4.5 牛顿运动定律的应用 同步练习题（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 4.5 牛顿运动定律的应用 同步练习题（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 295.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-02 09:29:34 | ||
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文档简介
4.5 牛顿运动定律的应用
一、单选题
1．用的水平外力拉一个静止在光滑水平面上质量为的物体，力作用后撤去，则第末物体的速度和加速度分别为（ ）
A．，
B．，
C．，
D．，
2．如图表示某可视为质点的小球所受的合力随时间周期性变化的规律，各段中合力的大小相等，作用时间相同，设小球从静止开始运动，由此可判定
A．小球向前运动，再返回停止
B．小球向前运动再返回不会停止
C．小球向前运动一段时间后停止
D．小球始终向前运动
3．有大小相同的两个球，A球是实心铁球，B球是空心铁球，让它们同时从同一高度由静止开始下落，若它们在运动中所受空气阻力相等，则（ ）
A．A球先着地，着地时速度较大 B．B球先着地，着地时速度较大
C．B球先着地，着地时速度较小 D．两球一定同时着地，且着地速度相同
4．将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比．下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象，可能正确的是
A． B．
C． D．
5．如图所示，在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小球，小球的直径恰好和盒子内表面正方体的边长相等，盒子沿倾角为α的固定斜面滑动，不计一切摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A．无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅对盒子的下底面有压力
B．盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和右侧面有压力
C．盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力
D．盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力
6．如图所示，质量为m的物体，在水平力F的作用下，沿倾角为α的粗糙斜面向上做匀速运动，物体与斜面间的动摩擦因数为μ．则水平推力的大小为( )
A． B．
C．mgsin α＋μmgcos α D．
7．如图a所示，在木箱内粗糙斜面上静止质量为m的物体，木箱竖直向上运动的速度v与时间t的变化规律如图b所示，物体始终相对斜面静止．斜面对物体的支持力和摩擦力分别为FN和f，则下列说法正确的是（ ）
A．在0-t1时间内，FN增大，f减小
B．在0-t1时间内，FN减小，f增大
C．在t1-t2时间内，FN增大，f增大
D．在t1-t2时间内， FN减小，f减小
8．如图所示，oa、ob是竖直平面内两根固定的光滑细杆，o、a、b、c位于同一圆周上，c为圆周的最高点，a为最低点．每根杆上都套着一个小滑环，两个滑环都从o点无初速释放，用t1、t2分别表示滑环到达a、b所用的时间，则下列关系正确的是
A．t1=t2
B．t1＞t2
C．t1＜t2
D．无法确定
9．如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F，则（ ）
A．物块可能匀速下滑
B．物块仍以加速度a匀加速下滑
C．物块将以大于a的加速度匀加速下滑
D．物块将以小于a的加速度匀加速下滑
10．雨滴从空中由静止落下，若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大，下列图象可能正确反映雨滴下落运动情况的是（ ）
A．B．
C．D．
11．如图所示，质量为1kg的物体在拉力F的作用下，沿斜面匀加速上升，加速度大小为，斜面倾角为，F的方向与斜面平行，大小为8N，若突然撤去此力，则刚刚撤去时，物体的加速度大小为（ ）．
A． B． C． D．
12．如图所示，有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进．突然发现意外情况，紧急刹车做匀减速运动，加速度大小为a，则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小是
A．m B．ma
C．m D．m(g+a)
二、多选题
13．质量为0.3kg的物体在水平面上运动，图中的两条直线分别表示物体受水平拉力和不受水平拉力的速度－时间图像，则下列说法中正确的是（ ）
A．物体不受水平拉力时的图像一定是b
B．物体受水平拉力时的图像一定是a
C．物体的摩擦力可能等于0.2N
D．水平拉力一定等于0.1N
三、解答题
14．如图所示，质量为5kg的物体与水平地面间的动摩擦因数，现用与水平方向成的力拉物体，使物体加速运动，求物体的加速度的大小。（）
15．如图所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平面成θ＝37°，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F＝10N，刷子的质量为m＝0.5kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数为0.5，天花板长为L＝4m，取sin 37°＝0.6，试求：
(1)刷子沿天花板向上运动的加速度大小；
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间．
16．物体的质量为5kg，斜面的倾角为37°（g取10m/s2）物体的初速为0，从斜面匀加速下滑，物体与斜面间的摩擦系数μ＝0.2；求
（1）物体下滑的加速度？
（2）2秒未物体的速度？
（3）4秒未物体通过的位移？
17．如图所示，质量的物体静止在光滑水平面上．时刻，在水平拉力的作用下，物体由静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小．求：
（）物体所受拉力的大小．
（）物体在时的速度大小．
18．如图所示，质量的小球穿在细杆上，小球与细杆间的动摩擦因数，细杆与水平面的夹角．当小球受到竖直向上的拉力时，求小球加速度的大小．（g取）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
【详解】
AB. 由题意知在前内，物体的加速度，末的速度，力撤去后物体做匀速直线运动，所以第末物体的速度为，加速度为0．故AB错误．
CD. 根据以上分析可知，C正确D错误．
2．D
【详解】
在第一段时间内，小球做匀加速直线运动，第二段时间内做匀减速直线运动，由于两段时间内的加速度大小相等，方向相反，可知两段时间末速度为零，然后重复之前的运动，可知小球始终向前运动．故选D．
3．A
【解析】
【详解】
对铁球由牛顿第二定律可得
故质量大的球加速度大，故A球加速度大于B球，所以A球先着地，A正确；
故选A。
4．C
【详解】
皮球竖直向上抛出，受到重力和向下的空气阻力，根据牛顿第二定律，有：，根据题意，空气阻力的大小与速度的大小成正比，有：，联立解得： ；由于速度不断减小，故加速度不断减小，到最高点速度为零，阻力为零，加速度为g，不为零，故BD均错误；根据，有，由于加速度减小，则也减小，也减小，即a-t图象的斜率不断减小，故A错误，C正确．
5．A
【详解】
设斜面的倾角为α，小球与盒子总质量为M，小球的质量为m，先以盒子和小球组成的质点组为研究对象，根据牛顿第二定律得
Mgsinα=Ma
解得
a=gsinα
由此可知无论上滑和下滑，整体的加速度相同，对小球：加速度也等于gsinα，则由牛顿第二定律得知，小球的合力为
F合=ma=mgsinα
故盒子右侧面和左侧面对小球都没有作用力，由牛顿第三定律得知：球对盒子的右侧面和左侧面也没有压力，在垂直于斜面方向上，小球没有加速度，则盒子底面对小球的支持力等于小球重力垂直于斜面的分力，即
N=mgcosα
所以球对盒子的下底面有压力。
故选A。
6．A
【详解】
物体做匀速运动处于平衡状态，受力分析如图所示，
由平衡条件得：沿斜面方向Fcos α－mgsin α－Ff＝0
垂直斜面方向FN－mgcos α－Fsin α＝0
又有Ff＝μFN
解以上各式得：F＝；故选A.
7．D
【详解】
在0-t1时间内，根据速度时间图线知，物体做加速运动，加速度逐渐减小，对物块研究，在竖直方向上有：FNcosθ+Ffsinθ-mg=ma，FNsinθ=Ffcosθ，知加速度减小，则支持力FN和摩擦力减小．在t1-t2时间内，根据速度时间图线知，物体做减速运动，加速度逐渐增大，对物块研究，在竖直方向上有：mg-（FNcosθ+Ffsinθ）=ma，FNsinθ=Ffcosθ，加速度逐渐增大，知支持力和摩擦力逐渐减小．故D正确，ABC错误．故选D．
8．C
【详解】
以O点为最高点，取合适的竖直直径od作等时圆，交ob于e，如图所示，
显然o到a、e才是等时的，比较图示位移ob＞oe，故推得t1＜t2，故C正确；故选C．
9．C
【详解】
设斜面倾角为θ，物块质量为m，物块与斜面间的动摩擦因数为μ。根据牛顿第二定律可知
且
若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F，则物块的加速度大小为
故选C。
10．C
【详解】
根据牛顿第二定律得
a＝
速度增大，阻力增大，加速度减小，做加速度减小的加速运动，速度时间图线切线斜率表示加速度．
故选C。
11．C
【详解】
物体沿斜面向上匀加速运动时，由牛顿第二定律有：
F-mgsin30°-f=ma
解得：
f=F-mgsin30°-ma=8-10×0.5-2N=1N。
撤去外力F后，根据牛顿第二定律得：
f+mgsinθ=ma′
解得：
方向沿斜面向下。
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论相符，选项C正确；
D．，与结论不相符，选项D错误；
12．C
【详解】
西瓜受到重力和其它西瓜给它的作用力而减速运动，加速度水平向右，其合力水平向右，作出西瓜A受力如图所示：
由牛顿第二定律可得： , 所以： ，故ABD错误，C正确．故选C．
【点睛】
无论是已知运动求受力情况，还是已知受力求运动情况，加速度都是联系力与运动的桥梁，正确受力分析，根据牛顿第二定律列方程是解题关键.
13．CD
【详解】
AB． 两图加速度大小不同，拉力方向与滑动摩擦力方向可能相反，也可能相同，无法判断物体不受水平拉力是哪个图象，受拉力的是哪个，故AB错误；
CD． 设拉力大小为F．由图读出加速度大小分别为
，
若物体受水平拉力时的速度图象是a时，拉力与速度方向相同，根据牛顿第二定律得
f-F=maa，f=mab
解得
F=0.1N
若物体受水平拉力时的速度图象是b时，拉力与速度方向相反，根据牛顿第二定律得
f+F=mab，f=maa
解得
F=0.1N
由上得到：若物体受水平拉力时的速度图象是a时，摩擦力
f=0.2N
若物体受水平拉力时的速度图象是b时，摩擦力
f=0.1N
故CD正确。
故选：CD。
14．2.6m/s2
【详解】
对物体受力分析，根据牛顿第二定律可得
水平方向：
①
竖直方向
②
由滑动摩擦力公式得：
③
联立①②③式解得：
15．(1)a＝2 m/s2 (2) t＝2s
【详解】
（1）
由以上三式得：
（2）由得：
【点睛】
本题是动力学中第一类问题：知道受力情况，确定物体的运动情况，关键是求解加速度．
16．（1）4.4m/s2；（2）8.8m/s；（3）35.2m；
【详解】
(1)物体受力如图所示：
则根据牛顿第二定律有：mgsinθ-μmgcosθ=ma
代入数据解得：
a=4.4m/s2
(2)秒未物体的速度为：
v=at=8.8m/s
(3)4秒未物体通过的位移为：
.
17．（1） （2）
【解析】
（）根据牛顿第二定律可得拉力大小为．
（）物体做初速度为零的匀加速直线运动．故在时的速度为．
18．2.5m/s2
【详解】
根据题意可知，杆对球的弹力垂直杆方向向下，所以垂直杆方向
沿杆方向
联立解得：
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．用的水平外力拉一个静止在光滑水平面上质量为的物体，力作用后撤去，则第末物体的速度和加速度分别为（ ）
A．，
B．，
C．，
D．，
2．如图表示某可视为质点的小球所受的合力随时间周期性变化的规律，各段中合力的大小相等，作用时间相同，设小球从静止开始运动，由此可判定
A．小球向前运动，再返回停止
B．小球向前运动再返回不会停止
C．小球向前运动一段时间后停止
D．小球始终向前运动
3．有大小相同的两个球，A球是实心铁球，B球是空心铁球，让它们同时从同一高度由静止开始下落，若它们在运动中所受空气阻力相等，则（ ）
A．A球先着地，着地时速度较大 B．B球先着地，着地时速度较大
C．B球先着地，着地时速度较小 D．两球一定同时着地，且着地速度相同
4．将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比．下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象，可能正确的是
A． B．
C． D．
5．如图所示，在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小球，小球的直径恰好和盒子内表面正方体的边长相等，盒子沿倾角为α的固定斜面滑动，不计一切摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A．无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅对盒子的下底面有压力
B．盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和右侧面有压力
C．盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力
D．盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力
6．如图所示，质量为m的物体，在水平力F的作用下，沿倾角为α的粗糙斜面向上做匀速运动，物体与斜面间的动摩擦因数为μ．则水平推力的大小为( )
A． B．
C．mgsin α＋μmgcos α D．
7．如图a所示，在木箱内粗糙斜面上静止质量为m的物体，木箱竖直向上运动的速度v与时间t的变化规律如图b所示，物体始终相对斜面静止．斜面对物体的支持力和摩擦力分别为FN和f，则下列说法正确的是（ ）
A．在0-t1时间内，FN增大，f减小
B．在0-t1时间内，FN减小，f增大
C．在t1-t2时间内，FN增大，f增大
D．在t1-t2时间内， FN减小，f减小
8．如图所示，oa、ob是竖直平面内两根固定的光滑细杆，o、a、b、c位于同一圆周上，c为圆周的最高点，a为最低点．每根杆上都套着一个小滑环，两个滑环都从o点无初速释放，用t1、t2分别表示滑环到达a、b所用的时间，则下列关系正确的是
A．t1=t2
B．t1＞t2
C．t1＜t2
D．无法确定
9．如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F，则（ ）
A．物块可能匀速下滑
B．物块仍以加速度a匀加速下滑
C．物块将以大于a的加速度匀加速下滑
D．物块将以小于a的加速度匀加速下滑
10．雨滴从空中由静止落下，若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大，下列图象可能正确反映雨滴下落运动情况的是（ ）
A．B．
C．D．
11．如图所示，质量为1kg的物体在拉力F的作用下，沿斜面匀加速上升，加速度大小为，斜面倾角为，F的方向与斜面平行，大小为8N，若突然撤去此力，则刚刚撤去时，物体的加速度大小为（ ）．
A． B． C． D．
12．如图所示，有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进．突然发现意外情况，紧急刹车做匀减速运动，加速度大小为a，则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小是
A．m B．ma
C．m D．m(g+a)
二、多选题
13．质量为0.3kg的物体在水平面上运动，图中的两条直线分别表示物体受水平拉力和不受水平拉力的速度－时间图像，则下列说法中正确的是（ ）
A．物体不受水平拉力时的图像一定是b
B．物体受水平拉力时的图像一定是a
C．物体的摩擦力可能等于0.2N
D．水平拉力一定等于0.1N
三、解答题
14．如图所示，质量为5kg的物体与水平地面间的动摩擦因数，现用与水平方向成的力拉物体，使物体加速运动，求物体的加速度的大小。（）
15．如图所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平面成θ＝37°，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F＝10N，刷子的质量为m＝0.5kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数为0.5，天花板长为L＝4m，取sin 37°＝0.6，试求：
(1)刷子沿天花板向上运动的加速度大小；
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间．
16．物体的质量为5kg，斜面的倾角为37°（g取10m/s2）物体的初速为0，从斜面匀加速下滑，物体与斜面间的摩擦系数μ＝0.2；求
（1）物体下滑的加速度？
（2）2秒未物体的速度？
（3）4秒未物体通过的位移？
17．如图所示，质量的物体静止在光滑水平面上．时刻，在水平拉力的作用下，物体由静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小．求：
（）物体所受拉力的大小．
（）物体在时的速度大小．
18．如图所示，质量的小球穿在细杆上，小球与细杆间的动摩擦因数，细杆与水平面的夹角．当小球受到竖直向上的拉力时，求小球加速度的大小．（g取）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
【详解】
AB. 由题意知在前内，物体的加速度，末的速度，力撤去后物体做匀速直线运动，所以第末物体的速度为，加速度为0．故AB错误．
CD. 根据以上分析可知，C正确D错误．
2．D
【详解】
在第一段时间内，小球做匀加速直线运动，第二段时间内做匀减速直线运动，由于两段时间内的加速度大小相等，方向相反，可知两段时间末速度为零，然后重复之前的运动，可知小球始终向前运动．故选D．
3．A
【解析】
【详解】
对铁球由牛顿第二定律可得
故质量大的球加速度大，故A球加速度大于B球，所以A球先着地，A正确；
故选A。
4．C
【详解】
皮球竖直向上抛出，受到重力和向下的空气阻力，根据牛顿第二定律，有：，根据题意，空气阻力的大小与速度的大小成正比，有：，联立解得： ；由于速度不断减小，故加速度不断减小，到最高点速度为零，阻力为零，加速度为g，不为零，故BD均错误；根据，有，由于加速度减小，则也减小，也减小，即a-t图象的斜率不断减小，故A错误，C正确．
5．A
【详解】
设斜面的倾角为α，小球与盒子总质量为M，小球的质量为m，先以盒子和小球组成的质点组为研究对象，根据牛顿第二定律得
Mgsinα=Ma
解得
a=gsinα
由此可知无论上滑和下滑，整体的加速度相同，对小球：加速度也等于gsinα，则由牛顿第二定律得知，小球的合力为
F合=ma=mgsinα
故盒子右侧面和左侧面对小球都没有作用力，由牛顿第三定律得知：球对盒子的右侧面和左侧面也没有压力，在垂直于斜面方向上，小球没有加速度，则盒子底面对小球的支持力等于小球重力垂直于斜面的分力，即
N=mgcosα
所以球对盒子的下底面有压力。
故选A。
6．A
【详解】
物体做匀速运动处于平衡状态，受力分析如图所示，
由平衡条件得：沿斜面方向Fcos α－mgsin α－Ff＝0
垂直斜面方向FN－mgcos α－Fsin α＝0
又有Ff＝μFN
解以上各式得：F＝；故选A.
7．D
【详解】
在0-t1时间内，根据速度时间图线知，物体做加速运动，加速度逐渐减小，对物块研究，在竖直方向上有：FNcosθ+Ffsinθ-mg=ma，FNsinθ=Ffcosθ，知加速度减小，则支持力FN和摩擦力减小．在t1-t2时间内，根据速度时间图线知，物体做减速运动，加速度逐渐增大，对物块研究，在竖直方向上有：mg-（FNcosθ+Ffsinθ）=ma，FNsinθ=Ffcosθ，加速度逐渐增大，知支持力和摩擦力逐渐减小．故D正确，ABC错误．故选D．
8．C
【详解】
以O点为最高点，取合适的竖直直径od作等时圆，交ob于e，如图所示，
显然o到a、e才是等时的，比较图示位移ob＞oe，故推得t1＜t2，故C正确；故选C．
9．C
【详解】
设斜面倾角为θ，物块质量为m，物块与斜面间的动摩擦因数为μ。根据牛顿第二定律可知
且
若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F，则物块的加速度大小为
故选C。
10．C
【详解】
根据牛顿第二定律得
a＝
速度增大，阻力增大，加速度减小，做加速度减小的加速运动，速度时间图线切线斜率表示加速度．
故选C。
11．C
【详解】
物体沿斜面向上匀加速运动时，由牛顿第二定律有：
F-mgsin30°-f=ma
解得：
f=F-mgsin30°-ma=8-10×0.5-2N=1N。
撤去外力F后，根据牛顿第二定律得：
f+mgsinθ=ma′
解得：
方向沿斜面向下。
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论相符，选项C正确；
D．，与结论不相符，选项D错误；
12．C
【详解】
西瓜受到重力和其它西瓜给它的作用力而减速运动，加速度水平向右，其合力水平向右，作出西瓜A受力如图所示：
由牛顿第二定律可得： , 所以： ，故ABD错误，C正确．故选C．
【点睛】
无论是已知运动求受力情况，还是已知受力求运动情况，加速度都是联系力与运动的桥梁，正确受力分析，根据牛顿第二定律列方程是解题关键.
13．CD
【详解】
AB． 两图加速度大小不同，拉力方向与滑动摩擦力方向可能相反，也可能相同，无法判断物体不受水平拉力是哪个图象，受拉力的是哪个，故AB错误；
CD． 设拉力大小为F．由图读出加速度大小分别为
，
若物体受水平拉力时的速度图象是a时，拉力与速度方向相同，根据牛顿第二定律得
f-F=maa，f=mab
解得
F=0.1N
若物体受水平拉力时的速度图象是b时，拉力与速度方向相反，根据牛顿第二定律得
f+F=mab，f=maa
解得
F=0.1N
由上得到：若物体受水平拉力时的速度图象是a时，摩擦力
f=0.2N
若物体受水平拉力时的速度图象是b时，摩擦力
f=0.1N
故CD正确。
故选：CD。
14．2.6m/s2
【详解】
对物体受力分析，根据牛顿第二定律可得
水平方向：
①
竖直方向
②
由滑动摩擦力公式得：
③
联立①②③式解得：
15．(1)a＝2 m/s2 (2) t＝2s
【详解】
（1）
由以上三式得：
（2）由得：
【点睛】
本题是动力学中第一类问题：知道受力情况，确定物体的运动情况，关键是求解加速度．
16．（1）4.4m/s2；（2）8.8m/s；（3）35.2m；
【详解】
(1)物体受力如图所示：
则根据牛顿第二定律有：mgsinθ-μmgcosθ=ma
代入数据解得：
a=4.4m/s2
(2)秒未物体的速度为：
v=at=8.8m/s
(3)4秒未物体通过的位移为：
.
17．（1） （2）
【解析】
（）根据牛顿第二定律可得拉力大小为．
（）物体做初速度为零的匀加速直线运动．故在时的速度为．
18．2.5m/s2
【详解】
根据题意可知，杆对球的弹力垂直杆方向向下，所以垂直杆方向
沿杆方向
联立解得：
答案第1页，共2页
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