沪科版（2019）物理 必修第一册 第4章 牛顿运动定律 单元练习（含解析）

沪科版（2019）高中物理必修第一册第4章牛顿运动定律单元练习
一、单选题
1．关于力的合成和分解，以下说法中不正确的是（　　）
A．合力可比任一个分力都小
B．一对作用力与反作用力的合力为0
C．物体受三个共点力作用而平衡，其中任意两个力的合力必与第三个力等大反向
D．合力产生的效果与各分力共同产生的效果相同
2．质量为m的光滑小球恰好放在质量也为m的圆弧槽内，它与槽左右两端的接触处分别为A点和B点，圆弧槽的半径为R，OA与水平线AB成60°角。槽放在光滑的水平桌面上，通过细线和滑轮与重物C相连，细线始终处于水平状态。通过实验知道，当槽的加速度很大时，小球将从槽中滚出，滑轮与绳质量都不计，要使小球不从槽中滚出，则重物C的最大质量为（　　）
A． B．2m C． D．
3．2020年7月23日，中国首颗火星探测器“天问一号”搭载着“胖五”（长征五号）重型运载火箭在海南文昌发射场顺利发射升空，火箭点火升空，燃料连续燃烧的燃气以很大的速度从火箭喷出，火箭获得推力而升空，则（　　）
A．火箭获得的推力来自空气
B．火箭对喷出燃气的作用力与喷出燃气对火箭的作用力是一对作用力与反作用力
C．喷出的燃气对火箭的作用力与火箭的重力是一对作用力与反作用力
D．火箭的重心位置在飞行过程中相对火箭是不变的
4．在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是(　　)
A．晓敏同学所受的重力变小了 B．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力
C．电梯一定在竖直向下运动 D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下
5．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上．一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处自由下落，接触弹簧后继续向下运动．观察小球从开始下落到第一次运动至最低点的过程，下列关于小球的速度v或加速度a随时间t变化的图象中符合实际情况的是 ( )
A． B．
C． D．
6．如图甲所示，一个质量为3kg的物体放在粗糙水平地面上，从零时刻起，物体在水平力F作用下由静止开始做直线运动．在0～3s时间内物体的加速度a随时间t的变化规律如右图乙所示．则（ ）
A．F的最大值为12 N
B．0～1s和2～3s内物体加速度的方向相反
C．3s末物体的速度最大，最大速度为8m／s
D．在0～1s内物体做匀加速运动，2～3s内物体做匀减速运动
7．如图所示，一个物体由A点出发分别沿三条光滑轨道到达C1，C2，C3，则（ ）
A．物体到达C1点时的速度最大 B．物体分别在三条轨道上的运动时间相同
C．物体到达C3的时间最短 D．在C3上运动的加速度最大
8．如图所示为某小球所受的合力与时间的关系图像，各段的合力大小相同，作用时间相同， 且一直作用下去，设小球从静止开始运动，由此可判定（　　）
A．小球先向前运动，再返回停止 B．小球先向前运动，再返回不会停止
C．小球始终向前运动 D．小球向前运动一段时间后停止
9．如图所示，轻杆AB可绕固定轴O转动，A端用弹簧连在小车底板上，B端用细绳拴一小球，车静止时，AB杆保持水平，当小车向左运动时，小球偏离竖直方向且保持偏角不变，则（ ）
A．小车做匀减速直线运动 B．AB杆将会倾斜
C．绳的张力减小 D．弹簧的弹力不变
10．如图所示，质量为的斜面体静置于粗糙水平地面上，面光滑，质量为的物体从面顶端点由静止释放，运动至斜面底端，斜面体始终保持静止，重力加速度为，则在此过程中（　　）
A．斜面体受到的摩擦力为0
B．地面对斜面体的支持力大于
C．地面对斜面体的摩擦力水平向右
D．若面粗糙，在点给物体一个初速度，物体沿斜面向下做匀速直线运动，在匀速运动过程中，地面对斜面体的摩擦力为0
11．如图所示，斜面体静止在粗糙的水平地面上，木块A放在木块B上，A、B接触面水平、由静止释放A、B两木块，两木块保持相对静止一起沿斜面加速下滑，此过程中斜面体未发生移动，下列说法正确的是（　　）
A．木块A对B的压力等于A的重力 B．木块A对B的压力可能为零
C．木块A受到的摩擦力方向一定向左 D．斜面体受到地面的摩擦力方向一定向右
12．如图所示，轻绳两端分别与A、C两物体相连接，mA=1kg，mB=2kg，mC=3kg，物体A、B、C及C与地面间的动摩擦因数均为μ=0.1，轻绳与滑轮间的摩擦可忽略不计．若要用力将C拉动，则作用在C上水平向左的拉力最小为（取重力加速度g=10m/s2）（ ）
A．6N B．8N C．10N D．12N
二、填空题
13．如下图所示，人用水平拉力拉绳使他与木板一起向右做加速运动，则人拉绳的力大小_________绳拉人的力大小（填“小于”、“等于”或“大于”）。
14．一质量为m的小球， 用细线悬挂在电梯的天花板上， 当电梯以g（g为重力加速度）的加速度竖直下降时， 则物体处于________状态（填“超重”或“失重”）。细线对物体的拉力为____________。
15．光滑斜面倾角，A、B质量均为m，则物体A的加速度为_______。
16．质量为的木箱在水平地面上运动，木箱与地面间动摩擦因数为，木箱受到一个与运动方向相同的拉力F，当拉力由16N逐渐减小到零的过程中，在力F等于______ N时，物体有最大的加速度，其大小为______ ；力F等于______ N时物体速度最大．
17．如图所示，小车上固定一弯折硬杆ABC，C端固定一质量为m的小球.已知α角恒定，当小车处于静止状态时，BC杆对小球的作用力的方向 ___________；大小为________；当小车水平向左作加速度为gtanα的匀加速直线运动时，BC杆对小球的作用力的方向 ___________；大小为________；当小车水平向右作加速度为a的匀加速直线运动时，BC杆对小球的作用力的方向 ___________；大小为________；
总结：杆上的力的方向_________(填“一定”或者“不一定”)沿杆。
三、解答题
18．如图（a），t＝0时，水平桌面上质量为m＝1kg的滑块获得水平向右的初速度v0＝2m/s，同时对滑块施加一个水平向左的恒定拉力，前2s内滑块的速度﹣时间关系图线如图（b）所示。求：
(1)前2s内滑块的位移大小和方向；
(2)滑块所受拉力和摩擦力大小；
19．质量为m=11.0kg的木块在水平拉力F=55N的作用下，沿水平面作匀速直线运动，求：
(1)物体与地面间的动摩擦因数μ的大小；
(2)如图所示，若以水平面的夹角θ=37°的力F＇拉木块，木块仍能保持匀速直线运动，求F＇的大小。（g=10N/kg，cos37°=0.8，sin37°=0.6）。
20．如图所示，质量的木板静止在光滑水平桌面上，木板上放有一质量的小铁块（可视为质点），它离木板左端的距离为，铁块与木板间的动摩擦因数为。现用一水平向右的拉力作用在木板上，使木板和铁块由静止开始运动，设木板与铁块间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。则
(1)求当拉力为时，铁块受到的摩擦力大小；
(2)若要铁块相对木板静止，求拉力的最大值；
(3)若将木板从铁块下抽出历时，求拉力的大小。
21．在2004年雅典奥运会上，我国运动员黄珊汕第一次参加蹦床项目的比赛就取得了铜牌的优异成绩．假设表演时运动员仅在竖直方向运动，通过传感器将弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘制出如图所示的曲线，假设当地的重力加速度g＝10m/s2．依据图像给出的信息．
（1）运动员离开弹簧床上升的最大高度．
（2）运动过程中运动员的最大加速度．
参考答案
1．B
【详解】
A．当两个分力方向相同时，合力等于两分力之和，合力大于每一个分力；当两个分力方向相反时，合力等于两个分力之差，合力可能小于分力，由此可见，合力可能大于任一个分力，也可能小于任一个分力，也可能等于任一个分力，故A正确，不符合题意；
B．合力为零是针对同一个受力物体的，一对作用力与反作用力是分别作用在两个物体上的力，故B错误，符合题意；
C．物体受三个共点力作用而平衡，三个力的合力为零，则其中任意两个力的合力必与第三个力等大反向，故C正确，不符合题意；
D．合力与分力的关系是等效替代的关系，等效说的就是相同的作用效果，故D正确，不符合题意。
故选B。
2．D
【详解】
ABCD．小球恰好能滚出圆弧槽时，圆弧槽对小球的支持力的作用点在A点，小球受到重力和A点的支持力，合力为
对小球运用牛顿第二定律可得
解得小球的加速度
对整体分析可得
联立解得
故A、B、C错误，D正确。
故选D。
3．B
【详解】
ABC．燃气被喷出瞬间，火箭对燃气产生作用力，燃气对火箭产生反作用力，使火箭获得的推力，火箭获得的推力来自燃气，选项AC错误，B正确；
D．火箭燃料燃烧后重心位置相对火箭发生变化，选项D错误。
故选B。
4．D
【详解】
A．体重计示数是40kg，示数小于体重，说明晓敏对体重计的压力小于重力，并不是体重变小。故A错误；
B．晓敏对体重计的压力和体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力，大小相等，故B错误；
C．电梯做向上的减速运动也会是失重状态，示数小于其重力。故C错误；
D．以人为研究对象
mg-FN=ma
求得：
方向竖直向下，选项D正确；
故选D。
5．A
【详解】
AB.小球开始下落到接触弹簧，自由落体运动，小球接触弹簧开始，合力向下，向下做加速度逐渐减小的加速运动，运动到某个位置时，重力等于弹簧弹力，合力为零，加速度为零，速度最大，然后重力小于弹力，合力方向向上，向下做加速度逐渐增大的减速运动，运动到最低点时，速度为零，加速度最大，根据对称性可知，到达最底端时加速度大于g，故A正确B错误．
CD.结合以上分析可知，加速度开始不变，然后减小再反向增大，最终大于g，故CD错误．
6．C
【详解】
A．第3s内物体加速度恒定，故所受作用力恒定，根据牛顿第二定律知F合=ma知合外力为12N，由于物体在水平方向受摩擦力作用，故作用力大于12N，故A错误；
B．物体在力F作用下由静止开始运动，加速度方向始终为正，与速度方向相同，故物体在前3s内始终做加速运动，第3s内加速度减小说明物体速度增加得变慢了，但仍是加速运动，故B错误；
C．因为物体速度始终增加，故3s末物体的速度最大，再根据△v=a△t知速度的增加量等于加速度与时间的乘积，在a-t图象上即为图象与时间轴所围图形的面积，
△v=（1+3）×4=8m/s
物体由静止开始加速运动，故最大速度为8m/s，所以C正确；
D．第2s内的物体的加速度恒定，物体做匀加速直线运动，在0-1s内物体做加速增大的加速运动，2-3s内物体做加速度减小的加速运动，故D错误；
故选C。
7．C
【详解】
在沿斜面方向上，物体受重力沿斜面向下的分力，所以根据牛顿第二定律得，物体运动的加速度
斜面倾角越大，加速度越大，所以上运动的加速度最大，根据几何知识可得：物体发生位移为，物体的初速度为零，所以
解得
倾角越大，时间越短，物体到达的时间最短，根据得，，知到达底端的速度大小相等，故C正确。
故选C。
8．C
【详解】
由图象可知，在每一秒的时间间隔内，合力为恒力，所以物体做匀变速运动；在0~1s内质点由静止开始做匀加速直线运动，1~2s内合力与运动方向相反，物体做匀减速直线运动，且加速度大小与0~1s内相等，当t=2s时，速度减为0；之后物体又从静止开始做匀加速直线运动，重复前2秒的运动形式，所以物体不断向一个方向运动，故C正确，ABD错误。
故选C。
9．D
【详解】
A．因为小球和小车保持相对静止，故小球与小车具有相同的加速度，设小球的质量为m，加速度为a，对小球进行受力分析有：
由图可知小球所受合力沿水平向左，加速度方向水平向左，又因小车向左运动，故小车向左做匀加速直线运动，故A错误；
BD．小球在竖直方向平衡，故绳中拉力：
同一根绳故B点受到绳的拉力大小也为：
此力在竖直方向的分力大小与mg相等，故AB杆仍保持水平，对弹簧，由于形变没有发生变化故弹簧的弹力不变，故B错误，D正确；
C．小球静止时，绳的张力大小和小球的重力相等，匀加速后绳的张力变为
故C错误。
故选D正确．
10．D
【详解】
AC．斜面的AB面光滑，则物体与斜面体之间无摩擦力，物体将做匀加速直线运动，对物体和斜面受力分析，如图所示
物体对斜面体有斜向右下方的正压力，则斜面体保持静止一定受地面水平向左的静摩擦力，故AC错误；
B．对斜面体由平衡条件竖直方向有
对物体在垂直斜面方向有
由牛顿第三定律
联立可得
故B错误；
D．在物块在斜面上匀速下滑和斜面体保持静止的整体分析可知，整体在水平方向无外力，故地面的摩擦力为零，故D正确。
故选D。
11．C
【详解】
ABC．木块A沿斜面向下加速，受到的合外力沿斜面向下，则一定受到竖直向下的重力，竖直向上的支持力，水平向左的摩擦力，且受到的支持力小于自身重力，根据牛顿第三定律可知，木块A对B的压力等于支持力，也小于自身重力，故C正确，AB错误；
D．对于A、B、斜面体，有向左的加速度，则斜面体受到地面的摩擦力方向一定向左，故D错误。
故选C。
12．B
【详解】
若要用力将C物拉动，A会向右运动，AB间的最大静摩擦力
BC间的最大静摩擦力
所以AB间滑动，BC间不滑动，当右侧绳子对A的拉力为时，A开始动，此时BC可以看成一个整体，受到向右的力和拉力大小相等即
故选B。
13．等于
【详解】
人拉绳的力与绳拉人的力大小相等、方向相反、作用在一条直线上，是一对相互作用力。
14．失重
【详解】
设绳的拉力为F，由牛顿第二定律得
解得
F小于物体的重力，是失重状态。
15．0.2g
【详解】
对整体分析，根据牛顿第二定律得物体A的加速度为：
16．0 4 12
【详解】
[1][2][3]木箱竖直的重力与支持力平衡抵消，在水平方向受到拉力和滑动摩擦力，当拉力由16N逐渐减小到零的过程中，木箱的合力先减小，再反向增大，当拉力等于零时，合力最大，加速度最大，加速度的最大值为
当拉力与滑动摩擦力平衡瞬间，即
时木箱速度最大．
17．竖直向上 mg 沿CB向上 斜向右上 不一定
【详解】
[1][2]小球受重力和杆子的作用力两个力作用，BC杆对小球的作用力有两个效果，竖直方向与重力平衡，所以当小车处于静止状态时，BC杆对小球的作用力的方向，竖直向上，大小为；
[3][4]对小球受力分析，受重力和杆的弹力F，如图
小球向左做加速运动，根据牛顿第二定律，有：
所以BC杆对小球的作用力的方向，沿CB向上，由几何关系得
[5][6]小球受到的合力为
由受力分析可知杆对小球的作用力为
由于小车水平向右作加速度为a的匀加速直线运动，所以BC杆对小球的作用力的方向，斜向右上；
[7]由前面分析可知，杆上的力的方向不一定沿沿杆方向。
18．(1)0.6m，方向与初速度方向相同；(2)滑块所受拉力是1.4N，摩擦力大小是0.6N
【详解】
(1)v﹣t图像中图线与坐标轴所围“面积”表示位移，前2s内滑块的位移大小为
方向与初速度方向相同。
(2)由图像的斜率知0~1s内加速度大小为
由牛顿第二定律得
同理1~2s内加速度大小为
由牛顿第二定律得
联立解得F＝1.4N，f＝0.6N
19．(1)0.5；(2) 50N
【详解】
(1)由平衡条件得
(2)由平衡条件得
联立解得
20．(1)2.0N；(2)21N；(3)36N
【详解】
(1)对整体，根据牛顿第二定律
F0=(M+m）a0
对m，根据牛顿第二定律
f=ma0
联立代入数据得
f=2.0N
(2)对整体，根据牛顿第二定律
Fm=(M+m）am
对m，根据牛顿第二定律
μmg=mam
联立代入数据得
Fm=21N
(3)对M，根据牛顿第二定律
F-μmg=Ma1
对m，根据牛顿第二定律
μmg=ma2
M的位移为
x1=
m的位移为
x2=
位移关系为
x1-x2=L
联立代入数据得
F=36N
21．5m，
【详解】
（1）由图象可知运动员运动稳定后每次腾空时间为：
运动员下落过程是做自由落体运动，时间为
则上升的最大高度为
（2）运动过程中运动员的最大加速度可以求出，运动员每次腾空时加速度，而陷落最深时由图象可知
根据由牛顿第二定律得：
解得：