2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册-4.5牛顿运动定律的应用 课后练习（word版含答案）

4.5牛顿运动定律的应用课后练习基础过关-2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册
练习
一、单选题，共10小题
1．高铁已成为重要的“中国名片”。一辆由8节车厢编组的列车，从车头开始的第2、3、6、7车厢为动力车厢，其余为非动力车厢。列车在平直轨道上匀加速启动时，若每节动力车厢的牵引力大小均为F，每节车厢的质量均为m，每节车厢所受阻力均为f，则（　　）
A．列车的加速度为
B．列车的加速度为
C．第2节车厢对第3节车厢的作用力为
D．第2节车厢对第3节车厢的作用力为
2．如图所示，工厂利用皮带传输机把货物从地面运送到高出水平地面的平台C上，平台C离地面的高度一定。运输机的皮带以一定的速度顺时针转动且不打滑。将货物轻轻地放在A处，货物随皮带到达平台C，货物在皮带上相对皮带滑动时会留下一定长度的痕迹。已知所有货物与皮带间的动摩擦因数为。若皮带的倾角、运行速度和货物质量都可以改变，且始终满足，可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力（　　）
A．当倾角一定时，若增大运行速度，则运送时间一定变短
B．当倾角一定时，若增大运行速度，皮带上留下的痕迹一定变长
C．当倾角和速度一定时，货物质量越大，皮带上留下的痕迹越长
D．当倾角和速度一定时，货物质量越大，皮带上摩擦产生的热量不变
3．物理是来源于生活，最后应用服务于生活。在日常生活中，有下面一种生活情境。一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一边与桌的边重合，如图。已知盘与桌布间的动摩擦因数大小为0.1，盘与桌面间的动摩擦因数大小为0.2。现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度方向是水平的且垂直于边。若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度a至少为多大（g取）（　　）
A． B． C． D．
4．如图所示，质量为M、倾角为θ的滑块A放在水平地面上，把质量为m的滑块B放在A的斜面上，忽略一切摩擦，有人求得B相对地面的加速度。式中g为重力加速度。对于上述解，某同学首先分析了等号右侧量的单位，没发现问题，他进一步利用特殊条件对该解做了四项分析和判断，所得结论都是“解可能是正确的”，但是其中有一项是错误的，请你指出该项（ ）
A．当时，该解给出，这符合常识，说明该解可能是对的
B．当时，该解给出，这符合实验结论，说明该解可能是对的
C．当时，该解给出，这符合预期的结果，说明该解可能是对的
D．当时，该解给出，这符合预期的结果，说明该解可能是对的
5．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．
6．如图所示，三个质量相等的物块A、B、C组合在一起，A带有定滑轮放在光滑的水平面上，跨过定滑轮的轻质细线连接B、C，A与B之间的动摩擦因数为0.7，滑轮与细线、轮轴之间以及A、C之间的摩擦和定滑轮的质量忽略不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。水平推力F作用在A上，为了使三个物块相对静止，则F的最大值与最小值之比为（　　）
A．3：1 B．17：3 C．16：3 D．6：1
7．在粗糙程度不变的水平地面上，一可视为质点的滑块在如图所示的力F作用下由静止开始运动，恰好能一直做单向直线运动。滑块在0~1s内的平均速度大小，重力加速度取，则下列说法中错误的是（　　）
A．滑块的质量 B．滑块与地面间的动摩擦因数
C．滑块运动过程中的最大速度 D．0~1.5s内滑块的平均速度小于
8．两个质量分别为、的物体A和B紧靠在一起放在光滑水平桌面上，如图所示，如果它们分别受到水平推力和F，则A、B之间弹力的大小为（　　）
A． B． C． D．
9．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
10．如图所示的三个物体A、B、C，其质量分别为2m、3m、m，带有滑轮的物体B放在光滑平面上，滑轮和所有接触面间的摩擦及绳子的质量均不计。为使三物体间无相对运动，则水平推力F的大小应为（　　）
A．mg B．2mg C．3mg D．4mg
二、多选题，共5小题
11．汽车在刹车过程中，下列说法正确的是（　　）
A．汽车对地面的摩擦力大于地面对汽车的摩擦力
B．汽车对地面的摩擦力与地面对汽车的摩擦力大小相等
C．汽车对地面的摩擦力与地面对汽车的摩擦力是一对作用力和反作用力
D．汽车的速度在减小，汽车的惯性也在减小
12．如图所示，光滑斜面体ABC固定在水平面上，底角θ=37°，顶角∠B=90°，物块a和长木板b分别放在斜面BC和AB上，细线绕过固定在斜面顶点的轻质光滑定滑轮，两端分别与物块a和长木板b相连，将物块a锁定，滑轮两侧的细线分别与两侧的斜面平行，长木板b的质量为m，物块a质量为2m，解除物块a的锁定，同时将质量为0.5m的物块c轻放在长木板的上端，物块c始终保持静止，重力加速度为g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则下列判断正确的是（　　）
A．物块c与长木板b间的动摩擦因数为0.6
B．物块a运动的加速度为m/s2
C．若突然撒去物块c，撤去的一瞬间，b运动的加速度增大，细线上的张力增大
D．对c施加一个竖直向下的力F，使a匀速运动，则F=mg
13．如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10m/s2由题给数据可以得出（　　）
A．木板的质量为1kg
B．2s~4s内，力F的大小为0.4N
C．0~2s内，力F的大小保持不变
D．物块与木板之间的动摩擦因数为0
14．一物块静止在倾角为且足够长的固定光滑斜面底端，物块受到平行斜面向上的拉力作用，在时间内，拉力的大小和物块加速度的大小随时间变化的关系分别如图甲、乙所示。取重力加速度大小，由图可知（　　）
A．物块的质量等于
B．斜面倾角
C．在时，物块的速度大小为
D．在时间内，物块向上做加速度逐渐增大的加速直线运动
15．如图所示，中心轴线与斜面平行的轻弹簧一端连着斜面上的物体B，另一端连着细绳，细绳跨过定滑轮与物体A相连接，定滑轮用短杆连接， 短杆竖直固定在天花板上，物体A、B和斜面体C都处于静止状态。则（　　）
A．B受到C的摩擦力一定沿斜面向上
B．水平面对C的摩擦力一定沿水平面向左
C．短杆受到定滑轮的作用力不可能沿着杆向下
D．若把细绳稍微增长一些，弹簧长度将变短
三、填空题，共3小题
16．某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度，如图所示。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为，列车匀加速直线启动的时间为，取，，，则列车启动时的加速度大小为___________，4s内发生位移大小为___________m。
17．如图，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行。在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，已知重力加速度为g，小球受到细线的拉力FT=_______；当斜面体的加速度 时，小球受到细线的拉力__________。
18．如图所示，质量为2千克的物体A静止在粗糙水平地面上，A与地面间滑动摩擦系数为0.2，用大小为2.4牛的水平力F拉细绳的端点向右移动距离1.6米，不计细绳及滑轮的质量，物体A的加速度大小为________，A获得的最大速度为________。
四、解答题，共2小题
19．为了研究地铁在同一直线上甲乙两地间的运动情况，某同学在地铁车厢的竖直立柱上，用细线悬挂一只笔。地铁从甲地开往乙地的过程可视为先匀加速，再匀速，最后匀减速，全程共历时5，其中加速、减速的时间均为20s。已知地铁加速时，测得笔的重心到立柱的水平距离为10，到悬挂点的竖直距离为1m。求：
（1）地铁加速时的加速度大小；
（2）该地铁运行的最大速度大小；
（3）甲乙两地间的距离。
20．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，求：
（1）滑块向上运动的时间及滑块向上运动的最大距离；
（2）斜面与滑块之间的动摩擦因数；
（3）滑块从开始运动到速度大小再次为10m/s所用的时间。
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．A
【详解】
AB．对列车整体根据牛顿第二定律可得列车的加速度为
故A正确，B错误；
CD．设第2节车厢对第3节车厢的作用力大小为F′，对1、2两节车厢根据牛顿第二定律有
解得
故CD错误。
故选A。
2．B
【详解】
A B．若货物到达C之前始终未与传送带达到共速，则货物始终向上做匀加速直线运动，增大运行速度，受力不变，加速度不变，位移不变，运送时间不变，此时由于传送带速度增加，则相对位移增加；若加速前物体到达C之前达到共速，增大传送带运行速度后，物体加速时间增大，则相对位移增大，综合可得划痕一定变长，故A错误，B正确；
CD．由牛顿第二定律可得
解得
位移不变，则可知运动过程与质量无关，则改变货物质量划痕长度不变，设为l，则产生的热量为
则质量越大产生的热量越多，故CD错误；
3．B
【详解】
圆盘在桌布上时做匀加速运动，掉到桌面上后在桌面上做匀减速运动。
圆盘在桌布上和桌面上受力情况如图所示：
根据牛顿第二定律知，圆盘在桌布上加速运动时
μ1mg=ma1
解得加速度大小为
a1=μ1g
方向向右；
圆盘在桌面上运动时，根据牛顿第二定律可得
μ2mg=ma2
解得加速度大小为
a2=μ2g
方向向左 ；
圆盘在桌布和桌面上运动的情境如下图所示。
设圆盘从桌布上脱离瞬间的速度为v，由匀变速直线运动的规律知；
圆盘离开桌布时
v2 =2a1s1
圆盘在桌面上运动时
v2=2a2s2
盘没有从桌面上掉下的条件是
联立解得
圆盘刚离开桌布时，对桌布根据位移-时间关系可得
s=at2
对圆盘有
s1=a1t2
而
由以上各式解得
带入数据解得
a=2.5m/s2
故选B。
4．D
【详解】
A．当时，等效于B静止于水平面上，该解给出，这符合常识，说明该解可能是对的，故A正确；
B．当时，等效于B做自由落体运动，该解给出，这符合实验结论，说明该解可能是对的，故B正确；
C．当时，等效于B沿固定斜面滑动，该解给出，这符合预期的结果，说明该解可能是对的，故C正确；
D．B在重力和A的支持力作用下，加速度不可能大于g，当时，该解给出，与实际不符，说明该解是错误的，故D错误。
故选D。
5．C
【详解】
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。
6．B
【详解】
三个物体相对静止，看成整体，设加速度为a，由牛顿第二定律
对C受力分析，竖直方向由二力平衡，可得绳的拉力
对B受力分析，设A对B的静摩擦力为f，由牛顿第二定律
解得
A对B的支持力
结合可得，A对B的最大静摩擦力
当时，水平推力F取最大值
当时，水平推力F取最小值
比较可得
故B正确。
故选B。
7．D
【详解】
AB．滑块恰好能一直做单向直线运动，结合力F的周期性变化规律，在0~1s时间内滑块由静止做匀加速直线运动，在1~2s内做匀减速直线运动减速到0，由运动的对称性可知，加速的加速度大小等于减速的加速度大小，则有
在0~1s内有
可得
结合0~1s内的平均速度大小可得
，
又根据图中数据可得，AB正确，不符合题意；
C．滑块运动过程中的最大速度，即为加速度1s后的末速度，则有
C正确，不符合题意；
D．因滑块做周期性单向直线运动，则0~1s内做初速度为零的匀加速度直线运动，则位移为
1s~1.5s内做匀减速直线运动，则的位移为
所以0~1.5s内滑块平均速度为
故D错误，符合题意。
故选D。
8．A
【详解】
对两物体的整体，由牛顿第二定律有
对B物体受力分析，由牛顿第二定律有
联立解得
故选A。
9．D
【详解】
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L2D．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。
10．C
【详解】
对C受绳子的拉力和重力两力，C竖直方向上没有加速度，竖直方向上受力平衡，则由平衡条件得
对A受水平绳子的拉力，由牛顿第二定律得
解得
对整体，运用牛顿第二定律得
故选C。
11．BC
【详解】
ABC．汽车对地面的摩擦力与地面对汽车的摩擦力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，A错误，BC正确；
D．惯性只和质量有关，故汽车的速度在减小时惯性不变，D错误。
故选BC。
12．BD
【详解】
A．因物块c始终保持静止，可知
解得
μ=0.75
选项A错误；
B．对ab的整体，由牛顿第二定律
解得
选项B正确；
C．若突然撒去物块c，撤去的一瞬间，则由
可知b运动的加速度增大，对物块a
因加速度变大，则细线上的张力减小，选项C错误；
D．对c施加一个竖直向下的力F，使a匀速运动，则
解得
选项D正确。
故选BD。
13．AB
【详解】
C．结合两图像可判断出0-2s物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力F等于f，故F在此过程中是变力，即C错误；
AB．2-5s内木板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对2-4s和4-5s列运动学方程，有
联立解得
故AB正确；
D．由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数μ，故D错误；
故选AB。
14．AC
【详解】
AB．时，物块开始向上运动，故此时的拉力等于物块所受重力沿斜面的分力，故有
时，拉力，物块的加速度大小为
根据牛顿第二定律有
联立解得
B错误，A正确；
C．根据加速度图像与横轴所围面积等于速度变化量可得，在时，物块的速度大小为，C正确；
D．在时间内，物块向上做加速度逐渐增大的加速直线运动，在时间内，物块向上做匀加速直线运动，D错误。
故选AC。
15．BC
【详解】
A．当B的重力沿斜面向下的分力等于绳子的拉力时，B不受摩擦力。故A错误；
B．以BC组成的整体为研究对象，分析受力，画出力图如图
根据平衡条件，水平面对C的摩擦力
方向水平向左。故B正确；
C．滑轮受到重力、和AB两个物体的拉力，这三个力的合力的方向不在竖直方向上，所以滑轮受到的杆对滑轮的作用力的方向一定不能是竖直向上。故C正确；
D．若把细绳稍微增长一些，弹簧上作用力大小不变，长度不变，故D错误。
故选BC。
16．7.5 60
【详解】
[1]以小球为研究对象，小球受到重力和细线的拉力，根据牛顿第二定律可得
解得
则可知列车启动时的加速度大小为7.5m/s2
[2]4s内发生位移大小为
17．
【分析】
本题考查运用牛顿第二定律受力分析以及连接体的临界问题。
【详解】
[1]小球不离开斜面，对小球受力分析，因小球有加速度，向水平竖直方向建系
解得
[2]加速度超过一定值时，小球离开斜面，分析临界状态，支持力为零，此时有
可得
因为
所以小球离开斜面，记此时绳与水平方向夹角为，重新受力分析
解得
18．
【详解】
[1]对A物体，由牛顿第二定律可得
解得
[2] 细绳的端点向右移动距离1.6m，则物体向右移动0.8m，故A获得的最大速度为
19．（1）；（2）；（3）
【详解】
(1)地铁加速过程，对笔由牛顿第二定律可得
其中
联立解得地铁加速时的加速度大小为
(2)设地铁运行的最大速度为v，据速度公式可得
(3)匀加速运动的位移
匀减速运动的位移
匀速运动的位移
甲乙两地的距离为
20．（1）1s，5m；（2）0.5；（3）6s
【详解】
（1）滑块上滑做匀减速直线运动，由速度公式可得减速时间为
匀减速的位移为
（2）上滑过程根据牛顿第二定律
解得
（3）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
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页