4.6牛顿运动定律的应用 课时作业（Word版含解析）

2021-2022学年教科版（2019）必修第一册
4.6牛顿运动定律的应用
课时作业（解析版）
1．2020年11月24日4时30分，我国在文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，执行地外天体采样返回任务。如图所示，发射嫦娥五号时，长征五号遥五运载火箭内燃料燃烧所生成的炽热气体，从火箭尾部的喷管快速喷出，推动火箭加速上升。下列相关说法正确的是（　　）
A．点火瞬间，火箭的速度为零，所以加速度也为零
B．开始上升时，火箭的速度很小，但加速度可能很大
C．加速上升过程中，火箭处于失重状态
D．加速上升过程中，炽热气体对火箭的作用力大于火箭对炽热气体的作用力
2．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，力F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示，重力加速度g取10m/s2，利用两图像可以求出物块的质量及物块与地面之间的动摩擦因数（　　）
A．m=1.5kg
B．m=0.5kg
C．m=1.5kg
D．m=0.5kg
3．张家界的百龙电梯是世界上最高、最重、运行速度最快的观光电梯，是一座从水绕四门前往袁家界连接了天子山的垂直交通工具。小明乘坐该电梯从山脚到山顶，需要经历向上加速、匀速和减速的过程，则（　　）
A．向上加速运动时，小明的惯性不变
B．向上减速运动时，小明的惯性减小
C．向上加速运动时，小明处于失重状态
D．向上减速运动时，小明处于超重状态
4．如图所示，轻绳一端连接一质量为的物体，另一端固定在左侧竖直墙壁上，轻绳与竖直墙壁间夹角为，物体右侧与一轻弹簧相连，轻弹簧另一端固定于右侧竖直墙壁上，此时物体对光滑地面的压力恰好为零，重力加速度，则（　　）
A．此时物体受四个力作用
B．若突然撤去弹簧的瞬间，物体向左加速运动
C．若突然剪断轻绳的瞬间，物体受个力作用
D．若突然剪断轻绳的瞬间，物体的加速度大小为
5．如图所示，一长木板斜靠在竖直墙上的A点，其与水平面的夹角为53°；另一不同材料的长木板斜靠在竖直墙上的B点（其与水平面的夹角未知），两长木板底端都在C点并处于同一竖直平面内。将一光滑的小物体分别从A、B两点由静止释放，发现物体到达C点所用的时间相等；将另一粗糙的小物体分别从A、B两点由静止释放，物体到达C点所用的时间仍然相等。若粗糙物体与木板AC间的动摩擦因数为，与木板BC间的动摩擦因数为，取，不计空气阻力。下列判断正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，倾角为α的传送带以恒定速度v0逆时针运行。一小滑块从斜面顶端由静止释放，滑块与传送带间的动摩擦因素小于tanα。滑块在传送带上运动的过程中，其速度v随时间t变化的图像关系可能是（　　）
A．B．C．D．
7．如图所示为冲关游戏的一个项目，导轨倾斜固定，倾角为，导轨内置一滑轮，绳子一端与滑轮相连，另一端与抱枕相连。选手抱住抱枕后沿导轨下滑，绳与竖直方向夹角为，且保持不变。已知抱枕质量为，选手质量为，不计一切阻力，下列说法正确的是（　　）
A．选手与抱枕一起做匀速直线运动
B．绳子对抱枕的作用力大小为
C．抱枕对选手的作用力大小为
D．选手质量越大，角越小
8．如图所示，蹦极是一种极限体育项目，运动员从高处跳下，弹性绳被拉伸前做自由落体运动，弹性绳被拉伸后在弹性绳的缓冲作用下，运动员下落一定高度后速度减为零。从弹性绳开始张紧到运动员下落到最低点的过程中，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．运动员的速度先增大后减小
B．运动员的加速度一直增大
C．运动员一直处于失重状态
D．运动员一直处于超重状态
9．摩天大楼中有一部从一楼直通顶层的客运电梯，其简化模型如图（甲）所示。电梯受到的拉力F是随时间t变化的。电梯在t=0时由静止开始沿竖直方向运动，F-t图像如图（乙）所示。电梯总质量m=1.0×103kg，忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2。若取电梯向上运动的方向为正，在图中能表示电梯运行的v-t图像是（　　）
A．
B．
C．
D．
10．如图，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于伸长状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是（　　）
A．向右做加速运动
B．向右做减速运动
C．向左做匀速运动
D．向左做减速运动
11．如图甲，水平传送带逆时针匀速转动，一小物块以某一速度从最左端滑上传送带，取向右为正方向，从小物块滑上传送带开始计时，其运动的v-t图像（以地面为参考系）如图乙所示，g取10m/s2则（　　）
A．传送带的速度大小为1.0m/s
B．小物块与传送带间的动摩擦因数为0.2
C．小物块相对传送带滑动的总时间为4.5s
D．小物块相对传送带滑动的总距离为4.5m
12．为估测地铁启动过程中的加速度，小明把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布固定在地铁的竖直扶手上，在地铁启动后的某段加速过程中，细绳偏离了竖直方向，他用手机拍摄了当时的情景，如图所示，拍摄方向跟地铁前进方向垂直，已知当地重力加速度为g，根据这张照片估测地铁启动过程的加速度，下列说法正确的是（　　）
A．还必须用天平测量圆珠笔的质量
B．还必须测量地铁启动后的速度
C．可以用量角器测量细线与竖直扶手的夹角
D．可以用刻度尺测量细线的长度和圆珠笔到竖直扶手的距离
13．如图所示，两个完全相同的物块A和B通过一段轻绳连接，在恒定外力F的作用下，两个物块一起向上运动。情况一：若忽略空气阻力，此时轻绳的拉力为，在A上粘一小物块，轻绳的拉力为，在B上粘一小物块，轻绳的拉力为。情况二：若考虑空气阻力，此时轻绳的拉力为，在A上粘一小物块，轻绳的拉力为，在B上粘一小物块，轻绳的拉力为，假设物块受到的空气阻力与物块的体积成正比。下列说法正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
14．质量为、足够长的木板静置于水平地面上，一质量也为的滑块沿弧形轨道下滑后以的速度从木板的左端滑上木板，如图所示。已知木板与滑块间的动摩擦因数，木板与地面间的动摩擦因数，取重力加速度大小，最后木板和滑块都停止运动，下列说法正确的是（　　）
A．滑块刚滑上木板时，滑块的加速度大小为
B．滑块刚滑上木板时，木板的加速度大小为
C．滑块在木板上滑动后，滑块和木板相对静止
D．整个过程中，木板在地面上滑行的距离为
15．台秤秤盘放在箱式电梯里，在秤盘里放着一物体。如图所示，乙图为电梯匀速运动的照片。在电梯运动过程中，某人在不同时刻还拍了甲和丙两张照片，从这三张照片可判定（　　）
A．拍摄甲照片时，台秤秤盘上的物体重力增加
B．拍摄甲照片时，电梯可能处于减速下降状态
C．拍摄丙照片时，电梯可能处于加速下降状态
D．拍摄丙照片时，电梯可能处于减速上升状态
16．在竖直向上运动的火箭中有一个机器上固定着足够长的木板，木板中间位置有一个质量的物块，物块与木板之间的动摩擦因数，火箭从静止开始竖直向上做加速运动，加速度与时间的关系为。时刻给物块施加水平向左、大小为20N的恒力F，重力加速度恒定不变。
（1）物块的水平速度何时最大?最大值为多少?
（2）若物块始终未离开木板，开始运动后经多长时间物块相对木板静止?
17．如图，传送带以的速度逆时针转动，一个质量的物体从传送带顶端以的速度沿传送带滑入，若传送带与水平方向成，物体与传送带间的动摩擦因数，传送带底端到顶端长，g取10m/s2，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。求：
(1)物体从传送带底端滑出时的速度大小；
(2)若在物体滑入传送带运动了0.5s时，传送带突然停止，物体在传送带上滑动过程中，因与传送带间的摩擦而产生的热量。
18．如图所示，斜面与水平面间的夹角，物体A和B的质量分别为、。两者之间用质量可以不计的细绳相连。求：
（1）如A和B对斜面的动摩擦因数分别为时，两物体的加速度各为多大？绳的张力为多少？
（2）如果把A和B位置互换，两个物体的加速度及绳的张力各是多少？
（3）如果斜面为光滑时，则两个物体的加速度及绳的张力又各是多少？
19．如图所示，一质量为M=0.9kg的长木板B在粗糙的水平面上向右运动，某一时刻长木板的初速度为v0=5.5m/s，此时将一质量m=0.2kg的物块A（可视为质点）无初速度地放在长木板右端，经过1秒后物块A刚好没有从木板的左端滑出。已知物块A与长木板B之间的动摩擦因数为μ1=0.25，长木板B与地面之间动摩擦因数为μ2=0.2，g取10m/s2，求：
（1）相对运动过程中物块A的加速度大小；
（2）长木板B的长度；
（3）从将物块A放上长木板开始到最后相对地面静止，物块A相对地面的位移x。
20．如图所示，顶端固定有光滑滑轮的斜面体静止在地面上，倾角，右侧等高处紧靠滑轮有一逆时针转动的水平足够长的传送带，速度。质量分别为、的小滑块P和Q用不可伸长的细绳连接并跨过滑轮，细绳分别平行于斜面和传送带，它们均以的速度分别滑上斜面和传送带。P与斜面间的动摩擦因数，Q与传送带间的动摩擦因数，取，斜面体足够长且始终静止。已知求：
（1）向上滑动时，P受到摩擦力的大小；
（2）向上滑动时，细绳拉力大小；
（3）在斜面体上运动的时间保留三位有效数字。
参考答案
1．B
【详解】
A．火箭点火升空瞬间由于推动力作用，火箭立刻获得加速度，虽然速度为零，但是加速度不为零，A错误；
B．火箭点火升空的瞬间，速度很小，但是速度变化可能很快，即加速度可能很大，B正确；
C．加速上升过程中，加速度方向向上，则火箭处于超重状态，C错误；
D．加速上升过程中，炽热气体对火箭的作用力和火箭对炽热气体的作用力是相互作用力，大小相等，方向相反，D错误。
故选B。
2．B
【详解】
由v?t图象可知，物块在2?4s内做匀速运动，物块受力平衡，由F?t图象知，2?4s内
故
由v?t图象可知，0～2s内做匀加速运动，由
在2～4s内由牛顿第二定律有
可得
由滑动摩擦公式有
可得
故B正确。
故选B。
3．A
【详解】
AB．惯性只与质量有关，与运动状态无关，选项A正确，B错误；
CD．向上加速运动时，加速度向上，小明处于超重状态；向上减速运动时，加速度向下，小明处于失重状态，选项CD错误。
故选A。
4．D
【详解】
A．此时物体对地面的压力恰好为零，由受力分析可知物体受3个力作用，故A错误；
B．若突然撤去弹簧的瞬间，轻绳上的拉力会瞬间消失，物体受重力和支撑力两个力作用，保持静止，故B错误；
CD．若突然剪断轻绳的瞬间，弹力不会变化，物体受重力、支撑力、弹簧弹力，
弹簧弹力
加速度大小为，故C错误，D正确。
故选D。
5．C
【详解】
设BC与水平方向夹角，C点距墙角L，将一光滑的小物体从A点由静止释放，加速度为，据运动学公式可得
联立可得
同理可得，当光滑的小物体从B点由静止释放后满足
对比可得。
将另一粗糙的小物体分别从A、B两点由静止释放，由牛顿第二定律分别可得加速度为
位移分别满足
联立代入数据可得，C正确。
故选C。
6．C
【详解】
静止释放时，对滑块受力分析可得
所以滑块将以a1做匀加速运动，当滑块与传送带共速，由于滑块与传送带间的动摩擦因素小于tanα，所以
滑块将继续做加速运动，根据牛顿第二定律
通过加速度的表达式可以判断出
故选C。
7．C
【详解】
A．由于不计一切阻力，系统具有相同的加速度，根据牛顿第二定律可得：
选手与抱枕一起做匀加速直线运动，故A错误；
B．以选手与抱枕整体为研究对象，受到重力和绳子的拉力作用，合力方向沿斜面向下，则有
解得a=gsinβ，所以α=β，即绳子的拉力方向垂直于导轨，则绳子对抱枕的作用力大小为
F拉=（m1+m2）gcosβ
故B错误；
C．以选手为研究对象，选手受到重力和抱枕对选手的作用力，二者的合力沿导轨向下，根据力的合成可得抱枕对选手的作用力大小为m2gcosβ，故C正确；
D．无论选手质量多大，始终存在α=β，所以β角的大小与选手的质量无关，故D错误。
故选C。
8．A
【详解】
弹性绳拉伸后，开始时拉力小于重力，加速度方向向下，运动员向下加速运动，处于失重状态，随着拉力的变大，加速度逐渐减小；当拉力等于重力时，速度最大，加速度减为零；当拉力大于重力时，运动员加速度方向向上，运动员做减速运动，处于超重状态，加速度逐渐变大，一直到最低点时，速度减小为零。故A正确，BCD错误。
故选A。
9．C
【详解】
电梯总质量m=1.0×103kg，忽略一切阻力，0-5s
向上加速，5-15s，合力为零，向上匀速运动，
在15-20s，
向上减速。
故选C。
10．B
【详解】
小球与小车相对静止且弹簧处于拉伸状态，知小球所受的合力向左，根据牛顿第二定律，小球的加速度方向向左，小球和小车具有相同的加速度，知小车具有向左的加速度，所以小车向左做加速运动或向右做减速运动。
故选B。
11．AD
【详解】
A．3-4s物体的速度与皮带速度相等，则传送带的速度大小为1m/s。故A正确；
B．0-2s时间内物块加速度大小为
根据牛顿第二定律得
μmg=ma
得
μ=0.1
故B错误；
C．由图像可知，小物块相对传送带滑动的总时间为3.0s，选项C错误；
D．由于v-t图像的面积等于位移，可知小物块相对传送带滑动的总距离为
选项D正确。
故选AD。
12．CD
【详解】
设细线与竖直扶手的夹角为，以圆珠笔为研究对象进行受力分析，根据牛顿第二定律在竖直方向有
在水平方向有
解得
所以可以用量角器测出细线与竖直扶手的夹角，也可以用刻度尺测量细线的长度和圆珠笔到竖直扶手的距离，得
不需要用天平测量圆珠笔的质量m，也不需要测量地铁启动后的速度，故CD项正确，AB错误。
故选CD。
13．AB
【详解】
A．设两物块的质量均为m，则对AB整体
对B
在A上粘一小物块，则对AB及小物块整体
对B
在B上粘一小物块，则对AB及小物块整体
对B
则
A正确；
B．若考虑空气阻力，设AB所受的阻力均为kV，m0受的阻力为kV0；则对AB整体
对B
则
B正确；
CD．在A上粘一小物块，则对AB及小物块整体
对B
在B上粘一小物块，则对AB及小物块整体
对B
由上述表达式可知不能比较的大小，CD错误。
故选AB。
14．BC
【详解】
AB．滑块以的速度滑上木板时，对于滑块和木板，由牛顿第二定律可得
代入数据可得滑块的加速度a1=3m/s2，木板的加速度a2=1m/s2，A错误，B正确；
C．滑块做匀减速直线运动，木板做匀加速直线运动，设经时间t达到共同速度v，由速度公式可得
代入数据可解得t=1s，v=1m/s，即滑块在木板上滑动后，滑块和木板相对静止，C正确；
D．达到共同速度时，木板滑行位移
达到共同速度后，相对静止，一起减速至速度为零，加速度为
滑行位移
故在整个过程中，木板在地面上滑行的距离为
故D错误。
故选BC。
15．BCD
【详解】
A．拍摄甲照片时物体处于超重状态，只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力增加，物体的重力不变，故A错误；
B．减速下降时加速度方向向上，物体超重，台秤示数变大，故B正确；
CD．加速下降和减速上升时加速度方向向下，物体失重，台秤示数变小，故CD正确。
故选BCD。
16．（1）；12.5m/s；（2）
【详解】
(1)对小物块做受力分析有，竖直方向
得
水平方向有
开始时摩擦力为滑动摩擦力
得
当时有最大速度，可得
与t成一次函数，均匀变化，如图所示
则物块的最大速度为
(2)根据之后a随时间变化规律与前对称，故当时，物块的速度减到0。
17．(1)10m/s；(2)
【详解】
(1)当物体放到传送带时，设物体向下运动的加速度为a1，物体向下加速到v时，所用时间为t1，物体运动位移为s1，根据运动学公式
①
②
③
解得
由于，由于最大静摩擦力
且沿斜面向上，物体将与传送带一起做匀速运动，即离开传送带的速度为10m/s；
(2)0.5s内物体相对传送带运动位移
0.5s后传送带停止，物体受到沿斜面向上的滑动摩擦力
物体匀速下滑，物体相对传送带运动位移
则摩擦力产生热量
解得
18．（1）0，3.27m/s2，0；（2）0.96m/s2，3.27m/s2，11.5N；（3）5m/s2，5m/s2，0
【详解】
（1）设绳子的张力为，物体A和B沿斜面下滑的加速度分别为和，根据牛顿第二定律，对A有
对B有
设，即假设绳子没有张力，联立求解得
因故，说明物体B运动比物体A的运动快，绳松弛，所以的假设成立；故有
因而实际不符，则A静止
（2）如B与A互换，则
即B物运动得比A物快，所以A、B之间有拉力且共速，用整体法
代入数据求出
用隔离法对B
代入数据求出
（3）如斜面光滑摩擦不计，则A和B沿斜面的加速度均为，两物间无作用力。
19．（1）2.5m/s2；（2）2.75m；（3）m
【详解】
(1)由题可知，A、B两物体先相对滑动，达到共速后一起作匀减速直线运动，直到静止。
A、B相对滑动时，对物块A受力分析：由牛顿第二定律：
解得
a1=2.5m/s2
(2)由物块A刚好未从木板的左端滑出可知，长木板B的长度等于A、B两物体相对地面位移的差值。A物块的位移
对长木板B受力分析，由牛顿第二定律：
解得
a2=3m/s2.
B长木板的位移
。
则
(3)由（2）分析可得，A、B共速时，A、B两物体的速度为
A、B共速后，一起做匀减速直线运动，直到停止，由牛顿第二定律：
解得
a3=2m/s2
由可知
则全过程中，A相对地面发生的位移
x=xA+x3=m
20．（1）4N；（2）7.2N；（3）2.67s
【详解】
（1）垂直斜面方向
解得
（2）P向上减速滑动时，加速度向下
Q的加速度向左
得
（3）第一阶段，P向上减速，P向上减速滑动的时间
解得
位移
得
第二阶段，设P向下加速，P的加速度向下
Q的加速度向左
得，假设成立；
Q加速到v的时间
位移
第三阶段，设P向下匀速，假设Q加速到v后相对传送带静止，则对于P有
对于Q有
解得
所以假设成立；
匀速运动时间
得
P在斜面上的总时间