沪科版（2019）必修第一册 4.5 牛顿运动定律的案例分析 同步练习卷（1）（含答案）

沪科版（2019）必修第一册《4.5 牛顿运动定律的案例分析》2022年同步练习卷（1）
一 、单选题（本大题共15小题，共64分）
1.（4分）如图所示，质量为的物块放置在光滑水平桌面上，其上放置质量的物块，通过跨过光滑定滑轮的细线与质量为的物块连接。释放，和一起以加速度从静止开始运动，已知、间动摩擦因数为，则细线中的拉力大小为
A. B. C. D.
2.（4分）在都灵冬奥会上，张丹和张昊一起以完美表演赢得了双人滑比赛的银牌．在滑冰表演刚开始时他们静止不动，随着优美的音乐响起在相互猛推一下之后他们分别向相反方向运动．假定两人与冰面间的动摩擦因数相同．已知张丹在冰上滑行的距离比张昊远，下列说法正确的是

A. 在推的过程中，张丹推张昊的力等于张昊推张丹的力
B. 在推的过程中，张丹推张昊的时间小于张昊推张丹的时间
C. 在刚分开时，张丹的初速度大小等于张昊的初速度大小
D. 在刚分开时，张丹的加速度大小小于张昊的加速度大小
3.（4分）水平路面上质量为的小车，在水平推力作用下由静止开始以的加速度做匀加速直线运动。后撤去该推力，则
A. 小车末的速度是 B. 小车受到的阻力大小是
C. 撤去推力后小车的加速度大小是 D. 小车运动的总时间为
4.（4分）一个质量为的物体，放在光滑水平面上，在水平面内个共点力作用下处于平衡状态。现同时撤去大小分别为和的两个力，其余的力保持不变，关于此后该物体运动的说法正确的是
A. 一定做匀变速直线运动，加速度大小可能是
B. 一定做匀变速运动，加速度大小可能等于重力加速度的大小
C. 可能做匀减速直线运动，加速度大小是
D. 可能做匀速圆周运动，向心加速度大小是
5.（4分）质量为的物体在水平恒力推动下，从山坡底部处由静止开始运动至高为的坡顶，获得速度为，的水平距离为。下列说法不正确的是
A. 物体克服重力所做的功是 B. 合力对物体做的功是
C. 推力对物体做的功是 D. 阻力对物体做的功是
6.（4分）如图所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环．箱和杆的质量为，环的质量为已知环沿着杆加速下滑，环与杆的摩擦力的大小为，则此时箱对地面的压力
A. 等于 B. 等于 C. 等于 D. 等于
7.（4分）如图所示，物体置于光滑的水平面上，用轻细线跨过质量不计的光滑定滑轮连接一个重力的重物，物体向右运动的加速度为；若细线下端不挂重物，而用的力竖直向下拉细线下端，这时物体的加速度为，则
A. B.
C. D. 条件不足，无法判断
8.（4.5分）如图所示，倾角为的斜面上，一质量为的物块经跨过定滑轮的细绳与一质量为的小球相连，现将小球从水平位置静止释放，小球由水平位置运动到最低点的过程中，物块和斜面始终静止。运动过程中小球和物块始终在同一竖直平面内，则在此过程中

A. 细绳的拉力先增大后减小 B. 物块所受摩擦力逐渐减小
C. 地而对斜面的支持力逐渐增大 D. 地面对斜面的摩擦力先减小后增大
9.（4.5分）粗糙的水平地面上放着一个木块，一颗子弹水平地射进木块后停留在木块中，带动木块一起滑行一段距离，在这个过程中，子弹和木块组成的系统
A. 动量和机械能都守恒 B. 动量和机械能都不守恒
C. 动量守恒，机械能不守恒 D. 动量不守恒，机械能守恒
10.（4.5分）如图所示，重力为的风筝用轻细绳固定于地面上的点，风的作用力垂直作用于风筝表面，风筝处于静止状态．若位于点处的拉力传感器测得绳子拉力大小为，绳与水平地面的夹角为，则风筝表面与水平面的夹角满足
A. B.
C. D.
11.（4.5分）已知一足够长的传送带与水平面的倾角为，以一定的速度匀速运动。某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块如图甲所示，以此时为时刻纪录了小物块之后在传送带上运动速度随时间的变化关系，如图乙所示图中取沿斜面向上的运动方向为正方向，其中两坐标大小。已知传送带的速度保持不变，则
A. 物块在内物块运动的位移比在内运动的位移小
B. 物块在 时刻摩擦力反向
C. 若物块与传送带间的动摩擦因数为，那么
D. 内，传送带对物块做功为
12.（4.5分）如图所示，一木块在光滑水平面上受到一个恒力作用而运动，前方固定一个轻质弹簧，当木块接触弹簧后，下列判断正确的是
A. 将立即做匀减速直线运动
B. 将立即做变减速直线运动
C. 在弹簧弹力大小等于恒力时，木块的速度最大
D. 在弹簧处于最大压缩量时，木块的加速度为零
13.（4.5分）如图所示，人站在电动平衡车上沿水平地面做直线运动，不考虑空气阻力，下列说法正确的是
A. 脚受到的支持力是由于脚发生形变而产生的
B. 匀速向前运动时，电动平衡车对人一定有向前的摩擦力作用
C. 匀速向前运动时，电动平衡车对人的作用力方向一定竖直向上
D. 加速向前运动时，电动平衡车对人的作用力方向一定与速度同向
14.（4.5分）如图所示，小车上有一定滑轮，跨过定滑轮的轻绳上一端系一小球，另一端系在弹簧秤上，弹簧秤固定在小车上。开始时小车向右运动，小球的悬绳与竖直方向的夹角为，若小球的悬绳与竖直方向的夹角减小为、均保持不变，则夹角为时与夹角为时相比
A. 小车的加速度、弹簧秤读数及小车对地面压力均变大
B. 小车的加速度、弹簧秤读数及小车对地面压力均变小
C. 小车的加速度、弹簧秤读数均变小，小车对地面的压力不变
D. 小车的加速度、弹簧秤读数均不变，小车对地面的压力变大
15.（4.5分）下列说法正确的是
A. 动量为零时，物体一定处于平衡状态
B. 动能不变，物体的动量一定不变
C. 物体受到恒力的冲量也可能做曲线运动
D. 物体所受合外力大小不变时，其动量大小一定要发生改变
二 、计算题（本大题共3小题，共36分）
16.（12分）如图所示，倾角为的粗糙斜面被固定在水平地面上，质量为 的物块，在沿平行于斜面向上的拉力作用下从斜面的底端由静止开始运动，力作用后撤去，物体在斜面上继续上滑后，速度减为零，已知。求：
物体与斜面间的动摩擦因数。
物体在斜面上能够通过的路程。
已知，，
17.（12分）如图所示，某植保无人机在田间实施喷洒农药的任务，当无人机完成某块地的喷洒任务时悬停在离地高处，然后先匀加速上升，再匀减速上升，到高处速度刚好为零，再做水平方向的匀速直线运动，到达另一块地上空实施喷洒农药的任务，无人机在加速上升过程中升力为其重力的倍，减速运动时的升力为其重力的倍，已知无人机上升过程中受到的空气阻力大小为重力的倍，重力加速度取。求无人机上升需要的总时间是多少。
18.（12分）一质量为的人站在电梯内的体重计上。电梯从时刻由静止开始上升，在到内体重计示数的变化如图所示。

求时电梯的加速度大小 整个过程中的最大速度.
整个过程中，电梯上升的高度是多少？
答案和解析
1.【答案】C;
【解析】解：、以为研究对象，则，解得，故AB错误
C、以为整体根据牛顿第二定律可知，故C正确
D、间为静摩擦力，对根据牛顿第二定律可知，，对可知联立解得，故D错误
故选：。
根据牛顿第二定律借口求得绳子的拉力，利用好整体法和隔离法即可求得
这道题主要考查了牛顿第二定律，关键是利用好整体法和隔离法即可求得
2.【答案】A;
【解析】由物体之间相互作用力的关系判断二者间的相互作用力的大小关系及相互作用的时间关系；由匀变速直线运动规律的速度位移的关系判断二者初速度的大小关系；由牛顿第二定律解得二者加速度的关系。此题主要考查牛顿第三、第二定律的应用，知道相互作用力总是等大、反向、共线的，它们总是同时产生、同时消失、同时变化的，所以推力相等，作用时间相同，并且为同种性质的力，这是解答该题的关键，较简单。根据牛顿第三定律，在推的过程中，作用力和反作用力是等大、反向、共线的，它们总是同时产生、同时消失、同时变化的，所以推力相等，作用时间相同，故正确，错误；由于冰刀和冰面的动摩擦因数相同，根据牛顿第二定律求得两人的加速度相同均为，由运动学公式可知，加速度相同，张丹在冰上滑行的距离比张昊远，说明在刚分开时，张丹的初速度大于张昊的初速度，故错误。故选。
3.【答案】B;
【解析】
由匀变速直线运动规律的速度公式解得小车末的速度；由牛顿第二定律解得小车受到的阻力大小；由牛顿第二定律解得撤去推力后小车的加速度大小；由速度公式解得减速为零的时间，从而解得总时间。
此题主要考查匀变速直线运动规律与牛顿第二定律公式的综合应用，难度一般。

A.由速度公式可得小车末的速度：，错误；
B.由牛顿第二定律可得：，解得阻力大小为：，正确；
C.撤去推力后，小车在水平方向仅受到阻力作用，由牛顿第二定律可得小车的加速度大小：，解得：，错误；
D.由速度公式解得其减速为零的时间为：，故小车运动的总时间为，错误。
故选。
4.【答案】B;
【解析】
该题考查力与运动的关系，基础题。本题中物体原来可能静止，也可能做匀速直线运动，要根据物体的合力与速度方向的关系分析物体可能的运动情况。
根据题意求出撤去两个力后物体受到的合力范围，由牛顿第二定律求出物体加速度的范围；物体一定做匀变速运动，当撤去的两个力的合力与原来的速度方向相同时，物体可能做匀减速直线运动；恒力作用下不可能做匀速圆周运动。

由平衡条件得知，余下力的合力与撤去的两个力的合力大小相等、方向相反，则撤去大小分别为和的两个力后，物体的合力大小范围为，物体的加速度范围为；
A.若物体原来做匀速直线运动，撤去的两个力的合力方向与速度方向不在同一直线上时，物体做匀变速曲线运动，加速度大小可能是，故A错误；
B.撤去两个力后，一定做匀变速运动，加速度大小可能等于重力加速度的大小，即，故B正确；
C.若物体原来做匀速直线运动，撤去的两个力的合力方向与速度方向相反时，物体做匀减速直线运动，加速度大小最小是，不可能为，故C错误；
D.撤去两个力后，物体受到的合力恒定，不可能做匀速圆周运动，故D错误；
故选B。
5.【答案】C;
【解析】解：，故物体克服重力做功为；故正确；
B.对小车从运动到的过程中运用动能定理得：，即，故正确；
、推力是恒力，在力的方向上的位移为，所以，故不正确；
D.阻力做功；故正确；
本题选不正确的，故选：。
重力做功只与物体的初末位移的高度差有关，与其它因素没有关系，；
推力是恒力，可以根据求解；
合外力对物体所做的功可根据动能定理求解；
摩擦阻力所做的功我们不好直接求解，但可以通过动能定理求得合外力所做的功，总共有三个力对物体做功，即推力和摩擦阻力还有重力对小车做功，这样就可以求得推力和摩擦阻力对小车做的功。
此题主要考查了求力做功的几种方法，恒力做功可根据做功公式直接计算，变力和合外力对物体做的功可根据动能定理求解，该题难度不大，属于基础题。
6.【答案】C;
【解析】解：环在竖直方向上受重力及箱子的杆给它的竖直向上的摩擦力，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力，故箱子竖直方向上受重力、地面对它的支持力及环给它的摩擦力，由于箱子处于平衡状态，可得根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的弹力，即．
故选：
以箱子为研究对象，分析受力情况，根据平衡条件求出地面对箱子的支持力，再根据牛顿第三定律求出箱对地面的压力．
本题是平衡条件和牛顿运动定律的综合应用，分析受力是关键．
7.【答案】A;
【解析】
连接体共同加速，由牛顿第二定律求得整体的加速度，当改用后，再次利用牛顿第二定律求得加速度，比较加速度的大小即可。连接体问题常常将整体法和隔离法综合运用，整体法求出共同加速度，隔离法整理待求量。

挂重物时，选连接体为研究对象，由牛顿第二定律得，共同运动的加速度大小为：
；
当改为拉力后，由牛顿第二定律得；
的加速度为：，
故，故A正确，BCD错误。
故选A。
8.【答案】B;
【解析】解：、小球向下摆动的过程中，对小球的拉力一直增大，故A错误；
B、开始阶段物块所受的摩擦力沿斜面向上，根据平衡条件可得摩擦力大小；设滑轮到小球的距离为，当物块在最低点时，根据动能定理可得，根据牛顿第二定律可得，解得在最低点绳子拉力为，此时物块的摩擦力大小为，所以斜面对物块的摩擦力一直减小，故B正确；
、对物块和斜面组成的整体分析可知，拉物体的绳子拉力在竖直方向的分力一直增大，在水平方向的分力一直增大，地面对斜面的支持力一直减小，摩擦力一直增大，故CD错误。
故选：。
小球向下摆动的过程中，细绳的拉力一直增大，根据平衡条件分析物体与斜面间的摩擦力大小变化情况；拉物体的绳子拉力在竖直方向的分力一直增大，在水平方向的分力一直增大，由此分析地面对斜面的支持力和摩擦力的大小变化情况。
本题重点考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
9.【答案】B;
【解析】解：子弹击中木块过程，系统的内力远大于外力作用，所以子弹和木块组成的系统动量守恒，但带动木块一起滑行的过程中系统的合外力不为零，所以动量不守恒，该过程中，系统要克服阻力做功，部分机械能转化为内能，机械能不守恒；故ACD错误，B正确。
故选：。
系统所受合外力为零，系统动量守恒，只有重力或弹力做功，系统机械能守恒，应用动量守恒与机械能守恒定律分析答题。
解决该题的关键是掌握动量守恒以及机械能守恒的条件，知道在整个过程中系统的受力情况。
10.【答案】A;
【解析】解：对风筝受力分析，并如图建立直角坐标系，将及沿坐标轴分解，则有：
轴：；
轴：；
联立解得：
，故A正确，BCD错误；
故选：。
对风筝受力分析，由共点力的平衡条件并结合正交分解法列式求解水平面所成的角的正切值．
此题主要考查共点力的平衡条件，若受力超过个力时，一般采用正交分解的方法求解；分别在轴和轴列平衡方程即可．
11.【答案】C;
【解析】解：、由图可知，内图象与坐标轴所形成的三角形面积大于图象在内与坐标轴所围成的三角形面积，则物块在内运动的位移比在内运动的位移大，故错误；
、根据图乙可知，在时间内，物块沿斜面向下运动，受到的摩擦力沿斜面向上，在时间内，物块沿斜面向上运动，但物块的速度小于传送带的速度，故受到的摩擦力沿斜面向上，在时刻摩擦力方向没有发生变化，故错误；
、在内，物块向上运动，则有 ，得，故正确；
、内，由图“面积”等于位移可知，物块的总位移沿斜面向下，高度下降，重力对物块做正功，设为，根据动能定理得：，则传送带对物块做功，故错误；
故选：。
图象与坐标轴所围成图形的面积等于物体位移大小，根据图示图象比较在两时间段内物体位移的大小；由图看出，物块先向下运动后向上运动，则知传送带的运动方向应向上．内，物块对传送带的摩擦力方向沿传送带向下，可知物块对传送带做功情况．由于物块能向上运动，则有根据动能定理研究内，传送带对物块做功．根据能量守恒判断可知，物块的重力势能减小、动能也减小都转化为系统产生的内能，则系统产生的热量大小一定大于物块动能的变化量大小
本题由速度图象要能分析物块的运动情况，再判断其受力情况，得到动摩擦因数的范围，根据动能定理求解功是常用的方法．
12.【答案】C;
【解析】解：、、当木块接触弹簧后，恒力先大于弹簧的弹力，后小于弹簧的弹力，木块先做加速运动后做减速运动，随着弹簧的增大，加速度先减小后增大，故先做加速度减小的变加速运动，后做加速度增大的变减速运动．当弹簧弹力大小等于恒力时，木块的速度最大．故AB错误，C正确．
D、在弹簧处于最大压缩量时，弹簧的弹力大于恒力，合力向右，加速度不为零．故D错误．
故选C
当木块接触弹簧后，分析木块的受力情况，判断其运动情况．恒力先大于弹簧的弹力，后小于弹簧的弹力，木块先做加速运动后做减速运动，当弹簧弹力大小等于恒力时，木块的速度最大．弹簧处于最大压缩量时，木块的加速度不为零．
本题关键要抓住弹簧的可变性，分析合力的变化情况，确定加速度的变化情况．
13.【答案】C;
【解析】解：脚是受力物体，应该找支持力的施力物体，也就是平衡车发生形变产生支持力，故错误；
匀速运动时人受平衡力，人只受重力和平衡车对人的支持力，是二力平衡，故平衡车对人的作用力竖直向上，不受摩擦力，故错误，正确；
D.加速前进时，人所受合力向前，平衡车对人的作用力指向前且偏上方向，这个力的竖直分力和重力平衡，水平分力产生加速度，故错误。
故选：。
根据弹力产生的条件、物体的平衡条件和力的合成与分解以及牛顿运动定律分析。
摩擦产生的条件是粗糙、压力、有相对运动或运动趋势，三者缺一不可，注意力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，要综合分析。
14.【答案】C;
【解析】解：以小球为研究对象进行受力分析如图所示，整体的加速度与小球的加速度相等，根据牛顿第二定律可得：；
弹簧的拉力与绳子拉力大小相等，为：，
当减小时，加速度减小、弹簧的拉力减小，弹簧秤读数变小；
以整体为研究对象，竖直方向受力平衡，支持力等于总重，小车对地面的压力不变，故正确、错误。
故选：。
以小球为研究对象进行受力分析，根据牛顿第二定律得到加速度表达式，根据力的合成与分解得到弹簧拉力的表达式，讨论角变化时加速度和拉力的变化情况；竖直方向根据平衡条件分析小车对地面的压力。
本题主要是考查了牛顿第二定律的知识；利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答；注意整体法和隔离法的应用。
15.【答案】C;
【解析】解：、动量为零时，物体的速度为零，但是物体可以有加速度，如竖直上抛的最高点，故A错误；
B、动能不变说明速度的大小不变，但是速度的方向可以变化，故动量可以改变，故B错误
C、物体受到的恒力时，可以做曲线运动，如平抛运动；故受恒力的冲量时物体可以做曲线运动，故C正确；
D、物体所受合外力大小不变时，合外力一定有冲量；由动量定理可知动量一定改变，但动量大小不一定变化，如匀速圆周运动，故D错误；
故选：
当物体处于静止或匀速直线运动时物体处于平衡状态；
受恒力的物体也可以做曲线运动；
由动量定理可知合外力与动量的关系；注意动量的矢量性
此题主要考查动量定理、曲线运动等内容，属基础知识的考查，但要注意知识点的综合
16.【答案】解：力作用时，对物体进行受力分析，根据牛顿第二定律得：

撤去后，对物体进行受力分析，根据牛顿第二定律得：

又因为
由解得：
根据式得：
根据式得：
根据匀变速直线运动位移时间公式得：
上升的位移为：
因为
所以物块速度减到零后又返回到出发点，
所以物块在斜面上能够通过的路程
;
【解析】
这道题主要考查了牛顿第二定律及运动学基本公式的直接应用，抓住匀加速运动的末速度即为匀减速运动的初速度列式，注意，物体速度等于零后又返回到出发点，难度适中。

17.【答案】解：已知人机在加速上升过程中升力F1=1.5mg，匀减速运动时的升力F2=0.7mg，空气阻力大小为f=0.1mg
设无人机匀加速上升和匀减速上升时的加速度大小分别为、，最大速度为v。
匀加速上升时，由牛顿第二定律得：F1-mg-f=m，解得=0.4g=0.4×10m/=4m/
匀减速上升时，由牛顿第二定律得：mg+f-F2=m，解得=0.4g=0.4×10m/=4m/
无人机上升的总高度为h=27m-2m=25m
根据运动学公式有h=+
可得v=10m/s
无人机上升需要的总时间是t=+
解得t=5s
答：无人机上升需要的总时间是5s。;
【解析】
先根据牛顿第二定律求出无人机匀加速上升和匀减速上升时的加速度，根据速度位移公式分别列式，求解最大速度，再求总时间。
解答本题的关键要理清无人机的运动情况，分段运用牛顿第二定律和运动学公式列方程，同时，要把握两个过程之间的联系，如速度关系、位移关系。
18.【答案】解：（1）（2）（3）
在0s-2s内，电梯做匀加速运动，加速度为：
上升高度为：
2s末速度为：v==1×2m/s=2m/s
在中间3s内，电梯加速度为0，做匀速运动
上升高度：=v=2×3m=6m
最后1s内做匀减速运动，加速度：
在第6s末恰好停止。
上升高度：
故在这段时间内上升高度为：h=++=2m+6m+1m=9m
根上面的分析得出：v-t图象如图所示：
1S时电梯的加速度大小1m/；整个过程最大速度为2m/s；电梯上升的高度是9m。

;
【解析】
本题要能从图象中看出力的变化规律，受力分析后得出物体的运动规律，结合运动学公式求解，必要时可以画出运动草图。
对小孩受力分析，受重力和支持力，体重计示数等于支持力大小，求出各段时间内加速、匀速、减速物体的加速度，结合运动学规律求上升的总高度。