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牛顿运动定律的应用——2025-2026学年高一物理人教版(2019)必修一同步课时作业
一、单选题
1.小霖家的小二楼需要装修,小霖在屋檐安装了光滑的轻质滑轮,用一根质量忽略且不可伸长的绳索通过如图所示的方式将物料运送至二。楼已知小霖的质量,物料质量为,当物料以的加速度加速上升时,小霖对地面的压力大小为(g取)( )
A.360N B.400N C.560N D.800N
2.蹴球是中国少数民族的一种传统体育项目,比赛在一块正方形水平地面上进行,比赛用球为硬塑实心球。如图所示,静止在场地中的球1与球2、球2与边线间的距离均为L,两球质量相同,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为μ,一队员用脚给球1一个水平冲击力使其获得水平速度,球1与球2发生弹性正碰后,球2恰好能到达边线,重力加速度为g。则球2运动的时间为( )
A. B. C. D.
3.元宵节期间人们燃放起美丽的焰火以庆祝中华民族的传统节日,按照设计,某种型号的装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后,在4s末到达离地面100m的最高点时炸开,构成各种美丽的图案。假设礼花弹从炮筒中竖直向上射出时的初速度是,上升过程中所受的阻力大小始终是自身重力的k倍,,那么和k分别等于( )
A.40m/s,0.5 B.40m/s,0.25 C.50m/s,0.25 D.50m/s,0.5
4.如图是采用动力学方法测量空间站质量的原理图。若已知飞船质量为,其推进器的平均推力F为1000N,在飞船与空间站对接后,推进器工作5s内,测出飞船和空间站的速度变化是0.05m/s,空间站的质量是( )
A. B. C. D.
5.如图所示,水平轻杆两端分别固定质量为2kg的物块A和质量为4kg的物块B,物块A、B与水平地面间的动摩擦因数均为0.2。现用水平向左、大小为24N的恒力推物块B,物块A、B一起做匀加速直线运动,取重力加速度大小。施加恒力后轻杆对物块B的弹力大小和方向分别为( )
A.16N、水平向右 B.8N、水平向右
C.16N、水平向左 D.8N、水平向左
6.电场线是为了形象地描述电场分布而在电场中引入的一些假想的曲线。如图所示,一负点电荷仅在静电力的作用下从M点向N点做减速直线运动,且加速度一直增大,则该负点电荷所在的电场可能是( )
A. B.
C. D.
7.如图所示,质量为m的物体在水平传送带上由静止释放,传送带由电动机带动,始终保持以图示速度v匀速运动。物体与传送带间的动摩擦因数为μ,物体运动一段距离能保持与传送带相对静止。对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程,下列说法正确的是( )
A.电动机多做的功为
B.摩擦力对物体做的功为
C.传送带克服摩擦力做的功为
D.物体与传送带因摩擦产生的热量为
8.如图所示,质量为3kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上面,质量为2kg的物体B用细线悬挂,A、B间相互接触但无压力,整个系统处于静止状态,取.某时刻将细线剪断,则剪断细线瞬间( )
A.B的加速度大小为 B.A的加速度大小为
C.B对A的压力大小为0N D.B对A的压力大小为20N
9.如图所示,站在地面不动的工人利用滑轮组将货物缓慢提起。提起过程中,工人拉绳的方向不变,动滑轮两侧的绳子不平行,不计滑轮摩擦力,下列说法正确的是( )
A.工人受到的重力和支持力是一对作用力与反作用力
B.工人对绳子的拉力和绳子对工人的拉力是一对平衡力
C.货物缓慢拉起过程中,绳子对动滑轮的作用力不变
D.货物缓慢拉起过程中,地面对工人的支持力变大
10.如图所示,在光滑水平地面上,两相同物块用细线相连,两物块质量均为1kg,细线能承受的最大拉力为2N。若在水平拉力F作用下,两物块一起向右做匀加速直线运动。则F的最大值为( )
A.1N B.2N C.4N D.5N
11.如图所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率运行。初速度大小为的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的图像(以地面为参考系)如图乙所示。已知,则( )
A.时刻,小物块离A处的距离达到最大
B.时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大
C.时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
D.时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
二、多选题
12.如图所示,一粗糙的水平传送带以恒定速度,沿顺时针方向运动,传送带的左、右两端皆有一与传送带等高的光滑水平面,一物体以恒定速度沿水平面先后从左、右两端滑上传送带,下列说法不正确的是( )
A.物体从右端滑到左端的时间不一定大于物体从左端滑到右端的时间
B.若,物体从左端滑上传送带必然先做加速运动,再做匀速运动
C.若,物体从右端滑上传送带,则物体不可能到达左端
D.无论、的大小如何,只要物体滑上传送带均可能以滑出右端
13.如图所示,质量为2m的小球A和质量为m的小球B之间用轻弹簧连接,然后用细绳悬挂起来静止不动,剪断细绳的瞬间,A球和B球的加速度大小、分别为( )
A. B. C. D.
14.如图所示,将两相同的木块a、b至于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,两侧用细绳固定于墙壁,开始时a、b均静止。弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,a所受摩擦力,b所受摩擦力,现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间()
A.大小不变 B.方向改变
C.仍然为零 D.方向向右
15.如图所示,质量为m2的物体2放在车厢底板上,用竖直细线通过定滑轮与质量为m1的物体1连接,不计滑轮摩擦,车厢正在水平向右做加速直线运动,连接物体1的细线与竖直方向成θ角,物体2仍在车厢底板上,则( )
A.细线拉力 B.车厢的加速度为
C.底板对物体2的支持力为 D.底板对物体2的摩擦力为零
三、实验题
16.某同学设计了如图所示的装置测量物体的质量。用跨过定滑轮的细线连接物体,开始时系统静止,物体B离地面的高度为h,由静止释放并开始计时,测得B落地的时间为t,完成下列问题:
(1)系统的加速度_______(用表示);
(2)已知当地重力加速度g,忽略一切阻力。若物体A的质量为m,则物体B的质量______(用表示);
(3)试分析该实验系统误差产生的原因:____________(写出一条即可)。
17.某同学用图甲所示装置测量重锤的质量,实验方法如下:在定滑轮两侧分别挂上重锤和n块质量均为的铁片,重锤下端贴一遮光片,重锤下落时遮光片通过位于其正下方的光电门(图中未画出),光电门可以记录下遮光片的遮光时间;调整重锤的高度,使其从适当的位置由静止开始下落,读出遮光片通过光电门的遮光时间;从定滑轮左侧依次取下1块铁片放到右侧重锤上,让重锤每次都从同一位置由静止开始下落,计时器记录的遮光时间分别为,,
(1)用游标卡尺测出遮光片的宽度如图乙所示,则遮光片的宽度_______mm。
(2)遮光时间为时,重锤的加速度为,从左侧取下i块铁片置于右侧重锤上时,对应的遮光时间为,重锤的加速度为,则_______(结果用和表示)。
(3)做出图像是一条直线,直线的斜率为k,则重锤的质量_______(用题目中的已知字母表示)。
四、计算题
18.某快递车装上货物(视为质点),其中货物与车的简化图如图所示。货物在长度的水平车厢中间位置,总质量的车在平直路面以行驶,突然因紧急情况刹车(关闭发动机),经过车停下,最终发现货物也刚好滑到车厢前端靠近驾驶室。取重力加速度大小,货物的质量远小于快递车的质量。求:
(1)快递车刹车时受到的阻力大小f;
(2)该货物与水平车厢间的动摩擦因数μ。
19.如图所示,在光滑的水平面上有一长、质量为的木板,在长木板右端有一质量为的小物块,长木板与小物块间动摩擦因数为,长木板与小物块均静止。现用的水平恒力作用在木板上(g取)。
(1)求木板加速度和小物块加速度的大小;
(2)经过多长时间小物块脱离木板。
20.水上乐园小朋友正在玩水滑梯。已知滑梯顶端距地面高为,滑梯所构成的斜面长度为。一名质量为的小朋友由静止从滑梯顶端滑下,其速度-时间图像如图所示。小朋友滑至底端后,沿水平滑轨滑行停止。小朋友视为质点,求:
(1)小朋友沿滑梯下滑过程的加速度的大小;
(2)小朋友沿滑梯下滑过程受到的阻力;
(3)小朋友与水平滑轨间的动摩擦因数。
参考答案
1.答案:A
解析:对于物料,解得,对于小霖,解得,根据牛顿第三定律,小霖对地面的压力大小为360N。故选A。
2.答案:A
解析:球2匀减速直线运动到停下,可以看作反向匀加速直线运动,可得
根据牛顿第二定律可得
联立求得
A正确。
故选A。
3.答案:C
解析:利用运动学知识有
代入数据得
对上升过程中的礼花弹受力分析,由牛顿第二定律有
又
解得
故选C。
4.答案:A
解析:把飞船与空间站看成一个整体,其加速度大小为
设飞船质量m,空间站质量M,对整体由牛顿第二定律可得
解得空间站的质量为,故A正确。
5.答案:B
解析:对系统受力分析,根据牛顿第二定律
对A受力分析,根据牛顿第二定律
联立解得
杆对A的弹力方向是水平向左的推力,故杆对B的弹力方向水平向右,大小也是8N。故选B。
6.答案:D
解析:AB.负点电荷仅在静电力的作用下由M点向N点做减速直线运动,可知M、N两点连线上的电场方向由M点指向N点,选项AB错误;CD.负点电荷从M点向N点运动的过程中加速度一直增大,可知N点处的电场线比M点处的电场线密,选项C错误、D正确。故选D。
7.答案:D
解析:A.电动机多做的功转化成了物体的动能和内能,物体从静止释放到相对传送带静止过程中获得的动能为,所以电动机多做的功一定大于,所以A错误;
B.物体从静止释放到相对传送带静止过程中只有摩擦力对物体做功,由动能定理可知,摩擦力对物体做的功等于物体动能的变化,即为,所以B错误;
C.物体做匀加速直线运动的末速度为v,故此过程中物体的平均速度为,传送带的速度为v,则此过程传送带的位移为物体位移的2倍,因为摩擦力对物体做功为,故传送带克服摩擦力做的功为,故C错误;
D.传送带克服摩擦力做的功为,物体获得的动能为,根据能量守恒定律知,物体与传送带因摩擦产生的热量为,故D正确。
故选D。
8.答案:A
解析:AB.剪断细线前,A、B间无压力,则弹簧的弹力,剪断细线的瞬间,弹簧形变量不变,弹力仍为30N.对整体分析,整体加速度为:
故物体A、B的加速度大小均为.故A符合题意,B不符合题意.
CD.隔离对B分析,,解得:
故CD不符合题意.
9.答案:C
解析:A.工人受到的重力和支持力的受力物体都是工人,这两个力不是一对作用力与反作用力,故A错误;
B.工人对绳子的拉力和绳子对工人的拉力是一对作用力与反作用力,故B错误;
C.货物缓慢拉起过程中,绳子的拉力在竖直方向的分力为货物重力的一半,绳子对动滑轮的作用力方向竖直向上,大小等于货物的重力,故C正确;
D.货物缓慢拉起过程中,对货物受力分析,货物受重力、两根绳子的拉力F,设两绳间夹角为,如图
则
解得
对工人受力分析,受重力、支持力、绳子拉力F、摩擦力f,设绳子与竖直方向的夹角为,如图,则地面对工人的支持力
货物缓慢拉起过程中,逐渐变大,变小,又不变,则变小,即地面对工人的支持力变小,故D错误。
故选C。
10.答案:C
解析:对两物块整体做受力分析有
再对于后面的物块有
联立解得
故选C。
11.答案:B
解析:A.时间内小物块向左做匀减速直线运动,时刻小物块向左速度减为零,此时离A处的距离达到最大,故A错误;
B.时刻前小物块相对传送带向左运动,之后小物块相对传送带静止,时刻小物块相对传送带滑动的距离达到最大,故B正确;
C.时间内小物块先减速,后反向加速,小物块受到大小不变,方向始终向右的摩擦力作用,故C错误;
D.时刻小物块向右速度增加到与皮带相等,时刻之后小物块与皮带保持相对静止随水平传送带一起匀速运动,摩擦力消失,故D错误。
故选B。
12.答案:BCD
解析:A.若,物体从右端滑到左端和从左端滑到右端的过程中一直相对于传送带滑动,此时滑动摩擦力产生加速度,两者加速度相等,运动的位移相等,都做匀减速运动,所以运动的时间相等,故A正确,不符合题意;
B.若,物体从左端滑上传送带时所受的滑动摩擦力向右,物体做匀加速运动,当物体运动到右端时速度仍小于传送带速度时,没有匀速过程,故B错误,符合题意;
C.若,物体从右端滑上传送带,物体所受摩擦力向右,物体做匀减速运动,当物体滑到左端速度还大于等于零时,可以到达左端,故C错误,符合题意;
D.若,物体从左端滑上传送带时所受的滑动摩擦力向右,物体一直做匀加速运动,物体运动到右端时速度可以小于传送带速度,故D错误,符合题意。
故选BCD。
13.答案:BD
解析:绳剪断前,对B由平衡条件得绳剪断后瞬间,弹簧来不及变化,则弹力不变。对A得解得弹力不变,则B的受力情况不变,加速度为0,即故选BD。
14.答案:AD
解析:CD.剪断右侧细绳的瞬间,右侧细绳上拉力实变为零,而弹簧对两木块的拉力没有发生实变,与原来一样,所以b相对地面有向左的运动趋势,受到静摩擦力方向向右,C错误D正确:
AB.前断右侧细绳的瞬间,木块a受到的各力都没有发生变化,A正确,B错误。
15.答案:BC
解析:AB.以物体1为研究对象,水平方向有:
竖直方向有:
解得:
A错误,B正确;
CD.以物体2为研究对象,水平方向有:
竖直方向有:
解得:
C正确,D错误;
故选BC。
16.答案:(1);(2);(3)滑轮和绳之间的摩擦
解析:(1)根据位移-时间关系可知
可得加速度
(2)根据牛顿第二定律可得
代入加速度可得
(3)实验系统误差产生的原因可能是滑轮与绳间的摩擦。
17.答案:(1)10.20(2)(3)
解析:(1)20分度游标卡尺的精确值为,由图可知遮光片的宽度为
(2)设挡光条的宽度为d,则重锤到达光电门的速度为
当挡光时间为时的速度为
挡光时间为时的速度为
重锤在竖直方向做匀加速直线运动,则有
,
联立解得
(3)根据牛顿第二定律得
联立解得
作出的图线的斜率为k,则
解得
18.答案:(1)
(2)
解析:(1)由题意可知车做匀减速直线运动,其加速度大小
又由牛顿第二定律有
解得
(2)车做匀减速直线运动的位移大小
则货物的位移大小
则货物的加速度大小
由牛顿第二定律有
解得
19.答案:(1),;(2)2s;
解析:(1)当二者之间恰好滑动时,小物块受到的摩擦力恰好等于滑动摩擦力,即
解得
小物块相对于木板恰好要滑动时,二者的加速度是相等的,此时小物块与木板组成的整体在水平方向只受到拉力的作用
解得
因,两物体相对滑动,分别对长木板和小物块进行受力分析,由牛顿第二定律求加速度,对木板
对小物块
(2)设经t时间小物块脱离木板,则有
代入数据解得
20.答案:(1)1m/s2
(2)120N
(3)0.2
解析:(1)在速度时间图像中,加速度a等于图线的斜率。
由图像可知
(2)根据牛顿第二定律得
根据题意得
解得
(3)设小朋友滑至底端的速度v,
解得
设水平滑行时的加速度大小为,根据牛顿第二定律得
根据运动学公式
解得
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