《【点石成金系列】2022-2023学年高中物理讲义（人教版2019必修第一册）》4.3牛顿第二定律（解析版）

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4.3 牛顿第二定律 同步练习
一、单选题
1．（2022·天津·南开中学高三阶段练习）乘坐缆车观光盘山已经是一条非常热门又成熟的旅游线路，如图，质
量为 M的缆车车厢通过合金悬臂固定悬挂在缆绳上，车厢水平底板上放置一质量为 m的货物，在缆绳牵引下货
物随车厢一起斜向上加速运动。若运动过程中悬臂和车厢始终处于竖直方向，重力加速度为 g，则（　　）
A．车厢对货物的摩擦力方向平行于缆绳向上
B．车厢对货物的作用力方向平行于缆绳向上
C．悬臂对车厢的作用力方向沿悬臂竖直向上
D．悬臂对车厢的作用力大于
(
M+m
)
g
【答案】D
【详解】A．摩擦力的方向只能平行于接触面，A错误；
B．加速度沿缆绳向上，所以车厢对货物的作用力与货物的重力的合力沿缆绳向上，则车厢对货物的作用力方
向不可能平行于缆绳向上，B错误；
CD．因为车厢斜向上加速运动，所以悬臂对车厢的作用力与车厢重力的合力沿缆绳向上，根据力的合成法则可
知，此时悬臂对车厢的作用力方向不可能沿悬臂竖直向上，而是其中的一个分力与整个车厢重力平衡，另外一
个力沿缆绳方向向上产生加速运动，悬臂竖直方向的分力为
F1=(m+M)g
所以整个悬臂对车厢的作用力有
F>( m+M)g
C错误，D正确。故选 D。
2．（2022·山东·济南一中高三阶段练习）如图所示，图 1、2、3中的小球
a
、
b
和
c
的质量相同、轻弹簧
S1
和
完全相同、连接的轻绳
l1
和
l2
也完全相同，通过轻弹簧或轻绳悬挂于固定点
O
，整个系统处于静止状态。现将每
个图中的轻绳
l1
剪断，将图 1中的小球
a
的加速度大小记为
a1
，将图 2中的小球
a
的加速度大小记为
a2
，将图 3中
的小球
a
的加速度大小记为
a3
，重力加速度大小为
g
。则在剪断
l1
瞬间（　　）
A．
a1=3g
，
a2=2g
，
a3=g
B．
a1=2g
，
a2=3g
，
a3=1.5 g
C．
a1=2g
，
a2=3g
，
a3=g
D．
a1=0
，
a2=3g
，
a3=1.5 g
【答案】B
【详解】剪断
l1
前，由力的平衡条件可知，图 1、图 2、图 3中弹簧
S1
的弹力分别为
F1=3mg
，
F2=2mg
，
F3=mg
剪断
l1
后瞬间，弹簧
S1
的弹力未变，根据牛顿第二定律，对图 1中的
a
分析
F1−mg=m a1
解得
a1=2g
对图 2中的
a
分析
F2+mg=m a2
解得
a2=3g
对图 3中的
ab
整体分析
F3+2mg=2m a3
解得
a3=1.5 g
故选 B。
3．（2022·湖北·枣阳一中高三期中）如图所示，质量为 m的手机静置在支架斜面上，斜面与水平面的夹角为
θ
，
手机与接触面的动摩擦因数为
μ
，重力加速度为 g。下列说法正确的是（　　）
A．支架对手机的作用力方向垂直于斜面向上，大小为
mg cos θ
B．支架斜面对手机的摩擦力大小为
mg sin θ
方向沿斜面向上
C．手持支架向左做匀速直线运动且手机与支架间无相对滑动，手机所受摩擦力水平向右
D．手持支架向左做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动，支架对手机的作用力方向竖直向上，大小为
mg
【答案】B
【详解】AB．手机静置于支架斜面上，手机受竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力和沿斜面向上的摩擦
力，根据平衡条件有
f=mg sin θ
支架对手机的作用力，即支持力与摩擦力的合力等于手机的重力 mg，故 A错误，B正确；
C．手持支架向左做匀速直线运动时，手机所受摩擦力仍然沿斜面向上，故 C错误；
D．手持支架向左做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动时，支架对手机的作用力斜向左上方，其大小
大于 mg，故 D错误。
故选 B。
4．（2022·山东·济宁一中高三阶段练习）两质量均为 m的木块 A、B重叠在一起，静置于水平面上，水平恒力
F作用在木块 A上，两木块一起运动，加速度大小为 a1，如图（a）所示。现取走木块 B，在木块 A上施加一方
向竖直向下的恒力 F1，
F1=mg
（g为重力加速度）。木块 A仍在上述水平恒力 F的作用下运动，加速度大小为
a2，如图（b）所示。下列 a1和a2的关系正确的是（　　）
A．
a2=2a1
B．
a2=a1
C．
a2>2a1
D．
a1<a2<2a1
【答案】A
【详解】根据牛顿第二定律得
F−μ⋅2mg=2m⋅a1
F−μ
(
mg+F1
)
=m a2
F1=mg
解得
a2=2a1
故选 A。
5．（2022·湖南省桃源县第一中学高三阶段练习）如图所示，两段轻绳 A、B连接两个小球 1、2，悬挂在天花
板上。一轻弹簧 C一端连接球 2，另一端固定在竖直墙壁上。两小球均处于静止状态。轻绳 A与竖直方向、轻
绳B与水平方向的夹角均为
30°
，弹簧 C沿水平方向。已知重力加速度为 g。则（）
A．球 1和球 2的质量之比为
1:1
B．在轻绳 B突然断裂的瞬间，球 1的加速度大小为 g
C．在轻绳 A突然断裂的瞬间，球 1的加速度方向竖直向下
D．在轻绳 A突然断裂的瞬间，球 1的加速度大小一定大于 g
【答案】D
【详解】A．以小球 1、2为整体，根据受力平衡可得
tan30°= F弹
(m1+m2)g
以小球 2为对象，根据受力平衡可得
tan30°= m2g
F弹
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