物理必修 第一册3 牛顿第二定律测试题

这是一份物理必修 第一册3 牛顿第二定律测试题，共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。


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)如图所示，质量为1 kg的物块甲和质量为2 kg的物块乙放在水平地面上，用劲度系数为100 N/m的轻弹簧连接，两物块与水平地面间的动摩擦因数均为0.3。物块甲受到一个向右逐渐增大的推力F，两物块始终静止，弹簧处于压缩状态。当时，甲即将滑动。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，。则以下说法正确的是( )
A.两物块静止时，弹簧的压缩量为3 cm
B.两物块静止时，物块乙受到的摩擦力大小为6 N
C.两物块静止时，随着F增大，物块乙受到的摩擦力也增大
D.若突然撤去F，则在撤去瞬间甲的加速度大小为
3、(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.
4、(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 NB.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 ND.铁箱的加速度为
5、(4分)如图所示，甲、乙两球通过弹簧连接后用绳悬挂于天花板下，丙、丁两球通过细线连接后也用绳悬挂于天花板下，四个球质量相等。若在处剪断绳，在剪断瞬间，关于各球的瞬时加速度，下面说法中正确的是（g为重力加速度）( )
A.甲球的加速度为B.乙球的加速度为gC.丙球的加速度为0D.丁球的加速度为g
6、(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 NB.600 NC.300 ND.400 N
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)如图所示，在以的加速度匀加速下降的电梯水平地板上放有质量为m的物体，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在电梯壁上，另一端与物体接触（未连接），弹簧水平且无形变。用水平力F缓慢向右推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了l，此时物体静止。撤去F后，物体开始向左运动，运动的最大距离为。物体与电梯地板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。则撤去F后，在水平方向上( )
A.物体与弹簧分离前加速度越来越大B.物体与弹簧分离前加速度越来越小
C.弹簧的压缩量为时，物体速度最大D.物体在水平方向做匀减速运动的时间为
二、多选题(共24分)
9、(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
10、(6分)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块A拴接，物块紧挨在一起放在光滑水平面上，在水平向左的外力F的作用下整个装置处于静止状态。已知弹簧的劲度系数为k，弹簧始终处于弹性限度内，物块的质量分别为，突然撤去外力F瞬间，下列说法正确的是( )
A.弹簧的压缩量为B.A的加速度大小为
C.B对A的作用力大小为D.B对C的作用力大小为
11、(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
12、(6分)如图所示，一盛水的容器用细绳悬挂在天花板上。水面下有一轻质弹簧，其下端固定在容器的底板上，上端连接一实心铁球，整个装置处于静止状态。某时刻突然剪断细绳，则剪断细绳的瞬间，铁球（不计空气阻力）( )
A.合外力为0B.合外力方向竖直向下
C.相对容器静止D.相对容器底板向上运动
三、计算题(共28分)
13(本题 14 分)如图所示，有一质量的物块，以初速度从A点开始沿水平面向右滑行。物块运动过程中始终受到大小为2 N、方向水平向左的力F作用，已知物块与水平面间的动摩擦因数，g取，求：
（1）物块向右运动时所受摩擦力的大小和方向；
（2）物块向右运动到最远处的位移大小；
（3）物块经过多长时间回到出发点A（结果保留两位有效数字）。
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：D
解析：当时，甲即将滑动，则，解得，选项A错误；两物块静止时，物块乙受到的摩擦力大小为，选项B错误；两物块静止时，随着F增大，因甲不动，则弹簧长度不变，物块乙受到的弹力不变，则摩擦力不变，选项C错误；若突然撤去F，则在撤去瞬间甲的加速度大小为，选项D正确。
3、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。
4、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。
5、答案：D
解析：当剪断通过弹簧连接的两小球上方A处的绳子时，剪断绳子瞬间弹簧弹力不变，A处细绳的拉力没有了，甲球受力不变，重力和弹力的合力为0，甲的加速度为0，乙球受到自身重力和弹簧的拉力，合力为，乙的加速度为，选项A、B错误。当剪断通过细线连接的两小球上方的处的绳子时，剪断上方绳子后，下方细线弹力突变为0，丙、丁两球均只受自身重力，故加速度都为g，C错误，D正确。
6、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。
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：C
解析：本题考查根据受力情况分析运动情况。当弹簧恢复原长时，物体与弹簧分离，在弹簧恢复原长的过程中，物体在水平方向受向左的弹力和向右的摩擦力，当时，由牛顿第二定律得减小，a减小，当时，由牛顿第二定律得减小，a增大，故物体与弹簧分离前加速度先减小后增大，选项A、B错误；物体在竖直方向做匀加速运动，由牛顿第二定律得，物体受到的摩擦力，由以上两式解得，物体速度最大时，物体水平方向上所受的合力为零，则，解得，选项C正确；物体离开弹簧后在水平方向做匀减速运动，运动的距离为l，由牛顿第二定律得，由匀变速直线运动规律得，由以上两式解得，选项D错误。
9、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。
10、答案：BC
解析：A.根据胡克定律可知，弹簧的压缩量为，选项A错误；
B.突然撤去外力F瞬间，整体的加速度都相同，则A的加速度大小为，选项B正确；
C.对的整体，则A对B的作用力大小为
根据牛顿第三定律可知，B对A的作用力大小为，选项C正确；
D.对整体，由牛顿定律可得，B对C的作用力大小为，选项D错误。
故选BC。
11、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。
12、答案：BD
解析：解：AB、开始小球受重力，浮力，弹力作用处于静止状态，剪断细绳的瞬间，弹簧的形变量没变，弹力不变；由于整体处于失重状态，小球受到的水的浮力突然变为零，则小球的合外力向下，故A错误、B正确；
CD、由于开始铁球受到的重力大于浮力，弹簧处于压缩状态，设弹簧的弹力T，小球质量为m、容器的质量为M；剪断细绳的瞬间，水处于完全失重状态，小球受到重力和弹簧弹力，则小球的加速度为，方向向下；容器受到重力和弹簧向下的弹力，合力向下，加速度为：，则小球相对容器地板有向上的运动趋势，故C错误，D正确。
故选：BD。
13、
（1）答案：1 N；水平向左
解析：本题在分析运动过程时容易出现疏漏，物块先向右做匀减速直线运动，速度减为零后向左做匀加速直线运动，要注意这两个过程摩擦力方向并不相同。
物块向右运动时所受摩擦力的大小，物块向右运动时所受摩擦力的方向水平向左；
（2）答案：6 m
解析：根据牛顿第二定律列方程，可求得物块向右运动时的加速度大小，设物块向右运动的位移大小为x，则有；
（3）答案：5.5 s
解析：物块向右运动的时间，根据牛顿第二定律列方程，可求得物块向左运动时的加速度大小为，由可得物块向左运动的时间，物块回到出发点A的时间。
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”。