1、第3节牛顿第二定律必备知识基础练进阶训练第一层知识点一牛顿第二定律1.对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力，当力刚开始作用的瞬间()A物体立即获得速度B物体立即获得加速度C物体同时获得速度和加速度D由于物体未来得及运动，所以速度和加速度都为零2(多选)如图所示，当小车水平向右加速运动时，物块M相对静止于车厢后竖直壁上当小车的加速度增大时()AM所受的静摩擦力增大 BM对车厢的作用力增大CM仍相对车厢静止 DM受到的合外力为零3如图所示，位于水平地面上的质量为M的木块，在方向与水平面成角、大小为F的拉力作用下，沿水平地面做匀加速直线运动，若木块与地面间的动摩擦因数为，则木块的加速度为()A.
2、 B.C. D.4(多选)如图所示，在倾角为的固定光滑斜面上，有一用绳子拴着的较长木板，木板上站着一只猫已知木板的质量是猫的质量的2倍当绳子突然断开时，猫立即沿着板向上跑，以保持其相对斜面的位置不变则此时()A猫有向上的加速度B猫处于平衡状态，板对猫有沿斜面向上的摩擦力C板的加速度大小为gsin ，方向沿斜面向下D板的加速度大小为gsin ，方向沿斜面向下知识点二力的单位5.一轻弹簧上端固定，下端挂一重物，平衡时弹簧伸长了4 cm，再将重物向下拉1 cm，然后放手，则在释放瞬间重物的加速度是(g取10 m/s2)()A2.5 m/s2 B7.5 m/s2C10 m/s2 D12.5 m/s2关
3、键能力综合练进阶训练第二层一、单项选择题1由牛顿第二定律知，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是当我们用一个力推桌子没有推动时是因为()A牛顿第二定律不适用于静止的物体B桌子的加速度很小，速度增量很小，眼睛不易觉察到C推力小于摩擦力，加速度是负值D推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零，桌子的加速度为零，所以桌子仍静止2如图所示，放在光滑水平面上的一个物体，同时受到两个水平方向力的作用，其中水平向右的力F15 N，水平向左的力F210 N，当F2由10 N逐渐减小到零的过程中，物体的加速度大小变化情况是()A逐渐减小 B逐渐增大C先减小后增大 D先增大后减小3力F作用于甲物体(质量
4、为m1)时产生的加速度为a1，此力作用于乙物体(质量为m2)时产生的加速度为a2，若将甲、乙两个物体合在一起，仍受此力的作用则产生的加速度是()A. B.C. D.4(探究题)如图所示，天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同的小球，两小球均保持静止已知重力加速度为g，当突然剪断细绳时，上面的小球A与下面的小球B的加速度为()AaAg，aBg BaAg，aB0CaA2g，aB0 DaA0，aBg5如图所示，底板光滑的小车上用两个量程为020 N、完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1 kg的物块在水平地面上，当小车做匀速直线运动时，两弹簧测力计的示数均为10 N，当小车做匀加速直线运动
5、时，弹簧测力计甲的示数变为8 N这时小车运动的加速度大小是()A2 m/s2 B4 m/s2C6 m/s2 D8 m/s26早在公元前4世纪末，我国的墨经中就有关于力和运动的一些见解，如“绳下直，权重相若则正矣收，上者愈丧，下者愈得”，这句话所描述的情况与下述物理现象相似如图，一根跨过定滑轮的轻绳两端各悬挂一重物，当两重物质量均为m时，系统处于平衡状态若减小其中一个重物的质量，系统就无法保持平衡，上升的重物减小的质量m越多，另一个重物下降的加速度a就越大已知重力加速度为g，则a与m的关系图像可能是()二、多项选择题7半圆形光滑圆槽内放一质量为m的小球，今用外力拉着圆槽在水平面上做匀加速直线运动
6、，稳定后小球位置如图所示，已知重力加速度为g，则小球受圆槽的支持力FN和加速度a为()AFNmg BFNmgCag Dag8(易错题)如图所示，质量为m的小球与弹簧和水平细绳相连，、的另一端分别固定于P、Q两点小球静止时，中拉力的大小为F1，中拉力的大小为F2，当仅剪断、其中一根的瞬间，球的加速度a应是()A若剪断，则ag，方向竖直向下B若剪断，则a，方向水平向左C若剪断，则a，方向沿的延长线方向D若剪断，则ag，方向竖直向上9如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架斜杆与竖直杆的夹角为，在斜杆的下端固定有质量为m的小球下列关于斜杆对球的作用力F的判断中，正确的是()A小车静止时，Fm
7、gsin ，方向沿杆向上B小车静止时，Fmgcos ，方向垂直于杆向上C小车向右做匀速运动时，一定有Fmg，方向竖直向上D小车向右做匀加速运动时，一定有Fmg，方向可能沿杆向上三、非选择题10如图所示，一木块沿倾角37的光滑固定斜面自由下滑g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.(1)求木块的加速度大小；(2)若木块与斜面间的动摩擦因数0.5，求木块加速度的大小学科素养升级练进阶训练第三层1(学术情境)来自北京工业大学的一群大学生，受“蜘蛛侠”的启发，研发出了独特的六爪攀壁蜘蛛机器人(如图甲)六爪攀壁蜘蛛机器人如同排球大小，“腹部”底盘较低，并且安装了驱动风扇假设所攀爬的墙
8、体为一张纸，当纸靠近运转的电风扇时，由于压力差的改变，纸会被紧紧吸附在电扇表面正是运用了这个原理，当机器人腹部的驱动风扇开始运转，它便可以稳稳地吸附于墙体上假设“蜘蛛侠”在竖直玻璃墙面上由A点沿直线匀加速“爬行”到B点在此过程中，重力之外的其他力的合力用F表示，则对“蜘蛛侠”受力情况分析正确的是()2(生活情境)“儿童蹦极”中，拴在腰间左右两侧的是弹性橡皮绳质量为m的小丽如图所示静止悬挂时，两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，若此时小丽左侧橡皮绳断裂，则小丽此时的()A加速度为零B加速度ag，沿断裂橡皮绳的方向斜向下C加速度ag，沿未断裂橡皮绳的方向斜向上D加速度ag，方向竖直向下3如图所示为四旋翼
9、无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用一架质量m2 kg的无人机，能提供向上的最大升力为32 N现让无人机在地面上从静止开始竖直向上运动，25 s后悬停在空中，执行拍摄任务前25 s内运动的vt图像如图所示，在运动时所受阻力大小恒为无人机重力的0.2倍，g取10 m/s2.求：(1)从静止开始竖直向上运动，25秒内运动的位移大小；(2)加速和减速上升过程中提供的升力；(3)25 s后悬停在空中，完成拍摄任务后，关闭升力一段时间，之后又重新启动提供向上最大升力为保证安全着地，求无人机从开始下落到恢复升力的最长时间t(设无人机只做直线下落)4如图甲所示，停放在水平
10、冰面上的冰车由质量为M，倾角为的斜面改装而成，在斜面上轻放一质量为m的物块，不计物块与斜面、冰车与冰面之间的摩擦释放物块后，在物块沿斜面向下运动的同时，冰车也在水平面上运动，此时冰车受力的示意图如图乙所示，冰车在水平方向的合力作用下由静止变为运动，且在物块滑离斜面前沿冰面做加速运动若冰面上的人在车后方用水平方向的力F推车，试分析冰车的运动情况有几种可能？并试分析特殊情况下，水平推力F和物块加速度a的大小分别是多少？第3节牛顿第二定律必备知识基础练1解析：根据牛顿第二定律Fma可知，加速度与合力是瞬时对应的关系，合力变化，加速度同时随之变化，当力刚开始作用的瞬间，物体所受的合力立即增大，则立即获
11、得了加速度，而物体由于具有惯性，速度还没有改变，故B正确答案：B2.解析：小车向右做匀加速直线运动，物块M相对小车静止，加速度与车的加速度相同，以物块为研究对象，受力分析如图所示，对物块，由牛顿第二定律得NMa，a增大，表明N增大，由牛顿第三定律可知，M对车厢壁的压力NN增大，物块受到的最大静摩擦力增大，物块不可能沿壁下滑，M仍相对车厢静止，在竖直方向，M所受合外力为零，由平衡条件得fMg，M所受的静摩擦力不变；M受到的合外力不为零，竖直方向的合力不变，水平方向的合力增大，所以车厢与M的相互作用力增大，故A、D错误，B、C正确答案：BC3解析：木块受力如图所示，在竖直方向有F支MgFsin ，
12、根据牛顿第三定律可知木块对地面的压力F压F支MgFsin ；在水平方向，由牛顿第二定律得Fcos (MgFsin )Ma，解得加速度a，故选D.答案：D4解析：猫处于平衡状态，隔离猫进行受力分析，猫受重力、板对它的支持力及板对猫沿斜面向上的摩擦力，A错误，B正确；木板沿斜面加速下滑时，猫保持相对斜面的位置不变，即相对斜面静止，加速度为零将木板和猫作为整体，根据牛顿第二定律有F合2ma(a为木板的加速度)，整体受到的合力的大小为猫和木板的重力沿斜面方向的分力的大小，即F合3mgsin ，解得agsin ，方向沿斜面向下，C错误，D正确答案：BD5解析：弹簧伸长量为4 cm时，重物处于平衡状态，故
13、mgkx1；再将重物向下拉1 cm，则弹簧的伸长量变为x25 cm，在重物被释放瞬间，由牛顿第二定律可得kx2mgma.由以上两式解得a2.5 m/s2，故A正确答案：A关键能力综合练1解析：牛顿第二定律中的力应理解为物体所受的合力用一个力推桌子没有推动，是由于桌子所受推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零，桌子的加速度为零，所以桌子仍静止，故选项D正确，选项A、B、C错误答案：D2解析：一开始，物体所受合力为F10 N5 N5 N，方向向左当F2由10 N逐渐减小，F也逐渐减小，当F2减小到5 N时，F的值变为0，随着F2的继续减小，F方向变为向右，从0逐渐增大，当F2变为0的时候，F
14、变为最大5 N，由牛顿第二定律知，物体的加速度大小是先减小后增大，故C正确答案：C3解析：力F作用于甲物体时，Fm1a1力F作用于乙物体时，Fm2a2力F作用于甲、乙组成的整体时，F(m1m2)a3联立解得a3，故选项C正确答案：C4.解析：分别以A、B为研究对象，分析剪断细绳前和剪断细绳时的受力剪断细绳前A、B静止，A球受三个力：绳子的拉力FT、重力mg和弹簧弹力F，B球受两个力：重力mg和弹簧弹力F，如图甲A球：FTmgF0B球：Fmg0，FF解得FT2mg，FFmg.剪断细绳瞬间，绳的拉力消失，而弹簧瞬间形状不可改变，弹力不变如图乙，A球受重力mg、弹簧弹力F，B球受重力mg和弹簧弹力F
15、.A球：mgFmaAB球：FmgmaB解得aA2g，aB0.答案：C5解析：当弹簧测力计甲的示数变为8 N时，弹簧测力计乙的示数变为12 N，这时物块所受的合力为4 N由牛顿第二定律Fma得物块的加速度a4 m/s2，故选项B正确答案：B6解析：假设右边的重物质量减少m，则右边的重物向上做匀加速运动，左边的重物向下做匀加速运动，它们的加速度大小a相同，绳子的拉力大小F相等对右边重物，根据牛顿第二定律得F(mm)g(mm)a对左边重物，根据牛顿第二定律得mgFma联立解得agg，根据上式知，m和a并非是线性化关系，故A、B错误；当mm时，可得ag，故C正确，D错误答案：C7.解析：小球受力如图，
16、由牛顿第二定律得F合mgtan 30maagtan 30g则FNmg故B、D正确答案：BD8.解析：没有剪断、时小球受力情况如图所示在剪断的瞬间，由于小球的速度为0，绳上的力突变为0，则小球只受重力作用，加速度为g，选项A正确，C错误；若剪断，由于弹簧的弹力不能突变，F1与重力的合力大小仍等于F2，所以此时加速度为a，方向水平向左，选项B正确，D错误答案：AB9.解析：小车静止时，小球处于平衡状态，则杆对球的弹力Fmg，方向竖直向上，故A、B错误小车向右匀速运动时，小球处于平衡状态，则杆对球的弹力Fmg，方向竖直向上，故C正确小球向右做匀加速运动时，小球具有向右的加速度，合力向右，小球受力如图
17、所示，根据几何知识可知，Fmg，方向由合力的大小决定，可能沿杆向上，故D正确答案：CD10.解析：(1)分析木块的受力情况如图甲所示，木块受重力mg、支持力FN两个力作用，合外力大小为mgsin ，根据牛顿第二定律得mgsin ma1，所以a1gsin 100.6 m/s26 m/s2.(2)若斜面粗糙，木块的受力情况如图乙所示，建立直角坐标系在x轴方向上(沿斜面方向)mgsin Ffma2在y轴方向上(垂直斜面方向)FNmgcos 又因为FfFN联立解得a22 m/s2答案：(1)6 m/s2(2)2 m/s2学科素养升级练1解析：“蜘蛛侠”在竖直玻璃墙面上由A点沿直线匀加速“爬行”到B点，
18、加速度从A指向B，根据牛顿第二定律可知，在竖直平面内“蜘蛛侠”的合力方向应该是从A指向B，结合平行四边形定则知F与mg的合力沿A到B方向，故C正确，A、B、D错误答案：C2解析：当小丽处于静止状态时，拉力Fmg，两橡皮绳之间的夹角为120，若小丽左侧橡皮绳断裂，则小丽此时所受合力沿断裂橡皮绳的方向斜向下，由牛顿第二定律Fma知mgma，ag，故选项B正确答案：B3解析：(1)由vt图线与t轴所围面积表示位移可得，无人机从静止开始竖直向上运动，25秒内运动的位移大小为70 m.(2)由vt图线的斜率表示加速度知，加速过程加速度大小为a10.8 m/s2，设加速过程升力为F1由牛顿第二定律得F1m
19、g0.2 mgma1解得F125.6 N减速过程中加速度大小为a20.4 m/s2，设减速过程升力为F2由牛顿第二定律得mg0.2 mgF2ma2，解得F223.2 N(3)设失去升力下降阶段加速度大小为a3，由牛顿第二定律得mg0.2 mgma3解得a38 m/s2，方向向下恢复最大升力后加速度大小为a4，由牛顿第二定律得Fmaxmg0.2 mgma4，解得a48 m/s2，方向向上根据对称性可知，应在下落过程的中间位置恢复升力由a3t2，得t s答案：(1)70 m(2)25.6 N23.2 N(3) s4解析：四种可能情况一：物块在斜面上滑动的同时冰车在冰面上保持静止；情况二：物块和斜面
20、保持相对静止且一起向右加速运动；情况三：物块在斜面上滑动的同时冰车在冰面上向左运动；情况四：物块在斜面上滑动的同时冰车在冰面上向右运动其中情况一、二为特殊情况，情况三、四为一般情况对于情况一：冰车的受力情况如图1所示，物块的受力情况如图2所示由于冰车保持静止，对冰车由平衡条件有：F1FN sin ，对物块由牛顿第二定律有：mg sin ma1，又FNmg cos ，联立以上各式解得：a1g sin ，F1mg cos sin ；对于情况二：物块受力情况如图3所示对物块由牛顿第二定律有：mg tan ma2，对物块和冰车整体由牛顿第二定律有：F2(Mm)a2，联立以上各式解得：a2g tan ，F2(Mm)g tan .答案：四种可能特殊情况下：F1mg cos sin ，a1g sin 或F2(Mm)gtan ，a2gtan .
