高中物理沪科版 (2019)必修 第一册4.5 牛顿运动定律的案例分析第一课时同步训练题

【基础】4.5牛顿运动定律的案例分析-1课时练习

一．单项选择

1．如图所示，静止在水平地面上的一辆小货车运载着5根完全相同．外表面光滑的匀质圆柱形木材，木材相互紧贴按图示（截面图）方式堆放在底板水平．两侧竖直的小货车上，C自由地摆放在A．B之间，若小货车突然向前加速启动，A．B．C始终与小货车保持相对静止，则与小货车静止时相比，启动时（　　）

A. A对C的支持力增大 B. B对C的支持力减小

C. A与C之间可能没有弹力作用 D. 地面对小货车的支持力会增大

2．如图所示，倾斜索道与水平线夹角，当载人车厢以加速度斜向上加速运动时，人对车厢的压力大小为体重的倍，此时人与车厢相对静止，设车厢对人的摩擦力为，人的体重为，重力加速度为，下列说法正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

3．原来静止在光滑平面上的物体，质量是，在的水平拉力作用下运动，则末的速度大小和内路程分别为（　 　）

A．   B．   C．   D． 

4．某大型游乐场内的新型滑梯可以等效为如图所示的物理模型，小明在滑梯上玩耍，他在AB段滑动时的动摩擦因数，BC段滑动时的动摩擦因数，他从A点开始下滑，滑到C点恰好静止，整个过程中滑梯保持静止状态。则小明从滑梯顶端A点滑到底端C点的过程中（　　）

A. 地面对滑梯的摩擦力方向先水平向左，后水平向右

B. 地面对滑梯始终无摩擦力作用

C. 地面对滑梯的支持力的大小始终等于小明和滑梯的总重力的大小

D. 地面对滑梯的支持力的大小始终小于小明和滑梯的总重力的大小

5．为了安全在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离我国交通管理部门规定：高速公路上行驶的汽车安全距离为200m，汽车行驶的最高速度为120km/h，g取10m/s2。已知驾驶员的反应时间大约为（0.3-0.6s），各种路面与轮胎之间的动摩擦因数如下表，请问交通部门规定的高速公路上汽车行驶的安全距离是怎样获得的（　　）

A．反应时间取0.3s，动摩擦因数取0.8

B．反应时间取0.45s，动摩擦因数取0.32

C．反应时间取0.45s，动摩擦因数取0.8

D．反应时间取0.6s，动摩擦因数取0.32

6．如图所示，在水平桌面上叠放着相同的甲．乙两块木板，在木板甲上放着质量为m的物块丙，木板与物块均处于静止状态，甲．乙之间以及乙与地面间的动摩擦因数均为，甲．丙之间动摩擦因数为，且，设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。现用水平恒力F向右拉乙，下列说法正确的是（ 　　）

A．甲．丙间一定无摩擦力

B．不管F多大，甲．丙一定不会发生相对滑动

C．甲．乙间的摩擦力大小可能等于F

D．甲．乙．丙不可能一起向右做匀速直线运动

7．如图所示，光滑斜面可以固定在竖直墙面和水平地面间与竖直墙面夹角成不同的角θ，A．B是斜面上两点，角θ分别为25°．35°．45°和55°时，让同一物块从A点由静止下滑到B点，物块下滑时间最短对应的角θ是（　　）

A．25° B．35° C．45° D．55°

8．如图所示，光滑斜面体固定在水平面上，倾角为30°，轻弹簧下端固定A物体，A物体质量为m，上表面水平且粗糙，弹簧劲度系数为k，重力加速度为g，初始时A保持静止状态，在A的上表面轻轻放一个与A质量相等的B物体，随后两物体一起运动，则（　　）

A. 当B放在A上的瞬间，A．B的加速度大小为0.5g

B. 当B放在A上瞬间，B对A的摩擦力方向水平向左

C. A和B一起下滑距离时，A和B的速度达到最大

D. 当B放在A上的瞬间，A对B的支持力大小等于mg

9．如图所示，传送带与水平面的夹角为，绷紧的传送皮带被电动机带动以的速度顺时针匀速运行。把质量为的工件轻放在传送皮带的底端，传送带底端到顶端的长度为。若工件与传送带之间的动摩擦因数，取。则（　 　）

A．工件刚放上传送带时的加速度为

B．工件在传送带上一直受到滑动摩擦力的作用

C．工件运动到传送带顶端所用时间为

D．若想让工件传送时间最短，则传送带速度至少为

10．如图所示，一足够长的传送带倾斜放置，倾角为，以恒定速率v=4m/s顺时针转动。一物块以初速度v0=12m/s从A端冲上传送带，若物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.25，g取10m/s2，，，则下列说法正确的是（　　）

A．物块以8m/s2的加速度匀减速至0后以4m/s2的加速度加速回到A点

B．物块从冲上传送带到返回A端所用的时间为

C．物块在上升阶段，在传送带上留下的划痕长为2m

D．物块在传送带上留下的划痕长为

11．如图所示，倾角为θ的足够长传送带以恒定的速率v0沿逆时针方向运行。t＝0时，将质量m＝1kg的小物块（可视为质点）轻放在传送带上，取重力加速度g＝10m/s2。则（　　）

A．1～2s内，物块的加速度为1m/s2

B．小物块受到的摩擦力的方向始终沿传送带向下

C．传送带的倾角θ＝30°

D．小物块与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.5

12．如图所示，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢水平底板间的接触面粗糙。用力向右推动车厢，使滑块和车厢一起向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是（　　）

A．弹簧一定处于压缩状态

B．弹簧一定处于伸长状态

C．滑块受到的摩擦力可能为0

D．滑块受到的摩擦力方向一定向右

13．如图所示，有材料相同的P．Q两物块通过轻绳相连，并在拉力F作用下沿斜面向上运动，轻绳与拉力F的方向均平行于斜面。当拉力F一定时，Q受到绳的拉力（　　）

A．与斜面倾角θ有关 B．与动摩擦因数有关

C．与系统运动状态有关 D．与两物块质量有关

14．如图所示，质量分别为M．m的滑块A．B叠放在固定的．倾角为θ的斜面上，A与斜面间．A与B之间的动摩擦因数分别为μ1．μ2，当A．B从静止开始以相同的加速度下滑时，关于B受到的摩擦力，下列说法正确的是（　　）

A. 等于零 B. 方向平行于斜面向下

C. 大小为μ2mgcosθ D. 大小为μ1mgcosθ

15．如图所示，质量相等的两木块A和B，当两木块用轻绳连接放置在水平面上时，用大小为F的拉力拉动向右加速运动，若地面为光滑，则绳的拉力大小为F1，若地面不光滑，则绳的拉力大小为F2。当两木块用轻绳相连，绕过滑轮放置（如图），A．B以相同大小的加速度一起加速运动，若地面光滑，则绳的拉力大小为F3，若地面不光滑，则绳的拉力大小为F4。关于绳子拉力大小关系，下列选项正确的是（    ）

A．

B．

C．

D．

16．如图所示，将一个质量为的小球与弹簧相连。弹簧的另一端与箱子顶端连接，小球的下端用细绳与箱子下面连接，整个装置放在升降机上。当升降机以加速度加速上升时，细绳的拉力为，若此将细绳剪断，则剪断的瞬间小球的加速度大小为（　　 ）

A． B． C． D．

17．在太空舱里测物体质量的原理如下：先对标准物体施加一水平推力，测得其加速度为，然后将标准物体与待测物体紧靠在一起，施加同一水平推力，测得共同加速度为。己知标准物体质量，则待测物体质量为（　 　）

A． B．

C． D．

18．如图所示，（a）图为研究木块运动情况的装置，计算机与位移传感器连接，计算机描绘木块对O点的位置随时间变化的图像是（b）图中的曲线②。（b）图中木块先后经过．．位置时的时间间隔相同。以下说法正确的是（　　）

A．若，则表明木块做匀加速直线运动

B．若，则表明木块一定做匀加速直线运动

C．若只增大木板的倾角，则计算机描绘的可能是（b）图中的曲线①

D．若只增大木块的质量，则计算机描绘的可能是（b）图中的曲线③

参考答案与试题解析

1．【答案】C

【解析】

【详解】AB．对C进行受力分析，设B对C的支持力与竖直方向的夹角为θ，根据几何关系可得

所以

θ=30°

同理可得，A对C的支持力与竖直方向的夹角也为30°；原来C处于静止状态，根据平衡条件可得

NBCsin30°=NACsin30°

NBCcos30°+NACcos30°=mg

设C的加速度为a，根据正交分解以及牛顿第二定律有

NBC′sin30°-NAC′sin30°=ma

NBC′cos30°+NAC′cos30°=mg

可见，NAC′< NAC，NBC′> NBC，即A对C的支持力减小．B对C的支持力增大，选项AB均错误；

C．当A对C的支持力为零时，根据牛顿第二定律可得

mgtan30°=ma

解得

a=g

选项C正确；

D．两种情况下，对整体分析，竖直方向合力均为零，地面对小货车的支持力不变，选项D错误。

故选C。

2．【答案】C

【解析】

【详解】把加速度分解成水平方向的加速度和竖直向上的加速度，以人为研究对象，根据牛顿第二定律得，竖直方向

解得

则

水平方向，根据牛顿第二定律

故C正确，ABD错误。

故选C。

3．【答案】C

【解析】

物体的加速度

则末的速度大小为

和内路程为

故选C。

4．【答案】A

【解析】

【详解】AB．小朋友在AB段做匀加速直线运动，将小朋友的加速度分解为水平和竖直两个方向，如图

以小朋友和滑梯整体为研究对象，由于小朋友有水平向左的分加速度，根据牛顿第二定律得知，地面对滑梯的摩擦力方向先水平向左。同理可知，小朋友在BC段做匀减速直线运动时，地面对滑梯的摩擦力方向水平向右，故A正确，B错误；

CD．以小朋友和滑梯整体为研究对象，小朋友在AB段做匀加速直线运动时，有竖直向下的分加速度，小朋友和滑梯整体处于失重状态，则由牛顿第二定律分析得知地面对滑梯的支持力F小于小朋友和滑梯的总重力。同理，小朋友在BC段做匀减速直线运动时，有竖直向上的分加速度，小朋友和滑梯整体处于超重状态，地面对滑梯的支持力大于小朋友和滑梯的总重力，故CD错误。

故选A。

5．【答案】D

【解析】

停车距离为

由题意可得

， ，

联立解得

则反应时间取0.3s，动摩擦因数为

反应时间取0.45s，动摩擦因数为

反应时间取0.6s，动摩擦因数为

所以ABC错误；D正确；

故选D。

6．【答案】B

【解析】

ABD．设甲．乙的质量为M，乙与地面的最大静摩擦力为

甲与乙的最大静摩擦力为

丙与甲的最大静摩擦力为

当时，甲．乙．丙都处于静止状态，故甲．丙之间没有摩擦力；当时，甲．乙．丙一起向右做匀速直线运动，故甲．丙之间没有摩擦力；设当甲相对乙即将滑动时的加速度为，此时甲．乙之间的静摩擦力达到最大，甲．丙相对静止，存在静摩擦力，对甲．丙组成的整体，根据牛顿第二定律有

解得

当丙相对甲即将滑动时的加速度为，此时甲．丙之间的静摩擦力达到最大，对丙，根据牛顿第二定律有

解得

因，故，说明甲．丙之间不可能相对滑动，故AD错误，B正确；

C．若甲．乙间的摩擦力大小等于F，则甲加速，而乙减速，故不可能出现这种情况，故C错误。

故选B。

7．【答案】A

【解析】

物块下滑加速度

根据匀变速直线运动中位移时间关系有

得

故角θ越小，下滑时间越短。

故选A。

8．【答案】C

【解析】

【详解】A．设A．B质量均为m，根据平衡条件可知初始时弹簧对A的弹力大小为

当B放在A上的瞬间，弹簧弹力不会发生突变，设A．B的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有

解得

故A错误；

BD．当B放在A上的瞬间，B的加速度方向沿斜面向下，同时存在水平向左和竖直向下的分量，所以A对B的摩擦力方向水平向左，根据牛顿第三定律可知B对A的摩擦力方向水平向右，且B处于失重状态，A对B的支持力大小小于mg，故BD错误；

C．初始时弹簧的伸长量为

A和B一起向下滑动时，弹簧弹力逐渐增大，A和B先做加速度减小加速运动，当加速度减为零时速度达到最大，此时弹簧的伸长量为

A和B一起下滑的距离为

故C正确。

故选C。

9．【答案】D

【解析】

A．工件轻轻地放在传送带底端后，受到重力．支持力和沿斜面向上的摩擦力作用，由牛顿第二定律得

μmgcosθ-mgsinθ=ma

解得

a=2.5m/s2

故A错误；

C．设工件加速到v0=2m/s时运动的位移为x，则有

2ax=v02

解得

x=0.8m<4m

工件加速到v0=2m/s时运动的时间为

所以工件在传送带上先匀加速运动后匀速运动，到达A端用时间

则工件从传送带底端B到顶端A的总时间

t=t1+t2=2.4s

故C错误；

B．工件与传送带之间有相对运动时是滑动摩擦力，工件与传送带之间没有相对运动时是静摩擦力，故B错误；

D．当物块一直加速时，时间最短，则传送带的最小速度

解得

故D正确。

故选D。

10．【答案】D

【解析】

A．对物块，开始阶段由牛顿第二定律可得

共速后

物块先以12m/s的初速度，8m/s2的加速度减速至4m/s，后又以4m/s2的加速度减速至0，再反向加速至回到A点，A错误；

B．运动学图像如图所示

物块上升到最高点的位移大小等于速度随时间变化的图线与时间轴所包围的面积的大小，物块沿传送带向上滑行的位移

物块上升到最高点后反向向下做初速度为零的匀加速直线运动，设返回到A点所需的时间为t3，下滑的位移

解得

则物块从冲上传送带到返回A端所用时间为

B错误；

C．在0到1s内传送带比物块速度慢，则滑块在传送带上的划痕为

此时划痕在物块的下方，在1s到2s内，传送带速度比物块速度大，则

因为L2<L1，所以在上升阶段产生的划痕为4m，此时物块在产生的划痕的中点，C错误；

D．在2s到时间内，物块向下滑了10m，传送带向上滑了m，则物块在传送带上的划痕为

故D正确。

故选D。

11．【答案】D

【解析】【分析】

由图象可以得出物体先做匀加速直线运动，当速度达到传送带速度后，由于重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，物块继续向下做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，结合加速度的大小求出动摩擦因数的大小。

A．速度时间图线的斜率表示加速度，1～2s内，物块的加速度

故A错误；

B．开始时，物块相对于传送带向上滑动，受到的摩擦力方向沿传送带向下，当速度与传送带相对后，所受的滑动摩擦力沿传送带向上，故B错误；

CD．开始匀加速运动的加速度

由牛顿第二定律得

速度相等后

联立两式解得

故D正确，C错误。

故选D。

【点评】

解决本题的关键理清物体在整个过程中的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解。

12．【答案】C

【解析】

AB．依题意，由于整体加速度大小未知，故若当滑块的加速度仅由静摩擦力产生时，弹簧将处于原长，故AB错误；

CD．依题意，若当滑块的加速度仅由弹簧的弹力产生时，则滑块受到的摩擦力为0，故C正确，D错误。

故选C。

13．【答案】D

【解析】

设P．Q的质量分别为m1．m2，Q受到绳的拉力大小为T，物块与斜面间的动摩擦因数为μ。根据牛顿第二定律，对整体进行分析，有

F－（m1＋m2）gsinθ－μ（m1＋m2）gcosθ=（m1＋m2）a

对Q进行分析，有

T－m2gsinθ－μm2gcosθ=m2a

解得

T=F

可见Q受到绳的拉力T与斜面倾角θ．动摩擦因数μ和系统运动状态均无关，仅与两物块质量和F有关。

故选D。

14．【答案】D

【解析】

【详解】对A．B整体进行分析，设整体的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有

解得

对B单独分析，设B受到的摩擦力大小为f，因为a＜gsinθ，所以f方向平行于斜面向上，根据牛顿第二定律有

解得

综上所述可知ABC错误，D正确。

故选D。

15．【答案】C

【解析】

先分析左图，若地面光滑，对整体，根据牛顿第二定律有

对A，根据牛顿第二定律有

解得

若地面不光滑，设A．B受地面的摩擦力均为f，对整体，根据牛顿第二定律有

对A，根据牛顿第二定律有

解得

故

再分析右图，若地面光滑，对整体，根据牛顿第二定律有

对A，根据牛顿第二定律有

解得

若地面不光滑，A受地面的摩擦力仍为f，对整体，根据牛顿第二定律有

对A，根据牛顿第二定律有

联立解得

即

故选C。

16．【答案】A

【解析】

对小球受力分析可知

F弹-mg-F=

解得

F弹=13.5N

剪断细绳瞬时，弹簧的弹力不变，则

解得

=3.5m/s2

故选A。
 

17．【答案】B

【解析】

对标准物体，由牛顿第二定律得

对标准物体和待测物体整体，由牛顿第二定律可得

代入数据解得

故选B。

18．【答案】C

【解析】【分析】

根据匀变速直线运动的推论分析木块是否做匀加速直线运动

根据加速度的变化，结合判断图象的变化

A．若，则

木块先后经过．．位置时的时间间隔相同，所以在这段时间内木块做匀速直线运动，故A错误；

B．若，则表明木块一定做匀速直线运动，故B错误；

C．只增大木板倾斜的角度，根据牛顿第二定律知加速度增大，由

可以看出增大，则增大，即相等的时间，位移增大，则木块相对传感器的位移随时间变化规律可能是图中的①，故C正确；

D．根据牛顿第二定律有

可知加速度与质量无关，则图线为②，故D错误。

故选C。

【点评】

解决本题的关键知道匀变速直线运动的推论，掌握牛顿第二定律的应用。