2021-2022学年教科版（2019）必修第一册 4.6牛顿运动定律的应用 课后练习（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第一册
4.6牛顿运动定律的应用
课后练习（解析版）
1．如图所示，带支架的平板小车沿水平面向右做直线运动，质量为m的小球A用轻质细线悬挂于支架，小车右端质量为M的物块B始终相对于小车静止。物块B与小车平板间的动摩擦因数为μ。若某段时间内观察到轻质细线与竖直方向夹角为θ，且保持不变，则在这段时间内（　　）
A．小车一定正在做加速运动
B．轻质细线对小球A的拉力大小为
C．物块B所受摩擦力大小为μmg，方向水平向右
D．小车对物块B的作用力大小为，方向为斜向左上方
2．如图所示，轻质弹簧的一端固定于A点，另一端与轻绳相连，轻绳绕过定滑轮P与动滑轮Q的轴相连，另外一根轻绳一端悬挂重物B并绕过动滑轮Q及定滑轮S，由地面上某人拉着轻绳另一端，使整个系统处于静止状态，此时QS连线水平，PQ连线与竖直方向夹角为。若人加速向下拉动细绳移动一段较小的距离，滑轮均为光滑轻质滑轮，且可看作质点，弹簧始终在弹性限度之内，则在加速拉动的过程中与原静止状态相比（　　）
A．不变，弹簧弹力不变
B．变大，弹簧弹力变大
C．滑轮Q水平向右移动
D．滑轮Q沿PQ方向移动
3．小芳放学后乘电梯上楼回家，她记录了电梯运行的时间，作出该电梯的v-t图像如图所示。则（　　）
A．小芳家所在楼层离地高度为26m
B．电梯上升过程中小芳一直处于超重状态
C．电梯加速运动与减速运动的平均速度相同
D．电梯加速运动的加速度与减速运动的加速度相同
4．用一个沿水平方向很大的力F推放在粗糙程度相同的的水平面上物体，推力F不断减小的过程中，物体运动的加速度a随推力F变化的图象如图所示，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小，下列说法正确的是（　　）
A．物体的质量为
B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.5
C．当推力F减小为时，物体的加速度最大
D．当推力F减小为0时，物体的速度一定为零
5．如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上，一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后速度减为0。在小球下落的全过程中，下列说法正确的是（　　）
A．小球刚接触弹簧瞬间速度最大
B．小球刚接触弹簧瞬间加速度为0
C．从小球接触弹簧至到达最低点，小球处于超重状态
D．从小球接触弹簧至到达最低点，小球的速度先增大后减小
6．如图所示，光滑水平面与倾角为θ的光滑斜面平滑连接，小滑块A从斜面上某位置由静止释放，同时位于平面上紧靠斜面的小滑块B在外力的作用下由静止开始向左匀加速运动，若要求A不能追上B，则B的加速度a的取值范围是（　　）
A．
B．
C．a＞g
D．条件不足，无法确定
7．为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新型车，乘客的座椅能随着斜坡坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平。如图所示，当质量为m的乘客乘坐这种车以大小为a的加速度沿倾角为的斜坡上坡时，座椅对乘客的摩擦力大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
8．如图甲所示，在光滑水平面上，静止放置一质量为M的足够长的木板，质量为m的小滑块（可视为质点）放在长木板上。长木板受到的水平拉力F与加速度a的关系如图乙所示（g取10m/s2）。下列说法正确的是（　　）
A．长木板的质量M=2kg
B．小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.4
C．当F=15N时，长木板的加速度大小为5m/s2
D．当F增大时，小滑块的加速度不一定增大
9．2020年抗击新型冠状病毒疫情期间，山东省捐赠的物资运往武汉，通过传送带对货物进行装卸。如图所示，一足够长的倾斜传送带，以的速度顺时针匀速转动，一物块以的初速度沿传送带滑下，取沿传送带向下为正方向，则下列运动图像可能正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
10．如图为邱凯同学在校运会上跨越式跳高的照片。若不计空气阻力，则他（　　）
A．离地前起跳阶段处于超重状态
B．离地后上升阶段处于超重状态
C．起跳时对地面的压力与地面对他的支持力大小相等
D．起跳时对地面的压力与地面对他的支持力是一对平衡力
11．如图所示，质量为m的物块A静置在水平桌面上，通过足够长的轻绳和轻质滑轮悬挂着质量为4m的物块B。现由静止释放物块A、B，以后的运动过程中物块A不与定滑轮发生碰撞。已知重力加速度大小为g，不计所有摩擦阻力，下列说法正确的是（　　）
A．在相同时间内物块A、B运动的路程之比为1∶2
B．物块A、B的加速度之比为2∶1
C．轻绳的拉力为
D．B下落高度h时速度为
12．一质量为m的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g，以下判断正确的是（　　）
A．0~t1时间内，v增大，FN>mg
B．t1~t2时间内，v减小，FNC．t2~t3时间内，v减小，FND．t2~t3时间内，v增大，FN>mg
13．“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，如图所示，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止悬吊着时的平衡位置，人在从P点落下到最低点c的过程中（　　）
A．在Pa段做自由落体运动，处于完全失重状态
B．在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态
C．在bc段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态
D．在c点，人的速度为零，其加速度为零
14．如图所示，固定在水平面上的竖直轻弹簧上端与质量为M的物块A相连，静止时物块A位于P处。另有一质量为m的物块B，从A的正上方Q处自由下落，与A发生碰撞后二者立即具有相同的速度，然后A，B一起向下运动，将弹簧继续压缩后，物块A，B被反弹。则下列说法中正确的是
A．A，B一起向下运动过程中，A，B均处于超重状态
B．A，B被反弹后分离时加速度都小于g
C．A，B被反弹后分离时均处于失重状态
D．A，B被反弹后向上运动过程中，在P处物块B与A仍未分离
15．把一个质量为0.5kg的物体挂在弹簧秤下，在电梯中看到弹簧秤的示数是3N，g取?10m/s2，则可知电梯的运动情况可能是（?
）
A．以4m/s2的加速度加速上升
B．以4m/s2的加速度减速上升
C．以4m/s2的加速度加速下降
D．以4m/s2的加速度减速下降
16．陕西汉中天坑群是全球较大的天坑群地质遗迹，如图是镇巴三元圈子崖天坑，最大深度H=300m，在某次勘察中，一质量m=60kg的探险队员利用竖直方向的探险绳从坑口滑到坑底共需要时间75s。若队员先从静止开始做匀加速直线运动，经20s时下滑了50m，接着匀速运动，最后匀减速直线运动到达坑底速度恰好为零。整个下滑过程中探险绳始终处于竖直，探险队员视为质点，重力加速度g取10m/s2求∶
（1）探险队员整个下滑过程的平均速度大小；
（2）匀加速阶段探险队员对探险绳子的作用力大小；
（3）探险队员匀速运动的时间。
17．某次新能源汽车性能测试中，如图甲显示的是由传感器采集的牵引力时间变化的数据，由于故障，速度传感器只传回了第25s以后的数据，如图乙所示。已知汽车质量为1500kg，若测试平台是水平的且汽车由静止开始做直线运动，设汽车所受阻力恒定。求∶
（1）18s末汽车的速度是多少？
（2）前25s内汽车的位移是多少？
18．如图所示，传送带倾斜放置，与水平面的夹角，传送带AB足够长，传送带轮以v=2m/s的恒定速率顺时针转动，一包货物以v0=12m/s的初速度从A端滑上倾斜传送带，货物与传送带之间的动摩擦因数，且可将货物视为质点，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）货物刚滑上传送带时的加速度？
（2）货物由刚滑上传送带到与传送带的速度相同，用了多少时间？与传送带速度相同时，货物离A端多远？
（3）从货物滑上传送带开始计时，到货物再次滑回A端共用了多长时间？
19．如图所示，一质量为的长方体空木箱在水平拉力F作用下向右加速直线运动。木箱与水平地面的动摩擦因数为，木箱内有一质量为的铁块恰好能静止在后壁上，铁块与木箱间的动摩擦因数为。运动一段时间后减小拉力且木箱仍做加速运动，铁块沿木箱后壁落到底部不反弹，当木箱的速度为时撤去拉力，最终铁块恰好没有与木箱的前壁相碰，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取，求：
（1）开始运动时拉力F的大小；
（2）木箱的长度。
20．某人骑电动自行车经过如图所示的铁路涵洞，旁边是其道路示意图，倾斜道路AB、CD与水平道路BC的夹角均为30°，AD与BC的高度差h=3m。为了避免因速度过大而造成危险，电动自行车行至A点时速度大小已减至vA=1m/s，且下行时即使用力握住手刹，他发现车仍能加速前进。已知人和车的总质量m=100kg，车到达B点时速度大小vB=5m/s，设车行驶在AB段时所受阻力恒定，行驶在CD段时受到的阻力恒为其重力的0.1倍。求：
（1）车在AB段下行的加速度大小a1；
（2）车在AB段行驶的时间t；
（3）若车在C点的速度大小vC=6m/s，请你通过计算分析：假如在C点关闭发动机，车能否到达D点。
参考答案
1．D
【详解】
A．对A受力分析，由牛顿第二定律得
解得
方向水平向左，则小车向右做减速运动，故A错误；
B．细绳的拉力为
故B错误；
C．由题意可知，A与小车相对静止，则小车与A具有相同的加速度，即小车的加速度大小为，方向水平向左，此刻物块B的加速度与小车相同，根据牛顿第二定律可知
方向水平向左，小车对物体B的作用力为
方向为斜向左上方，故C错误，D正确。
故选D。
2．B
【详解】
假设动滑轮位置不变，当人加速拉动时，绳子拉力增大，则绳子在动滑轮处的合力增大，所以动滑轮会沿合力方向即PQ方向向右下移动。最终稳定时，绳子QS处于倾斜状态，动滑轮比原位置低，动滑轮处的两段绳子的夹角变为钝角。因为滑轮处无摩擦，所以PQ是动滑轮处两段绳子夹角的角平分线，因为夹角增大，所以变大，因为动滑轮下移了，所以弹簧伸长了，即弹簧弹力变大。因为变大，所以动滑轮向右下移动，但不是沿PQ方向移动。
故选B。
3．C
【详解】
A．图像面积表示电梯运动的位移，即小芳家所在楼层离地高度为
A错误；
B．电梯加速上升时，小芳处于超重状态，匀速上升时，处于平衡状态，减速上升时，处于失重状态。B错误；
C．根据平均速度公式可得，电梯加速运动与减速运动的平均速度均为1m/s，方向向上。C正确；
D．电梯加速运动的加速度与减速运动的加速度方向相反，大小相等。D错误。
故选C。
4．B
【详解】
AB．对物块运用牛顿第二定律可得
F-μmg=ma
解得
a-F关系图线的斜率为
解得物块的质量为
m=2kg
图线与纵坐标的截距为
-μg=-5m/s2
解得物块与水平面间的动摩擦因数为0.5，故A错误、B正确；
C．用一个很大的水平力推物块，并且推力不断减小，物块做加速度逐渐减小的加速运动，当推力减小为10N时，物块的加速度为零，此时物块的速度最大，故C错误；
D．由于开始力F较大，若力开始大于20N时，随着推力减小为0时，先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，最后物块的速度不为零，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．小球刚接触弹簧瞬间具有向下的速度，开始压缩弹簧时，重力大于弹力，合力竖直向下，加速度方向竖直向下，与速度方向相同，小球做加速运动，当小球所受的弹力等于重力时，加速度为零，此时速度最大，故A错误；
B．小球刚接触弹簧瞬间只有受重力，则加速度为重力加速度，故B错误；
C．从小球接触弹簧到到达最低点，弹簧的弹力先小于重力后大于重力，小球的加速度先向下后向上，所以小球先失重后超重，故C错误；
D．从小球接触弹簧到到达最低点，速度方向向下，而小球的加速度先向下后向上，所以小球先做加速运动，后做减速运动，即小球的速度先增大后减小，故D正确。
故选D。
6．A
【分析】
考察牛顿运动定律的应用。
【详解】
设A恰能追上B，在斜面上运动时间t1，在平面上运动时间t2，则有位移关系
速度关系
解得
要使得A追不上B，则应有
故A项正确，BCD项错误。
故选A。
7．B
【详解】
乘客乘坐这种车上坡时，其水平向前的加速度分量大小为acosθ，根据牛顿第二定律可得，此时座椅对乘客的摩擦力大小f=macosθ。
故选B。
8．BD
【详解】
A．当F等于12N时，加速度为a=4m/s2，对整体分析，由牛顿第二定律有
代入数据解得
当F大于12N时，m和M发生相对滑动，根据牛顿第二定律得，长木板的加速度
则知a－F图线的斜率
解得
且知滑块的质量为
故A错误；
B．F大于12N时
由图象可知
F=8N，a=0
解得
故B正确；
C．F大于12N时
当F=15N时，长木板的加速度大小为7m/s2，故C错误；
D．当F大于12N后，发生相对滑动，小滑块的加速度为
不变，加速度a与F无关，F增大时小滑块的加速度不变，故D正确。
故选BD。
9．BCD
【详解】
若
合力沿斜面向下，物块向下匀加速；
若
合力为零，物块匀速运动；
若
合力沿斜面向上，物块向下先减速运动，如果斜面足够长，则速度减为零后再反方向做加速运动，当物块速度和传送带的速度相等后再和传送带一起顺时针做匀速运动。
故选BCD。
10．AC
【详解】
A．离地前起跳阶段，该同学加速向上运动，根据牛顿第二定律可知支持力大于重力，即处于超重状态。A正确；
B．离地后上升阶段，仅受重力，处于完全失重状态。B错误；
CD．起跳时对地面的压力与地面对他的支持力是作用力与反作用力，大小相等。C正确，D错误。
故选AC。
11．BD
【详解】
A．根据动滑轮的特点可知B下降s，A需要走动2s，而，选项A错误；
B．因为都是从静止开始运动的，故有
解得
选项B正确；
C．对A分析有
对B分析有
解得
选项C错误；
D．对B，加速度为
根据速度位移公式，有
解得
选项D正确。
故选BD。
12．AC
【详解】
A．图像斜率代表速度，故0~t1时间内，v增大，向上加速，处于超重状态，故FN>mg，故A正确；
B．t1~t2时间内，斜率不变，匀速运动，故FN=mg，故B错误；
CD．t2~t3时间内，斜率减小，v减小，向上减速，则加速度向下，处于失重状态，故FN故选AC。
13．AB
【详解】
A．a点是弹性绳的原长位置，故a点之前人只受重力，人做自由落体运动，处于完全失重状态，故A正确；
B．b是人静止悬吊着时的平衡位置，故ab段绳的拉力小于重力，人在ab段有向下的加速度，处于失重状态，故B正确。
C．在bc段绳的拉力大于人的重力，人在bc段有向上的加速度，故人处于超重状态，故C错误；
D．c点是人所到达的最低点，故c点速度为零，但受向上的合力不为零，有向上的加速度，故D错误。
故选AB。
14．CD
【分析】
考查超重与失重。
【详解】
A．AB向下运动到达平衡状态之前处于失重状态，A项错误；
B．AB被反弹后分离时B的加速度为g，B项错误；
C．AB被反弹后分离时加速度都向下，处于失重状态，C项正确；
D．AB被反弹后到达P点时，A仍具有等于B的速度和加速度，故未分离，D项正确。
故选CD。
15．BC
【详解】
对重物受力分析，根据牛顿第二定律得
解得
方向向下。所以电梯可能以4m/s2的加速度减速上升，也可能以4m/s2的加速度加速下降。
故选BC。
16．（1）4m/s；（2）585N
；（3）t=45s
【详解】
（1）平均速度
（2）根据
得
a=0.25m/s2
由
mg-F=ma
匀加速阶段探险绳子对探险队员的作用力大小
F=585N
有牛顿第三定律知探险队员对探险绳子的作用力
F'
=F=585N
（3）最大速度
设匀速运动时间为t，则有
得匀速运动时间
t=45s
17．（1）；（2）
【详解】
（1）由图知18s后汽车匀速直线运动，牵引力等于阻力，故有
0～6s内由牛顿第二定律得
6s末车速为
在6-18s内，由牛顿第二定律得
解得18s末的车速
（2）汽车在0-6s内的位移为
汽车在6-18s内的位移为
汽车在18-25s内的位移为
故汽车在前20s的位移为
18．（1）10m/s2，方向沿传送带向下；（2）1s，7m；（3）
【详解】
（1）设货物刚滑上传送带时加速度为a1，货物受力如图所示
沿传送带方向
mgsinθ+Ff=ma1
垂直传送带方向
mgcosθ=FN
又
Ff=μFN
故货物刚滑上传送带时加速度大小为
a1=10m/s2
方向沿传送带向下。
（2）货物速度从v0减至传送带速度v所用时间设为t1，位移设为x1，则有
经过1s时间货物和传送带速度相同，这时货物相对于地面运动了7m
（3）当货物速度与传送带速度相等时，由于
mgsinθ>μmgcosθ
此后货物所受摩擦力沿传送带向上，设货物加速度大小为a2，则有
mgsinθ-μmgcosθ=ma2
设货物再经时间t2，速度减为零，则
沿传送带向上滑的位移
则货物上滑的总距离为
x=x1+x2=8m
货物到达最高点后将沿传送带匀加速下滑，下滑加速度等于a2．设下滑时间为t3，则
代入数据，解得
所以货物从A端滑上传送带到再次滑回A端的总时间为
19．（1）；（2）
【详解】
（1）铁块恰好能静止在木箱后壁上，竖直方向受力平衡有
木块水平方向上，根据牛顿第二定律有
以整体为研究对象、根据牛顿第二定律有
联立解得
（2）对铁块受力分析，根据牛顿第二定律有
对木箱受力分析，根据牛顿第二定律有
铁块运动的位移为
木箱运动的位移为
木箱的长度为
联立解得
20．（1）2m/s2；（2）2s；（3）不能到达D点
【详解】
（1）A→B过程：匀加速直线运动，位移
由速度位移公式得
代入数据解得
a1=2m/s2
（2）车在AB段行驶的时间
（3）在C点关闭发动机，则由牛顿第二定律得
mg?sin30°+f2=ma2
由题意可知
f2=0.1mg
解得
a2=6m/s2
则能上升的最大距离
可知车不能到达D点。