第4章 牛顿运动定律家庭作业（Word版含答案）

2019沪教版必修第一册 第4章 牛顿运动定律 家庭作业
一、单选题
1．马拉车前进，而不是车拉着马倒退，其中的原因是（　　）
A．马拉车的力大于车拉马的力
B．马拉车的力和车拉马的力方向都向前
C．马的质量小于车的质量
D．马和车分别受到的向前的力都大于其同时受到的向后的力
2．《流浪地球》在“2020国防军事电影盛典”系列活动中，被选送作为2021年全民国防教育万映计划重点推介影片，向社会各界特别是广大青少年学生、基层部队官兵推荐。故事设定中，人类居住在深度为5km左右的地下城中，乘坐升降机需要15min到达地面，若此升降机匀加速过程中的加速度是匀减速过程中的加速度的2倍，且最大运行速度为6.2m/s。下列说法正确的是（　　）
A．上升过程中变速运动时间与匀速运动时间之比约为1：5
B．匀加速运动过程中加速度大小约为
C．若此升降机没有最大运行速度限制，则将人运送到地面的最短时间约为9min
D．若此升降机没有最大运行速度限制，则将人运送到地面过程中的最大速度约为9m/s
3．如图所示，水平粗糙传送带AB距离地面的高度为h，以恒定速率v0顺时针运行．甲、乙两滑块（可视为质点）之间夹着一个压缩轻弹簧（长度不计），在AB的正中间位置轻放它们时，弹簧立即弹开，两滑块以相同的速率分别向左、右运动．下列判断正确的是（ ）
A．甲、乙滑块可能落在传送带的同一侧，且距释放点的水平距离相等
B．甲、乙滑块刚离开弹簧时一定是一个减速运动、一个加速运动
C．甲、乙滑块可能落在传送带的左右两侧，但距释放点的水平距离一定不相等
D．甲、乙滑块不可能同时从A、B两端离开传送带
4．如图所示，小球被固定在细杆末端，细杆固定在小车上，小车向右运动，关于细杆对小球的弹力，下列说法正确的是（　　）
A．若小车做匀速直线运动，则弹力竖直向上
B．若小车做匀速直线运动，则弹力沿杆斜向上
C．若小车做匀加速直线运动，则弹力一定沿杆斜向上
D．若小车做匀减速直线运动，则弹力可能沿杆斜向上
5．比赛用的冰壶和冰球均以相同的初速度在水平冰面上滑行，已知两者与冰面的动摩擦因数相同，则（　　）
A．冰球的加速度大于冰壶的加速度 B．冰球的加速度小于冰壶的加速度
C．冰球的加速度等于冰壶的加速度 D．冰球滑行的距离更大
6．如图所示，左边光滑平台与长L=4.5m的水平传送带等高平滑连接，轻质弹簧自由伸长时右端刚好与平台右端对齐。现用质量为m=2.0kg可视为质点的小滑块压缩弹簧并锁定，此时弹簧的弹性势能为EP=36.0J。水平传送带顺时针转动的速度为v0=2.0m/s，某时刻弹簧解除锁定，小滑块被弹出滑块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.4，重力加速度g取10m/s2，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是（　　）
A．当小滑块到达传送带右端时的速度恰好为0
B．当小滑块到达传送带右端的过程中摩擦力对小滑块做的功为-32J
C．当小滑块到达传送带右端的过程中摩擦力对传送带做的功为20J
D．当小滑块到达传送带右端的过程中摩擦产生的热量为16J
7．如图甲所示，把两个力传感器的挂钩钩在一起，让一个大人与一个小孩向相反方向拉，大人很轻松地就能将小孩拉过来。如果两个力传感器与计算机相连，就能很容易地显示出两个拉力随时间变化的图像，如图乙所示。由图像可以得出的正确结论是（ ）
A．作用力与反作用力的大小总是相等
B．作用力与反作用力的大小不相等
C．作用力与反作用力的作用时间不相等
D．作用力与反作用力的方向相同
8．如图所示，不计绳的质量及绳与滑轮的摩擦，物体A的质量为M，水平面光滑。当在绳的B端施以F=10 N的竖直向下的拉力作用时，物体A的加速度为a1；当在B端挂一质量为1kg的重物时，A的加速度为a2，取，则a1与a2的大小关系是（　　）
A．a1=a2 B．a1>a2 C．a19．如图，鸟沿虚线斜向上加速飞行，空气对其作用力可能是
A． B． C． D．
10．甲、乙两个物体质量之比为4：1，与水平地面之间的动摩擦因数之比为1：2，不受其他外力的情况下，以相同的动能在水平地面上开始运动到静止，则　　
A．它们的滑行距离之比为1：1 B．它们的滑行时间之比为1：1
C．它们的加速度之比为2：1 D．它们的摩擦力做功之比为2：1
二、解答题
11．如图所示，物体A放在足够长的木板B上，木板B静置于水平面．用恒力F拉木板B，使它做初速度为零的匀加速直线运动．已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0 kg，A、B之间的动摩擦因数μ1= 0.05，B与水平面之间的动摩擦因数μ2= 0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度g取10 m/s2．求：
(1)物体A与木板B刚相对滑动时，拉力F1的大小？
(2)若拉力F2=5 N，在拉力作用下木板B移动2 m时，木板B的动能？
(3)若拉力F由电动机通过细线牵引来提供，t0 = 0时，使木板B做初速度为零，加速度aB = 1.0 m/s2的匀加速直线运动．当t1 = 1.0 s时，将电动机的输出功率立即调整为= 5W，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t2 = 3.8 s时物体A的速度为1.2 m/s．则在t1 = 1.0 s到t2 = 3.8 s这段时间内木板B的位移为多少？
12．空军特级飞行员李峰驾驶歼十战机执行战术机动任务，在距机场54km、离地1100m高度时战机发动机突然停车失去动力 在地面指挥员的果断引领下，最终安全迫降机场，李峰成为成功处置国产单发新型战机空中发动机停车故障、安全返航的第一人 若战机着陆后以大小为的加速度做匀减速直线运动，且其着陆速度为60m/s，求它着陆后12s内滑行的距离。
13．如图所示，质量为2kg的一只长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数μ1为0.3。这时铁箱内一个质量为1kg的木块恰好能相对静止在后壁上。木块与铁箱内壁间的动摩擦因数μ2为0.2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。求 ：
（1）木块对铁箱侧壁压力的大小 ；
（2）水平拉力F的大小 ；
（3）减小拉力F，经过一段时间，木块沿铁箱左侧壁落到底部且不反弹，然后当箱的速度为6m/s时撤去拉力，又经1s时间木块从左侧到达右侧，则铁箱的长度是多少。
14．如图，站在滑轮车上相互靠近的甲、乙两人分别做以下动作：甲用力轻推乙，或乙用力轻推甲，或甲、乙互推。我们看到两人同时发生后退。试简要回答下列问题：
(1)为什么甲、乙两人会同时发生后退？
(2)若甲对乙的推力称为作用力，乙对甲的推力称为反作用力，请提出作用力与反作用力的至少两个关系；
(3)若甲的质量小于乙的质量，我们还会看到什么现象？
15．如图所示，质量的人站在升降机中的体重计上。重力加速度g取，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。
（1）匀速上升；
（2）以的加速度加速上升；
（3）以的加速度加速下降。
16．近两年，台州交警将“礼让行人”作为管理重点，“斑马线前车让人”现已逐渐成为一种普遍现象。如图所示。司机小明驾车以54km/h的速度，在平直的城市道路上沿直线行驶。看到斑马线有行人后立即以3m/s2的加速度刹车，车停住时车头刚好碰到斑马线。等待行人14s后（人已走过），又用了6s时间匀加速至原来的速度。开始刹车时设为计时起点（即t=0），则：
(1)车第3s末的瞬时速度大小；
(2)车刹车后7s内的位移大小；
(3)从开始刹车到恢复原速这段时间内车的平均速度大小。
17．鸡蛋撞在石头上，鸡蛋碎了，但石头却没有什么变化，是不是石头对鸡蛋的作用力大，鸡蛋对石头的作用力小？
18．一个质量为的小木箱静止于水平面上，现用的水平恒力作用于木箱使它开始运动，如图所示，已知木箱与地面之间的动摩擦因数，取．
（1）求小木箱的加速度大小；
（2）求小木箱开始运动末的速度大小和前内的位移大小；
（3）在末撤去外力，则小木箱还能运动多远距离？
19．小强说：“我记得在初中学过，如果两个力的大小相等、方向相反，这两个力就会互相平衡，看不到作用的效果了。既然作用力和反作用力也是大小相等、方向相反的，它们也应该互相平衡呀！”
应该怎么解答小强的疑问？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．马拉车的力和车拉马的力是一对作用力和反作用力，大小相等，A错误；
B．马拉车的力向前，而车拉马的力向后，B错误；
C．受力与质量没有直接关系，C错误；
D．车和马向前运动，说明向前的力大于向后的力；D正确；
故选D。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．设升降机匀加速运动的时间为t，则匀减速运动的时间为2t，匀速运动的时间为
t′=15×60s-3t
根据已知条件可得：
s=
将s=5000m，v=6.2m/s代入上式，解得
t=62s
则匀速运动的时间为
t′=15×60s-3t=15×60s-3×62s=714s
则上升过程中变速运动时间与匀速运动时间之比约为1：12，故A错误；
B．由A中分析可知，匀加速运动过程中的加速度大小为
故B错误；
C．若此升降机没有最大运行速度限制，则当其先匀加速上升，再匀减速上升，到达地面速度恰为零时，所用时间最短，根据已知条件可得，其最大速度为v=at，总位移
两式联立，代入s=5000m，a=0.1m/s2，解得
t≈183s
则总时间
t总=3t=3×183s≈9min
故C正确；
D．由C分析可知，若此升降机没有最大运行速度限制，则将人运送到地面过程中的最大速度
v=at=0.1×183m/s=18.3m/s
故D错误。
故选C。
3．A
【解析】
【详解】
试题分析：若v小于v0，弹簧立即弹开后，甲物体向左做初速度为v，加速度为a的匀减速运动．速度为零后可以再向相反的方向运动．整个过程是做初速度为v，加速度和皮带运动方向相同的减速运动．乙物体做初速度为v，加速度为a的匀加速运动，运动方向和加速度的方向都和皮带轮的运动方向相同．甲乙到达B点时的速度相同．落地的位置在同一点．故A正确；设v大于v0．弹簧立即弹开后，甲物体向左做初速度为v，加速度为a的匀减速运动．乙物体向向右做初速度为v，（若v大于v0），则乙也做加速度为a的匀减速运动．此种情况两个物体落地后，距释放点的水平距离可能相等且运动时间相等．BCD错误；故选A．
考点：牛顿运动定律、运动学规律的应用．
4．A
【解析】
【详解】
AB．小车做匀速直线运动时，小球受力平衡，必受重力和向上的弹力，即弹力F=mg，竖直向上，故A正确，B错误；
C．当小球向右以加速度a运动时，对其受力分析，受重力和弹力，如图
合力F合=ma，水平向右；根据平行四边形定则，弹力 斜向右上方，不一定沿杆方向，故C错误；
D．若小车做匀减速直线运动，则加速度水平向左，合力水平向左，重力竖直向下，则杆对球的弹力沿左上方，不可能沿杆斜向上，故D错误。
故选A。
5．C
【解析】
【详解】
ABC．因冰壶和冰球与冰面的动摩擦因数相同，二者水平冰面上滑行时，摩擦力提供加速度，根据牛顿第二定律知
故AB错误，C正确。
D．由
可知两者滑行距离相等，故D错误。
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
A．弹簧由压缩恢复到原长时，设小滑块的速度为v0，由机械能守恒定律得
解得
由牛顿第二定律得小滑块在传送带上相对滑动的加速度
小滑块与传送带由共同速度时，运动的位移
此后小滑块与传送带一起匀速运动
故A错误；
BC．对小滑块从滑上传送带到与传送带有共同速度，利用动能定理
解得
所以当小滑块到达传送带右端的过程中摩擦力对小滑块做的功为-32J，故B正确，C错误；
D．当小滑块到达传送带右端的过程中小滑块克服摩擦力做的功等于摩擦过程中产生的热
故D错误。
故选B。
7．A
【解析】
【详解】
ABD．观察图像，图线关于轴对称，表明作用力和反作用力的大小始终相等，方向始终相反，变化的情况完全相同，故A正确，BD错误；
C．从图像中可看出，作用力与反作用力同时产生、同时消失，作用时间相同，故C错误。
故选A．
8．B
【解析】
【详解】
当在绳B端施以F=10 N的竖直向下的拉力作用时，有
当B端挂一质量为1kg的重物时，对整体分析，根据牛顿第二定律得
由此可知
a1>a2
ACD错误，B正确。
故选B。
9．B
【解析】
【详解】
试题分析：鸟沿虚线斜向上加速飞行，加速度沿着虚线向上，故合力F沿着虚线向上；鸟受重力和空气对其作用力，根据三角形定则作图如下, 故选B．
考点：力的合成
【名师点睛】本题是已知运动情况判断受力情况的问题，关键是先根据运动情况确定加速度方向，得到合力方向，然后受力分析后根据三角形定则判断空气作用力的方向．
10．B
【解析】
【分析】
先根据动能之比求出初速度之比，然后牛顿第二定律求出加速度之比，最后根据运动学公式求滑行距离与滑行时间之比.
【详解】
根据牛顿第二定律： 动摩擦因数之比为1：2，故两个物体加速度之比为1：2；故C错误；，动能相同，质量之比为4：1，则初速度之比为1：2；根据运动学公式：得：，代入数据得： 故A错误；由得 故B正确；由得 故D错误；故选B．
11．（1）F1= 6 N（2）EkB = 1J（3）
【解析】
【详解】
(1) 物体A相对木板B刚滑动时，对物体A受力分析有 μ1mAg = mAa ①
对木板B受力分析有 F1－μ1mAg－μ2（mA+mB）g = mB a ②
联立①②解得：F1= 6N
(2)因F2=5 N＜F1，物体A相对木板B静止，在F2作用下一起加速，对物体A、木板B整体分析，根据动能定理有F2 s－μ2（mA+mB）gs = （mA+mB）v2－0 ③
根据动能表达式EkB = mBv2 ④
联立①②解得EkB = 1 J
(3)t1=1.0 s时，对木板B分析有 ⑤
电动机的输出功率调整为5 W时，，
解得 ⑥
木板B受力满足 ⑦
所以木板B将做匀速直线运动，而物体A则继续在B上做加速aA =μ1g =0.5m/s2的匀加速直线运动直到A、B速度相等．
设这一过程时间为t`，有v1=aA（t1+t`） ⑧
这段时间内木板B的位移 ⑨
A、B速度相同后，由于，且电动机输出功率恒定，A、B将一起做加速度逐渐减小的变加速运动，
⑩
代入数据解得木板B在t1 = 1.0 s到t2 = 3.8 s时间内的位移
12．300m
【解析】
【分析】
【详解】
由速度时间公式
可求出从战机着陆到停止所用时间
由此可知战机在12s内不是始终做匀减速运动，它在最后2s内是静止的，故它着陆后12s内滑行的距离为
13．（1）50N；（2）159N；（3）0.75m
【解析】
【分析】
【详解】
（1）对木块，在竖直方向由平衡条件得
mg=μ2FN
则
FN=50N
由牛顿第三定律得，木块对铁箱侧壁压力的大小为
FN′=FN=50N
（1）对木块，在水平方向，根据牛顿第二定律有
FN=ma
解得
a=50m/s2
对铁箱和木块整体，根据牛顿第二定律有
F－μ1（M+m）g=(M+m）a
解得水平拉力
F=159N
（1）撤去拉力F，箱和木块的速度均为v=6m/s，因μ1>μ2，以后木块相对箱滑动，木块加速度
a2==2m/s2
又铁箱加速度
μ1（M+m）g-μ2mg=Ma1
得
a1=3.5m/s2
铁箱减速时间为
t0=1.7s>1s
故木块到达箱右端时，箱未能停止。则经t=1s木块比铁箱向右多移动距离L即铁箱长。即有
L=(vt－)－(vt－)=
代入数据解得
L=0.75m
14．(1)见解析；(2)见解析；(3)见解析
【解析】
【详解】
(1)因为物体间力的作用是相互的，甲给乙作用力的同时，也受到乙给甲的作用力，同时产生加速度同时发生运动，所以甲、乙两人会同时发生后退。
(2)作用力与反作用力的关系有：大小相等、方向相反、同一直线、同时产生同时消失、同性质的力、作用在不同物体上等等。
(3)若甲的质量小于乙的质量，我们还会看到在相等时间内甲滑离的距离更远。
15．（1）500N；（2）700N；（3）250N
【解析】
【详解】
（1）匀速上升时，由平衡条件得：
FN1＝mg＝500N
由牛顿第三定律得：人对体重计压力为500N，即体重计示数为500N；
（2）加速上升时，由牛顿第二定律得：
FN2－mg＝ma1
解得
FN2＝mg＋ma1＝700N
由牛顿第三定律得：人对体重计压力为700N，即体重计示数为700N；
（3）加速下降时，由牛顿第二定律得：
mg－FN3＝ma3
解得
FN3＝mg－ma3＝250N
由牛顿第三定律得：人对体重计压力为250N，即体重计示数为250N。
16．(1)6m/s；(2)37.5m；(3)3.3m/s
【解析】
【详解】
(1)司机小明驾车的速度大小为
v0=54km/h=15m/s
根据速度公式
(2)制动时间
所以车刹车后7s内的位移大小
(3)匀加速直线运动位移为
等待行人的时间为
平均速度
17．见解析
【解析】
【详解】
不对，鸡蛋撞击石头的力和石头撞击鸡蛋的力是一对相互作用力，它们大小相等、方向相反。只不过相同大小的力鸡蛋承受不了，而石头却承受得了，所以鸡蛋撞石头，鸡蛋碎了而石头却没有什么变化。
18．(1)(2)；(3)
【解析】
【详解】
(1) 对木箱受力分析如图：
由牛顿第二定律得：
F-μmg=ma
解得：
(2) 小木箱开始运动末的速度大小
前内的位移大小
(3)撤去外力F后，加速度
根据速度位移关系
19．见解析
【解析】
【详解】
相互平衡力的合力为零，效果抵消，必定是作用在同一个物体上的，而作用力与反作用力是物体之间的相互作用力，分别作用在相互作用的两个物体上的，所以作用效果不会抵消，不相互平衡。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页