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(Word版含答案)

4.5 牛顿运动定律的应用
一、单选题
1．水平传送带长，以的速度做匀速运动。在传送带的一端轻轻放上一个物体。已知物体与传送带之间的动摩擦因数，则物体到达另一端的时间为，取，（　　）
A． B． C． D．
2．在有空气阻力的情况下，以初速度从地面竖直上抛一个小球。经过时间，小球到达最高点，又经过时间，小球从最高点落到抛出点。小球着地时的速度为，则（　　）
A．， B．，
C．， D．，
3．如图甲所示，物体原来静止在水平面上，用一水平力F拉物体，在F从0开始逐渐增大的过程中，物体先静止后又做变加速运动，其加速度随外力F变化的图像如图乙所示，根据图乙中所标出的数据可计算出（g取10m/s2）（　　）
A．物体的质量为1kg
B．物体的质量为2kg
C．物体与水平面间的动摩擦因数为0.2
D．物体与水平面间的动摩擦因数为0.5
4．一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮，绳的一端系一质量M=15的重物，重物静止于地面上，有一质量的猴子从绳子另一端沿绳向上爬，如图所示，不计滑轮摩擦，在重物不离开地面条件下，猴子向上爬的最大加速度为（）（　　）
A． B． C． D．
5．如图所示，A、B两物体用两根轻质细线分别悬挂在天花板上，两细线与水平方向夹角分别为60°和45°，A、B间拴接的轻弹簧恰好处于水平状态，则下列计算正确的是（　　）
A．A、B所受弹簧弹力大小之比为∶
B．A、B的质量之比为mA∶mB＝∶1
C．悬挂A、B的细线上拉力大小之比为1∶
D．同时剪断两细线的瞬间，A、B的瞬时加速度大小之比为3∶
6．如图，用传送带向上传送货物，货物与传送带之间没有相对滑动，则货物受到的摩擦力是（　　）
A．静摩擦力，方向沿传送带向上 B．静摩擦力，方向沿传送带向下
C．滑动摩擦力，方向沿传送带向下 D．滑动摩擦力，方向沿传送带向上
7．如图所示，斜面c固定，重为G的物体a放在上表面水平的物体b上，沿光滑斜面c一起向下滑，则（　　）
A．a对b的压力小于G B．若物体b上没有放物体a，物体b的加速度将增大
C．a受到的摩擦力方向水平向左 D．a与b之间可能没有摩擦力的作用
8．两个质量分别为m1=2kg，m2=3kg的物体置于光滑的水平地面上，中间用轻质弹簧测力计连接。两个大小分别为F1=40N，F2=15N的水平拉力分别作用在m1，m2上，如图所示。两物体在水平地面上运动，则下列说法正确的是（　　）
A．弹簧对m1的弹力与弹簧对m2的弹力是一对平衡力
B．弹簧对m1的弹力与弹簧对m2的弹力大小相等方向相反，是一对作用力和反作用力
C．稳定后两个物体的加速度大小相等方向相反
D．弹簧测力计的示数为30N
9．如图所示，A物体质量为1kg，B物体质量为2kg，它们之间有一轻弹簧与之栓接，劲度系数k=100N/m，把物体A和天花板用轻绳连接，A、B均静止时弹簧的形变量为8cm，g=10N/kg，则下列说法正确的是（　　）
A．则轻绳中拉力大小一定为18N
B．物体B对地面压力大小一定为12N
C．则轻绳中拉力大小可能为2N
D．物体B对地面压力大小可能为18N
10．在光滑的水平面上，用F=6N的恒力水平作用在质量为2kg的物体上，使其由静止开始运动，比较经过5s时间突然撤去F和经过5m位移时突然撤去F这两种情况，下列说法中正确的是（　　）
A．撤力时，前一种情况下的末速度小于后一种情况下的末速度
B．撤力前，前一种情况比后一种情况运动的位移长
C．撤力前，前一种情况比后一种情况运动的时间短
D．两种情况下，都是撤力前物体具有的惯性大于撤力后物体所具有的惯性
二、多选题
11．如图所示，一长为l＝2 m的水平传送带以v＝1 m/s的速率运行，一质量为m的物块在传送带的A端以v0＝5 m/s的速度冲上传送带，物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5。若传送带顺时针运动，物块在传送带上运动的时间为t1，在传送带上留下的痕迹长度为x1；若传送带逆时针运动，物块在传送带上运动的时间为t2，在传送带上留下的痕迹长度为x2。则（　　）
A．t1＝t2 B．t1＜t2
C．x1＝x2 D．x1＜x2
12．如图所示，A、B球的质量相等，弹簧的质量不计，倾角为θ的斜面光滑，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，（重力加速度为g）下列说法正确的是（　　）
A．两个小球的加速度均沿斜面向下，大小均为gsin θ
B．B球的受力情况未变，加速度为零
C．A球的加速度沿斜面向下，大小为2gsin θ
D．B球的加速度向上，A球的加速度向下，加速度都不为零
13．质量为M的物块放在正沿水平直轨道向右匀加速行驶的车厢水平底板上，并用轻绳绕过两个光滑定滑轮连接质量为m的小球，与小球连接的轻绳与竖直方向始终成θ角，与物块连接的轻绳处于水平方向，物块相对车厢静止。重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）
A．物块对车厢水平底板的压力大小为mg
B．物块的加速度大小为
C．轻绳的拉力大小为
D．物块所受底板的摩擦力大小为
14．如图所示，质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根绳BC系住，当小球静止时，橡皮筋处在水平方向上。下列判断中正确的是（　　）
A．在AC被突然剪断的瞬间，BC对小球的拉力不变
B．在AC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsinθ
C．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为
D．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsinθ
15．如图所示，细线的一端固定在倾角为30°的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球，静止时细线与斜面平行，则（　　）
A．当滑块向左做匀速运动时，细线的拉力为0.5mg
B．若滑块以加速度a=g向左加速运动时，线中拉力为mg
C．当滑块以加速度a=g向左加速运动时，小球对滑块压力不为零
D．当滑块以加速度a=2g向左加速运动时，线中拉力为0.5mg
三、填空题
16．一物体质量为m，受到F1、F2、F3三个共点力作用而处于静止状态，当去掉F3后，则物体的加速度大小是___________，方向___________。
17．如图所示，有一倾角的斜面体B固定于水平地面上，质量为m的物体A放置于B上，其左侧面与水平轻弹簧接触。现对轻弹簧施加一个水平作用力，A和B始终保持静止，弹簧始终在弹性限度内。当A、B之间的摩擦力为0时，弹簧弹力大小为______；当弹簧弹力大小为时，A所受摩擦力大小为______。
18．如图所示，小车内的地面是光滑的，左下角放一个均匀小球，右壁上挂一个相同的球，两个球的质量均为，悬挂线与右壁成37°角，小车向右加速前进。求：当右壁对A球的压力为零时，左壁对B球的压力为______N。（g取）
四、解答题
19．一列静止在站台上的火车，总质量为、出发时间到了，这列火车从站台缓缓开出，1min20s后显示其速度达到72km/h。若火车做匀加速直线运动，求火车在加速过程中的合力要多大才能满足加速的要求。
20．如图所示，水平平台的右端安装有定滑轮，质量为M＝2 kg的物块放在与滑轮相距l＝1.2 m的平台上，物块与平台间的动摩擦因数为μ＝0.2，现有一轻绳跨过定滑轮，左端与物块连接，右端挂质量为m＝1 kg的小球，绳拉直时用手托住小球使其在距地面h＝0.5 m高处静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力（g取10 m/s2）。
（1）放开小球，系统运动，求小球做匀加速运动时的加速度及此时绳子的拉力大小；
（2）通过计算，回答物块能否撞到定滑轮。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．B
【详解】
物体在传送带上先做初速度为0的匀加速运动，速度达到传送带的速度后再做匀速直线运动，加速度为
加速到传送带的速度所需时间为
加速运动的位移为
匀速运动的时间为
故运动总时间为
ACD错误，B正确。
故选B。
2．D
【详解】
设空气阻力的大小为f，根据牛顿第二定律得：
上升时有
mg+f=ma1
下降时有
mg-f=ma2
对比可得
a1＞a2
上升和下降两个过程的位移大小相等，设为x。上升过程的逆运动是初速度为零的匀加速直线运动，与下降过程相似，由
v2=2ax
得知：x大小相等
a2＜a1
可得
v2＜v1
根据
x=at2
得
t2＞t1
故ABC错误，D正确。
故选D。
3．B
【详解】
由题图乙可知，当
F1＝7N
时，有
a1＝0.5m/s2
当
F2＝14N
时，有
a2＝4m/s2
由牛顿第二定律得
F1－μmg＝ma1
F2－μmg＝ma2
代入数据，解得
m＝2kg
μ＝0.3
ACD错误，B正确。
故选B。
4．B
【详解】
为使得重物不离开地面，则绳子上的拉力最大为
T=Mg
则对猴子分析可知
解得
故选B。
5．B
【详解】
A．弹簧处于水平静止状态，则A对弹簧的力和B对弹簧的力大小相等，故A、B受弹簧的弹力大小相等，A错误；
B．对A受力分析可知
mAg＝Ftan 60°
对B受力分析可知
mBg＝Ftan 45°
故
B正确；
C．细线对A的拉力
FTA＝
细线对B的拉力
FTB＝
故
C错误；
D．剪断细线前，弹簧弹力
F＝mBg
剪断细线瞬间弹簧弹力不变，A受合力为2mBg，故A的加速度
B的加速度为
故A、B加速度之比为∶3，D错误；
故选B。
6．A
【详解】
货物与传送带之间没有相对滑动，所以两者之间存在静摩擦力，货物相对传送带有向下运动的趋势，所以静摩擦力方向沿传送带向上，BCD错误，A正确。
故选A。
7．A
【详解】
A．a和b一起沿光滑斜面向下加速滑动，设斜面倾斜角为θ，对物体a、b整体，由牛顿第二定律可得
（ma+mb）gsinθ=（ma+mb）a
解得
a=gsinθ
加速度a的方向沿斜面向下；
对物体a，在竖直方向的分加速度有
a竖直=asinθ=gsin2θ
在竖直方向由牛顿第二定律可知
G FN =mgsin2θ
FN=G mgsin2
b对a的支持力小于a的重力G，由牛顿第三定律可知，a对b的压力小于重力G，故A正确；
B．由A选项的解析可知，物体沿斜面滑下的加速度与物体的质量无关，故B错误；
CD．a物体沿斜面加速下滑时，有沿水平向右的分加速度，此加速度是由b物体对a物体水平向右的摩擦力产生的，故CD错误。
故选A。
8．D
【详解】
A．弹簧对的弹力作用在 上，弹簧对的弹力作用在 上，作用在不同的物体上，不是一对平衡力，A错误；
B．作用力和反作用力是两个相同物体之间的相互作用，弹簧对的弹力与弹簧对的弹力不是两个相同物体之间的相互作用，不是相互作用力，B错误；
C．稳定后把两个物体看成整体，稳定后合力向右，则加速度大小相等，方向向右，C错误；
D．根据牛顿第二定律
解得
选 为对象
解得
D正确；
故选D。
9．C
【详解】
物体A、B均静止时，弹簧的形变量为8cm，则弹簧弹力大小
把物体A和天花板用轻绳连接，由于A、B均静止，则弹簧可能处于拉伸状态，也可能是压缩状态。
AC．隔离A进行受力分析，设绳的拉力，则根据受力平衡
计算可得
或
C正确，A错误；
BD．隔离B进行受力分析，设物体对地面的压力是，地面对物体的支持力是，根据牛顿第三定律知
由受力平衡可知
计算可得
或
BD错误。
故选C。
10．B
【详解】
B．由牛顿第二定律得
物体做初速度为零的匀加速运动，5s时的速度
v=at=3×5 m/s=15m/s
x=at2=×3×52m =37.5m>5m
即撤力前，前一种情况比后一种情况运动的路程长，选项B正确；
A．若经过5m位移时突然撤去F，根据v′2=2ax可得
即撤力时，前种情况的末速度大于后种情况的末速度，选项A错误；
C．经过5m位移时突然撤去F经历的时间
即撤力前，前一种情况比后一种情况运动的时间长，选项C错误；
D．两种情况下，物体质量没变，则撤力前物体具有的惯性等于撤力后物体所具有的惯性，选项D错误。
故选B。
11．AD
【详解】
传送带顺时针运动时，物块与传送带同向，在二者速度相等之前，物块相对于传送带向右运动，分析受力可知，物块向右做匀减速直线运动，加速度
a1＝－μg＝－5 m/s2
物块与传送带速度相同时，物块位移
v2－v02＝2ax
解得
x＝2.4 m＞2 m
故物块一直做匀减速直线运动直至在B端掉落，则
l＝v0t1＋a1t12
解得物块在传送带上运动时间
t1＝
物块在传送带上的痕迹为二者的位移之差；当传送带逆时针运动时，分析受力可知，加速度
a2＝－5 m/s2
由前面分析可知物块速度减到零之前，已经从B端掉落，故物块在A到B过程中做匀减速直线运动，运动时间
t2＝
物块留下痕迹为二者位移之和。故
t1＝t2，x1＜x2
所以AD正确；BC错误；
故选AD。
12．BC
【详解】
细线烧断前，系统静止，设弹簧的弹力为F，细线的拉力为FT，根据平衡条件，对B球有
F＝mgsin θ
对A球有
FT＝F＋mgsin θ
细线被烧断的瞬间，细线的拉力立即减为零，但弹簧的弹力不发生改变，则B球受力情况未变，加速度为零，对A球，根据牛顿第二定律得
a＝＝2gsin θ
方向沿斜面向下，故AD错误，BC正确；
故选BC。
13．CD
【详解】
BC．对小球进行受力分析如图甲所示，根据三角形定则可知小球所受合力为
F合＝mgtan θ
绳子的拉力为
FT＝
根据牛顿第二定律知，其加速度为
a＝＝gtan θ
小球与物块、车厢相对静止，加速度相同，故B错误；C正确；
AD．对物块进行受力分析如图乙所示
竖直方向有
FN＝Mg
水平方向有
Ff－FT′＝Ma
其中
FT′＝FT
解得物块受到地面对其摩擦力为
Ff＝Ma＋FT′＝
故A错误；D正确；
故选CD。
14．BC
【详解】
AB．设小球静止时BC绳的拉力为F，AC橡皮筋的拉力为T，由平衡条件可得
Fcosθ=mg，Fsinθ=T
解得
F=，T=mgtanθ
在AC被突然剪断的瞬间，BC上的拉力F发生了突变，小球的加速度方向沿与BC垂直的方向且斜向下，大小为
a=gsinθ
B正确，A错误；
CD．在BC被突然剪断的瞬间，橡皮筋AC的拉力不变，小球的合力大小与BC被剪断前拉力的大小相等，方向沿BC方向斜向下，故加速度
a=
C正确，D错误。
故选BC。
15．AC
【详解】
A．当滑块向左做匀速运动时，根据平衡条件可得绳的拉力大小为
T=mgsin30°=0.5mg
故A正确；
BC．设当小球贴着滑块一起向左运动且支持力为零时加速度为a0，小球受到重力、拉力作用，如图所示；
根据牛顿第二定律可得加速度
若滑块以加速度a=g向左加速运动时，此时小球没有脱离斜面，则
解得
选项B错误，C正确；
D．当滑块以加速度a=2g向左加速运动时，此时小球已经飘离斜面，则此时线中拉力为
故D错误；
故选AC。
16． 与F3相反
【详解】
物体处于静止状态时，三个力的合力为0N，当撤掉F3后，F1、F2两个力的合力与F3等值反向，根据牛顿第二定律得其加速度大小为
方向与F3相反
17．
【详解】
对物体A受力分析，受重力、支持力、弹簧的弹力，可能会有平行斜面的静摩擦力，设弹簧弹力大小为为F；如果A所受的摩擦力为零，则
即
当弹簧弹力大小为
时，A有向上的运动趋势，A受到的摩擦力沿着斜面向下，受到的摩擦力大小为
18．30
【详解】
当右壁对A球的压力为零时，则由
则对球B
FN=ma
解得
FN=30N
19．1.5×N
【分析】
本题的研究对象是火车，需求的物理量是力。已知火车的初速度、末速度及加速所用的时间，就可以求出火车的加速度。因为质量是已知的，只要求出加速度，再根据牛顿第二定律就可以求得合力。
【详解】
设火车在加速过程中的合力为F，火车的运动情况和受力分析如图所示。
选定火车前进方向为正方向，由于火车做匀加速直线运动，根据，可得
根据牛顿第二定律，可得火车所受的合力
F=ma=6.0××0.25N=1.5×N
即火车在加速过程中的合力要达到1.5×N才能满足加速的要求。
20．（1）2 m/s2，8 N；（2） 不会撞到定滑轮
【详解】
（1）由牛顿第二定律对小球有
mg－FT＝ma1
对物块有
FT－μMg＝Ma1
解得
a1＝2 m/s2，FT＝8 N
（2）由
v2＝2a1h
得小球落地时的速度
v＝＝m/s
即物块此时的速度为m/s，物块此后做匀减速运动的加速度为
a2＝＝μg＝2 m/s2
由
v2＝2a2x
得到停下来可滑行的距离
x＝＝0.5 m
物块在桌面上共滑行的距离
x总＝h＋x＝1 m＜l
故物块不会撞到定滑轮。答案第1页，共2页
答案第1页，共2页