高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 牛顿运动定律的应用课时练习

2021-2022学年度高一物理第四章运动和力的关系第五节牛顿运动定律的应用（暑期衔接练习一）（人教版2019）

一、单选题

1．如图所示，在粗糙的水平面上放一质量为2kg的物体，现用F=8N的力，斜向下推物体，力F与水平面成角，物体与水平面之间的滑动摩擦系数为μ=0.5，则

A．物体对地面的压力为24N

B．物体所受的摩擦力为12N

C．物体加速度为

D．物体将向右匀速运动

2．2020年6月至8月，我国南方某些地区连日暴雨，共有433条河流发生超警戒线的洪水。某次无风的情况下，一雨滴在空中下落过程中的速度随时间变化的图像如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．雨滴下落过程中的加速度可能大于重力加速度

B．雨滴下落过程中的加速度方向发生了变化

C．随着雨滴速度的增加，空气阻力逐渐减小

D．当速度等于v0时，雨滴所受空气阻力等于重力

3．如图所示,滑轮的质量不计,已知三个物体的质量关系是,下列关于弹簧测力计的读数正确的是(  )

A．

B．

C．

D．无法判断

4．如图所示，将质量为M的U形框架开口向下置于水平地面上，用轻弹簧1、2及轻绳3将质量为m的小球悬挂起来．框架和小球都静止时弹簧1竖直，弹簧2、轻绳3均水平.现将弹簧1剪断，则在剪断后瞬间(    )

A．框架对地面的压力大小为(M＋m)g

B．框架对地面的压力大小为0

C．小球的加速度大小等于g

D．小球的加速度为0

5．如图所示，长为L=4m、质量为m=1kg的木板恰好静止在倾角为37°的足够长斜面上，一质量为m0=4kg的小物块（可视为质点）以v0=4m/s从左边某一位置（未画出）水平抛出，一段时间后恰好沿木板的平行方向滑上长木板的上端，经过时间1s后滑离长木板，不计空气阻力，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。下列说法正确的是（　　）

A．小物块在空中飞行的时间为0.4s

B．小物块在长木板滑行时，长木板的加速度为1.5m/s2

C．小物块与长木板上表面间的动摩擦因数为0.8

D．小物块在长木板滑行时，小物块的加速度0.8m/s2

6．如图所示，在倾角为的光滑斜面上，一质量为0.5kg的小车的支架上用轻绳连接着质量也为0.5kg的小球，小车在沿斜面向下的外力F作用下下滑，在小车下滑的过程中，轻绳恰好处于水平，g取，则下列说法正确的是（　　）

A．轻绳的拉力大小为5N

B．轻绳的拉力大小为10N

C．外力F为15N

D．外力F为20N

7．一雨滴从空中面静止开始竖直方向落下，假设雨滴下落过程中所受重力保持不变，且空气对雨滴阻力随其下落速度的增大而增大，则如图所示的图像中可能正确反映雨滴整个下落过程运动情况的是（　　）

A． B．

C． D．

8．如图所示，小球从竖直放置的轻弹簧正上方自由下落，在小球接触弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中，小球的动能

A．一直变大

B．一直变小

C．先变小后变大

D．先变大后变小

9．一粒石子和一泡沫塑料球以相同初速度同时竖直向上抛出，泡沫塑料球受到的空气阻力大小与其速度大小成正比．忽略石子受到的空气阻力，石子和塑料球运动的速度v随时间t变化的图象如图所示，其中可能正确的是(  )

A． B． C． D．

10．如图所示， A、B两物体的质量分别为 M和 m，用跨过光滑定轮的轻绳相连，A物体与水平桌面间的动摩擦因数为 μ，重力加速度g，在A物体加速向右运动过程中（B物体落地前）， A的加速度大小为

A． B． C． D．g

二、多选题

11．如图所示，初始时A、B两木块在水平方向的外力作用下贴在竖直墙面上处于静止状态，A与B、B与墙面之间的动摩擦因数都为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。两木块质量相等，都为，当外力为不同值时，关于A、B之间的摩擦力，B与墙壁之间的摩擦力的大小，下列说法中正确的是（取10 m/s2）

A．当时，

B．当时，，

C．当时，，

D．当时，，

12．如图，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a和b．a球质量为m，静置于地面；b球质量为3m，用手托往，高度为，此时轻绳刚好拉紧．从静止开始释放b后，下列说法中正确的是（    ）

A．b落地前，a的加速度与b的加速度相同

B．b落地前后，a的加速度大小之比为

C．a上升的总高度为h

D．a上升的总高度为1.5h

13．如图，倾斜轨道与传送带平滑相接，物体从某一高度静止下滑，通过粗糙的静止水平传送带后，落在地面P点。传送带匀速转动起来以后，物体仍从同一高度静止下滑，则物体通过传送带后（　　）

A．若传送带沿逆时针方向转动，则物块可能返回到斜面

B．若传送带沿逆时针方向转动，则物块一定落在P点

C．若传送带沿顺时针方向转动，则物块可能落在P点右侧

D．若传送带沿顺时针方向转动，则物块可能落在P点

14．如图，甲乙两光滑小球原在水平面以相同速度向右运动，现甲向右运动要通过一段坡路ABC，乙要经过一个坑DEF，若经ABC和DEF的路程相等，两球通过C或F到达右端水平面时速度相等，则

A．甲由A到C的时间比乙由D到F的短

B．甲由A到C的时间比乙由D到F的长

C．甲从A到C的过程中加速度先较小再增大

D．乙从D到F的过程中加速度先增大再减小再增大再减小

15．正沿平直轨道向右匀速行驶的车厢内，用水平绳a和倾斜绳b共同固定一个小球，如图所示。若车厢改作加速运动，则两绳的拉力与的变化情况是（    ）

A．增大 B．减小

C．不变 D．、的合力增大

三、解答题

16．如图所示，物块A（可视为质点）放在水平面上的木板B上用一根细绳通过动滑轮连接，滑轮两侧细线保持水平且足够长。已知A、B间的动摩擦因数μ1=0.5，B与地面间的动摩擦因数μ2=0.1，物块A的质量为、木板B的质量为，不计细线和滑轮的质量，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2.开始时A、B均静止，现在滑轮的轴上施加水平向右的拉力F。

(1)若拉力F=12N，求B对A的摩擦力？

(2)要使A、B不发生相对滑动，F不得超过多少？

17．如图所示，固定斜面倾角为，其上表面粗糙，顶端固定一垂直于斜面的挡板，底端左侧由多段水平轨道组成（图中没有全部画出），按粗糙段、光滑段交替排列，每段距离均为，水平轨道的右端与斜面底端平滑连接。一小物体在底端以初速度沿斜面向上运动，经小物体与挡板发生碰撞，反弹速率为碰撞前速率的，已知小物体与所有粗糙面之间的动摩擦因数为，已知，，重力加速度取。求：

(1)斜面长度；

(2)小物体回到斜面底端的速度大小；

(3)小物块最终停止的位置。

18．如图所示，质量均为m=1kg的长方体物块A、B叠放在光滑水平面上，两水平轻质弹簧的一端固定在竖直墙壁上，另一端分别与A、B相连接，两弹簧的原长均为L0=0.2m，与A相连的弹簧的劲度系数kA=100N/m，与B相连的弹簧的劲度系数kB=200N/m。开始时A、B处于静止状态。现在物块B施加一水平向右的拉力F，使A、B静止在某一位置，此时拉力F=3N，使A、B静止在某一位置，A、B间的动摩擦因数为μ=0.5，撤去这个力的瞬间（A、B无相对滑动，弹簧处于弹性限度内），求：

(1)物块A的加速度的大小；

(2)如果把拉力改为F′=4.5N（A、B无相对滑动，弹簧处于弹性限度内），其它条件不变，则撤去拉力的瞬间，求物块B对A的摩擦力比原来增大多少？

19．风筝滑雪是一种新兴的冬季运动，滑雪者借助风的力量在雪地或者冰面上滑行，时速可达上百公里。如图所示，运动员站在滑雪板上，在细风筝线的牵引下在水平雪面上以10的速度匀速滑行，测得风筝线与水平方向的夹角。已知运动员和滑雪板的总质量，风筝质量，滑雪板与雪面间的动摩擦因数，取，，，不考虑空气阻力的影响。、

(1)求风筝所受风力F的大小及方向。

(2)某时刻，运动员滑到动摩擦因数为0.015的冰面上，设风筝所受的风力不变，经多长时间运动员时速可达上百公里？

20．如图所示，质量为m=5kg的物体受到沿斜面的拉力F=35N的作用下，以v=14m/s的速度沿斜面匀速向上运动，斜面倾角为30°，g取10m/s2。（设斜面足够长）求：

（1）物体与斜面间的动摩擦因数；

（2）若某时刻突然撤去拉力F，求撤去力F后5秒末物体的速度v。

四、填空题

21．如图甲，质量 m=2kg 的小物块以初速度 v0=11m/s从 θ=53° 固 定斜面底端先后两次滑上斜面，第一次对小物块施加一沿斜面向上的恒力 F，第二次无恒力 F。图乙中的两条线段 a、b 分别表示先后两次小物块沿斜面向上运动的 v-t 图像，不考虑空气阻力，恒力 F 的大小为_____N，小物块先后两次在上升过程中机械能的减小量之比为_____。

22．一物块静置于水平面上，现用一与水平方向成37°角的拉力F使物体开始运动，如图A．所示．其后一段时间内拉力F随时间变化和物体运动速度随时间变化的图像如图B．所示，已知物块的质量为0.9kg，g=10m/s2．根据图像可求得，物体与地面间的动摩擦系数为___________，0~1s内拉力的大小为_________N．（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

23．如图所示，小华用大小为F、方向水平向右的力拉一静止在水平地面上质量为m的木箱，但没拉动，此时木箱与地面间的静摩擦力大小为______，方向______（填“水平向左”或“水平向右”）；当水平拉力增大为2F时，木箱沿水平地面做匀加速直线运动，若木箱与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则木箱的加速度大小为____________。

24．一辆质量是的汽车在水平路面上由静止开始匀加速行驶，受到的牵引力是，阻力是.这辆汽车运动的加速度是________，10s末汽车的速度是________.

25．用2N的水平力拉一个静止在水平面上的物体，可使它获得1m/s2的加速度；若用3N的水平力拉这个静止物体，可使它获得2m/s2的加速度。则物体受到的滑动摩擦力的大小是________N。

参考答案

1．A

【解析】

受力分析如图所示，在竖直方向上，由平衡条件得，物体与水平地面间最大静摩擦力，水平方向上 ，由于，物体将静止不动，故物体所受的摩擦力为静摩擦力，综上分析，正确答案为A．

2．D

【详解】

CD．由v-t图像可知雨滴做加速度减小的加速运动最终匀速。雨滴下落过程受重力和空气阻力，根据牛顿第二定律

mg-f=ma

加速度减小是因为随着速度的增加空气阻力增大，而最终匀速时空气阻力等于重力，选项C错误，D正确；

B．因为匀速之前一直加速，所以加速度方向始终竖直向下，选项B错误；

A．因为加速度方向一直向下，阻力小于重力，所以根据

mg-f=ma

加速度不可能大于g，选项A错误。

故选D。

3．A

【解析】

【详解】

由可知，向下加速，处于失重状态；向上加速，处于超重状态．与通过绳子连接，两部分的加速度大小相等，整体系统对弹簧测力计的拉力：．因为，所以，故A正确，BCD错误．

4．C

【解析】

【详解】

剪断弹簧1瞬间，弹簧的弹力立即为零，小球所受合外力为mg，由牛顿第二定律可知此时小球的加速度大小为g，故C正确，D错误；框架受重力和支持力作用，由牛顿第三定律可知，框架对地面的压力大小为Mg，故AB错误。

5．C

【详解】

A．小物块平抛后恰好沿木板的平行方向滑上长木板，将滑上长木板时的速度分解，可得

解得

故A错误；

BCD．设长木板与斜面间的动摩擦因数为μ1，小物块与长木板间的动摩擦因数为μ2，根据长木板原来恰好静止有

可知

μ1=tan37°=0.75

小物块滑上长木板的速度

两者发生相对滑动，小物块减速，长木板加速，设小物块的加速度大小为a1，长木板的加速度大小为a2，对小物块，由受力分析和牛顿第二定律得

同理，对长木板有

由运动学公式有

代入数据解得

a1=0.4m/s2

a2=1.6m/s2

μ2=0.8

故BD错误；C正确。

故选C。

6．C

【详解】

取小球为研究对象，由牛顿第二定律得

解得

小球与小车相对静止一起下滑，具有共同的加速度，则小车的加速度大小也为。将小车和小球视为整体，在沿斜面方向根据牛顿第二定律有

代入数据解得

故选C。

7．C

【详解】

根据牛顿第二定律得

可知速度增大，阻力增大，加速度减小，雨滴做加速度减小的加速运动，当加速度减小到零，雨滴做匀速直线运动，所以雨滴匀速前的速度—时间图象非直线。

因为阻力随速度增大而增大，所以阻力—时间图象与速度—时间图象接近，又因为

所以加速度—时间图象非直线。故C正确，ABD错误。

故选C。

8．D

【详解】

球与弹簧接触后，受到竖直向下的重力与竖直向上的弹簧弹力作用；开始，小球的重力大于弹力，合力向下，加速度向下，小球向下做加速运动；随小球向下运动，弹簧的弹力增大，合力减小，加速度减小，小球做加速度减小的加速运动，合力为零时，小球速度最大；以后当弹簧的弹力大于小球重力后，合力向上，加速度向上，速度方向与加速度方向相反，小球做减速运动，随小球向下运动，弹力增大，小球受到的合力增大，加速度增大，小球做加速度增大的减速运动，直到减速到零；由以上分析可知，小球的速度先增大后减小，动能先增大后减小；

A. 一直变大，与结论不相符，选项A错误；

B. 一直变小，与结论不相符，选项B错误；

C. 先变小后变大，与结论不相符，选项C错误；

D. 先变大后变小，与结论相符，选项D正确。

9．D

【详解】

忽略石子受到的空气阻力，石子只受重力，加速度恒为g，v-t图象是向下倾斜的直线.对于泡沫塑料球，根据牛顿第二定律得：上升过程有，下降过程有，又，得，则上升过程中，随着v的减小，a减小；，则下降过程中，随着v的增大，a减小；所以a不断减小，方向不变，故ABC错误，D正确；故选D.

10．A

【详解】

根据牛顿第二定律，对物体A：，对物体B：mg-T=ma，联立解得：

，故A正确，BCD错误。

11．ACD

【详解】

A．当时，A、B间及B与墙面间均没有相互的挤压，没有摩擦力，故A正确；

B．当时，B与墙面间的最大静摩擦力为

小于两木块的重力故整体下滑，则B与墙壁之间的摩擦力为滑动摩擦力，即；A、B相对静止，整体下滑的加速度

对A分析，根据牛顿第二定律，A、B间的摩擦力为

故B错误；

C．当时，B与墙面间的最大静摩擦力，小于两木块的重力故A、B整体下滑，摩擦力；A、B相对静止，由牛顿第二定律可知，整体下滑的加速度为

则对A分析可知，解得

故C正确；

D．当时，B与墙面间最大静摩擦力

大于两木块的重力，两木块均保持静止，

，

故D正确.

故选ACD。

12．BD

【解析】

【详解】

A．因为a球、b球以绳相连可以整体分析，加速度大小相等，方向相反，故A错误.

B．b球落地前，以a球、b球整体由牛顿第二定律可以知道：

解得.

b球落地后，对a球分析有：

解得，所以a2=2a1，故B正确.

CD．由题意可知b球落地时a球离地高度为h，设b球落地后a球继续上升的高度为：

以ab整体由动能定理可以知道：

联立解得，故b求上升的总高度为：

故C错误，D正确

13．BCD

【详解】

AB．物体从某一高度开始自由下滑，通过粗糙的静止水平传送带后，落在地面P点，这个摩擦力是滑动摩擦力，方向向后。传送带逆时针匀速转动起来以后，物体所受的摩擦力大小和方向都不变，仍从某一高度开始自由下滑，物体的运动情况也不变，若物体静止前离开传送带，则物体通过传送带后一定落在P点，A错误，B正确；

CD．若传送带沿顺时针方向转动且小于物块滑上传送带的初速度，滑动摩擦力向后，物块做减速运动，若共速前离开传送带，物块仍然落在P点；若传送带沿顺时针方向转动且大于物块滑上传送带的初速度，滑动摩擦力向前，物块做加速运动，无论是否共速，物块都落在P点右侧，CD正确。

故选BCD。

14．BD

【解析】试题分析：根据两小球的速度变化判断运动时间；将小球的运动看作在倾斜角在变化的斜面上的运动，结合牛顿第二定律分析解题．

设两球在A、D两点的速度为v，甲先减速后加速，整个过程中的平均速度小于v，而乙先加速后减速，整个过程中的平均速度大于v，而ABC和DEF的路程相同，所以根据可知乙球所用时间段，甲球所用时间长，A错误B正确；甲的运动过程中，从A到B过程中，坡与水平方向的夹角从0到0，设为， 先增大后减小，从B到C过程，坡度也是从0到0，故先增大后减小，而根据牛顿第二定律可得运动的加速度为，故从A到C过程中，加速度先增大后减小，再增大再减小，乙的运动过程中，也是如此，坡度先增大后减小，再增大在减小，故乙的加速度先增大再减小再增大再减小，C错误D正确．

15．AC

【详解】

设绳b与竖直方向夹角为，当小车匀速运动时，

若车厢改作加速运动，设加速度为a，则

由于小球的重力不变，对比可以看出，增大，不变，故AC正确，BD错误；

故选AC。

16．(1)3N，方向水平向左；(2)24N

【详解】

(1)假设AB间无相对滑动，对整体有

解得

a=3 m/s2

对物块A有

解得

所以假设成立，A、B之间为静摩擦，B对A的摩擦力大小为3N，方向水平向左。

(2)A与B间摩擦力为最大静摩擦时恰好不相对滑动，设此时拉力为F1，对A有

对B有

代入数据联立可得

F1=24N

即F不得超过24N。

17．(1)；(2)；(3)

【详解】

(1)假设斜面长度为s，物体在斜面向上运动时加速度为a1，物体质量为m，由牛顿第二定律可得

解得

根据运动学公式有

(2)设碰撞前速度为v1，碰撞后物体以v2的速度向下做匀加速直线运动，加速度为a2，到达底端速度为v3，由牛顿运动定律和运动学公式得

解得

解得

(3)物体接下来向左做直线运动，设在粗糙面上运动时加速度为a3，在粗糙段运动的总距离为s1，由牛顿第二定律得

解得

由运动学公式得

可知到达第7个粗糙段后停了下来

所以物体在距离斜面底端左侧4.9m的地方停下来

18．(1)1.5m/s2；(2)0.25N

【详解】

(1)在拉力撤去前，根据受力平衡有

代入数据解得

x1=0.01m

拉力F撤去后的瞬间，对A、B整体根据牛顿第二定律有

F=2ma1

解得

a1=1.5m/s2

以A为研究对象，用隔离法有

kAx1+Ff =ma1

解得

即A、B之间相对静止，为静摩擦力，所以物块A的加速度为

a1=1.5m/s2

(2)在拉力改为F′=4.5N后，撤去拉力前，根据受力平衡有

代入数据解得

x2=0.015m

拉力F撤去后的瞬间，对A、B整体根据牛顿第二定律有

F′=2ma2

解得

a2=2.25m/s2

以A为研究对象，用隔离法有

kAx2+Ff ′=ma2

解得

Ff′=0.75N

故

ΔFf =Ff′－Ff =0.25N

19．(1)，；(2)

【详解】

(1)对于运动员，设其受风筝线拉力的大小、地面的支持力大小分别为T和N

对于风筝，设风筝所受风力的大小为F，风力与竖直方向的夹角为α

解得

(3)设运动员加速到

需用时t，对运动员和风筝整体有

解得

20．（1）0.23；（2）9m/s

【详解】

（1）物体向上匀速运动时，受力如图所示

支持力为

由平衡条件得：滑动摩擦力为

则动摩擦因数为

（2）当撤去F时，物体先向上做匀减速运动，加速度大小为

历时t1速度减为零

然后由最高点由静止加速返回，加速度大小为

故撤去F后5s末的速度即为向下返回3s末的速度

v=a2t2=3×3m/s=9m/s

21．2    11:15   

【解析】

【详解】

（1）有速度时间图象可得两次物体的加速度：有恒力时：；无恒力时：。有牛顿第二定律得：无恒力时，解之得：。有恒力时：，可求恒力.

（2）第一次物体沿着斜面上升的距离，上升的高度。第二次物体沿着斜面上升的距离，上升的高度为。第一次损失的机械能为。第一次损失的机械能为，所以小物块先后两次在上升过程中机械能的减小量之比为

22．       

【详解】

当物体做匀速直线运动时，拉力等于摩擦力，即当时，做匀速直线运动，所以，解得：

物体在0-1s内做初速度为零的匀加速直线运动，加速度

在0～1s内对物体受力分析由牛顿第二定律可得，，解得

23．F    水平向左       

【详解】

[1]小华用大小为F、方向水平向右的力拉一静止在水平地面上质量为m的木箱，但没拉动，可知木箱在水平方向上受拉力和静摩擦力平衡，则

，

[2]静摩擦力方向与物体间的运动趋势相反，木箱相对地面有向右的运动趋势，故方向水平向左；

[3]根据牛顿第二定律得：

，

解得木箱的加速度

。

24．3    30   

【详解】

[1]．根据牛顿第二定律：

F-f=ma

解得

[2]．10s末汽车的速度是

.

25．1N

【详解】

[1]根据牛顿第二定律

代入数据整理得