高中物理人教版必修1 《4 .3 牛顿第二定律》练习题

人教版必修1《4.3牛顿第二定律》练习题⑵

一、单选题（本大题共5小题，共20.0分）

1.关于力，下列说法中正确的是（）

A.摩擦力一定与物体运动方向相反

B.有弹力一定有摩擦力

C.合力不可能等于其中一个分力

D.大小为4N、8N、15N的三个力合力大小可以为5N

2.地理方向标为上北下南，左西右东。如图所示，一个质量为1kg的小tv,

球在足够大的光滑水平面上，以速度为=10m/s向正北一方向运动，从t=

0时刻起受到向东的恒力F=10N的作用，经过1s后将F的方向改为向西、A__________

大小不变，小球又运动了Is,从t=0时刻到2s末的时间内，下列说法中

正确的是（）

A.F在第1s内对小球做功为150JB.小球在第1s内速度变化了20zn/s

C.小球在2s内的位移大小为10后巾D.尸在2s末的功率为100W

3.质量为"的汽车在水平路面上由静止开始做匀加速直线运动，动摩擦因数为0.2,启动后第1s

末发动机的瞬时功率为1.5xIO”/,则此时汽车的加速度（）

A.0.5m/s2B.lm/s2C.1.5m/szD.2m/s2

4.如图，汽车沿水平方向做匀变速直线运动，在其顶板上用轻绳线悬挂/.

一小球，小球和车厢保持相对静止，悬线偏离竖直方向的夹角为仇/]

若重力加速度为g,则汽车运动的加速度可表示为（）

A.g-sinOB.g-cosdC.g-tandD.g■cotO

5.一理想弹簧下端固定在水平地面上，上端与质量为2依的物体8栓接，|~|工

再把另一质量为/总的物体A放在8上，静止在图示位置.现对A施加

一竖直向上的力凡欲使在施加力的瞬间，A、8即开始分离，则尸的

最小值为(g=10m/s2)(

A.ION

B.I5N

C.20N

D.满足要求的F的最小值与弹簧的劲度系数有关

二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）

6.将一个质量为1版的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，设运动过

程中所受阻力大小恒定，方向与运动方向相反.该过程的v-t图象如

图所示，g取10m/s2.下列说法中正确的是（

A.小球重力和阻力大小之比为5：1

B.小球重力和阻力大小之比为6：1

C.小球上升与下落所用时间之比为2：3

D.小球回落到抛出点的速度大小为8乃m/s

7.如图所示，轻绳通过光滑定滑轮连接物A、B,A静止在粗糙水平面上。若

将A稍向右移动一小段距离，A、8系统仍保持静止，则关于绳弹力大小，

A受地面静摩擦力和地面所受的压力N,下列说法正确的是（）

A.T不变B.N减小CJ增大DJ减小

8.如图所示，物体在五个共点力作用下保持静止。如果&逐渐减小至0,而其余四个力不变。则在

这个过程中（）

A.物体沿F1反方向加速运动

B.物体沿居方向加速运动

C.物体做加速度逐渐增大的加速运动

D.物体做加速度逐渐减小的加速运动

9.在光滑的水平面上有一质量为2仅的物体，它的左端与一劲度系数$

为lOON/ni的轻弹簧相连，右端连接一细线，物体静止时细线与竖直

方向成37。角，此时水平面对物体的弹力为零，如图所示.已知

sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取IOM/S2,则下列说法

正确的是（）

A.当剪断弹簧的瞬间，物体的加速度为7.5rn/s2

B.当剪断弹簧的瞬间，物体的合外力为零

C.当剪断细线的瞬间，物体的加速度为零

D.当剪断细线的瞬间，物体受到的合外力为15N

10.一个质量可忽略不计的长轻质木板置于光滑水平地面上，木板上放质量分别为啊=1kg和

根8=2/£。的4、B两物块，A、B与木板之间的动摩擦因数都为〃=0.2,水平恒力尸作用在4

物块上，如图所示(重力加速度g取10m/s2).则下列说法正确的是()

A.若F=1N,则A、B都静止不动

B.若F=1.5/V,则A物块所受摩擦力大小为IN

C.若尸=4N,则B物块所受摩擦力大小为4N

D.若F=6N,则3物块的加速度为l?n/s2

三、计算题(本大题共4小题，共40.0分)

11.8月25日清华大学本科新生报到，紫荆操场悬挂着写有迎新标语的氢气

球，让新生感到很温暖。如图，质量为0.5kg的氢气球，用轻绳系住漂浮

在空中，轻绳的另一端系在质量为9依的木箱上。已知空气对氢气球的浮

力为15M此时水平风力的大小为12N,重力加速度取lOni/s?。(计算结

果可保留根号)

(1)轻绳与竖直方向的夹角的正切值多大？轻绳上的拉力多大？

(2)地面对木箱的支持力多大？地面对木箱的摩擦力多大？

12.如图所示，静止在粗糙水平面上的4、B两个物体用水平轻绳相连，

在水平力厂的作用下一起向右运动，当尸增大到某一值尸o时轻绳刚好

被拉断，此时两物体的速度大小u=3M/S,此后水平力&保持不变。已知轻绳能承受的最大拉

力T=8N,A的质量啊=2kg,B的质量=8kg，4、B与水平面间的动摩擦因数分别为闷=

0.1、RB=0-2,取g=lOm/sz.求：

(1»0的大小；

(2)物体A停止运动，8的速度大小；

(3)自绳断到物体A停止运动，8运动的位移大小。

13.如图所示，质量为M=6kg的物体处于静止状态，。8细绳与水平

方向夹角为37。。求：OA、0B两根细绳的拉力大小。6勿37。=

0.6,cos370=0.8)

14.一光滑圆锥体轴线沿竖直方向，固定在水平桌面上，其锥面与竖直方向

夹角为。=30。，如图所示。一条长为L的轻绳，一端固定在锥顶。点，

另一端拴一质量为m的小球，当小球在水平面内绕椎体的轴做匀速圆

周运动，(g=10巾/$2)求:

(1)若小球运动的角速度3=也时，则绳对小球的拉力为多大？

(2)若细线与竖直方向的夹角为60。，则小球的转动的周期为多大?

【答案与解析】

1.答案：D

解析：解：A、摩擦力的方向可以与运动方向相同或相反，例如当摩擦力为动力时，摩擦力的方向与

运动方向相同，但是一定与相对运动或相对运动趋势的方向相反，故A错误；

8、根据摩擦力产生的条件可知，有摩擦力一定有弹力，但有弹力不一定有摩擦力，故8错误；

C、根据平行四边形定则，合力可以大于分力、或小于分力、或等于分力，故C错误；

D、物体受到大小为4N、8N、15N的三个力作用，4N、8N的合力范围为[4N,12N],与15N的合力

范围为[3N,27N],故三个力合力大小可以为5N,故。正确。

故选：Do

静摩擦力的方向总是与物体的相对运动或相对运动趋势方向相反：

明确摩擦力的条件，知道有摩擦力一定有弹力；

根据力的合成的方法平行四边形定则或三角形法则可知，随夹角的增大合力减小；根据平行四边形

的性质可知合力与分力的大小关系的可能性。

本题考查摩擦力的性质，要注意明确两种摩擦力的区别，能正确求解两摩擦力的大小，并能准确判

断摩擦力的方向。对于力的合成中合力的大小不能盲目下结论，因根据平行四边形或一些实例进行

分析判断。

2.答案：C

解析：解：4、第1s内，小球的位移为：/=警=5m,恒力尸做功为：勿=Fxi=10X=50/,

故4错误。

22

8、小球受到恒力作用，第1s内加速度为：ax=£=ym/s=10m/s,则第Is内小球的速度变化

量为：△u==10m/s,故3错误。

2

C、第2s内的加速度为：a2=10m/s,第Is和第2s内加速度大小相等，方向相反，则小球向东先

做加速运动后做减速运动，运动的位移为：x东=2xi=10m,向北运动的位移为：x^=vQt=10x

2m=20m,则合位移为：%=\xL4-x2:.=10V5m,故C正确；

小4G

。、小球在东西方向上，先向东做匀加速直线运动，后向东做匀减速直线运动，加速度相等，25末

东西方向速度刚好为零，则2s末质点的速度方向向北，力的方向与速度方向垂直，功率为零，故。

错误。

故选：C。

小球在南北方向上不受力，在东西方向受力，可以把质点的运动分解到南北方向做匀速直线运动，

东西方向先做匀加速运动，后做匀减速直线运动，据此分析；

功率等于力与力的方向上速度的乘积。

解答本题的关键是能正确分析物体的运动情况，知道把速度分解到南北和东西方向分析，难度适中。

3.答案：B

解析：解：由功率公式可得：

1s时功率P=Fv

由牛顿第二定律有：

F—fimg=ma

由速度公式可知：v=at

代入数据联立解得：a=lm/s2；

故8正确AC。错误。

故选：B。

汽车做匀加速运动，根据牛顿第二定律和运动学公式列式，同时再根据1s末时的速度利用功率公式

确定力和加速度的关系，联立即可求出加速度大小。

本题考查功率公式的应用，要注意明确物理过程，知道汽车做匀加速直线运动，同时明确功率公式

P=Fv的准确应用。

4.答案：C

解析：解：对小球进行受力分析，根据牛顿第二定律得：力

mgtand=ma/

得a-gtariff,

所以汽车的加速度大小为gtm。M

故选：C

小球相对于车厢静止，两者加速度相等.以小球为研究对象，分析受力，由牛顿第二定律求其加速

度，即可得到汽车的加速度.

本题主要考查了牛顿第二定律的应用，要求同学们能正确对小球进行受力分析，运用合成法列式，

也可以根据正交分解法求解.

5.答案：B

解析：

A、8刚开始分离时，两者间的弹力为零，分别以整体和4为研究对象，根据牛顿第二定律列式，可

求得F的最小值.

本题是连接体问题，关键要抓住两个物体的加速度相同，刚分离时两者之间的弹力为零.要灵活选

择研究对象，采用整体法和隔离法结合研究比较简洁.

当A、8刚开始分离时尸最小.根据牛顿第二定律，对AB整体有：

F=(mA+mB)a

对A有：F-mAg=mAa

联立解得,F的最小值为:F=胆空四@=凶啜竺N=15N,可知F与与弹簧的劲度系数无关.故

mB2

8正确，ACD错误.

故选：Bo

6.答案：AD

解析：解：A、小球向上做匀减速运动的加速度大小的=竽=§=12m/s2,根据牛顿第二定律得，

△C]L

mg+f=mai,解得阻力f=m%-mg=2m=2N,则重力和阻力大小之比为5：1.故A正确，B

错误。

C、小球下降的加速度大小a2=*=^=8m/s2,根据％/得，t=耳，知上升的时间

和下落的时间之比为历：3.故C错误。

。、小球匀减速上升的位移x=之x2x24=24m,根据/=得，v=y/2a2x=V2x8x24=

8遍?n/s.故力正确。

故选：AD.

根据速度时间图线得出匀减速运动的加速度大小，根据牛顿第二定律求出阻力的大小，从而得出小

球重力和阻力的比值；根据牛顿第二定律求出下降的加速度，结合位移时间公式得出上升和下落时

间之比.根据图线得出上升的位移，结合下降的加速度，运用速度位移公式求出小球回到抛出点的

速度大小.

本题考查了牛顿第二定律和速度时间图线的运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，知道图

线的斜率表示加速度，图线与时间轴围成的面积表示位移.

7.答案：AC

解析：解：设滑轮右边绳子部分与水平方向夹角为仇以8为研究对象进行受力分析有：

绳子弹力：T=mBg

以A为研究对象进行受力分析有：

Tsind+N=mAg

TcosO=f

解得：

f=mBgcos9

N—mAg—mBgsinO

绳子右移，。减小，cos。增大，所以静摩擦力/与支持力N都增大，故4c正确，8。错误。

故选：AC.

先以B为研究对象受力分析求出绳子的拉力,然后以A为研究对象求出静摩擦力和支持力的表达式，

然后根据绳子与竖直方向夹角的变化判断静摩擦力和支持力大小的变化。

本题是含有滑轮的动态变化变化分析问题，要抓住动滑轮两侧绳子拉力相等，由平衡条件进行分析。

8.答案：AC

解析：解：物体静止处于平衡状态，所受合力为零，居逐渐减小至0,其余四个力不变，

则物体所受到的合力F与&的方向相反，物体Fi沿的反方向做加速运动，

随&减小，物体所受到的合力大小逐渐变大，由牛顿第二定律可知，物体的加速度逐渐增大，

物体做加速度逐渐增大的加速运动，故AC正确，BD错误。

故选：AC.

物体静止处于平衡状态，所受合力为零，&逐渐减小至0,其余四个力不变，求出物体所受合力，应

用牛顿第二定律求出加速度，然后判断物体的运动情况.

知道平衡条件是解题的前提，分析清楚物体的受力情况是解题的前提，应用牛顿第二定律即可解题。

9.答案：BD

解析：解：A、以物体为研究对象，进行受力分析可知，物体受细线拉力为7=25N,弹簧弹力为F=

15N,在剪断弹簧的瞬间，细线的拉力会突变，物体静止不动，细线的拉力为0,加速度为0,故A

错误B正确.

C、在剪断细线的瞬间，弹簧的弹力不突变，受力分析可知，物体受重力和弹簧的弹力，此时物体受

到的合外力为弹簧的弹力15M根据牛顿第二定律得：加速度为a=?=£=7.5M/s2.故C错误，

。正确.

故选：BD

以物体为研究对象，进行受力分析，抓住剪断弹簧的瞬间，细线的拉力会突变，而剪断细线的瞬间，

弹簧的弹力不突变，根据牛顿第二定律进行求解.

本题的解题关键是抓住弹簧与细线模型的不同，根据不同的特点分析瞬间小球的受力情况，再给合

牛顿第二定律求解.

10.答案：BD

解析：

根据滑动摩擦力公式求出A、B与木板之间的最大静摩擦力，比较拉力和最大静摩擦力之间的关系判

断物体的运动情况，进而判断物体所受摩擦力的情况，根据牛顿第二定律求出8的加速度.

本题以常见的运动模型为核心，考查了摩擦力、牛顿第二定律、隔离法与整体法的应用等知识；解

决的关键是正确对两物体进行受力分析.明确木板的质量不计，只需要考虑AB的质量即可.

A与木板间的最大静摩擦力：fA=nmAg=0.2x1xION=2N,

B与木板间的最大静摩擦力：fB=nmBg=0.2X2xION=4N,

A、F=lN<fA,所以AB相对木板保持相对静止，整体在尸作用下向左匀加速运动，故4错误；

B、若F=1.5N</,所以A8即木板保持相对静止，整体在F作用下向左匀加速运动，根据牛顿第

二定律得：F=(mA4-68)生1

F-f=mAar,所以A物块所受摩擦力/=IN,故B正确

C、当A刚好在木板上滑动，8和木板整体受到摩擦力2M轻质木板，质量不计、所以B的加速度

a=|=lm/s2

此时对整体：Fo=(mA+mB)a=(1+2)x1=3N

F=4N>F0,所以A在木板上滑动，8和木板整体受到摩擦力2N,B的加速度a=lm/s?

对8进行受力分析，摩擦力提供加速度，f'=mBa=2x1=2N,故C错误；

。、F=6N>Fo,所以A相对于木板滑动，B和木板整体受到摩擦力2M8的加速度a=lm/s?,

故。正确.

故选：BD.

11.答案：解：(1)氢气球的重力与浮力的合力用△尸表示，△F=F^-mg=10N,方向竖直向上

受力分析如图所示，

AF

系.力

根据平衡条件tan。=」

AF

解得：tand=^=1.2

根据几何关系可得：%=△X+猿

解得：F拉=2屈N；

(2)用整体法，可得地面对木箱的支持力：/支=("+机)。一尸浮

解得：/支=80N

整体分析可以发现，水平方向风力等于静摩擦力：F摩=F风=\2N。

答：(1)轻绳与竖直方向的夹角的正切值为1.2,轻绳上的拉力为2竭/7;

(2)地面对木箱的支持力为80N,地面对木箱的摩擦力为12M

解析：(1)求出氢气球的重力与浮力的合力，根据平衡条件结合几何关系进行解答；

(2)以整体为研究对象，竖直方向和水平方向根据平衡条件进行解答。

本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、

利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程

进行解答。注意整体法和隔离法的应用。

12.答案：解：(1)绳刚要被拉断时，绳子的拉力为7=8N

根据牛顿第二定律，得：

对A物体有：T-nAmAg=mAa

代入数据得：a=3m/s2

对B有：Fo--T=mBa

代入数据得：FO=48N

(2)设绳断后，A的加速度大小为期,B的加速度大小为as，则

2

aA=liAg=lm/so

aF0-^mB9=4m/s2

BWIB

绳断后A物体滑行的总时间为：以=^=3s

则此时8加速到速度为：=v+aBtA=15m/s

(3)自绳断到物体A停止运动，B运动的位移大小为：％=空以=等*3=27机。

答：(1)&的大小为小M

(2)物体A停止运动，8的速度大小为15m/s；

(3)自绳断到物体4停止运动，B运动的位移大小为27m。

解析：(1)对A物体、B物体根据牛顿第二定律列方程求解；

(2)设绳断后，A的加速度大小为％,B的加速度大小为aB，根据牛顿第二定律求解加速度，再根据

运动学公式求解；

(3)根据平均速度乘以时间求解B运动的位移大小。

对于牛顿第二定律的综合应用问题，