高中物理必修一牛顿第二定律同步练习含答案

高中物理必修一牛顿第二定律同步练习含答案

卷I（选择题）

一、选择题（本题共计10小题，每题3分，共计30分，）

1.力学是研究物体机械运动规律的科学，17世纪末，牛顿继承和发展前人的研究成果,

提出了力学运动的惯性定律.加速度定律和作用力与反作用力定律，使经典力学形成

了系统的理论.下列关于这三大定律的说法中正确的是（）

A.惯性定律说明了力是维持物体运动状态的原因

B.作用力与反作用力一定大小相等.方向相反.作用在同一个物体上

C.如果物体所受的合外力不等于零，则物体的速度一定也不等于零

D.如果一个物体受到两个力的作用，那么这两个力一定都会产生加速度

2.牛顿第二定律的表达式可以写成m=%对某个物体来说，它的质量rn（）

A.跟合外力F成正比

B.跟它的加速度a成反比

C.跟合外力尸与加速度a都无关

D.跟合外力F成反比，跟它的加速度a成正比

3.某同学在"验证牛顿运动定律”的实验中，保持小车所受拉力尸的大小不变，改变小

车的质量加，得到了不同m时的加速度大小a,并绘出了a-工的图像，如图所示.图

m

-cl

C.m

A.aB.FD—m

4.某学生做"验证牛顿第二定律"的实验在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，

使得倾角偏大.他所得到的a-尸关系可用下列哪根图线表示？图中a是小车的加速度,

F是细线作用于小车的拉力.（）

a

C.OF

5.在牛顿第二定律的表达式F=/cma中，有关比例系数k的下列说法中正确的是（）

A.在任何情况下k都等于1

B.k的数值由质量、加速度和力的大小决定

C.k的数值与质量、加速度和力的单位无关

D.在国际单位制中k=1

6.质量不同的甲乙两辆实验小车，在相同的合外力的作用下，甲车产生的加速度为

2m/s2,乙车产生的加速度为6?n/s2,则甲车的质量是乙车的（）

A.—B.3倍C.12倍D.—

7.如图所示，4、8两条直线是在4、B两地分别用竖直向上的力尸拉质量分别为啊和

TUB的两个物体得出的加速度。与力尸之间的关系图线，分析图线可知下列说法中正确的

是（）

①比较两地的重力加速度有ZA=gB

②比较两物体的质量有血4<mB

③比较两地的重力加速度有外<gB

④比较两物体的质量有叫4>mB

A.①②B.①④C.②③D.③④

8.如图所示，水平挡板4和竖直挡板B固定在斜面C上，一质量为m的

光滑小球恰能与两挡板和斜面同时接触.挡板4、B和斜面C对小球的弹力大小分别为

方、颜和生.现使斜面和物体一起在水平面上水平向左做加速度为a的匀加速直线运

动.若论和心不会同时存在，斜面倾角为仇重力加速度为g，则下列图像中可能正确

的是（）

试卷第2页，总38页

9.更直观地反映物体的加速度a与物体的质量m的关系，往往利用它们的图像表示出来,

该关系图像应选用（）

A.a-zn的图像B.m-a的图像C.a—1/m的图像D.m-1/a的图像

10.如图甲所示，置于光滑斜面的物块受到一平行于斜面向上的力的作用，由静止开

始沿斜面运动，运动过程中物体的机械能与物体位移关系的图像（E-s图像）如图乙

所示，其中。〜S1过程的图线为曲线，Si〜S2过程的图线为直线.根据该图像可以确

定（）

A.0〜S1过程中F一直在增大

B.0〜Si过程中力尸对物体所做的功是用一Eo

C.Si〜S2过程中物体可能在做变加速直线运动

D.0〜S2过程中物体的动能不断增大

卷II（非选择题）

二、填空题（本题共计10小题，每题3分，共计30分，）

11.如图所示，两位同学用弹簧测力计在电梯中做实验.他们先将测力计挂在固定于

电梯壁的钩子上，然后将一质量为0.5kg的物体挂在测力计挂钩上.若电梯从静止开始

上升时测力计的示数为6N,则电梯加速度的大小为m/s2,加速度方向向

（选填"上"或"下"），电梯上升2层楼（每层高3m）所需时间为

12.直升机沿水平方向匀速飞往水源取水灭火，悬挂着m=500kg空箱的悬索与坚直

方向的夹角%=45。，直升机取水后飞往火场，加速度沿水平方向，大小稳定在a=

1.5m/s2,悬索与竖直方向的夹角。2=14。.如果空气阻力大小恒定不计悬索的质量，

试求水箱中水的质量M.(取重力加速度g=10m/s2；sinl4°=0.242；cosl4°=0.970)

13.某同学用如图所示的装置"探究牛顿第二定律.”

(1)为了尽可能减少摩擦力的影响，计时器最好选用(填"电磁"或"电火花")

式打点计时器，同时需要将长木板的右端垫高，直到在没有沙桶拖动下，小车拖动穿

过计时器的纸带时能.应在释放小车(填"之前"或"之后")接通打点

计时器的电源.

(2)在条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力.在保持

不变的情况下，可以探究加速度与合力的关系.

14.如图1所示，质量为M的滑块4放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块4到

传感器C的距离数据即时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块4的位移-

时间(x-t)图像和速率-时间Q图像.整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的

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长度为入高度为儿（取重力加速度g=9.8m/s2,结果保留一位有效数字）

图1

（1）现给滑块4一沿气垫导轨向上的初速度，4的图像如图2所示，从图像可得滑

块4下滑时的加速度&=m/s2,摩擦力对滑块4运动的影响.（填"明

显，不可忽略”或"不明显，可忽略”）

（2）此装置还可用来验证牛顿第二定律：实验时通过改变,可验证质量一定

时，加速度与力成正比的关系；实验时通过改变,可验证力一定时，加速度

与质量成反比的关系.

（3）将气垫导轨换成滑板，滑块4换成滑块A,给滑块A一沿滑板向上的初速度，4

的x-t图像如图3所示，图像不对称是由于造成的.通过图像，可以求出滑

块与滑板间的动摩擦因数〃=,滑板的倾角。的正弦值sin。=.

15.一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆，如图所示，在这一瞬间悬绳断

了，设木杆足够长，由于小猫继续上爬，所以小猫离地面高度不变，则木杆下降的加

速度大小为，方向为.（设小猫的质量为m,木杆的质量为M）

16.如图所示，小车内的地面是光滑的，左下角放一个均匀小球，右壁上挂一个相同

的球，两个球的质量均为4kg,悬挂线与右壁成37。角，小车向右加速前进.求：当右

壁对4球的压力为零时，左壁对B球的压力为N.（g取10m/s2）

17.在某地竖直向上提升重物，不计阻力，加速度a与拉力尸之间的关系如图所示，该

地重力加速度大小约为m/s2；若该重物从地面被竖直提起后作匀加速运动,

2s末达到8nl高度，则拉力F为

18.如图1所示为甲同学根据测量数据作出的a-F图像，说明实验存在的问题是

.乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图像如图2所示,

两个同学做实验时的哪一个物理量的取值不同.图1图2

19.质量均为m的两个梯形木块，紧挨着放在水平面上，梯形木块一角为仇如图，现

用水平力推它们一起向右运动，不计一切摩擦，为不使两木块之间发生相对滑动，推

力尸的大小的取值范围是.

20.如图，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为。的光滑斜面体顶端,

细线与斜面平行.在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终

静止在斜面上，已知重力加速度为g,小球受到细线的拉力尸丁=；当斜面体的

加速度a=2gcot8时，小球受到细线的拉力

三、实验探究题（本题共计20小题，每题15分，共计300分，）

21.某校物理兴趣小组利用如图所示的向心力演示器来探究小球做圆周运动所而向心力

的大小F与质量机、角速度殿和半径r之间的关系。两个变速轮塔2和3通过皮带连接，

匀速转动手柄1使长槽4和短槽5分别随变速轮塔2和变速轮塔3匀速转动，槽内的钢球

做匀速圆周运动，横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过

横臂6的杠杆作用使弹簧测力筒7下降，从而露出标尺8,标尺上的黑白相间的等分格显

示出两个钢球所受向心力的比值。

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(1)在研究向心力的大小尸与质量小、角速度殿和半径r之间的关系时，主要用到物理

学中的。

A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.演绎法

(2)图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，这是要研究向心力的大小F与

________的关系。

A.钢球质量mB.运动半径rC.角速度稼

(3)若两个钢球质量和运动半径相等，图中标尺8上照白相间的等分格显示出4处铜球

和B处钢球所受向心力的比值为1:9,则与皮带连接的变速轮塔2和变速轮塔3的半径之

比为。

(4)实验完成后，分析可得到“向心力大小F与质量小、角速度懿和半径产之间的关系

表达式为。

22.某学习小组利用以下装置来探究"加速度与合外力的关系"，如图所示，带滑轮的长

木板放置在桌面上，力传感器固定在天花板上轻绳的一端与小车相连，另一端跨过滑

轮与力传感器相连，拉力的大小可由力传感器直接读出.挂上砂桶后，小车沿长木板作

匀加速直线运动，与小车左侧相连的纸带通过打点计时器打出一系列点迹，选取一条

点迹清晰的纸带，计算出加速度，不计轻绳与各滑轮之间的摩擦，试完成下列问题：

打点计时器

纸带~~1力传照器十

〃%0-4―U

E交流电源\7孑619.61J单（

立：cm

-18.01.

128.8]

甲乙

(1)关于该实验的操作，下列说法中正确的是

A.实验时必须要平衡摩擦力

B.必须保持定滑轮与小车间的轻绳与长木板平行

C.应当先释放小车，再接通打点计时器的电源

D.一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量

（2）实验得到的一条纸带如图乙所示，已知打点计时器使用的交流电源的频率为

50Hz,相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度

大小是m/s2.（结果保留两位有效数字）

（3）根据实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示，图线不过原

点说明小车与轨道间存在阻力，由图可得其大小为F1=N（结果保留一位小

丙

23.如图所示，质量为10kg的物体在尸=200N的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端

由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角。=37。力F作用2s后撤去,

物体在斜面上继续上滑了1.25s后，速度减为零.求物体与斜面间的动摩擦因数4和物

体的总位移x.（已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取lOm/s?）

24.在研究加速度和力的关系时，同学们设计了如图实验装置，M为滑块的质量，m为

沙桶和沙子的总质量，轻滑轮不计摩擦，该实验已经平衡摩擦力.

（1）实验中，一定要进行的操作是

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A.用天平测出ni的大小

B.滑块靠近打点计时器（图中未画出），先接通电源，后释放滑块

C.改变沙桶和沙子的质量，打出几条纸带

D.为减小误差，要保证远远小于M.

（2）以力传感器的示数F为横坐标，通过纸带计算出的加速度为纵坐标，画出的。-尸

图像是一条直线，求得图线的斜率为K,则滑块的质量M=.

25.{F}$的图像可能是o（填正确答案标号）

该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力（选填

"大于""小于"或"等于"）祛码和盘的总重力，为了便于探究、减小误差，应使小车质量

m祛码和盘的总质量m2满足的条件。

1

26.智能手机一般都有加速度传感器，手机软件SPARKvue就可以利用手机测试出手机

三维方向的加速度，小明利用如图所示的装置研究牛顿第二定律，加速度传感器就是

用手机代替的.

滑块加速度传感器

厂_________________________________/垫导轨

r.一.

----2-------------------§------婆气泵

6小桶

（1）主要实验步骤如下：

①用天平测量并记录小桶的质量粗，滑块（包括加装在滑块两侧的钢片和固定在滑块

上的手机）的质量M；

②接通气泵，将滑块（不挂小桶）置于气垫导轨上，调节气垫导轨，轻推滑块，观察

滑块的运动，当手机水平方向的加速度的示数为时，说明气垫导轨已经水平;

③给小桶内装上沙子，挂上小桶，调整定滑轮的高度，这样做的目的是;

④在气垫导轨上的合适位置释放滑块，记录手机上加速度的示数；

⑤改变小桶内沙子的质量，重复步骤④.

（2）本实验把小桶和沙子的总重力当作绳子的拉力，（填"需要"或"不需要"）

小桶和沙子的总质量远小于滑块的质量.

27.如图甲（侧视图只画了一个小车）所示的实验装置可以验证“牛顿第二定律"，两个

相同的小车放在光滑水平桌面上，右端各系一条细绳，跨过定滑轮各挂一个小盘，增

减盘中的祛码可改变小车受到的合外力，增减车上的祛码可改变小车的质量.两车左

端各系一条细线，用一个黑板擦把两细线同时按在固定、粗糙的水平垫片上，使小车

静止（如图乙），抬起黑板擦两车同时运动，在两车碰到滑轮前，迅速按下黑板擦，两

车立刻停止，测出两车位移的大小.

（1）该实验中，盘和盘中祛码的总质量应小车及车上硅码的总质量（填"远

大于““远小于，，或“等于，，）.

（2）图丙为某同学在验证"合外力不变时，加速度与质量成反比"时的实验记录，已测

得小车1的总质量Mi=100g,小车2的总质量M2=200g,由图可读出小车1的位移

4=5.00m,小车2的位移上=________cm,可以算出巴■=________（结果保留三位有

a2

效数字）；在实验误差允许的范围内，也堆（填"大于""小于"或"等于"）.

a2M]

28.甲、乙两同学来到溜冰场做圆周运动实验.他们的质量分别为m=60kg,=

7J乙

50kg.实验时两人面对面拉着弹簧秤做圆周运动，如图所示，两人相距（可以简化为

质点间距离）1.1m,弹簧秤的示数为58.8N,地面摩擦忽略不计，试回答下列问题：

（1）两人运动的（选填“线速度"或"角速度"）相同，两人的运动半径

（选填"不同"或"相同"）.

（2）由已知数据，可求得甲的运动半径为m,甲运动的角速度为

________rad/s.

29.某同学用如图甲所示装置探究小车的加速度与力、质量的关系，在实验中，他把钩

码的重力当作小车受到的合力.

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（1）为减小把钩码的重力当作小车受到的合力而带来的误差，实验中，除了拉小车的

细线与长木板平行外，还应采取的措施有：

①;②.

（2）木块从静止开始运动，利用打点计时器在纸带上记录木块的运动情况，如图乙所

示，其中。点为纸带上记录到的第一点，4、B、C是该同学在纸带上所取的一些点，4

B与B、C间的距离图乙已标明分别为7.58cm,7.88cm,已知打点计时器所用交流电源

频率f=50Hz,木块运动的加速度a=m/s2（以下计算结果均保留两位有效数

字）.

（3）如果猜想力一定时，加速度与质量成反比，为对此猜想进行验证，应画

图像.

（4）在保持小车及车中的祛码质量m一定，探究加速度a与所受合外力F的关系时，由

于平衡摩擦力时操作不当，得到的a-尸关系如图丙所示.其原因是.

30.如图甲所示，在"探究加速度与力、质量的关系"实验中，小车质量M远大于钩码质

量m,可以近似认为拉力尸=mg.

由乙图可得，小车的加速度a与拉力F成（选填"正比"或"反比"）；由丙图可得,

小车的加速度a与小车的质量M成（选填"正比"或"反比"）.

31.在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中：某同学设计了如图（a）的实

验装置简图，2为小车，B为电火花计时器，C为砂桶，。为一端带有定滑轮的长方形木

板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砂桶和砂的总重量.

(b)

(1)图(b)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，

每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示.根据图中

数据完成表格中空白处.

计数点123456

瞬时速度/(m/s)0.1650.215—0.3140.3640.413

(2)在“探究加速度与力的关系"时，保持小车的质量不变，改变砂和砂桶的质量，该

同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图(c),则

①图中的直线不过原点的原因是.

②图中的力尸理论上指,而实验中却用表示.(选填下面选项前面的

字母符号)

A.砂和砂桶的重力B.绳对小车的拉力

③此图中直线发生弯曲的原因是.

32.某实验小组用如图甲所示的装置验证小车的加速度与小车的质量成反比.把一端带

定滑轮的长木板放置在水平桌面上，小车左端固定纸带，穿过打点频率为50Hz的打点

计时器，把长木板不带定滑轮一端垫起一个小角度，开启打点计时器，释放小车，在

纸带上打出一系列点迹，调整垫起的角度，直到纸带上点迹间隔相等.然后把细绳系

在小车右端，跨过定滑轮与托盘相连，细绳和纸带与木板保持平行，可以通过加减钩

码的个数来调节小车的质量.

OARCDEy,

［川川川阳I曲||川1帅川1|而।川口川巾明明/

02345cm

甲乙

(1)释放小车，小车在运动过程中打点计时器在纸带上打出一系列的点.如图乙所示,

把纸带上某点。与刻度尺。点对齐，在纸带上选取5个点作为计数点，分别标上记号4、

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B、C、D、E,相邻两个计数点间还有三个点未画出.打该条纸带时，小车的加速度

a=m/s2.（计算结果保留两位小数）.

（2）保持托盘内祛码数量不变，改变小车凹槽内钩码数量，释放小车，得到多组加速

度及其对应的小车质量数据，作出a-吃图像如图丙所示.发现图像开始部分是直线，

后面部分却逐渐弯曲，请说明发生弯曲的原因_______.

33.（1）某组同学用如图所示装置，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与

小车受到力的关系.下列措施中不需要和不正确的是

A.首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力.

B.每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力

C.实验中通过在塑料桶中增加祛码来改变小车受到的拉力

D.每次小车的质量要远大于塑料桶的质量

33.

（2）某组同学根据数据，画出a-F图像如图所示，那该组同学实验中出现的问题可

能是________

A.实验中摩擦力没有平衡

B.实验中摩擦力平衡过度

C.实验中绳子拉力方向没有跟平板平行

D.实验中小车质量发生变化

33.

（3）本实验的基本思路是法

34.用如图甲所示装置做"探究加速度与力、质量的关系”的实验。实验中小车及祛码的

总质量为mi，钩码质量为m2,并用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用纸带测出

小车运动的加速度。

(2)如图乙，某同学得到以下实验图线,a、b,其中描述加速度与力的关系图线是

35.用如图(a)所示装置测量滑块的质量M(含遮光条)，已知实验中所用钩码的质量均为

m0,重力加速度未知。请完成下列填空：

L；用游标卡尺测出遮光条的宽度d,示数如图(b)所示，则d=cm；B.闭合

气泵开关，打开光电门，轻推滑块使滑块运动。调节导轨，直至两光电门记录的时间

相等；C.将细线的一端栓接在滑块上，另一端跨过定滑轮挂一个钩码，调节定滑轮使

细线与气垫导轨的轨道平行；D.释放滑块，记录滑块通过光电门的时间匕、t2,计算

出滑块的加速度的=(用口、t2、L、d表示)：E.依次添加祛码，重复上述过

程几次，记录相关实验数据并计算出滑块相应的加速度；

11

F.以钩码的质量的倒数广)为横轴，加速度的倒数广)为纵轴，建立直角坐标系，利用

以上数据画出如图(c)所示的图线，若该直线的斜率为纵轴截距为4则滑块的质量

M=。

36.某实验小组做"探究加速度与力、质量的关系"实验，设计的实验装置如图1所示.

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（1）某同学打出了如图2所示的一条纸带，每两点间还有4个点没有画出来，纸带上的

数字为相邻两个计数点间的距离.打点计时器的电源频率为50Hz,该小车做匀变速直

线运动的加速度a=m/s2,与纸带上的。点相对应的瞬时速度"=m/

s.（结果均保留3位有效数字）

（2）根据实验数据，作出的小车加速度a与传感器示数F的关系图像如图3所示，则小

车和滑轮的总质量为kg.

37.某同学设计了如图甲所示的装置来探究物体的加速度与受力的关系，弹簧秤固定在

木板上，木板前方边缘有宽度为d的遮光片，桌面的右边缘固定一支表面光滑的圆柱形

小木棍以代替定滑轮，P处固定一光电门，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶

连接，在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距x.开始时将木板置于MN处，

现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数以此表示滑

动摩擦力的大小，再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数

然后释放木板，让木板由MN运动到PQ,记录下光电门显示时间t.

（1）用游标卡尺测量出遮光片宽度d=mm.

（2）木板加速度的表达式为。=（用题中出现的字母表示）.

（3）用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优势是（填字

母代号）.

A.可以比较准确地测出细绳拉力的大小

B.可以更方便地获取多组实验数据

C.可以比较准确地测出摩擦力的大小

D.可以获得更大的加速度以提高实验精度

（4）改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧示数n的关系，下列图像中能

表示该同学实验结果的是（填字母代号）.

（5）a-F图像末端弯曲的原因是（填字母代号）.

A.没有平衡摩擦B.弹簧秤测力不准确

C.木棍有摩擦D.水的质量没有远小于板的质量

38.某同学利用如图所示的装置探究小车的加速度和合外力的关系，具体实验步骤如下:

①按照图示安装好实验装置，并测出两光电门之间的距离L;

②在图示情况下调节平衡，即调砂桶长木板节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿

长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等；

③取下细绳和砂桶，测量砂子和砂桶的总质量小，并记录；

④把小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，并记录小车先后通过光电门甲和乙

时显示的时间，并计算出小车到达两个光电门时的速度和运动的加速度；

⑤重新悬挂上细绳和砂桶，改变砂桶中砂子的质量，重复②〜④的步骤.

（1）用游标卡尺测得遮光片的宽度为d,某次实验时小车通过光电门甲和乙的时间分

别为小1和42，则小车加速度的表达式为a=.

（2）若想利用该装置测小车与长木板之间的动摩擦因数〃，某次实验时，该同学测得

调节平衡后长木板的倾角氏砂桶和砂子的总质量m,以及小车的质量M,则可推算出

试卷第16页，总38页

〃=(用m、M、。来表示).

39.某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图

(a)为实验装置简图.(所用交变电流的频率为50Hz)

(1)图(b)为某次实验得到的纸带，实验数据如图，图中相邻计数点之间还有4个点未

画出，根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s2.(保留三位有效数字)

(2)保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对

应的士数据如表：

m

实验次数12345678

小车加速度a/m•s~20.630.570.490.420.330.250.160.10

小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67

小车质量倒数*/3-14.003.453.032.502.001.411.000.60

请在图(c)的方格坐标纸中画出a-5图线，根据图像，你得到什么结论?

(3)一位同学根据实验数据作出了加速度a随拉力产的变化图线如图(d)所示.该图线

不通过原点，其主要原因是.

40.为了进行验证牛顿第二定律的实验，现提供如图甲所示的实验装置。

打点计时器小车细线

r7T-----------O

纸带^rr钩码占

甲

（1）为了消除小车与水平木板之间的摩擦力的影响,应采取的做法是（）

A.将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动

B.将木板带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动

C.将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动

D.将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车能够静止在木板上

（2）有一组同学保持小车及车中的祛码质量一定，研究加速度a与所受外力F的关系,

他们在轨道水平和倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图乙所示。

图线（选填"①"或"②"）是在轨道倾斜情况下得到的；小车及车中的祛码总

质量m=kg。

试卷第18页，总38页

参考答案与试题解析

高中物理必修一牛顿第二定律同步练习含答案

一、选择题（本题共计10小题，每题3分，共计30分）

1.

【答案】

D

【考点】

牛顿第二定律的概念

【解析】

此题暂无解析

【解答】

4惯性是物体的固有属性，与是否受力无关，没有说明力是维持物体运动状态的原因,

故4错误；

B.根据牛顿第三定律可知，作用力与反作用力一定大小相等.方向相反.作用在不同

物体上，故B错误；

C.如果物体所受的合外力不等于零，则加速度不为零，速度可以等于零，故C错误；

。.根据力的效果的独立性可知，如果一个物体受到两个力的作用，那么这两个力都

会使物体产生加速度，故。正确；

故选D.

2.

【答案】

C

【考点】

牛顿第二定律的概念

【解析】

牛顿第二定律变形得到m=£,根据质量是物体固有属性，与其他因素无关进行选择.

a

【解答】

解：4.对某个物体来说，其质量是一定的，与合外力无关，不能说质量m跟合外力F

成正比，故4错误.

BCD.质量是物体固有属性，与跟合外力F与加速度a都无关，不能说质量跟合外力F

成反比，跟它的加速度a成正比，故C正确，8。错误.

故选C.

3.

【答案】

B

【考点】

验证牛顿第二运动定律

【解析】

根据牛顿运动定律F=ma得：a=—m

结合图像求出图像的斜率.

【解答】

解：根据牛顿运动定律尸=ma得：a=—

m

a-工的图像为一条倾斜的直线，所以图像的斜率为工

m

故选8.

4.

【答案】

C

【考点】

验证牛顿第二运动定律

【解析】

在探究加速度与力、质量的关系时，应平衡摩擦力，平衡摩擦力时如果木板垫得过高,

平衡摩擦力过度，小车受到的合力大于拉力，a-F图像在a轴上有截距；如果没有平

衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小车受到的合力小于拉力，a-尸图像在F轴上有截距.

【解答】

解：力、图像过原点，恰好平衡摩擦力，木板高度合适，故4错误；

8、在拉力较大时，图像发生弯曲，这是由于小车质量没有远大于砂桶质量造成的，故

B错误；

C、a-F图像在a轴上有截距，是由过平衡摩擦力造成的，平衡摩擦力时木板垫的过高,

故C正确；

D、图像在尸轴上有截距，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，故。错误；

故选C.

5.

【答案】

D

【考点】

加速度与力、质量的关系式

【解析】

在牛顿第二定律的表达式尸=中，只有在国际单位制中，比例系数化才为1.

【解答】

解：在牛顿第二定律的表达式尸=k/na中，只有F和a的单位在国际单位制中，比例系

数k才为1,故。正确，ABC错误.

故选：D.

6.

【答案】

B

【考点】

加速度与力、质量的关系式

【解析】

根据牛顿第二定律尸=ma,对两个物体分别列式求解即可。

【解答】

解：根据牛顿第二定律F=ma,得：

对甲有：F=m*甲,

对乙有：F=mzaz，

则得々=2=9=3,故错误，B正确.

故选B.

试卷第20页，总38页

7.

【答案】

A

【考点】

加速度与力的关系图象

【解析】

根据牛顿第二定律，a-F图像中斜率表示三，由图像可知当两个物体外力尸都为0时加

m

速度都相同，此时只受重力，说明重力加速度相等.

【解答】

解：物体受拉力和重力，根据牛顿第二定律，有：F-mg=ma,

解得：a=--g①

根据①式可知a-F图像中斜率表示&由图可知4的斜率大于B的斜率，所以叫i<

根据①式，图像的纵轴截距的绝对值表示当地的重力加速度，所以以=98.

故选：A.

8.

【答案】

B

【考点】

加速度与力的关系图象

【解析】

对小球的受力情况和运动情况进行分析，当a较小时，降=。；当a较大时，FA=0,4、

B选项是FA随a变化的图像,受力分析时小球只受以和生以及重力的作用；小球加速度

达到某个临界值时，FA=0,之后受尸B、&和重力的作用，运用牛顿第二定律分析研

究.

【解答】

解：ABD.对小球进行受力分析当a<gtan。时如图甲所示，

根据牛顿第二定律：

水平方向：Fcsin0=ma,

竖直方向：Fccos6+FA=mg,

解得：FA=mg-^-,Fc=*，

论与a成线性关系，当a=0时，FA=mg,

当a=gtanJ时，以=0,

Fc与a成线性关系，当。=外m。时，Fc=mg,

所以4。错误，B正确；

C.当a>gtan。时，受力如图乙所示，根据牛顿第二定律:

水平方向：Fcsin0+降=ma,

竖直方向：Fccos0=mg,

解得：FB=ma—mgtand,Fc=

a与a也成线性，心不变，故C错误.

故选：B.

9.

【答案】

C

【考点】

加速度与质量的关系图象

【解析】

由牛顿第二定律尸=ma,可知a=£,可由函数关系图的难易确定程度来确定该采用

m

的图像.

【解答】

解：

由牛顿第二定律尸=根如可知a=±,a与m成反比，与三成正比，但是反比图像不好

mm

直观的判断出来，而正比关系很好直观的确定，故应该采用a-三图像，故4BC错误，

m

C正确.

故选：C.

10.

【答案】

B

【考点】

摩擦力做功与能量转化

加速度与质量的关系图象

牛顿第二定律的概念

【解析】

物体机械能的变化是通过除重力之外的力做功来量度的.由于除重力和拉力之外的其

它力做多少负功物体的机械能就减少多少，所以E-s图像的斜率的绝对值等于物体所

受拉力的大小；如果拉力等于物体所受的重力沿斜面的分力，故物体做匀速直线运动;

如果拉力小于物体的重力沿斜面的分力时，则物体加速向下运动，故物体的动能不断

增大.

【解答】

解：4、由于除重力和细绳的拉力之外的其它力做多少负功，物体的机械能就减少多少,

即F△$=△?,得尸="，所以E—s图像斜率的绝对值等于物体所受拉力的大小，由

AS

图可知在0〜S1内斜率的绝对值逐渐减小，故在0〜S1内物体所受的拉力尸逐渐减

小.故4错误.

B、除重力和弹簧的弹力之外的其它力做多少负功物体的机械能就减少多少，则。〜Si

过程中力F对物体所做的功是&-Eo，故B正确；

C、由于物体在力〜S2内E-X图像的斜率的绝对值不变，故物体所受的拉力保持不变,

合力不变，不可能做变加速直线运动.故C错误；

试卷第22页，总38页

。、0〜S]过程物体做加速直线运动.在S]~S2内物体可能做匀加速直线运动，则动能

不断变大，如果拉力等于物体所受的重力，物体可能做匀速直线运动，动能不变，所

以0〜S2过程中物体的动能可能不断增大，也可能先增大后不变，故。错误.

故选：B

二、填空题（本题共计10小题，每题3分，共计30分）

11.

【答案】

2,上，在

【考点】

牛顿第二定律的概念

【解析】

发现弹簧测力计的示数应为6N,求解出合力后根据牛顿第二定律求解加速度；根据运

动学的公式即可求出时间；

【解答】

解：物体受重力和拉力，根据牛顿第二定律，有.：

F—mg=ma,

代入数据解得：a=2m/s2；

方向向上

电梯上升2层楼（每层高3m）所需时间为t,有：h=1at2

得」U

故答案为：21上，V6

【答案】

4.5X103kg

【考点】

牛顿第二定律的概念

【解析】

本题中直升机沿水平方向匀速飞往水源过程，水箱受力平衡，可由共点力平衡条件求

解出空气阻力；

直升机取水后飞往火场过程，做匀加速直线运动，可根据牛顿第二定律列式求解.

【解答】

解：直升机取水过程，对水箱受力分析，如图；

水箱受力平衡：

TiSin%—/=0；

AcosOi—mg=0；

解得：f=mgtand1i

直升机返回过程，对水箱受力分析，如图;

由牛顿第二定律得：

,

72sin02—/=(M+m)a；

—(M+m)g=0；

T2COS02

解得，M=4.5x103kg

答：水箱中水的质量为4.5X103/cg.

13.

【答案】

电火花，匀速直线运动，之前">>血,小车的质量M

【考点】

验证牛顿第二运动定律

【解析】

太垃圾绕地球做匀速圆动，地球的万有向心力，由牛顿二定律列方程，求出线速、角

度的式，然后进行分析解答.

【解答】

解：由于空气力存，太空垃圾运行轨半径越小，运速率来大，最后坠落地面.故错误.

根据G哭=mr32,3=后知轨半径越大，角度越小.。正确.

根据G粤=m《得，=便在同一轨道半径上，线速度小相等，所以空垃圾可能与同

rzryjr

一道上的航天器撞8误.

故选：

14.

【答案】

6,不明显，可忽略

斜面高度儿滑块质量M和斜面高度八

存在摩擦力,0.3,0.6

【考点】

验证牛顿第二运动定律

【解析】

根据u-t图像求出该图像的斜率，其斜率的绝对值就是加速度大小.

从v-t图像中我们发现两条倾斜直线的斜率绝对值大小几乎相等，说明滑块4沿气垫

导轨上下运动加速度大小相等.

实验运用控制变量法研究.

对滑块进行运动和受力分析，运用牛顿第二定律结合运动学公式解决问题.

【解答】

解：(1)从图像可以看出，滑块上滑和下滑过程中的加速度基本相等，所以摩擦力对

滑块的运动影响不明显，可以忽略.

根据加速度的定义式可以得出：a=乎=Wm*=6m/s2

试卷第24页，总38页

（2）牛顿第二定律研究的是加速度与合外力和质量的关系.当质量一定时，可以改变

力的大小，当斜面高度不同时，滑块受到的力不同，可以探究加速度与合外力的关

系.由于滑块下滑加速的力是由重力沿斜面向下的分力提供，

所以要保证向下的分力不变，应该使Mg]不变，所以应该调节滑块的质量及斜面的高

度，且使M/i不变.

（3）滑板与滑块间的滑动摩擦力比较大，导致图像成抛物线形.

从图上可以读出，滑块上滑和下滑时发生位移大小约为：x=0.84m—0.20m=0.64m

上滑时间约为ti=0.4s,下滑时间约为t2=0.6s,上滑时看做反向匀加速运动，

根据动学规律有：尢=：%呼，

根据牛顿第二定律有：mgsmd+（imgcosO=mar

下滑时，有x=[a2tB

mgsin。-“mgcos。=ma2

联立解得:sin。=0.6,

6=arcsin0.58,

林=0.3；

15.

【答案】

等0竖直向下

【考点】

加速度与力、质量的关系式

【解析】

此题暂无解析

【解答】

解：先对猫进行分析，由于猫相对地面高度不变，即猫处于平衡状态，而猫受重力

Gi=mg和木杆对猫向上的摩擦力Fi的作用，如图所示，

Gi“尸；

匕

故G]与外二力平衡，即丹=G]=mg.

再对木杆进行受力分析，木杆受重力G2=Mg作用，由于木杆对猫有向上的摩擦力，

由牛顿第三定律可知，猫对木杆有向下的摩擦力斤，且5=%对木杆由牛顿第二定

律有5+Mg=Ma.

联立可得a=筌g,方向竖直向下.

M

16.

【答案】

30

【考点】

加速度与力、质量的关系式

【解析】

对小球力进行受力分析，根据牛顿第二定律求出加速度，再对B球研究，结合牛顿第二

定律列式求解左壁对B球的压力.

【解答】

解：设小车的加速度为a,对小球4受力分析如图所示.

根据牛顿第二定律得：mgtan37°=ma,

解得：a=gtan370=7.5?n/s2,

再以B球为研究对象，根据牛顿第二定律得

N=ma=4x7.5N=30N.

17.

【答案】

10,14

【考点】

加速度与力的关系图象

【解析】

物体受重力和拉力，根据牛顿第二定律列式求解加速度与拉力关系的表达式，结合图

像得到物体的质量和重力加速度；物体匀加速上升后，先根据运动学公式求解加速度,

再根据牛顿第二定律求解拉力.

【解答】

解：在某地竖直向上提升重物，不计阻力，物体受重力和拉力，根据牛顿第二定律,

有：

F—mg=ma

解得：a=--g

结合图像，纵轴截距表示-g,故g=10m/s2

结合图像，斜率表示质量的倒数，故：-=1,m=lkg；

m

该重物从地面被竖直提起后作匀加速运动，2s末达到8nl高度，根据位移时间关系公式,

有：

解得：a=^7=^=4m/s2；

根据牛顿第二定律，有：

F—mg=ma

解得：F=m(g4-a)=1x(104-4)=14/V；

故答案为：10,14.

18.

【答案】

试卷第26页，总38页

没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，质量不同

【考点】

加速度与力的关系图象

【解析】

图1中图像与横轴的截距大于0,说明开始时拉力大于零，但加速度等于零，说明合力

大于零，即拉力不等于合力；图像2中的斜率等于物体的质量的倒数，故斜率不同则物

体的质量不同.

【解答】

解：图1中图像与横轴的截距大于0,说明开始时拉力大于零，但加速度等于零，说明

合力大于零，即拉力不等于合力，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；

图像2中的斜率等于物体的质量的倒数，故斜率不同则物体的质量不同；

故答案为：没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，质量不同.

19.

【答案】

0<F<2mgtan9

【考点】

加速度与质量的关系图象

物体的弹性和弹力

【解析】

对整体根据牛顿第二定律列式得到整体的加速度，再隔离对右边的物体受力分析，由

牛顿第二定律可得F最大值.

【解答】

解：推力为0时木块之间一定不滑动；

对整体根据牛顿第二定律列式得：F=2ma,

故整体加速度为：a=在①

对右侧的物块进行分析:

由牛顿第二定律可知，木块B的加速度：a=空吧,

m

所以48之间刚好不会发生相对滑动时，

推力F=2ma=2mx=2Nsin6,

m

再对左侧物体受力分析:

若两者不相对滑动，则有：mg=/Vz/cos0,

又：N=N〃,

代入：F=2/Vsin0,

得F最大值为：F=2^sin0=2m^tane.

故答案为：OVFW2mgtan。.

20.

【答案】

22

/.AQ、V4cos0+sin0

7n（gsin。+acos0）,-------------mg

sin。

【考点】

牛顿第二定律的概念

【解析】

当小球静止在斜面上时，对小球受力分析，由牛顿第二定律求出细线的拉力；

当小球恰好刚好开始离开斜面时，小球只受重力与细线拉力作用，由牛顿第二定律求

出小球的临界加速度，然后根据所给加速度与临界加速度间的关系分析小球的受力情

况，然后由牛顿第二定律分析答题.

【解答】

解：（1）小球静止在斜面体上时，受力如图所示：

水平方向上，由牛顿第二定律得：Tcose-FNsine=ma®

竖直方向上，由平衡条件得：Tsind+FNCOS0=mg（2）

由①②解得：FT=m（gsin。+acos0）；

（2）小球恰好离开斜面体时，小球只受重力与绳子拉力作用，

由牛顿第二定律得：mgcoW=ma0,

解得，临界加速度劭=gcotO,

当加速度a=2gcotO>a0,

小球离开斜面，设细线与水平方向夹角为a,

由牛顿第二定律得：mgcota=ma,即：mgcota=mgcot。,

细线的拉力FT=