角为θ的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯一起以大小为的加速度加速上行，如图所示。重力加速度大小为g。该过程中，乘客对踏板的压力大小为(   )

A. B. C. D.

3、(4分)如图，质量为2.5 kg的一个长方体空铁箱在水平拉力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为0.3。这时铁箱内一个质量为0.5 kg的木块恰好能静止在后壁上。木块与铁箱内壁间的动摩擦因数为0.4。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。以下说法不正确的是(   )

A.木块对铁箱压力的大小为12.5 N B.水平拉力F的大小为71.5 N

C.水平面对铁箱的支持力大小为30 N D.铁箱的加速度为

4、(4分)停在水平地面上的小车内，用绳子拴住一个重球，绳呈水平状态，绳的拉力为，绳的拉力为。若小车由静止开始向左做匀加速直线运动，但重球相对小车位置不发生变化，则两绳的拉力的变化情况是（重力加速度为g）(   )

A.变大，变小 B.变大，变大 C.不变，变小 D.变大，不变

5、(4分)在行驶过程中，为了尽可能地减轻汽车在碰撞过程中对人体造成的伤害，人们设计了安全带。假定乘客质量为50 kg，汽车车速为108 km/h，从踩下刹车到车完全停止的匀减速直线运动需要5 s，那么安全带对乘客的水平作用力大小约为(   )

A.1000 N B.600 N C.300 N D.400 N

6、(4分)关于牛顿第二定律，下列说法正确的是(   )

A.物体具有加速度是因为物体受到了力，所以，加速度的产生要滞后于力的产生

B.是矢量式，a的方向与F的方向相同，与运动方向无关

C.物体所受的一个外力减小，加速度也一定会随之减小

D.牛顿第二定律描述的是一般性规律，只需要一个实验就可证明其正确性

7、(4分)打印机是现代办公不可或缺的设备，正常情况下，进纸系统能做到“每次只进一张纸”，进纸系统的结构示意图如图所示，设图中刚好有10张相同的纸，每张纸的质量均为m，搓纸轮按图示方向转动带动最上面的第1张纸向右运动，搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为，纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为，下列说法正确的是(   )
 

A.第1张纸受到搓纸轮的摩擦力方向向左

B.第2张纸与第3张纸之间的摩擦力大小为

C.第10张纸与摩擦片之间的摩擦力为0

D.要做到“每次只进一张纸”，应要求

8、(4分)两物块靠在一起放置在粗糙的水平面上，如图所示，外力F作用在A上，推着一起向右加速运动，已知外力，A与地面间的动摩擦因数与地面间的动摩擦因数取，则运动的加速度大小和之间的弹力大小分别为(   )
 

A. B.

C. D.

二、多选题(共24分)

9、(6分)如图是汽车运送圆柱形工件的示意图，图中，N是固定在车体上的压力传感器，车厢中的固定斜面与水平方向成角，假设圆柱形工件表面光滑，汽车静止不动时Q传感器示数为零，传感器示数不为零。在汽车向左以某一加速度匀加速启动过程中，P传感器示数为零，而传感器示数不为零，重力加速度，则汽车向左匀加速启动的加速度可能为(   )

A. B. C. D.

10、(6分)如图，柔软轻绳的一端O固定，其中间某点M拴一重物A，用手拉住绳的另一端N。初始时，竖直且被拉直，与之间的夹角为。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变。在由竖直被拉到水平的过程中(   )

A.上的张力逐渐增大 B.上的张力先增大后减小

C.上的张力逐渐增大 D.上的张力先增大后减小

11、(6分)如图所示，质量为m的小球在细线A和轻弹簧B的共同作用下保持静止，其中细线A水平，左端固定于竖直墙壁，轻弹簧B。上端固定于天花板，与竖直方向的夹角为60°，已知轻弹簧B的劲度系数为k，重力加速度为g，则(   )

A.细线A中拉力的大小为

B.轻弹簧B中拉力的大小FB为2mg

C.轻弹簧B的伸长量为

D.突然剪断细线A的瞬间，小球的加速度a大小为

12、(6分)如图所示，是半径为R的圆的直径，c是圆周上一点，。质量为m的物体仅受一个恒力作用，从a点沿方向射入圆形区域，经时间t沿方向从b点射出圆形区域。下列说法中正确的是(   )

A.恒力沿方向，大小为 B.恒力方向垂直斜向左上，大小为

C.物体在a点的速率为 D.物体离开b点时的速率为

三、计算题(共28分)

13(本题 14 分)如图所示，一质量的木板原来静止在水平面上，另一质量的小滑块以的初速度在木板上从右端开始水平向左滑行，经一段时间后滑块停在木板上。已知滑块与木板间、木板与水平面间的动摩擦因数分别为和，取重力加速度，求：

（1）木板运动过程中的最大速度；

（2）木板从开始运动到最终停下的位移大小。

14、(14分)如图，在竖直平面内，一半径为R的光滑圆弧轨道和水平轨道在A点相切，为圆弧轨道的直径，O为圆心，和之间的夹角为。一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为g。求
 

（1）水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小；

（2）小球到达A点时动量的大小；

（3）小球从C点落至水平轨道所用的时间。

四、实验题(共16分)

15、(16分)为了“验证牛顿第二定律”，某同学设计了如下实验方案：

A.实验装置如图甲所示，一端系在滑块上的轻质细绳通过转轴光滑的轻质滑轮，另一端挂一质量为的钩码。用垫块将长木板有定滑轮的一端垫起，调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块将沿长木板向下做匀速直线运动；

B.保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，连接纸带，接通打点计时器的电源，然后让滑块沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示。请回答下列问题：

（1）图乙中纸带的____端与滑块相连(选填“左”或“右”)。

（2）图乙中相邻两个计数点之间还有4个点未画出，打点计时器接频率为50Hz的交流电源，根据图乙求出滑块的加速度_______（结果保留三位有效数字）。

（3）实验中________(填“一定要”或“不必要”)保证钩码的质量远小于滑块的质量。

参考答案

1、答案：A

解析：

2、答案：C

解析：该过程中，乘客在竖直向上方向的加速度大小，设踏板对乘客的支持力大小为F，在竖直方向上，由牛顿第二定律有，解得，由牛顿第三定律可得，乘客对踏板的压力大小，所以C正确，A、B、D错误。

3、答案：B

解析：对木块受力分析，设木块与铁箱间的摩擦力为，在竖直方向根据平衡条件有，解得，选项A正确，不符合题意；对木块，在水平方向根据牛顿第二定律有，解得，则铁箱的加速度为，选项D正确，不符合题意；铁箱与水平面间的摩擦力为，对整体受力分析，根据牛顿第二定律，解得，选项B错误，符合题意；铁箱对水平面的压力为，则水平面对铁箱的支持力大小为30 N，选项C正确，不符合题意。

4、答案：C

解析：本题考查推理论证能力。对重球进行受力分析后采用正交分解法，根据牛顿第二定律列出方程，再讨论两个力的变化情况。

以重球为研究对象，分析受力如图所示，

设小车的加速度大小为a，绳与水平方向的夹角为θ，重球重力为，根据牛顿第二定律可以得到

竖直方向：①

水平方向：②

由①②得：

可见，绳的拉力与加速度a无关，则保持不变，绳的拉力随着加速度的增大而减小，则变小。

5、答案：C

解析：刹车之后乘客做匀减速直线运动，初速度，刹车时间，加速度大小为，根据牛顿第二定律，安全带对乘客的水平作用力大小，C正确。

6、答案：B

解析：加速度与力同时产生同时消失，所以A错误；a的方向与F的方向相同，与运动方向无关，所以B正确；加速度的变化取决于合外力，所以虽然物体所受的一个外力减小，但合外力的变化未知，所以加速度不一定会随之减小，C错误；任何定律都需要建立在大量实验和事实基础上，D错误。

7、答案：D

解析：因为是搓纸轮带动第1张纸向右运动，第1张纸上表面受到搓纸轮施加的摩擦力f，方向向右，第1张纸下表面受到第2张纸施加的滑动摩擦力，方向向左，即有为搓纸轮对第1张纸的压力，要让纸张一张一张进入，则需满足，则有，选项A错误，选项D正确；第2张与第3张纸之间的摩擦力及第10张纸与摩擦片之间的摩擦力都是静摩擦力，根据受力平衡条件可知其大小均为，选项B、C错误。

8、答案：A

解析：A受到的摩擦力受到的摩擦力；对整体，由牛顿第二定律有，解得；对B，由牛顿第二定律有，解得，故选项A正确。

9、答案：CD

解析：当汽车向左匀加速启动过程中，P传感器示数为零，而传感器示数不为零，则受力分析如图：

竖直方向根据平衡条件有

水平方向根据牛顿第二定律有

联立解得

故可能的为CD选项。

故选CD。

10、答案：AD

解析：以重物A为研究对象，受重力绳上拉力上拉力，由题意知，三个力合力始终为零，矢量三角形如图所示

在转至水平的过程中，上的张力逐渐增大，上的张力先增大后减小，选项A、D正确。

11、答案：BCD

解析：AB.小球受力如图所示

由平衡条件得、
故A错误，B正确；
C.由胡克定律得解得
故C正确；
由牛顿第二定律得

解得

故D正确。
故选BCD。

12、答案：BD

解析：CD、把运动分解为沿方向和方向，设物体在a点速度大小为，在b点的速度大小为沿方向初速度大小为，末速度为零，物体做匀减速直线运动，由几何关系得位移为,在这方向的平均速度，则，沿方向初速度为零，末速度大小为，物体做匀加速直线运动，位移为，此方向的平均速度，则，故C错误，D正确；
AB、沿方向的加速度方向从c指向a,沿方向加速度，方向从c指向b，合加速度为：，解得，方向与垂直斜向左上方，根据牛顿第二定律：，故B正确，A错误。
故选：BD。

13、

（1）答案：1m/s

解析：根据牛顿第二定律可得滑块相对木板滑动时的加速度大小为

在开始的一段时间内，木板做匀加速运动，设其加速度大小为，根据牛顿第二定律有

解得

设经过时间t，滑块与木板达到共同速度，根据运动学公式有

解得

达到共同速度之后，易知木板将开始做匀减速运动，所以木板运动过程中的最大速度为

（2）答案：0.45m

解析：滑块与木板达到共同速度后，假设整体以相同的加速度做匀减速运动，加速度大小为a，根据牛顿第二定律有

滑块所受静摩擦力大小

故假设成立。

木板匀加速运动的位移大小为

木板匀减速运动的位移大小为

木板从开始运动到最终停下的位移大小为

14、答案：（1）

（2）

（3）

解析：（1）设水平恒力的大小为，小球到达C点时所受合力的大小为F。由力的合成法则有
①
②
设小球到达C点时的速度大小为v，由牛顿第二定律得
③
由①②③式和题给数据得
④
⑤
（2）设小球到达A点的速度大小为，作，交于D点，由几何关系得
⑥
⑦
由动能定理有
⑧
由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得，小球在A点的动量大小为
⑨
（3）小球离开C点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为g。设小球在竖直方向的初速度为，从C点落至水平轨道上所用时间为t。由运动学公式有
⑩
⑪
由⑤⑦⑩⑪式和题给数据得
⑫
 

15、答案：（1）右（2）2.00（3）不必要

解析：（1）滑块在下落过程中速度越来越大，则相同时间内滑块的位移越来越大，纸带上相邻两计数点间的距离越来越大，结合图乙可知纸带的右端与滑块相连，故选填“左”。

（2）频率为50Hz，则周期，相邻两计数点间还有4个点未画出，则相邻计数点间的时间间隔为，根据逐差法有。

（3）实验中挂上钩码，调节木板倾角，使小滑块匀速运动，则此时绳子上的拉力就等于钩码的重力，对物块来说有，然后取下钩码，换上纸带小滑块加速下滑，小滑块的合外力就是钩码的重力，所以不必要保证钩码的质量远小于滑块的质量，选填“不必要”。