高考物理一轮复习：牛顿第二定律

试卷更新日期：2024-09-12 类型：一轮复习

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一、选择题

1. 利用如图所示的实验器材，不能完成的实验是（　　）

A、验证牛顿第二定律 B、研究自由落体运动规律 C、验证机械能守恒定律 D、测量重力加速度的大小

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2. 如图所示，在探究加速度与力的关系的实验中，将两辆相同的小车放在水平木板上，前端各系一条细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可以放不同的重物。把木板一端垫高，以平衡摩擦力。两小车后端各系一条细线，用黑板擦把两条细线同时按压在木板上。抬起黑板擦，两小车开始运动，按下黑板擦，两小车停下来。小车受到的拉力分别为F_l和F₂ ，加速度分别为a₁和a₂ ，位移分另为x₁和x₂ ，某小组的同学通过改变拉力大小获得实验数据如表格所示。在该实验的分析中正确的是（）

实验次数	小车	拉力F/N	位移x/cm
1	甲	0.1	22.5
1	乙	0.2	43.5
2	甲	0.2	29.0
2	乙	0.3	43.0
3	甲	0.3	41.0
3	乙	0.4	55.4

A、若

\frac{x_{1}}{x_{2}} = \frac{a_{1}}{a_{2}}

两个小车必须从静止开始运动，但运动时间可以不同 B、若

\frac{x_{1}}{x_{2}} = \frac{a_{1}}{a_{2}}

两个小车不必从静止开始运动，但运动时间必须相同 C、通过第一组数据可知，在误差允许范围内，当F₂=2F₁时，x₂=2x₁ ， a₂=2a₁仍说明加速度与力成正比 D、通过第一组数据的乙和第二组数据的甲相比，当F₁=F₂时，位移明显不同，显然是实验误差造成的

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3. 如图，一轻绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系物块P，P置于水平桌面上，与桌面间存在摩擦；绳的另一端悬挂一轻盘（质量可忽略），盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m，并测量P的加速度大小a，得到 $a - m$ 图像。重力加速度大小为g。在下列 $a - m$ 图像中，可能正确的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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4. 一质量为m的物体在光滑水平面上以速度v₀运动，t=0时刻起对它施加一与速度v₀垂直、大小为F的水平恒力，则t时刻力F的功率为（）

A、0 B、 $\frac{F^{2} t}{m}$ C、 $F (v_{0} + \frac{F}{m} t)$ D、 $F \sqrt{v_{0}^{2} + \frac{F^{2} t^{2}}{m^{2}}}$

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5. 如图，一橡皮筋上端固定在O点，自然伸直后另一端位于O点正下方的A点，在A点固定一光滑铁钉，将橡皮筋跨过铁钉与位于粗糙地面上P点的物块相连，由静止释放物块，物块沿水平地面向左运动并能经过O点正下方。已知橡皮筋的弹力跟其形变量成正比，橡皮筋始终在弹性限度内，地面上各点动摩擦因数处处相同。则物块从P点运动至O点正下方的过程中，以下说法正确的是（）

A、物块所受摩擦力越来越小 B、物块对地面的压力越来越小 C、物块加速度越来越小 D、物块加速度先减小后增大

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6. 某研究人员将一铁质小圆盘放入聚苯乙烯颗粒介质中，在下落的某段时间内，小圆盘仅受重力G和颗粒介质对其向上的作用力f。用高速相机记录小圆盘在不同时刻的位置，相邻位置的时间间隔相等，如图所示，则该段时间内下列说法可能正确的是（　　）

A、f一直大于G B、f一直小于G C、f先小于G，后大于G D、f先大于G，后小于G

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7. 2021年12月9日，我国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在“天宫课堂”进行太空授课。在太空失重环境下，下列哪个力学实验能在“天和核心舱”中顺利操作（　　）

A、验证力的平行四边形定则 B、研究匀变速直线运动 C、验证牛顿运动定律 D、验证机械能守恒定律

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8. 在探究牛顿第二定律的实验中，有两个重要的实验要求，第一是需要补偿摩擦力，第二是要求砂和砂桶的质量要远小于小车的质量。某学校高一有一个研究小组，利用实验室现有的器材，对本实验进行了改装：用水平气垫导轨代替长木板，在小车和连接的细绳间接有力传感器，直接显示拉力大小。利用改装后的装置做该实验时，下列选项正确的是（　　）

A、不需要补偿摩擦力，但仍然需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量 B、需要补偿摩擦力，但不需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量 C、不需要补偿摩擦力，也不需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量 D、需要补偿摩擦力，也需要满足砂和砂桶的质量要远小于小车的质量

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二、多项选择题

9. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法正确的是（）

A、平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但小桶内不能装沙 B、实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于沙和小桶的质量 C、实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比 D、平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受阻力

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10. 细绳拴一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连。平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°，如图所示。以下说法正确的是（已知cos53° = 0.6，sin53° = 0.8）（）

A、细线烧断后小球做平抛运动 B、细线烧断瞬间小球的加速度为 $\frac{5}{3} g$ C、小球静止时弹簧的弹力大小为 $\frac{4}{3} m g$ D、小球静止时细绳的拉力大小为 $\frac{3}{5} m g$

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三、非选择题

11. 在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如下图所示的实验装置，小车及车中砝码的总质量用M表示，所挂钩码的总质量用m表示。
（1）打点计时器所接的电源为（填“直流”或“交流”）电源。只有满足Mm时，才可近似认为细绳对小车的拉力大小等于所挂钩码的重力mg；
（2）在探究加速度 $a$ 与质量 $M$ 的关系时，应该保持不变，改变 $M$ ，测出相应的加速度 $a$ 。实验画出的 $a - \frac{1}{M}$ 图线如图所示，若误差是由于系统误差引起的，则图线不过坐标原点的原因是。
（3）下图给出的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，相邻两计数点间还有4个点未画出，相邻计数点的间距分别为x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇ ，测得点距如图所示。已知实验电源的频率为f，则根据逐差法导出计算小车加速度的表达式为a= ，根据图中的点距数据及电源频率f=50Hz，则可求得小车的加速度a=m/s²（保留3位有效数字）。

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12. 某学习小组利用如图甲所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”。
（1）下列说法正确的是
A．本实验必须让木板倾斜一定的高度，当不挂钩码时小车恰能匀速直线运动
B．本实验必须让木板倾斜一定的高度，当挂钩码时小车恰能匀速直线运动
C．本实验要求所挂钩码的质量远远小于小车的质量
D．本实验可以不平衡摩擦力，钩码的质量也可以大于小车的质量
（2）正确安装好器材后，某次测量得到纸带如图乙所示，若打点计时器的频率为 $50Hz$ ， O点为打出的第一个点，其余各相邻两计数点之间有四个点没有画出；根据纸带测得小车的加速度大小为。（结果保留两位有效数字）以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的 $a - F$ 图象是一条直线，根据测量数据作出如下图所示的 $a - F$ 图线，该同学做实验时存在的问题是。
（3）另一学习小组用弹簧测力计、小车和钩码设计了如图丙所示的探究装置。正确操作得到某次实验中弹簧测力计的示数是力传感器读数的两倍时，两学习小组测得小车的加速度大小相等，则甲、丙两实验装置中，钩码的加速度（填“相等”或者“不相等”）。若甲装置中小车的质量为 $M_{1}$ ，丙装置中小车的质量为 $M_{2}$ （不计传感器和滑轮的质量），则 $M_{1} : M_{2} =$ 。

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13. 某学习小组在研究加速度与力、质量的关系时，采用如图甲所示的装置，通过改变小托盘和砝码总质量m来改变小车受到的合力，通过加减钩码来改变小车总质量M.
（1）实验中需要平衡摩擦力，应当取下（选填“小车上的钩码” 或“小托盘和砝码”），将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点．
（2）图乙为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，所用交流电的频率为50 Hz，从纸带上测出x₁=3.20 cm，x₂=4.74 cm，x₃=6.30 cm，x₄=7.85 cm，x₅=9.41 cm，x₆=10.96 cm．小车运动的加速度大小为m／s²（结果保留三位有效数字）

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14. 某同学欲用图甲所示装置探究“加速度与力、质量的关系”。实验中砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。
（1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板上滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是
A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
（2）图乙是实验中得到的一条纸带，O、A、B、C、D、E、F、G为8个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，已知打点计时器的工作频率为50Hz．该同学计划利用v - t图像计算小车的加速度。首先用刻度尺进行相关长度的测量，其中CE的测量情况如图丙所示，由图可知CE长为cm，依据此数据计算打点计时器打下D点时小车的速度为m/s。图丁中已标注出了打点计时器打下A、B、C、E、F五个点时小车的速度，请将打下D点时小车的速度标注在v—t图上
（3）请在图丁中描绘出小车的v—t图像
（4）由图丁中描绘的图线可得出小车的加速度为m/s²。
（5）该同学保持砂和砂桶的总质量m不变，通过在小车上增加砝码改变小车的质量M，得到多组实验数据。为了探究加速度与质量的关系，该同学利用所测数据，做出了 $\frac{1}{a}$ 与M的图像，下列给出的四组图像中正确的是

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15. 某运动员做跳伞训练，他从悬停在空中的直升机上由静止跳下，跳离一段时间后打开降落伞做减速下落。他打开降落伞后的速度图线如图a。降落伞用8根对称的绳悬挂运动员，每根绳与中轴线的夹角均为α=37°，如图b。已知人的质量为50kg，降落伞质量也为50kg，不计人所受的阻力，打开伞后伞所受阻力f与速率v成正比，即 $f ＝ k v$ (g取10m/s² ， sin53°=0.8，cos53°=0.6)。求：

(1)、打开降落伞前人下落的距离；

(2)、阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a的大小和方向；

(3)、悬绳能够承受的拉力至少为多少？

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16. 如图所示，在y>0的空间中存在着垂直xOy平面向外的匀强磁场，在y<0的空间中存在着平行于xOy平面的匀强电场，场强方向与x轴正方向成45°夹角斜向下。一质量为m，带电量为q的带正电粒子，不计粒子的重力，该粒子从坐标原点以初速度v₀进入磁场，方向与x轴负方向成45˚夹角斜向上，然后经过M点进入电场，并与y轴负半轴相切于N点。已知M点坐标为（L，0）。求：

(1)、匀强磁场的磁感应强度；

(2)、匀强电场的电场强度。

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17. 两个完全相同的物块a、b质量均为m＝0.8kg，在水平面上以相同的初速度从同一位置开始运动，图中的两条直线表示b物体受到水平拉力F作用和a不受拉力作用的v-t图像，g取10 m/s² ．求：
（1）物体a受到的摩擦力大小；
（2）物块b所受拉力F的大小；
（3） $8 s$ 末a、b间的距离．

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