沪科版 (2019)必修 第一册4.5 牛顿运动定律的案例分析综合训练题

【名师】4.5牛顿运动定律的案例分析-1作业练习

一．单项选择

1．如图所示，A．B两物块质量均为m，用一轻弹簧连接，将A用长度适当的轻绳悬挂于天花板上，系统处于静止状态，B物块恰好与水平面接触，而没有挤压，此时轻弹簧的伸长量为x，现将悬绳剪断，则下列说法正确的是（　　）

A. 悬绳剪断瞬间A物块的加速度大小为3g

B. 悬绳剪断瞬间，A物块的加速度为2g

C. 悬绳剪断后A物块向下运动距离x时速度最大

D. 悬绳剪断后A物块向下运动距离x此时加速度最大

2．如图，两物块P．Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，开始时P静止在水平桌面上。将一个水平向右的推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半。已知P．Q两物块的质量分别为．，P与桌面间的动摩擦因数，重力加速度。则推力F的大小为（　　）

A． B． C． D．

3．如图所示，一滑块从足够长的粗糙斜面上的某位置以大小为10m/s的初速度沿斜面向上运动，斜面的倾角为滑块向上运动过程中的加速度大小为10m/s2。取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法错误的是（　　）

A．滑块向上运动的时间为1s

B．滑块向上运动的最大距离为10 m

C．斜面与滑块之间的动摩擦因数为0.5

D．滑块从开始运动到速度大小再次为10m/s所用的时间为6s

4．如图，两物块P．Q置于水平地面上，其质量分别为m．，两者之间用水平轻绳连接。两物块与地面之间的动摩擦因数均为μ ，重力加速度大小为g，现对Q施加一水平向右的拉力F，使两物块做匀加速直线运动，轻绳的张力大小为（　　）

A．F-2μmg B．F+μmg C．F-μmg D．F

5．如图甲，物体受到水平推力F的作用，在粗糙水平面上做直线运动。通过力传感器和速度传感器监测到推力F．物体速度v随时间t变化规律如图乙。g＝10m/s2，则（　　）

A．物体的质量m＝1.0kg

B．物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.40

C．前3s内物体的平均速度为1.5m/s

D．前3s内物体所受摩擦力为2N

6．如图所示，在水平面上放置着两个横截面为梯形的物体和，，和Q质量之比为，所有接触面均光滑。若把大小为．方向向左的水平推力作用在上，和Q恰好相对静止；若把大小为．方向向右的水平推力作用在Q上，和Q恰好相对静止，，，则为（　　）

A.  B.  C. 1 D. 大小关系不能确定

7．如图所示，质量为m的小球被非弹性绳A和B系住，其中B绳水平，下列说法正确的是

A. 平衡时水平绳拉力为

B. 剪断水平绳，斜绳的拉力不变

C. 剪断水平绳，小球的加速度为

D. 剪断斜绳，小球的加速度为

8．如图所示，竖直墙上的A点与水平地面上的M点到墙角的距离都为d，C点在M点正上方与A点等高，B点在C点正上方d处，某时刻同时由静止释放a．b．c三个小球，a球由A点释放沿光滑倾斜直轨道AM运动，b．c球分别由B．C点自由下落，它们运动到M点所用时间分别为ta．tb．tc，下列说法正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

9．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．

10．如图甲所示，用体重计研究运动与力的关系，测量者先静止站在体重计上，然后完成下蹲动作。该过程中体重计示数的变化情况如图乙所示。则（　　）

A 测量者经历了加速．减速．再加速．再减速四个阶段

B. 测量者在t1～t3时间内表现为先失重后超重

C. 测量者在t3时刻速度最小

D. 测量者在t4时刻加速度最大

11．如图所示，倾角为的斜面上有一固定挡板C，长度为m的木板B上有一个长度为m的木板A，AB上端齐平，B与斜面间的动摩擦因数为，AB之间的动摩擦因数为。现由静止释放AB，经过2s长木板B与C相碰，碰后B立即停止运动，重力加速度，，则下列说法中正确的有（　　）

A．释放AB后，两者将发生相对滑动

B．释放AB后，B下滑的加速度为6

C．B与C相碰时，A的速度大小为2m/s

D．释放AB后经过6s木板A恰好滑到长木板B的底端停下

12．如图，一凹形槽内有一轻质弹簧和一物块，槽内两端装有压力传感器。凹形槽静置在光滑斜面上，上下两端压力传感器的示数分别为和。当凹形槽沿斜面自由下滑时（　　）

A. 下压力传感器的示数变小

B. 下压力传感器的示数变大

C. 上压力传感器的示数为

D. 上压力传感器的示数为

13．如图所示，一个轻质弹簀固定在一小车的地板上，弹簧的上端连接一小球，小球通过轻质细绳悬挂在小车的顶板上。小车和小球一起以某一加速度向右做匀加速直线运动时，轻质弹簧刚好沿竖直方向，细绳与竖直方向成角。则下列说法正确的是（　　）

A．细绳对小球不一定有拉力的作用

B．轻弹簧对小球一定有弹力的作用

C．细绳对小球一定有拉力的作用，轻弹簧对小球不一定有弹力

D．细绳对小球不一定有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力

14．如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，竿上有一质量为m的人可以看成质点，当此人沿着竖直竿以加速度a加速下滑时，竿对地面上的人的压力大小为（　　）

A. （M+m）g+ma B. （M+m）g-ma

C. （M+m）g D. （M-m）g

15．如图所示是固定在小车上的水平横杆，物块M穿在杆上，M通过细线悬吊着小物体，当小车在水平地面上运动过程中，M始终未相对杆移动，M．与小车保持相对静止，悬线与竖直方向为，则M受到横杆的摩擦力为（ ）

A. 大小为方向水平向右

B. 大小为方向水平向右

C. 大小为方向水平向左

D. 大小为方向水平向左

16．如图甲所示，物体在水平恒力F作用下沿粗糙水平地面由静止开始运动，在时刻撤去恒力F，物体运动的图像如图乙所示。重力加速度g取，下列说法正确的是（ 　　）

A．物体在内的位移 B．恒力F与摩擦力f大小之比为

C．物体与地面间的动摩擦因数为 D．在撤去F前后两个阶段的平均速度大小之比为

17．如图甲，粗糙斜面与水平面的夹角为30°，质量为3kg的小物块（可视为质点）由静止从A点在一沿斜面向上的恒定推力作用下运动，作用一段时间后撤去该推力，小物块能到达最高位置C，小物块上滑过程中的图象如图乙，设A点为参考起点，，则下列说法正确的是（　　）

A．小物块最大高度为0.8m

B．小物块加速时的平均速度与减速时的平均速度大小之比为3：1

C．小物块与斜面间的动摩擦因数为

D．推力F的大小为40N

18．一物体在n个共点力作用下处于静止状态，若让其中一个力方向不变，大小逐渐减小到零，然后又逐渐恢复到原来的大小，在这一过程中物体的速度图像为（　　）

A.  B.  C.  D.

参考答案与试题解析

1．【答案】B

【解析】

【详解】AB．剪断悬绳前，对B受力分析，B受到重力和弹簧的拉力，知弹力

剪断悬绳瞬间，弹簧弹力不变，对A分析，A的合力为

由牛顿第二定律得

故B正确，A错误；

C．弹簧开始处于伸长状态，弹力

当物块A所受合力零时，即弹簧向下压缩，弹力

速度最大，解得

所以下降的距离为时速度最大，故C错误；

D．悬绳剪断后瞬间A物块加速度为，A物块向下运动距离x时，弹簧恢复到原长，此时物块A仅受重力，加速度为，可知D错误。

故选B。

2．【答案】A

【解析】

P静止在水平桌面上时，由平衡条件有

推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半，即

故Q物体加速下降，有

可得

而P物体将有相同的加速度向右加速而受滑动摩擦力，对P由牛顿第二定律

解得

故选A。

3．【答案】B

【解析】

A．滑块上滑做匀减速直线运动，由速度公式可得减速时间为

故A不符题意；

B．匀减速的位移为

故B符合题意；

C．上滑过程根据牛顿第二定律

解得

故C不符题意；

D．下滑过程根据牛顿第二定律

解得

滑块做匀加速直线运动

可得

故加速到10m/s总时间为6s，故D不符题意；

故选B。

4．【答案】D

【解析】

根据牛顿第二定律，对PQ的整体

对物体P

解得

故选D。

5．【答案】B

【解析】

AB．由图可知， 0？1s内物体静止，1？2s做加速度a=2m/s2的匀加速运动， 2？3s做匀速运动，由

得

故A错误B正确；

C．根据图线围成的面积求出前3s内物体的位移

前3s内物体的平均速度为

故C错误；

D．由速度时间图线知，在0？1s内，物体处于静止状态，由平衡条件可知摩擦力等于水平推力，在2？3s内，物体做匀速直线运动，由平衡条件可知推力等于滑动摩擦力f=2N，故在1？2s内，物体做匀加速直线运动滑动摩擦力也为2N。故D错误。

故选B。

6．【答案】A

【解析】

【详解】由题意，设P和Q的质量分别为7m和2m。当把大小为．方向向左的水平推力作用在上时，设整体的加速度大小为a1，则根据牛顿第二定律有

   ①

单独对Q分析，因为和Q恰好相对静止，根据力的合成与分解以及牛顿第二定律有

   ②

联立①②解得

   ③

当把大小为．方向向右的水平推力作用在Q上时，设整体的加速度大小为a2，则根据牛顿第二定律有

   ④

设Q对的弹力大小为T，则

   ⑤

根据牛顿第三定律可知对Q的弹力大小为

   ⑥

单独对Q分析，因为和Q恰好相对静止，在竖直方向上根据平衡条件有

   ⑦

联立④⑤⑥⑦解得

   ⑧

所以

   ⑨

故选A。

7．【答案】C

【解析】

【详解】A.由受力图可知，平衡时水平绳的拉力为mgtanα，选项A错误；
B.剪断水平绳，斜绳的拉力在瞬间可以突变，选项B错误；
C.剪断水平绳，将小球的重力沿绳的方向和垂直于绳的方向分解，沿垂直绳的方向产生加速度，大小为，选项C正确；
D.剪断斜绳，水平绳的拉力瞬间变为零，则小球的加速度为g，选项D错误；
故选C.

8．【答案】B

【解析】

【详解】竖直墙上的A点与水平地面上的M点到墙角的距离都为d，AM与水平方向夹角为45°，则有

C点在M点正上方与A点等高，有

B点在C点正上方d处，有

可得

故选B。

9．【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。

10．【答案】D

【解析】

【详解】A．根据图像可知，体重计示数与受支持力大小相等，支持力先小于重力，后大于重力，故先失重后超重，即经历先加速下降后减速下降，故A错误；

B．测量者在时间内表现为失重，因为支持力小于重力，合力向下，加速度向下，故B错误；

C．测量者在时刻之前，合力一直向下，向下加速，时刻速度最大，故C错误；

D．测量者时刻合力最大，根据牛顿第二定律可知，加速度最大，故D正确；

故选D。

11．【答案】D

【解析】

AB．由题意分析知AB一起沿斜面下滑的加速度为

A向下匀加速运动的加速度最大值为

故AB保持相对静止向下运动，故AB错误；

C．则B与C相碰时，A的速度为

故C错误；

D．当B停止运动后，A向下做减速运动，加速度为

A匀减速到0需要

下滑位移为

恰好停在长木板B的底端，故D正确。

故选D。

12．【答案】D

【解析】

【详解】凹形槽静置在光滑斜面上，对物块，根据平衡条件得

根据题意有

得

当凹形槽沿斜面自由下滑时，弹簧的长度不变，则下压力传感器的示数不变，对整体，根据牛顿第二定律有

得

对物块，根据牛顿第二定律有

解得

ABC错误，D正确。

故选D。

13．【答案】C

【解析】

小球向右做匀加速直线运动，合外力必定水平向右，而可能受到的弹簧弹力和重力均在竖直方向，故其一定受到细绳对它的拉力。

设系统的加速度为a，绳的拉力为T，根据牛顿第二定律

Tsin=ma

当

时，细绳竖直方向分力与重力恰好平衡，则此时轻弹簧对小球没有弹力的作用。

故选C。

14．【答案】B

【解析】

【详解】对竹竿上的人由牛顿第二定律知

所以

由牛顿第三定律知竹竿上的人对竹竿的摩擦力竖直向下，对竹竿由平衡条件知

由牛顿第三定律知竹竿对底人的压力

故B正确ACD错误。

故选B。

15．【答案】A

【解析】

【详解】分析：先对小球受力分析，根据牛顿第二定律列式分析；再对小球和滑块整体受力分析，根据牛顿第二定律列式求解．

解答：解：对小球受力分析，受重力mg和细线的拉力T，如图

根据牛顿第二定律，有Tsinθ=ma    ①，Tcosθ-mg=0  ②

再对m和M整体受力分析，受总重力（M+m）g．支持力N．摩擦力f，如图

根据牛顿第二定律，有f=（M+m）a   ③，N-（M+m）g=0   ④

由①②③④解得： tanθ=所以a="g" tanθ，f=（M+m）a=，方向水平向右

故选A．

点评：本题关键是先后对小球．滑块与小球整体受力分析后根据牛顿第二定律列式求解．

16．【答案】D

【解析】

A．在v-t图像中图线与时间轴所围成的面积等于位移的大小，3s内物体的位移大小应为9m，故A错误；

C．撤去力F后，物体受摩擦力作用而减速运动，由图乙知，加速度大小为3m/s2，而

a2=μg

得

μ=0.3

故C错误；

D．匀变速直线运动的平均速度等于初．末速度和的一半，故撤去F前后两个阶段的平均速度相同，故D正确；

B．根据牛顿第二定律可得

F-f=ma1

f=ma2

又由题图乙可知

a1=6m/s2

a2=3m/s2

联立解得

F∶f=3∶1

故B错误。

故选D。

17．【答案】D

【解析】

A．由图象可知，物体上升的最大位移

由几何关系得，小物块上升的最大高度

故A错误；

B．小物块加速时的平均速度与减速时的平均速度大小均为

则小物块加速时的平均速度与减速时的平均速度大小之比为1:1，故B错误；

C．由图象得，物体减速时的加速度大小

在匀减速直线运动过程中，由牛顿第二定律得

解得

故C错误；

D．由图象得，物体加速运动的加速度大小

在匀加速直线运动过程中，由牛顿第二定律得

解得

故D正确。

故选D。

18．【答案】D

【解析】

【详解】初始时物体在n个共点力的作用下处于平衡状态，让其中一个力方向不变，大小逐渐减小到零，然后又逐渐恢复到原来的大小，在此过程中物体受到的合力先逐渐增大，再逐渐减小。结合牛顿第二定律可知物体的加速度先逐渐增大，然后逐渐减小，故ABC错误，D正确。

故选D。