2025教科版高中物理必修第一册同步练习题（有解析）--第四章　牛顿运动定律拔高练

中小学教育资源及组卷应用平台
2025教科版高中物理必修第一册
综合拔高练
五年高考练
考点1　牛顿运动定律的理解、单位制
1.(2021浙江1月选考,4)
如图所示,电动遥控小车放在水平长木板上面,当它在长木板上水平向左加速运动时,长木板保持静止,此时 (　　)
A.小车只受重力、支持力作用
B.木板对小车的作用力方向水平向左
C.木板对小车的作用力大于小车对木板的作用力
D.木板对小车的作用力与小车对木板的作用力大小一定相等
2.(2023辽宁,2)安培通过实验研究,发现了电流之间相互作用力的规律。若两段长度分别为ΔL1和ΔL2、电流大小分别为I1和I2的平行直导线间距为r时,相互作用力的大小可以表示为ΔF=k。比例系数k的单位是(　　)
A.kg·m/(s2·A)　　　B.kg·m/(s2·A2)
C.kg·m2/(s3·A)　　　D.kg·m2/(s3·A3)
考点2　牛顿第二定律简单应用
3.(2022浙江6月选考,3)如图所示,鱼儿摆尾击水跃出水面,吞食荷花花瓣的过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡
B.鱼儿摆尾出水时浮力大于重力
C.鱼儿摆尾击水时受到水的作用力
D.研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点
4.(多选题)(2023全国甲,19)用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动,两物体与桌面间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙。甲、乙两物体运动后,所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知 (　　)
A.m甲m乙　C.μ甲<μ乙　D.μ甲>μ乙
考点3　实验:探究加速度与力、质量的关系
5.(2021全国甲,22)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数,一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上,形成一倾角为α的斜面(已知sin α=0.34,cos α=0.94),小铜块可在斜面上加速下滑,如图所示。该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程,然后解析视频记录的图像,获得5个连续相等时间间隔(每个时间间隔ΔT=0.20 s)内小铜块沿斜面下滑的距离si(i=1,2,3,4,5),如下表所示。
s1 s2 s3 s4 s5
5.87 cm 7.58 cm 9.31 cm 11.02 cm 12.74 cm
由表中数据可得,小铜块沿斜面下滑的加速度大小为　　　 m/s2,小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为　　　。(结果均保留2位有效数字,重力加速度大小取9.80 m/s2)
6.(2022山东,13)在天宫课堂中,我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发,某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验,如图甲所示。主要步骤如下:
①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上;
②接通气源,放上滑块,调平气垫导轨;
③将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点,A点到O点的距离为5.00 cm,拉动滑块使其左端处于A点,由静止释放并开始计时;
④计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像,部分图像如图乙所示。
回答以下问题(结果均保留两位有效数字):
(1)弹簧的劲度系数为　　　　N/m。
(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据,画出a-F图像如图丙中Ⅰ所示。由此可得滑块与加速度传感器的总质量为　　　　kg。
(3)该同学在滑块上增加待测物体,重复上述实验步骤,在图丙中画出新的a-F图像Ⅱ,则待测物体的质量为　　　　kg。
考点4　动力学两类基本问题
7.(2023全国乙,14)一同学将排球自O点垫起,排球竖直向上运动,随后下落回到O点。设排球在运动过程中所受空气阻力大小和速度大小成正比。则该排球 (　　)
A.上升时间等于下落时间
B.被垫起后瞬间的速度最大
C.达到最高点时加速度为零
D.下落过程中做匀加速运动
8.
(2021全国甲,14)如图,将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处,上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节,使得平板与底座之间的夹角θ可变。将小物块由平板与竖直杆交点Q处静止释放,物块沿平板从Q点滑至P点所用的时间t与夹角θ的大小有关。若θ由30°逐渐增大至60°,物块的下滑时间t将 (　　)
A.逐渐增大　　　B.逐渐减小
C.先增大后减小　　　D.先减小后增大
9.(多选题)(2021全国乙,21)水平地面上有一质量为m1的长木板,木板的左端上有一质量为m2的物块,如图(a)所示。用水平向右的拉力F作用在物块上,F随时间t的变化关系如图(b)所示,其中F1、F2分别为t1、t2时刻F的大小。木板的加速度a1随时间t的变化关系如图(c)所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为μ1,物块与木板间的动摩擦因数为μ2,假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等,重力加速度大小为g。则 (　　)
A.F1=μ1m1g
B.F2=(μ2-μ1)g
C.μ2>μ1
D.在0~t2时间段物块与木板加速度相等
考点5　牛顿运动定律的综合应用
10.(2021辽宁,13)机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李。如图所示,以恒定速率v1=0.6 m/s运行的传送带与水平面间的夹角α=37°,转轴间距L=3.95 m。工作人员沿传送方向以速度v2=1.6 m/s从传送带顶端推下一件小包裹(可视为质点)。小包裹与传送带间的动摩擦因数μ=0.8。取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:
(1)小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a;
(2)小包裹通过传送带所需的时间t。
11.(2022浙江1月选考,19)第24届冬奥会将在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图1所示,长12 m的水平直道AB与长20 m的倾斜直道BC在B点平滑连接,斜道与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止出发,推着雪车匀加速到B点时速度大小为8 m/s,紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑(图2所示),到C点共用时5.0 s。若雪车(包括运动员)可视为质点,始终在冰面上运动,其总质量为110 kg,sin 15°=0.26,重力加速度g取10 m/s2,求雪车(包括运动员):
图1　　　　　　　　　　图2
(1)在直道AB上的加速度大小;
(2)过C点的速度大小;
(3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小。
三年模拟练
应用实践
1.(2024浙江宁波期末)大质量钢卷是公路运输中的危险物品,符合规范的装载支架是安全运输的保障,运输过程中要求的“缓加速慢减速”是用血的教训换来的。若已知支架斜面均与水平面成α=30°,重力加速度为g,则运输车刹车时加速度不能超过 (　　)
A.0.5g　　　B.g　　　C.g　　　D.g
2.(多选题)(2023辽宁铁岭六校期末)建设房屋时,保持底边L不变,要设计好屋顶的倾角θ,以便下雨时落在房顶的雨滴能尽快地滑离屋顶,雨滴下滑时可视为小球做无初速度、无摩擦的运动。下列说法正确的是(已知2 sin θ·cos θ=sin 2θ) (　　)
A.倾角θ越大,雨滴下滑时的加速度越大
B.倾角θ越大,雨滴对屋顶压力越大
C.倾角θ越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度越大
D.倾角θ越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的时间越短
3.(2024北京朝阳期末)图甲是某旅游景点观光缆车的实景图,图乙是其简化模型。假定货物放置在缆车的水平底板上,缆车沿倾斜直缆绳上行。下列说法正确的是 (　　)
　
A.若缆车沿缆绳匀速上行,则货物受到底板的摩擦力方向水平向左
B.若缆车沿缆绳匀加速上行,则货物对底板的压力小于货物的重力
C.若缆车沿缆绳匀加速上行,则车厢对货物的作用力不可能沿缆绳斜向上
D.若缆车沿缆绳匀减速上行,则车厢对货物的摩擦力方向沿缆绳斜向下
4.(多选题)(2023河北石家庄期末)质量为m、足够长的木板静置于水平地面上,一质量也为m的滑块沿弧形轨道下滑后以v0=4 m/s的速度从木板的左端滑上木板,如图所示。已知木板与滑块间的动摩擦因数μ1=0.3,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.1,取重力加速度大小g=10 m/s2,最后木板和滑块都停止运动,下列说法正确的是 (　　)
A.滑块刚滑上木板时,滑块的加速度大小为1 m/s2
B.滑块刚滑上木板时,木板的加速度大小为1 m/s2
C.滑块在木板上滑动1 s后,滑块和木板相对静止
D.整个过程中,木板在地面上滑行的距离为2 m
5.(2024江苏常州期末)如图,某人利用轻绳拉着橡胶轮胎在场地上进行体能训练,绳和水平地面的夹角为α,训练时橡胶轮胎做匀加速直线运动,橡胶轮胎始终不离开地面,下列说法正确的是 (　　)
A.夹角一定,加速度越大,地面的支持力越大
B.夹角一定,加速度越大,地面的摩擦力越大
C.加速度一定,夹角越大,绳的拉力一定增大
D.加速度一定,夹角越大,绳的拉力可能减小
迁移创新
6.(2024山东滨州期末)图甲是某研究性学习小组探究“小车质量一定时加速度与力的关系”的实验装置,手机固定在小车上,在倾斜轨道上等间距d依次摆放三粒小磁粒,智能手机的磁感应强度传感器可以显示在远离磁粒时磁感应强度变弱,靠近时变强,最近时出现峰值。用细绳连接小车和钩码,小车在细绳拉力下做匀加速直线运动。打开智能手机的磁感应强度传感器,由静止释放小车依次经过三个小磁粒,手机显示磁感应强度的变化图像如图乙,记录手机依次驶过间距均为d的时间分别为t1、t2,计算出加速度。改变钩码个数n重复实验,记录数据填入表格。回答下列问题:
n 1 2 3 4
a/(m·s-2) 0.334 0.665 1.011 1.338
(1)为减小实验误差,下列说法正确的是　　　　。
A.本实验轨道倾斜是为了平衡摩擦力
B.细绳不需要平行于轨道
C.钩码质量m需要远小于小车及手机总质量M
(2)由实验测量数据可得加速度表达式为　　　　(用符号d、t1、t2表示)。
(3)根据表格中数据在图丙上补描第三组数据点并绘制图像,由图像可得在误差允许的范围内,小车质量一定时加速度与力成　　　　(填“正比”或“反比”)。
答案与分层梯度式解析
综合拔高练
五年高考练
1.D 2.B 3.C 4.BC 7.B 8.D 9.BCD
1.D　小车加速向左运动,受到自身的重力和电机的驱动力,受到长木板对小车的支持力和阻力,A错误;木板对小车的作用力包括竖直向上的支持力和水平方向的阻力,根据平行四边形定则可知合力方向一定不在水平方向,B错误;木板对小车的作用力与小车对木板的作用力是一对相互作用力,等大反向,C错误,D正确。
2.B　根据题干公式ΔF=k整理可得k=,代入相应物理量单位可得比例系数k的单位为=kg·m/(s2·A2),B正确。
3.C　鱼儿吞食花瓣时受力不平衡,选项A错误;鱼儿摆尾出水时浮力小于重力,选项B错误;鱼儿摆尾击水时给水一个力,水同时给鱼儿一个反作用力,选项C正确;研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作时,鱼儿的大小、形状对于所研究的问题不能忽略,则不能把鱼儿视为质点,选项D错误。
4.BC　根据牛顿第二定律有F-μmg=ma,整理后有F=ma+μmg,则可知F-a图像的斜率为m,纵截距为μmg,则由题图可看出m甲>m乙,μ甲m甲g=μ乙m乙g,故μ甲<μ乙,B、C正确。
5.答案　0.43　0.32
解析　s2-s1=1.71 cm,s3-s2=1.73 cm,s4-s3=1.71 cm,s5-s4=1.72 cm,在实验误差允许的范围内,相邻相等时间间隔内位移差相等,铜块做匀加速直线运动;
加速度a=≈0.43 m/s2;
由牛顿第二定律得:mg sin α-μmg cos α=ma
解得μ≈0.32。
6.答案　(1)12　(2)0.20　(3)0.13
解析　(1)由F-t图像可知,弹簧伸长5.00 cm时弹力F=0.610 N,则k= N/m≈12 N/m。
(2)由牛顿第二定律可知a=,图线的斜率k=,由丙图中图线Ⅰ的斜率可求得m≈0.20 kg。
(3)由丙图中图线Ⅱ的斜率可求得m'≈0.33 kg,则待测物体的质量m″=m'-m=0.13 kg。
7.B　排球上升过程加速度a1=,则其做加速度不断减小的变减速运动,到达最高点时加速度为g,下落过程加速度a2=,其做加速度减小的变加速运动,C、D错误;由于空气阻力的作用,则加速度一直在减小,则同一高度上升时速度大于下落时速度,则排球被垫起后瞬间速度最大,上升时间小于下落时间,A错误,B正确。
8.D　设P点与竖直杆的距离为l,则PQ=,对物块,根据牛顿第二定律,有mg sin θ=ma,得a=g sin θ,由x=at2,得g sin θ·t2,得t=,当2θ=,即θ=时,t最小,由题知θ从30°增大到60°,故下滑时间先减小后增大,D选项正确。
9.BCD　根据题意,在水平方向,物块和木板的大致受力情况如下:
在0~t1这段时间内,外力F比较小,物块和木板间没有相对滑动,木板与地面保持相对静止。t1时刻,木板从静止开始运动,有F1=μ1(m1+m2)g,选项A错误;t1~t2时间内,木板有加速度且随时间均匀变化,说明木板相对地面滑动,但木板与物块间没有相对滑动,所以木板与物块的加速度相同,选项D正确;在t2之后,木板的加速度恒定不变,说明木板与物块间出现相对滑动,有μ2m2g-μ1(m1+m2)g=m1a1①,故μ2>μ1,选项C正确;t2时刻,木板与物块刚出现相对滑动,有F2-μ2m2g=m2a1②,由①②两式得F2=(μ2-μ1)g,选项B正确。故选B、C、D项。
10.答案　(1)0.4 m/s2　(2)4.5 s
解析　(1)因为v1代入数据解得a=0.4 m/s2
(2)设包裹减速运动的时间为t1,位移为x1,和传送带一起匀速运动的时间为t2,位移为x2
减速阶段v1=v2-at1
=2ax1
匀速阶段x2=v1t2
x1+x2=L
t=t1+t2
联立解得t=4.5 s
11.答案　(1) m/s2　(2)12 m/s　(3)66 N
解析　(1)在AB段,根据=2a1x1
可得a1= m/s2
(2)AB段,到达B点的速度v1=a1t1=8 m/s,
则t1=3 s
故BC段用时t2=5 s-t1=2 s
在BC段,根据x2=v1t2+a2
代入数据解得a2=2 m/s2
则vC=v1+a2t2=12 m/s
(3)在BC段,由牛顿第二定律有
mg sin 15°-Ff=ma2
解得Ff=66 N
三年模拟练
1.B 2.AC 3.C 4.BC 5.D
1.B　运输车刹车时,对钢卷受力分析,可得临界时后支架斜面无作用力,前支架斜面有支持力N,如图所示,由牛顿第二定律得N cos α=mg,N sin α=ma,得a=g tan α=g tan 30°=g,运输车刹车时加速度不能超过g,选B。
2.AC　屋顶的倾角为θ,底边为L,设屋顶的坡面长度为x,雨滴下滑时加速度为a,对雨滴受力分析,只受重力mg和屋顶对雨滴的支持力N,垂直于屋顶方向mg cos θ=N,平行于屋顶方向ma=mg sin θ,可知,倾角θ越大,N越小,则由牛顿第三定律知雨滴对屋顶的压力N'=N,所以倾角θ越大,雨滴对屋顶压力越小,雨滴下滑的加速度为a=g sin θ,则倾角θ越大,雨滴下滑时的加速度越大,故A正确,B错误;设从O到M的时间为t,雨滴的运动位移为x=,由位移时间公式得x=at2=g sin θ·t2,则t=,故当θ=45°时,雨滴从顶端O下滑至屋檐M用时最短,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度为v=,知倾角θ越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度越大,故C正确,D错误。
3.C　若缆车沿缆绳匀速上行,货物也匀速运动,根据平衡条件可知,货物只受重力和竖直向上的支持力,不受摩擦力,A错误;若缆车沿缆绳匀加速上行,则货物有沿绳向上的加速度,将加速度在水平和竖直方向分解,如图
可知FN-mg=may,则FN>mg,根据牛顿第三定律可知货物对底板的压力大于货物的重力,车厢对货物的作用力与重力的合力沿绳向上,所以车厢对货物的作用力不可能沿缆绳斜向上,B错误,C正确;若缆车沿缆绳匀减速上行,货物的加速度沿绳向下,有水平向右的加速度分量,所以车厢对货物的摩擦力方向水平向右,D错误。
4.BC　滑块以v0=4 m/s的速度滑上木板时,对于滑块和木板,由牛顿第二定律有μ1mg=ma1,μ1mg-μ2·2mg=ma2,解得滑块的加速度a1=3 m/s2,木板的加速度a2=1 m/s2,A错误,B正确。滑块做匀减速直线运动,木板做匀加速直线运动,设经时间t两者达到共同速度v,由速度公式有v0-a1t=a2t=v,解得t=1 s,v=1 m/s,即滑块在木板上滑动1 s后,滑块和木板相对静止,C正确。达到共同速度时,木板滑行位移s1=t=0.5 m,达到共同速度后,两物体相对静止,一起匀减速至零,加速度a3=μ2g=1 m/s2,滑行位移s2==0.5 m,在整个过程中,木板在地面上滑行的距离s=s1+s2=1 m,D错误。
5.D　对轮胎受力分析,如图所示
水平方向由牛顿第二定律得F cos α-f=ma①,竖直方向由平衡条件得N+F sin α=mg②,其中f=μN③,
联立①②③可得N=,所以夹角一定,加速度越大,地面的支持力越小,故A错误;联立①②③可得f=-ma,可知夹角一定,加速度越大,地面的摩擦力越小,故B错误;联立①②③可得F=,其中tan φ=,若α+φ>,则加速度一定,夹角越大,α+φ从逐渐增大,则sin (α+φ)逐渐减小,所以绳的拉力逐渐增大;若α+φ<,则加速度一定,夹角越大,α+φ从锐角逐渐增大,则sin (α+φ)可能先增大后减小,绳的拉力先减小后增大,当α+φ=,F有最小值,故C错误、D正确。
6.答案　(1)AC　(2)　(3)图见解析　正比
解析　(1)实验中应使细绳的拉力等于小车所受外力的合力,可知,实验中需要使轨道倾斜平衡摩擦力,并且要使细绳平行于轨道,故A正确,故B错误;平衡摩擦力后,对钩码进行分析有mg-T=ma,对小车分析有T=Ma,解得T=可知,当满足m M时,有T≈mg,可知,为了近似求出小车所受外力的合力,钩码的质量m需要远小于小车及手机总质量M,故C正确。
(2)手机依次驶过间距均为d过程的平均速度分别为v1=,v2=,由于匀变速直线运动全程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,有v2=v1+a,解得a=。
(3)根据表格中数据在图丙上补描第三组数据点,用一条直线将点迹连接起来,使点迹均匀分布在直线两侧,如图所示
根据牛顿第二定律有nmg=Ma,解得a=·n,由于a-n图像是一条过原点的倾斜的直线,可知在误差允许的范围内,小车质量一定时加速度与力成正比。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)