高中物理人教新课标版必修1： 牛顿运动定律与直线运动 强化训练（含解析）

考点练：牛顿定律与直线运动
1．一质量为1kg的物体在水平拉力作用下，沿水平面运动。如图所示，甲为拉力与时间的关系图，乙为物体对应的速度与时间的关系图（纵轴数据被人抹去）。以下说法不正确的是（　　）
A．物体与水平面之间的摩擦系数为0.3
B．前8秒内摩擦力所做的功为-72J
C．前8秒内拉力所做的功为96J
D．在6秒末的速度为4m/s
2．如图甲所示，一个质量m＝2kg的物块静止放置在粗糙水平地面O处，物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，在水平拉力F作用下物块由静止开始向右运动，经过一段时间后，物块回到出发点O处，取水平向右为速度的正方向，物块运动过程中其速度v随时间t变化规律如图乙所示，g取10m/s2。则（　　）
A．物块经过4s回到出发点
B．4.5s时水平力F的瞬时功率为24W
C．0~5s内摩擦力对物块先做负功，后做正功，总功为零
D．0~5s内物块克服摩擦力做功为65J
3．在2019年武汉举行的第七届世界军人运动会中，21岁的邢雅萍成为本届军运会的“八冠王”。如图是定点跳伞时邢雅萍运动的v-t图像，假设她只在竖直方向运动，从0时刻开始先做自由落体运动，t1时刻速度达到v1时打开降落伞后做减速运动，在t2时刻以速度v2着地。已知邢雅萍（连同装备）的质量为m，则邢雅萍（连同装备）（　　）
A．0~t2内机械能守恒
B．0~t2内机械能减少了
C．t1时刻距地面的高度大于
D．t1~t2内受到的合力越来越小
4．在无风的情况下，跳伞运动员从水平飞行的飞机上跳伞，下落过程中受到空气阻力，下列描绘下落速度的水平分量大小、竖直分量大小与时间的图像，可能正确的是
A． B．
C． D．
5．设飞机在飞行中所受空气阻力与它的速度平方成正比，当飞机以速度v水平匀速飞行时，发动机的功率为P.若飞机以速度3v水平飞行时，发动机的功率为（ ）
A．27P B．9P C．18P D．3P
6．质量m=1kg的物体静止放在粗糙水平地面上。现对物体施加一个随位移变化的水平外力F时物体在水平面上运动。已知物体与地面间的滑动摩擦力与最大静摩擦力相等。若F-x图象如图所示。且4～5m内物体匀速运动。x=7m时撤去外力，取g=10m/s2，则下列有关描述正确的是（　 ）
A．物体与地面间的动摩擦因数为0.1
B．撤去外力时物体的速度为m/s
C．x=3m时物体的速度最大
D．撤去外力后物体还能在水平面上滑行3s
7．质量为1 kg的物体以某一初速度在水平面上滑行，由于摩擦阻力的作用，其动能随位移变化的图线如图所示，g取10 m/s2，则以下说法中正确的是（ ）
A．物体与水平面间的动摩擦因数为0.5
B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.2
C．物体滑行的总时间为4s
D．物体滑行的总时间为2.5s
8．物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。通过力和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律分别如图甲、乙所示。取g＝10m/s2，则下列说法错误的是（　　）
A．物体的质量m＝0.5kg
B．物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.40
C．第2s内物体克服摩擦力做的功W＝2J
D．前2s内推力F做功的平均功率＝3W
9．一物块静止在粗糙程度均匀的水平地面上在0～4s内所受水平拉力F随时间t的变化关系图像如图甲所示，在0～2s内的速度图像如图乙所示，最大静摩擦力大于滑动摩擦力关于物块的运动，下列说法正确的是（　　）
A．物块的质量为2kg B．在4s内物块的位移为8m
C．在4s内拉力F做功为16J D．在4s末物块的速度大小为4m/s
10．质量为1kg的物体以某一初速度在水平面上滑行，由于摩擦阻力的作用，其动能随位移变化的图线如图所示，g取10m/s2，则以下说法中正确的是（　　）
A．物体与水平面间的动摩擦因数为0.4
B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.25
C．物体滑行的总时间为4s
D．物体滑行的总时间为2.5s
11．物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。通过力和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律分别如图甲、乙所示。取g＝10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．物体的质量m＝0.5kg
B．前2s内推力F做功的平均功率＝3W
C．第2s内物体克服摩擦力做的功W＝2J
D．物体与水平面间动摩擦因数μ＝0.40
12．如图所示，离地H高处有一个质量为m的物体，给物体施加一个水平方向的作用力F，已知F随时间的变化规律为：以向左为正，、k均为大于零的常数，物体与竖直绝缘墙壁间的动摩擦因数为，且时，物体从墙上静止释放，若物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当物体下滑后脱离墙面，此时速度大小为，最终落在地面上。则下列关于物体的说法，正确的是　　
A．当物体沿墙壁下滑时，物体先加速再做匀速直线运动
B．物体与墙壁脱离的时刻为
C．物体从脱离墙壁到落地之前的运动轨迹是一条直线
D．物体克服摩擦力所做的功为
13．将一质量为m的排球竖直向上抛出，它上升了H高度后落回到抛出点。设排球运动过程中受到方向与运动方向相反、大小恒为f的空气阻力作用，已知重力加速度大小为g，且fA．排球运动过程中的加速度始终小于g
B．排球从抛出至上升到最高点的过程中，克服阻力做的功为fH
C．排球整个上升过程克服重力做的功大于整个下降过程重力做的功
D．排球整个上升过程克服重力做功的平均功率大于整个下降过程重力做功的平均功率
14．一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上，从t＝0时刻开始，受到水平外力F的作用，如图所示．下列判断正确的是（ ）
A．第1 s末的瞬时功率为6 W
B．第1 s内的平均功率为4 W
C．前2 s内的平均功率为4 W
D．第1 s末与第2 s末外力的瞬时功率之比为9∶4
15．如图所示，质量m=1kg的物体在水平地面上做匀速直线运动，物体在水平方向受到5.0N的拉力，则物体与地面间的动摩擦因素 =_____；若物体运动的距离s =0.5m，此过程中拉力做功WF=______J，合力做功W=______J。（g取10m/s2）
16．如图所示，站在做匀加速直线运动的车厢内的人向前推车壁，人的质量为50kg，车厢的加速度大小为7.5m/s2，则车厢对此人的作用力大小为______N，车厢对此人的作用力方向与水平的夹角为_______度。
17．“桌布挑战”是2019年最流行的网红挑战项目之一，其挑战规则是一个人用力抽走桌布，同时保证桌子上的餐具“不动”（肉眼观察不到餐具位置发生变化）。现将该挑战做如图所示的简化，在桌面上放置一块桌布，将一个可视为质点的正方体静置于桌布上，小明对桌布施加水平向右的拉力将桌布迅速抽出。若正方体和桌布的质量分别为m和M，正方体与桌布间的动摩擦因数为，桌布、正方体与桌面间的动摩擦因数均为，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)若要使正方体相对桌布静止，求拉力的最大值T；
(2)右人肉眼感知物体“不动”的最大距离=0.0075m，m=1kg，M=2kg，，，g=10m/s2，正方体与桌布左端的距离d=0.04m，求小明完成“桌布挑战”需要提供的最小拉力F。
18．如图所示一足够长的斜面倾角为370，斜面BC与水平面AB圆滑连接质量m=2kg的物体静止于水平面上的M点，M点距B点之间的距离L=9m，物体与水平面和斜面间的动摩擦因素均为μ=0.5现使物体受到一水平向右的恒力F=14N作用，运动至B点时撤去该力(sin370=0.6，cos370=0.8，取g=10m/s2)则：
（1）物体在恒力作用下运动时的加速度是多大？
（2）物体到达B点时的速度是多大？
（3）物体沿斜面向上滑行的最远距离是多少？
19．质量为5kg的物体放在水平面上，在20N的斜向右上方拉力F的作用下，由静止开始运动。已知物体与水平面之间的摩擦力f为5N，拉力与水平方向之间的夹角是37o。求：
(1)物体运动的加速度大小
(2)物体2s末的速度大小
20．如图所示，一质量m＝0.4kg的小物块（可视为质点），恰好能沿倾角θ＝37°斜面匀速下滑。若现在给物体施加与斜面成某一夹角的拉力F，让物块以v0＝2m/s的初速度由A点沿斜面向上做匀加速运动，经t＝2s的时间物块运动到B点，A、B之间的距离L＝10m。已知sin37°=0.6，重力加速度g取10m/s2。求：
(1)物块与斜面之间的动摩擦因数μ；
(2)物块上滑时加速度a的大小及到达B点时速度vB的大小；
(3)拉力F与斜面夹角α多大时，拉力F最小及拉力F的最小值。
21．我国的动车技术已达世界先进水平，“高铁出海”将在我国“一带一路”战略构想中占据重要一席．所谓的动车组，就是把带动力的动力车与非动力车按照预定的参数组合在一起．某中学兴趣小组在模拟实验中用4节小动车和4节小拖车组成动车组，总质量为m=2kg，每节动车可以提供P0=3W的额定功率，开始时动车组先以恒定加速度启动做匀加速直线运动，达到额定功率后保持功率不变再做变加速直线运动，直至动车组达到最大速度vm=6m/s并开始匀速行驶，行驶过程中所受阻力恒定，求：
（1）动车组所受阻力大小和匀加速运动的时间；
（2）动车组变加速运动过程中的时间为10s，求变加速运动的位移．
22．m=2kg的物块置于水平地面。第一次如图甲所示，用F=10N水平力拉物块时，物块做匀速直线运动；第二次如图乙所示，将拉力F改为与水平方向成37°，大小仍为10N，物块由静止沿水平面做匀加速直线运动。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）求：
（1）物块与地面的动摩擦因数；
（2）物块做加速运动时，加速度的大小是多少；
（3）第二次运动，拉力F作用4s后撤去，求物体运动的总位移。
参考答案
1．C
【解析】
A．在4~8s内物体匀速运动，可知
根据
代入数据得
A正确；
D．在0~4s内，根据牛顿第二定律有
代入数据得加速度
因此4s末的速度
接下来匀速运动，因此在6秒末的速度为4m/s，D正确；
BC．在0~4s内，物体的位移
在4~8s内，物体的位移
整个这段时间内，摩擦力做的功
整个这段时间内，拉力做的功
B正确，C错误。
故不正确的选C。
2．B
【解析】
A．由图象可知，在4s内一直向右运动，因此物块经过4s距离出发点最远，A错误；
C．整个运动过程中，摩擦的方向始终与运动方向相反，因此摩擦力始终做负功，C错误；
D．在图象中，图象与时间轴围成的面积绝对值之和等于路程，因此5s内运动的路程
克服摩擦做的功
D错误；
B．在图象中，图象的斜率表示加速度，由图可知，在4~5s时间内物体反向向左运动，加速度大小为，根据牛顿第二定律
代入数据得水平力的大小
而4.5s时的速度大小为1.5m/s，因此该时刻的瞬时功率
B正确。
故选B。
3．D
【解析】
A．0~t1时间内，邢雅萍做自由落体，机械能守恒，t1~ t2由于降落伞的作用，受到空气阻力的作用，空气阻力做负功，故0~t2内机械能不守恒，故A错误；
B．机械能损失发生在t1~ t2的时间段内，设t1时刻物体距离地面高度为h，则有
解得
阻力做负功，故机械能的减小量为
故B错误；
C．图象与时间轴围成面积表示位移大小，如图
若物体做匀减速直线运动，则有时间里平均速度
由图可知运动员时间里位移小于红线表示的匀减速运动的位移，故两段时间里，邢雅萍的平均速度小于，故t1时刻距地面的高度小于；故C错误；
D．图象的斜率表示加速度，由图像可知，在时间内运动员做加速度不断减小的减速运动，故D正确。
故选D。
4．B
【解析】
AB．跳伞运动员下落过程中受到的空气阻力并非为恒力，与速度有关，且速度越大受到的阻力越大，把阻力向水平方向分解，水平方向只受阻力，同时跳伞运动员具有水平方向速度，所以做减速运动，且速度减小，阻力减小，加速度减小．在v-t图象中图线的斜率表示加速度，即图像斜率减小，A错误B正确；
CD．竖直方向运动员受重力和空气阻力，竖直方向的速度逐渐增大，空气阻力增大，竖直方向的合力减小，竖直方向的加速度逐渐变小，图象中的图线的斜率减小，而由斜率表示加速度知，C图中，竖直方向的加速度不变，D图中加速度增大，与实际不符，故C、D错误．
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
飞机飞行时所受的阻力与速度的平方成正比，即Ff=kv2．
当飞机匀速飞行时，牵引力大小等于阻力，即
F=Ff=kv2
则发动机的功率为
P=Fv=kv3
即发动机的功率与速度的三次方成正比．所以，当飞机的速度变为原来三倍时，发动机的功率变为原来的27倍，故A正确，BCD错误．
6．B
【解析】
【详解】
A. 由图象知4~5m内外力恒定，又物体匀速运动，由
知动摩擦因数为0.3，故A不符合题意；
B. 前7m内外力和阻力共同作用，物体做变速运动，且F?x图围成的面积表示外力所做的功，由动能定理
解得，故B符合题意；
C. 由图知前3m内物体做加速度逐渐增大的加速运动，3~4m内做加速度逐渐减小的加速运动，匀速运动时速度最大，故C不符合题意；
D. 撤去外力后物体匀减速停下，由动量定理有
解得，故D不符合题意。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．根据动能定理
Ek2-Ek1=-Ffl
可得
所以
μ=
故A错误，B错误；
CD．根据牛顿第二定律可得
a=m/s2
由运动学公式得物体滑行的总时间
故C正确，D错误。
故选C。
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
A． 由速度时间图线知，在2-3s内，物体做匀速直线运动，可知推力等于摩擦力，可知f=2N，在1-2s内，物体做匀加速直线运动，由速度时间图线知
根据牛顿第二定律得，F2-f=ma，代入数据解得
m=0.5kg
故A正确不符合题意；
B． 物体与水平面间的动摩擦因数
故B正确，不符合题意；
C． 第2s内的位移
则物体克服摩擦力做功
W=fx2=2×1J=2J
故C正确，不符合题意；
D． 前2s内位移x=x2=1m，则推力F做功的大小
WF=F2x2=3×1J=3J
则平均功率
故D错误符合题意；
9．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知，1-2s内物体做匀速运动，故说明摩擦力大小 f=F=2N；0-1s内做匀加速运动，加速度
由牛顿第二定律可得
F-f=ma
其中F=6N，解得
m=1kg
故A错误；
B．2s后受到的合力F合=F+f=2N+2N=4N，方向与运动方向相反，物体做匀减速运动，加速度大小
匀减速至停的时间
则t=3s末速度减为零，此后保持静止，故4s内的位移
故B正确；
C．根据动能定理可知
WF-fx=0
解得
WF=2×8=16J
故C正确；
D．由B中分析可知，4s末的速度大小为零，故D错误。
故选BC。
10．BC
【解析】
【分析】
【详解】
CD．由图象可知Ek0=50J，位移x=20m可知
解得
v0=10m/s
又
v02=2as
v0=at
联立解得
a=2.5m/s2，t=4s
物体的滑行时间为4s，故C正确，D错误；
AB．由牛顿第二定律得
F=ma=μmg
解得
故物体与水平面间的动摩擦因数为0.25，B正确，A错误。
故选BC。
11．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．由速度时间图线知，在2-3s内，物体做匀速直线运动，可知推力等于摩擦力，可知f=2N，在1-2s内，物体做匀加速直线运动，由速度时间图线知
根据牛顿第二定律得
F2-f=ma
代入数据解得
m=0.5kg
故A正确；
B．前2s内位移
则推力F做功的大小
WF=F2x2=3×1J=3J
则平均功率
故B错误；
C．物体克服摩擦力做功
W=fx2=2×1J=2J
故C正确；
D．物体与水平面间的动摩擦因数
故D正确。
故选ACD。
12．BD
【解析】
【分析】
根据牛顿第二定律通过加速度的变化判断物体的运动规律，抓住F的变化规律，结合F为零时，物体脱离墙面求出运动的时间，根据合力与速度的方向确定物体的运动轨迹。根据动能定理，抓住F在沿墙面下滑的过程中不做功，求出物体克服摩擦力做功的大小。
【详解】
竖直方向上，由牛顿第二定律有：，随着F减小，加速度a逐渐增大，做变加速运动，当时，加速度增大到重力加速度g，此后物块脱离墙面，故A错误。当物体与墙面脱离时F为零，所以，解得时间，故B正确；物体脱离墙面时的速度向下，之后所受合外力与初速度不在同一条直线上，所以运动轨迹为曲线。故C错误。物体从开始运动到脱离墙面F一直不做功，由动能定理得：，物体克服摩擦力所做的功故D正确。故选BD。
【点睛】
本题关键能运用牛顿第二定律，正确分析物体的运动情况，结合动能定理求解摩擦力做功，并要知道物体做直线运动还是曲线运动的条件。
13．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A．排球在上升过程中，根据牛顿第二定律得
可知上升过程中加速度大于重力加速度g，故A错误；
B．排球从抛出至上升到最高点的过程中，克服阻力做功fH，故B正确；
C．排球在上升过程中克服重力做功为mgH，下降过程中重力做功为mgH，大小相等，故C错误；
D．排球整个上升过程的加速度大小大于下降过程中加速度的大小，根据，所以上升过程中的运动时间小于下降过程中的运动时间，根据可知，上升过程中克服重力做功的平均功率大于整个下降过程重力做功的平均功率，故D正确。
故选BD。
14．CD
【解析】
【详解】
0-1s内，物体的加速度，则质点在第1 s末的速度 ，推力在第1 s末瞬时功率：，选项A错误；0-1s内的位移，第1 s内的平均功率为，选项B错误；第2s内物体的加速度，第2s内的位移x2＝v1t2+a2t22=3×1+×1×1m＝3.5m，物体在0-2s内外力F做功的大小W=F1x1+F2x2=3×1.5+1×3.5J=8J，可知0-2s内外力的平均功率，故C正确．第2s末的速度v2=v1+a2t2=3+1×1m/s=4m/s，则第2s末推力的功率P2=F2v2=1×4W=4W，第1s末和第2s末外力的瞬时功率之比为9：4，故D正确．
15．0.5 2.5 0
【解析】
【分析】
本题考查基本受力分析和功的计算。
【详解】
[1]物体做匀速直线运动，拉力等于摩擦力，故
[2]拉力做功
[3]物体做匀速运动，动能不变，合外力不做功。
16．625 53
【解析】
【分析】
【详解】
[1]因人和车有向右的加速度，则车对人在水平方向的合力为
车对人在竖直方向上有支持力，支持力大小为
由力的合成可知，车对人的作用力为
[2]设车厢对此人的作用力方向与水平的夹角为，则
解得
17．(1)；(2) 25N
【解析】
【分析】
【详解】
(1)设正方体的最大加速度为a1，桌布的加速度大小为a2，对正方体、桌布分别受力分析有
正方体和桌布保持相对静止应满足
解得拉力的最大值为
。
(2)设正方体在桌布上运动的位移大小为x1，加速度大小为a3，时间为t1；正方体离开桌布后运动的位移大小为x2，加速度大小为a4，时间为t2；正方体从桌布上离开前，桌布的加速度大小为a5，桌布运动的位移大小为x3，有
若要完成挑战，则正方体移动的总位移必须小于或等于人肉眼感知物体“不动”的最大距离，考虑临界值
由正方体先从零开始做匀加速运动，后做匀减速运动，最终静止在桌面上，有
联立可得
F=25N
18．(1) (2) (3)
【解析】
【详解】
（1）在水平面上，根据牛顿第二定律可知：F-μmg=ma，
解得：
（2）有M到B，根据速度位移公式可知：vB2＝2aL
解得：vB＝m/s=6m/s
（3）在斜面上，根据牛顿第二定律可知：mgsinθ+μmgcosθ=ma′
代入数据解得：a′=10m/s2
根据速度位移公式可知：0 vB2＝2a′x
解得：x＝m＝1.8m
19．(1) ；(2)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)对物体进行受力分析，利用牛顿第二定律可得
解得
(2)根据
物体2s末的速度
20．(1)0.75；(2)3m/s2，8m/s；(3)37°，4.8N
【解析】
【分析】
【详解】
(1)物块匀速下滑
有
(2)由运动学公式得
联立式子代入数据得
a=3m/s2，vB=8m/s
(3)受力分析如图所示，由牛顿第二定律得
又
联立得
当F最小时，则分母最大，由数学知识可知
则对应F最小的夹角
α=37°
联立代入数据得F的最小值为
Fmin=4.8N
21．（1）2N 3s（2）46.5m
【解析】
（1）动车组先匀加速、再变加速、最后匀速；动车组匀速运动时，根据P=Fv和平衡条件求解摩擦力，再利用P=Fv求出动车组恰好达到额定功率的速度，即匀加速的末速度，再利用匀变速直线运动的规律即可求出求匀加速运动的时间；（2）对变加速过程运用动能定理，即可求出求变加速运动的位移．
（1）设动车组在运动中所受阻力为f，动车组的牵引力为F，动车组以最大速度匀速运动时：F=
动车组总功率：，因为有4节小动车，故
联立解得：f=2N
设动车组在匀加速阶段所提供的牵引力为F?，匀加速运动的末速度为
由牛顿第二定律有：
动车组总功率：，运动学公式：
解得匀加速运动的时间：
（2）设动车组变加速运动的位移为x，根据动能定理：
解得：x=46.5m
22．（1）0.5；（2）0.5m/s2；（3）4.4m
【解析】
【分析】
【详解】
（1）根据图甲可得
解得
（2）根据图乙，由牛顿第二定律

代入数据解得
a=0.5m/s2
（3）第二次运动，拉力F作用4s后撤去，则此时的速度

位移

撤去外力后的加速度

位移

则物体运动的总位移