人教版新教材必修一第四章 牛顿运动定律的应用 叠题问题专题（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版新教材必修一第四章 牛顿运动定律的应用 叠题问题专题（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 624.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-25 16:45:42 | ||
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文档简介
人教版新教材必修一第四章叠题问题专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
质量分别为、、的、、三个物体按照图所示水平叠放着，与之间、与之间的动摩擦因数均为，水平面光滑，不计绳的重力和绳与滑轮间的摩擦，取若作用在上的水平力，则与之间的摩擦力大小为( )
A. B. C. D.
如图所示，光滑水平面上放置着质量分别为、、的三个物块、、，其中放在上，与间用水平轻绳相连。现用一水平拉力拉，结果与恰好不相对滑动。重力加速度大小为，、间的动摩擦因数为，认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。该水平拉力的大小为( )
A. B. C. D.
如图所示，车厢水平底板上放置质量为的物块，物块上固定竖直轻杆，质量为的球用细线系在杆上点．当车厢在水平面上沿直线加速运动时，球和物块相对车厢静止，细线偏离竖直方向的角度为，此时车厢底板对物块的摩擦力为、支持力为，已知重力加速度为，则( )
A. B. C. D.
如图所示，用力推放在光滑水平面上的物体，，，使其一起做匀速运动．若和之间的相互作用力为，和之间的相互作用力为，的质量是，那么的质量是( )
A. B. C. D.
如图，水平桌面上放置着质量为、的、两物体，与、与水平面间的动摩擦因数均为。现用水平拉力拉，使、以相同的加速度运动。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则拉力的最大值为
A. B. C. D.
用卡车运输质量为的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示。两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为和。重力加速度大小为。在工件与卡车保持相对静止的情况下，关于卡车加速和减速过程，下列说法正确的是( )
A. 卡车加速过程的加速度最大值为 B. 卡车加速过程的加速度最大值为
C. 卡车减速过程的加速度最大值为 D. 卡车减速过程的加速度最大值为
如图所示，车厢内有一倾角为的斜面，当车厢沿水平面以加速度向右加速运动时，质量为的物块相对斜面静止．重力加速度为则斜面对物块的作用力大小一定为
A. B. C. D.
如图所示，一个质量为的长木板放在光滑的地面上，一质量为的物块放在长木板上。现用一水平外力拉着木板和物块一起向右运动，则物块受到的摩擦力大小和方向分别是( )
A. ，方向向右 B. ，方向向左 C. ，方向向右 D. ，方向向左
如图所示，光滑长方体物块质量为，静止在水平地面上，上部固定一轻滑轮，跨过定滑轮的轻绳连接质量为和的两物体，连接的细绳水平、恰好与的侧壁相接触。不考虑一切摩擦，现对施加水平向右的推力，使得三物体不存在相对运动，则的大小为( )
A. B. C. D.
如图甲所示，，是两个截面为矩形、质量均为的物体，它们静止叠放在光滑的水平面上，对物体施加一水平持续增大的力，受的摩擦力与的关系如图乙所示，设，之间的滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，重力加速度为，则，之间的动摩擦因数为( )
A. B. C. D.
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
如图所示，物体和之间的摩擦力足够大，质量分别是和，在劲度系数为的弹簧作用下沿光滑的水平面一起做简谐运动。试求出振动过程中物体所受到的回复力跟位移的关系式。
如图所示，木块、静止叠放在光滑水平面上，的质量为，的质量为，、之间的最大静摩擦力为物体重力的倍。
若对施加一水平向右的拉力，使得、一起向右运动而刚好不发生相对运动，求的大小；
若对施加一水平向右的拉力，使得、一起向右运动而刚好不发生相对运动，求的大小。
某同学采用如图所示的装置演示惯性实验，他将小砝码置于水平桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动位移很小，几乎观察不到，成功进行了实验。该同学所用砝码可视为质点质量为，纸板的质量为，砝码与纸板左端的距离。已知各接触面间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度取。
求拉动纸板过程中，砝码受到纸板的摩擦力的大小和方向。
该实验中，若拉力太小，则会出现砝码和纸板性对静止一起运动的现象，为保证砝码能相对纸板运动，拉力应满足什么样的条件
该实验中，若砝码移动的距离超过，人眼就能感知，为确保实验成功，拉动纸板所需的拉力至少多大
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
根据受力分析明确物体可能的运动情况；再根据牛顿第二定律进行分析，即可求得摩擦力的大小；注意和之间为静摩擦力。
本题考查由运动去分析受力，掌握静摩擦力与滑动摩擦力的区别，注意对牛顿第二定律的正确应用。
【解答】
由题意可知，与之间的滑动摩擦力大小为： ；
地面光滑，则物体的运动情况为： 向左加速，整体向右加速。
根据牛顿第二定律，对，则有：
而对，则有：
解得：
隔离：，解得：，故D正确，ABC错误。
故选D。
2.【答案】
【解析】
【分析】
先整体利用牛顿第二定律，再隔离利用牛顿第二定律，联立关系式即可求出拉力。
本题考查牛顿第二定律，在应用牛顿第二定律时要注意整体法的运用。
【解答】
根据牛顿第二定律，对、、整体有
对有
联立解得
故A正确，BCD错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了动力学中的连接体问题，关键是研究对象的选择，根据牛顿第二定律分析计算。
根据小球的受力情况计算小球的加速度，根据整体法计算支持力和摩擦力的大小。
【解答】
小球受到重力和绳拉力，合力方向水平向右，且，故小球的加速度；
对物块合小球的整体分析，竖直方向合力为，即；水平方向有；故ABD错误，C正确。
故选C。
4.【答案】
【解析】解：对受力分析由牛顿第二定律可得，，所以，
对，由牛顿第二定律可得，，其中，所以，故D正确；故ABC错误。
故选D。
三个物体一起运动，说明它们的加速度是一样的，分析的受力，可以求得共同的加速度，再用隔离法分析的受力，就可求得的质量．
本题主要是对整体法和隔离法的应用，分析整体的受力时采用整体法可以不必分析整体内部的力，分析单个物体的受力时就要用隔离法．
5.【答案】
【解析】
【分析】
当间的静摩擦力达到最大时拉力达到最大，根据牛顿第二定律分析研究物体和整体，求出拉力。
当两个物体刚要发生相对滑动时，它们之间的静摩擦力达到最大值，灵活的选取研究对象根据牛顿第二定律列方程是关键。
【解答】
当、之间恰好不发生相对滑动时力最大，此时，物体所受的合力为，由牛顿第二定律知，对于、整体，加速度，由牛顿第二定律得，解得：。
故选D。
6.【答案】
【解析】
【分析】
根据牛顿第二定律和力的合成和分解求出卡车加速和减速过程的加速度最大值。
本题考查了利用牛顿第二定律分析连接体问题，正确选取研究对象是解题的关键。
【解答】
卡车加速过程中，随着加速度的增大，斜面Ⅰ对工件的弹力增大，斜面Ⅱ对工件的弹力减小。当斜面Ⅱ对工件的弹力恰好为时满足，得，若加速度再增大，工件将沿着斜面Ⅰ向上滚动。卡车减速过程中，随着加速度的增大，斜面Ⅱ对工件的弹力增大，斜面Ⅰ对工件的弹力减小。当斜面Ⅰ对工件的弹力恰好为时满足，得，若加速度再增大，工件将沿着斜面Ⅱ向上滚动。B正确，ACD错误。
故选B
7.【答案】
【解析】
【分析】
对木块分析：受到重力和斜面的作用力，这两个力的合力即为，根据力的矢量合成法则求斜面作用力。
【解答】
物块受到重力和斜面的作用力，因为木块的加速度为，所以木块的合力为，则斜面对物块的作用力为．
故选C。
8.【答案】
【解析】
【分析】
依据整体法与隔离法进行受力分析，再结合牛顿第二定律，即可求解。
考查牛顿第二定律的内容，掌握整体法与隔离法的应用，注意光滑地面，及一起向右运动是解题的关键。
【解答】
整体长木板与物块受力分析，水平方向水平外力，由牛顿第二定律，可知，整体加速度为：，
再隔离物块，进行受力分析，水平方向，受到对的静摩擦力，方向向右，大小为：，故ABD错误，C正确；
故选：。
9.【答案】
【解析】
【分析】
分别对整体、对根据牛顿第二定律列方程，再对根据竖直方向受力平衡列方程联立求解。
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。
【解答】对整体水平方向有，对水平方向有，对竖直方向有，联立解得，故A正确。
故选A。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查摩擦力、牛顿第二定律的应用。
对整体分析受力，列牛顿第二定律，隔离分析受力，列牛顿第二定律，根据间的最大静摩擦力结合图乙图像进行分析即可。
【解答】
由题图乙可知当时，、间的静摩擦力达到最大值，即、刚好没有相对滑动，对、组成的系统应用牛顿第二定律有，对物体应用牛顿第二定律有，解得、之间的动摩擦因数，项正确，、、项错。
11.【答案】解：设系统偏离平衡位置距离为时共同的加速度为，对系统由胡克定律和牛顿第二定律有： ，可得： ，受到的合力提供所需回复力，由牛顿第二定律有：，求得： ，而与位移方向总是相反，所以有： 。
【解析】物体的回复力是由静摩擦力提供，根据牛顿第二定律，结合胡克定律，用整体和隔离法即可求解。
本题主考查胡克定律、牛顿第二定律及简谐振动的应用，注意形变量与弹簧长度的区别，理解振幅与位移的不同，同时注意回复力的来源。
12.【答案】解：若对施加一水平向右的拉力，当、恰好不滑动时，故A、间的静摩擦力达到最大值，
对物体，根据牛顿第二定律有：，
对、整体有：，
联立解得：；
若对施加一水平向右的拉力，、恰好不滑动时，、间的静摩擦力达到最大值，
单独对物体分析有：，
对、整体有：，
联立解得：。
【解析】本题考查动力学的临界问题。
解题关键是明确、刚好不发生相对运动时，、间的静摩擦力达到最大值，灵活选取研究对象，合理利用整体法和隔离法即可解题。
13.【答案】解：将纸板迅速抽出，砝码受到的摩擦力为滑动摩擦力。
根据滑动摩擦力公式得出，砝码受到的摩擦力大小为：
砝码受到的摩擦力方向水平向右；
该实验中，若拉力太小，则会出现砝码和纸板相对静止一起运动的的过程中，砝码受到的摩擦为静摩擦，若恰好相对静止，则，此时的加速度为
对砝码和纸板整体受力分析列出牛顿第二定律方程，得出
代入数据得出：
故为保证砝码能相对纸板运动，拉力的范围为
由，得，而且砝码在纸板上和桌面上运动的加速度大小相等，根据对称性可知，
砝码在纸板上匀加速运动的位移为
为确保实验成功，即砝码移动的距离不超过
纸板抽出时砝码匀加速运动的最大距离为：
纸板运动距离：
由牛顿第二定律得
纸板所需的拉力：
为确保实验成功，拉动纸板所需的拉力至少。
【解析】利用隔离法，由摩擦力公式求解砝码所受摩擦力的大小；
当纸板刚要相对砝码运动时两者间的静摩擦力达到最大，对砝码，由牛顿第二定律求出临界加速度，再对整体，由牛顿第二定律求解拉力。
分别对砝码和纸板进行受力分析，列运动方程，按纸板抽出前后运动距离的不同列式联立求解。
这是连接体的运动问题，应用隔离法分别受力分析，采用隔离法和整体法相结合的方法研究，关键要把握临界条件，明确位移关系。
第1页，共1页
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
质量分别为、、的、、三个物体按照图所示水平叠放着，与之间、与之间的动摩擦因数均为，水平面光滑，不计绳的重力和绳与滑轮间的摩擦，取若作用在上的水平力，则与之间的摩擦力大小为( )
A. B. C. D.
如图所示，光滑水平面上放置着质量分别为、、的三个物块、、，其中放在上，与间用水平轻绳相连。现用一水平拉力拉，结果与恰好不相对滑动。重力加速度大小为，、间的动摩擦因数为，认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。该水平拉力的大小为( )
A. B. C. D.
如图所示，车厢水平底板上放置质量为的物块，物块上固定竖直轻杆，质量为的球用细线系在杆上点．当车厢在水平面上沿直线加速运动时，球和物块相对车厢静止，细线偏离竖直方向的角度为，此时车厢底板对物块的摩擦力为、支持力为，已知重力加速度为，则( )
A. B. C. D.
如图所示，用力推放在光滑水平面上的物体，，，使其一起做匀速运动．若和之间的相互作用力为，和之间的相互作用力为，的质量是，那么的质量是( )
A. B. C. D.
如图，水平桌面上放置着质量为、的、两物体，与、与水平面间的动摩擦因数均为。现用水平拉力拉，使、以相同的加速度运动。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则拉力的最大值为
A. B. C. D.
用卡车运输质量为的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示。两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为和。重力加速度大小为。在工件与卡车保持相对静止的情况下，关于卡车加速和减速过程，下列说法正确的是( )
A. 卡车加速过程的加速度最大值为 B. 卡车加速过程的加速度最大值为
C. 卡车减速过程的加速度最大值为 D. 卡车减速过程的加速度最大值为
如图所示，车厢内有一倾角为的斜面，当车厢沿水平面以加速度向右加速运动时，质量为的物块相对斜面静止．重力加速度为则斜面对物块的作用力大小一定为
A. B. C. D.
如图所示，一个质量为的长木板放在光滑的地面上，一质量为的物块放在长木板上。现用一水平外力拉着木板和物块一起向右运动，则物块受到的摩擦力大小和方向分别是( )
A. ，方向向右 B. ，方向向左 C. ，方向向右 D. ，方向向左
如图所示，光滑长方体物块质量为，静止在水平地面上，上部固定一轻滑轮，跨过定滑轮的轻绳连接质量为和的两物体，连接的细绳水平、恰好与的侧壁相接触。不考虑一切摩擦，现对施加水平向右的推力，使得三物体不存在相对运动，则的大小为( )
A. B. C. D.
如图甲所示，，是两个截面为矩形、质量均为的物体，它们静止叠放在光滑的水平面上，对物体施加一水平持续增大的力，受的摩擦力与的关系如图乙所示，设，之间的滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，重力加速度为，则，之间的动摩擦因数为( )
A. B. C. D.
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
如图所示，物体和之间的摩擦力足够大，质量分别是和，在劲度系数为的弹簧作用下沿光滑的水平面一起做简谐运动。试求出振动过程中物体所受到的回复力跟位移的关系式。
如图所示，木块、静止叠放在光滑水平面上，的质量为，的质量为，、之间的最大静摩擦力为物体重力的倍。
若对施加一水平向右的拉力，使得、一起向右运动而刚好不发生相对运动，求的大小；
若对施加一水平向右的拉力，使得、一起向右运动而刚好不发生相对运动，求的大小。
某同学采用如图所示的装置演示惯性实验，他将小砝码置于水平桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动位移很小，几乎观察不到，成功进行了实验。该同学所用砝码可视为质点质量为，纸板的质量为，砝码与纸板左端的距离。已知各接触面间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度取。
求拉动纸板过程中，砝码受到纸板的摩擦力的大小和方向。
该实验中，若拉力太小，则会出现砝码和纸板性对静止一起运动的现象，为保证砝码能相对纸板运动，拉力应满足什么样的条件
该实验中，若砝码移动的距离超过，人眼就能感知，为确保实验成功，拉动纸板所需的拉力至少多大
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
根据受力分析明确物体可能的运动情况；再根据牛顿第二定律进行分析，即可求得摩擦力的大小；注意和之间为静摩擦力。
本题考查由运动去分析受力，掌握静摩擦力与滑动摩擦力的区别，注意对牛顿第二定律的正确应用。
【解答】
由题意可知，与之间的滑动摩擦力大小为： ；
地面光滑，则物体的运动情况为： 向左加速，整体向右加速。
根据牛顿第二定律，对，则有：
而对，则有：
解得：
隔离：，解得：，故D正确，ABC错误。
故选D。
2.【答案】
【解析】
【分析】
先整体利用牛顿第二定律，再隔离利用牛顿第二定律，联立关系式即可求出拉力。
本题考查牛顿第二定律，在应用牛顿第二定律时要注意整体法的运用。
【解答】
根据牛顿第二定律，对、、整体有
对有
联立解得
故A正确，BCD错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了动力学中的连接体问题，关键是研究对象的选择，根据牛顿第二定律分析计算。
根据小球的受力情况计算小球的加速度，根据整体法计算支持力和摩擦力的大小。
【解答】
小球受到重力和绳拉力，合力方向水平向右，且，故小球的加速度；
对物块合小球的整体分析，竖直方向合力为，即；水平方向有；故ABD错误，C正确。
故选C。
4.【答案】
【解析】解：对受力分析由牛顿第二定律可得，，所以，
对，由牛顿第二定律可得，，其中，所以，故D正确；故ABC错误。
故选D。
三个物体一起运动，说明它们的加速度是一样的，分析的受力，可以求得共同的加速度，再用隔离法分析的受力，就可求得的质量．
本题主要是对整体法和隔离法的应用，分析整体的受力时采用整体法可以不必分析整体内部的力，分析单个物体的受力时就要用隔离法．
5.【答案】
【解析】
【分析】
当间的静摩擦力达到最大时拉力达到最大，根据牛顿第二定律分析研究物体和整体，求出拉力。
当两个物体刚要发生相对滑动时，它们之间的静摩擦力达到最大值，灵活的选取研究对象根据牛顿第二定律列方程是关键。
【解答】
当、之间恰好不发生相对滑动时力最大，此时，物体所受的合力为，由牛顿第二定律知，对于、整体，加速度，由牛顿第二定律得，解得：。
故选D。
6.【答案】
【解析】
【分析】
根据牛顿第二定律和力的合成和分解求出卡车加速和减速过程的加速度最大值。
本题考查了利用牛顿第二定律分析连接体问题，正确选取研究对象是解题的关键。
【解答】
卡车加速过程中，随着加速度的增大，斜面Ⅰ对工件的弹力增大，斜面Ⅱ对工件的弹力减小。当斜面Ⅱ对工件的弹力恰好为时满足，得，若加速度再增大，工件将沿着斜面Ⅰ向上滚动。卡车减速过程中，随着加速度的增大，斜面Ⅱ对工件的弹力增大，斜面Ⅰ对工件的弹力减小。当斜面Ⅰ对工件的弹力恰好为时满足，得，若加速度再增大，工件将沿着斜面Ⅱ向上滚动。B正确，ACD错误。
故选B
7.【答案】
【解析】
【分析】
对木块分析：受到重力和斜面的作用力，这两个力的合力即为，根据力的矢量合成法则求斜面作用力。
【解答】
物块受到重力和斜面的作用力，因为木块的加速度为，所以木块的合力为，则斜面对物块的作用力为．
故选C。
8.【答案】
【解析】
【分析】
依据整体法与隔离法进行受力分析，再结合牛顿第二定律，即可求解。
考查牛顿第二定律的内容，掌握整体法与隔离法的应用，注意光滑地面，及一起向右运动是解题的关键。
【解答】
整体长木板与物块受力分析，水平方向水平外力，由牛顿第二定律，可知，整体加速度为：，
再隔离物块，进行受力分析，水平方向，受到对的静摩擦力，方向向右，大小为：，故ABD错误，C正确；
故选：。
9.【答案】
【解析】
【分析】
分别对整体、对根据牛顿第二定律列方程，再对根据竖直方向受力平衡列方程联立求解。
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。
【解答】对整体水平方向有，对水平方向有，对竖直方向有，联立解得，故A正确。
故选A。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查摩擦力、牛顿第二定律的应用。
对整体分析受力，列牛顿第二定律，隔离分析受力，列牛顿第二定律，根据间的最大静摩擦力结合图乙图像进行分析即可。
【解答】
由题图乙可知当时，、间的静摩擦力达到最大值，即、刚好没有相对滑动，对、组成的系统应用牛顿第二定律有，对物体应用牛顿第二定律有，解得、之间的动摩擦因数，项正确，、、项错。
11.【答案】解：设系统偏离平衡位置距离为时共同的加速度为，对系统由胡克定律和牛顿第二定律有： ，可得： ，受到的合力提供所需回复力，由牛顿第二定律有：，求得： ，而与位移方向总是相反，所以有： 。
【解析】物体的回复力是由静摩擦力提供，根据牛顿第二定律，结合胡克定律，用整体和隔离法即可求解。
本题主考查胡克定律、牛顿第二定律及简谐振动的应用，注意形变量与弹簧长度的区别，理解振幅与位移的不同，同时注意回复力的来源。
12.【答案】解：若对施加一水平向右的拉力，当、恰好不滑动时，故A、间的静摩擦力达到最大值，
对物体，根据牛顿第二定律有：，
对、整体有：，
联立解得：；
若对施加一水平向右的拉力，、恰好不滑动时，、间的静摩擦力达到最大值，
单独对物体分析有：，
对、整体有：，
联立解得：。
【解析】本题考查动力学的临界问题。
解题关键是明确、刚好不发生相对运动时，、间的静摩擦力达到最大值，灵活选取研究对象，合理利用整体法和隔离法即可解题。
13.【答案】解：将纸板迅速抽出，砝码受到的摩擦力为滑动摩擦力。
根据滑动摩擦力公式得出，砝码受到的摩擦力大小为：
砝码受到的摩擦力方向水平向右；
该实验中，若拉力太小，则会出现砝码和纸板相对静止一起运动的的过程中，砝码受到的摩擦为静摩擦，若恰好相对静止，则，此时的加速度为
对砝码和纸板整体受力分析列出牛顿第二定律方程，得出
代入数据得出：
故为保证砝码能相对纸板运动，拉力的范围为
由，得，而且砝码在纸板上和桌面上运动的加速度大小相等，根据对称性可知，
砝码在纸板上匀加速运动的位移为
为确保实验成功，即砝码移动的距离不超过
纸板抽出时砝码匀加速运动的最大距离为：
纸板运动距离：
由牛顿第二定律得
纸板所需的拉力：
为确保实验成功，拉动纸板所需的拉力至少。
【解析】利用隔离法，由摩擦力公式求解砝码所受摩擦力的大小；
当纸板刚要相对砝码运动时两者间的静摩擦力达到最大，对砝码，由牛顿第二定律求出临界加速度，再对整体，由牛顿第二定律求解拉力。
分别对砝码和纸板进行受力分析，列运动方程，按纸板抽出前后运动距离的不同列式联立求解。
这是连接体的运动问题，应用隔离法分别受力分析，采用隔离法和整体法相结合的方法研究，关键要把握临界条件，明确位移关系。
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