4.1牛顿第一定律提升优化练习-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册 Word版含答案

4.1牛顿第一定律提升优化
一、单选题
1.安全带是保障行车安全的最后一道防线，下列说法正确的是（??
）
A.?系好安全带可以增大人的惯性
B.?系好安全带不会改变人的惯性
C.?高速行驶时，人的惯性大所以必须系安全带
D.?低速行驶时，人的惯性小所以可以不系安全带
2.对物体受力和运动的判断，以下说法正确的是（??
）
A.?物体速度为零时，受到的合力也为零
B.?物体受到的合力为零时，速度也为零
C.?物体所受合力减小，速度可以增大
D.?物体所受合力减小，速度一定减小
3.关于运动和力的关系，下列说法正确的是（??
）
A.?力是维持物体运动状态的原因
B.?物体受到的合力越大，它的速度越大
C.?物体的速度方向一定与其受到的合力方向一致
D.?物体受到恒力作用时，一定做匀变速运动
4.在研究物体运动原因的过程中，许多科学家做出了艰辛的探究。利用图示理想斜面实验，揭示运动现象本质的科学家是（??
）
A.?牛顿???????????????????????????????B.?伽利略???????????????????????????????C.?笛卡尔???????????????????????????????D.?亚里士多德
5.如图甲所示，一轻质弹簧下端固定在水平面上，上端放置一物体（物体与弹簧不连接），初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动，拉力F与物体位移x之间的关系如图乙所示（
），则下列结论正确的是（??
）
A.?物体与弹簧分离时，弹簧处于压缩状态
B.?弹簧的劲度系数为500N/m
C.?物体的质量为3kg
D.?物体的加速度大小为
6.如图，小物块B放在足够长的木板A上，A放在光滑的水平面上。若
时刻A、B均以大小为
的初速度水平向右运动，同时A受到大小为
，方向水平向右的恒力F作用，已知A与B之间的动摩擦因数为0.2，A、B的质量分别为
、
，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取
。则
内，下列说法正确的是（??
）
A.?A，B相对静止???????????????????????????????????????????????????
?B.?A的加速度大小为
C.?A的位移大小为
?????????????????????????????????????????????D.?系统因摩擦产生的热量为
7.由某学生自主设计研发的墙壁清洁机器人，利用8只“爪子”上的吸盘吸附在接触面上，通过这8只“爪子”的交替伸缩吸附，就能在竖直玻璃墙面上行走并完成清洁任务。如图所示，若这个机器人在竖直玻璃墙面上由A点沿直线“爬行”B点的过程中，若此机器人8只“爪子”所受玻璃墙对它的摩擦力的合力为F，则下列示意图中F的方向可能正确的是（??
）
A.?
B.?
C.?
D.?
8.如图所示，在光滑水平面上的物体，受四个沿水平面的恒力
和
作用，以速率v0沿水平面向右做匀速运动，若撤去其中某个力（其他力不变）一段时间后又恢复该作用力，结果物体又能以原来的速率v0匀速运动，这个力是（??
）
A.?????????????????????????????????????????B.?????????????????????????????????????????C.?????????????????????????????????????????D.?
9.在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗。现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，则关于小车在此种情况下的运动叙述正确的是（??
）
A.?小车匀速向左运动
B.?小车可能突然向左加速运动
C.?小车可能突然向左减速运动
D.?小车可能突然向右加速运动
10.如图表示某可视为质点的小球所受的合力随时间周期性变化的规律，各段中合力的大小相等，作用时间相同，设小球从静止开始运动，由此可判定（?
）
A.?小球向前运动，再返回停止????????????????????????????????B.?小球向前运动再返回不会停止
C.?小球向前运动一段时间后停止?????????????????????????????D.?小球始终向前运动
11.一个质量为2
kg的物体，放在光滑水平面上，在水平面内3个共点力作用下处于平衡状态．现同时撤去大小分别为8
N和12
N的两个力，其余的力保持不变，关于此后该物体运动的说法正确的是（?
）
A.?一定做匀变速直线运动，加速度大小可能是5
m/s2
B.?一定做匀变速运动，加速度大小可能等于重力加速度的大小
C.?可能做匀减速直线运动，加速度大小是1.5
m/s2
D.?可能做匀速圆周运动，向心加速度大小是6
m/s2
12.几个共点力作用在一个物体上，使物体处于平衡状态，下列说法正确的是（??
）
①几个力的合力一定为零，各个力在任意方向上分力的合力也为零
②合力一定为零，但
故Fx、Fy不一定为零
③其中任意一个力的大小一定与其它几个力的合力大小相等，而方向相反
④只改变一个力的大小或方向，物体的状态可能不变
A.?②
④???????????????????????????????????B.?③
④???????????????????????????????????C.?①
④???????????????????????????????????D.?①
③
13.如图所示，表面光滑的物块ABC静止在光滑的水平面上。图中M
N垂直于物块的AC面，一小球沿PO方向入射到AC面上的O点，则物块将向哪个方向运动(???
)
A.?PO?????????????????????????????B.?AC?????????????????????????????C.?M
N?????????????????????????????D.?∠CON之间的某个方向
14.如图所示，一个上表面水平的劈形物体M放在固定的光滑斜面上，在其上表面放一个光滑小球m，让劈形物体从静止开始释放，则在小球碰到斜面之前的运动过程中，小球的运动轨迹是（????
）
A.?沿斜面向下的直线???????????????????B.?竖直向下的直线???????????????????C.?水平的直线???????????????????D.?抛物线
15.如图所示，在一辆表面光滑足够长的小车上，有质量为m1
，
m2的两个小球(m1>m2)，原来随车一起运动，当车突然停止时，如不考虑其他阻力，则两个小球
(?????
)
A.?一定相碰???????????B.?一定不相碰???????????C.?不一定相碰???????????D.?无法确定，因为不知小车的运动方向
16.如图所示为竖直平面内的直角坐标系。一质量为m的质点，在恒力F和重力的作用下，从坐标原点O由静止开始沿直线ON斜向下运动，直线ON与y轴负方向成θ角(θ<90°)。不计空气阻力，则以下说法错误的是（
??）
A.?当F=mgtanθ时，拉力F最小???????????????????????B.?当F=mgsinθ时，拉力F最小
C.?当F=mgsinθ时，质点的机械能守恒???????????D.?当F=mgtanθ时，质点的机械能可能减小也可能增大
二、综合题
17.如图，水平传送带以恒定速率
向右运动。长度为
。传送带右端平滑连接足够长、倾角为
的斜面。现将滑块A（看成质点）无初速度地放在传送带的左端，已知滑块A与传送带和斜面的动摩擦因数均为
，重力加速度g取
，求：
（1）滑块A在传送带上运动的时间和在斜面上运动的最大距离；
（2）当滑块A返回到斜面底端时，在传送带左端无初速放上另一个相同的滑块B，试通过计算判断滑块A第二次滑上斜面之前两滑块能否相遇。
18.如图甲所示为一倾角θ＝37°足够长的斜面，将一质量m＝1
kg的物体在斜面上静止释放，同时施加一沿斜面向上的拉力，拉力随时间变化关系图象如图乙所示，物体与斜面间动摩擦因数μ＝0.25.取g＝10
m/s2
，
sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8，求：
（1）2
s末物体的速度大小；
（2）前16
s内物体发生的位移．
19.如图所示,在倾角
=30°的斜面上放一木板A,重为GA=100N,板上放一重为GB=500N的木箱B,斜面上有一固定的挡板,先用平行于斜面的绳子把木箱与挡板拉紧,然后在木板上施加一平行斜面方向的拉力F,使木板从木箱下匀速抽出此时,绳子的拉力T=400N。设木板与斜面间的动摩擦因数
,求：
（1）A、B间的摩擦力
和摩擦因素
；
（2）拉力F的大小。
答案解析
1.【答案】
B
【解析】物体在任何情况下均有惯性，惯性大小只与质量有关，系好安全带不会改变人的惯性。
故答案为：B。
【分析】惯性是物体具有的特性，其大小只与物体本身的质量大小有关。
2.【答案】
C
【解析】A.
竖直上抛的物体运动到最高点时速度为零时，受到的合力等于重力，不等于零，A不符合题意；
B.
做匀速直线运动的物体受到的合力为零时，速度不等于零，B不符合题意；
CD.
若物体所受合力与运动方向相同时，合力减小，速度增大，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体的速度大小与合力的大小无关；合力减小时其速度可以增大。
3.【答案】
D
【解析】A．力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因，A不符合题意；
B．一个物体受到的合力越大，它的加速度越大，速度不一定大，B不符合题意；
C．一个物体的加速度方向与其受到的合力方向一致，但是速度方向不一定与合力方向一致，C不符合题意；
D．物体受到恒力作用时，根据牛顿第二定律，加速就恒定，则物体一定做匀变速运动，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】力不是维持物体运动的原因；合力的大小与速度的大小无关；物体的速度方向与合力方向无关。
4.【答案】
B
【解析】伽利略最早利用斜面实验，指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】伽利略最早利用斜面实验提出力不是维持物体运动的原因。
5.【答案】
B
【解析】A．物体与弹簧分离时，弹簧与物体间相互作用力为零，弹簧为原长．A项错误；
BC．初始时，物体静止，弹簧弹力等于物体重力。用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动．当刚开始运动时，弹簧弹力等于物体重力，那么合力恰好等于刚开始的拉力
；物体位移超过4cm后拉力变为恒力F=30N，此后物体与弹簧分离，由于物体匀加速合力仍为10N，则
解得
初始时弹簧压缩量为4cm，弹簧的劲度系数
B项正确，C项错误；
D．物体的加速度
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】?物体与弹簧分离，两者没有相互作用力，弹力为零，弹簧没有形变；初始时弹簧压缩量为4cm，此时弹力等于重力，由此求出劲度系数；两者分离后，物体仅受拉力和重力，根据牛顿第二定律求出物体质量以及物体加速度。?
?
?
?
?
?
?
?
??
6.【答案】
C
【解析】A．若A与B相对静止，则整体的加速度
则B受到的摩擦力大小
由于
所以A与B发生相对滑动，A不符合题意；
B．对A
B不符合题意；
C．
内
C符合题意；
D．对B
则
内A相对B的位移
因产生的热量
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对物体进行受力分析，物体A受到拉力和物体B的摩擦力，物体B只受到摩擦力，在水平方向利用牛顿第二定律求解物体的加速度，结合运动学公式求解各自的位移，做差即为相对位移，摩擦力产生的热量用摩擦力的大小乘以两物体相对运动的距离即可。
7.【答案】
A
【解析】在竖直平面内机器人所受玻璃墙对它的摩擦力以及重力的合力方向应该是从A指向B，则机器人8只“爪子”所受玻璃墙对它的摩擦力的合力为F可能竖直向上，此时摩擦力与重力平衡，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由于机器人合力方向要么在AB方向上，要么合力等于0，利用合力的方向结合重力的方向可以判别摩擦力的方向。
8.【答案】
B
【解析】A．若撤去
，根据力的平衡条件知，其他各力的合力大小等于
方向与
相反，物体将做类似平抛的运动，速率将增大，若恢复
物体受到的合外力为0将以加大的速率匀速运动，A不符合题意；
B．若撤去
，其他三个力的合力方向与
方向相反，物体将做变速曲线运动，速率先减小在增大有可能再次达到以原来的速率v0
，
此时恢复
物体受到的合外力为0将速率v0匀速运动，B符合题意；
C．若撤去
，物体速率将不断增大，不会回到原来的速率v0
，
恢复
后物体将以较大的速率运动，C不符合题意；
D．若撤去
，物体将做匀加速直线运动，速率不断增大，不会回到原来的速率v0
，
恢复
后物体将以较大的速率运动，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用平衡条件可以判别物体撤去某个力后物体的受力情况，利用力和速度的方向关系可以判别速率的变化。
9.【答案】
B
【解析】A．若小车匀速向左运动，则水也匀速运动，速度相等，不会从碗中的水洒出，A不符合题意；
B．小车突然向左加速，由于惯性，水还没有来得及加速，所以小车向左的速度大于水向左的速度，可以出现图示情况，B符合题意；
C．小车突然向左减速，由于惯性，水还没有来得及减速，所以小车向左的速度小于水向左的速度，水应向左洒出，C不符合题意；
D．小车突然向右加速，由于惯性，水还没有来得及加速，所以小车向右的速度大于水向右的速度，水应向左洒出，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用水向前洒出说明水向右的速度大于小车的速度，所以小车可能向右做减速运动；也可能是水向左的速度小于车速则是小车向左做加速运动。
10.【答案】
D
【解析】在第一段时间内，小球做匀加速直线运动，第二段时间内做匀减速直线运动，由于两段时间内的加速度大小相等，方向相反，可知两段时间末速度为零，然后重复之前的运动，可知小球始终向前运动．
故答案为：D．
【分析】利用合力方向可以判别小球速度的方向进而判别小球的运动情况。
11.【答案】
B
【解析】由平衡条件得知,余下力的合力与撤去的两个力的合力大小相等、方向相反,则撤去大小分别为8N和12N的两个力后,物体的合力大小范围为4N?F合?20N,物体的加速度范围为：2m/s2?a?10m/s2；
A.
若物体原来做匀速直线运动，撤去的两个力的合力方向与速度方向不在同一直线上时，物体做匀变速曲线运动，加速度大小可能是5m/s2
，
故A不符合题意；
B.
撤去两个力后，一定做匀变速运动，加速度大小可能等于重力加速度的大小，故B符合题意；
C.
若物体原来做匀速直线运动，撤去的两个力的合力方向与速度方向相同时，物体做匀减速直线运动，加速度大小最小可能是2m/s2
，
不可能为1.5?m/s2
，
故C不符合题意；
D.
撤去两个力后，物体受到的合力恒定，不可能做匀速圆周运动，故D不符合题意．
故答案为：B.
【分析】根据题意求出撤去两个力后物体受到的合力范围，由牛顿第二定律求出物体加速度的范围．物体一定做匀变速运动，当撤去的两个力的合力与原来的速度方向相同时，物体可能做匀减速直线运动．恒力作用下不可能做匀速圆周运动．
12.【答案】
D
【解析】物体处于平衡状态时，合力为零，根据正交分解法，各个力在任意方向上分力的合力也为零，否则物体的合力一定不为零。故①正确。物体处于平衡状态时，合力一定为零，由正交分解法得到
，根据数学知识得知，Fx、Fy一定都为零。故②错误。根据平衡条件的推论可知，物体平衡时，任意一个力的大小一定与其它几个力的合力大小相等，方向相反。故③正确。物体原来处于平衡状态，只改变一个力的大小或方向，物体的合力将不为零，状态一定改变。故④错误。
故答案为：D。
【分析】对物体进行受力分析，在几个共点力作用下，物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程，结合选项分析求解即可。
?13.【答案】
C
【解析】小球射向AC边时，小球对AC边的弹力垂直AC边沿MN方向，则物块将向MN方向运动，
故答案为：C.
【分析】利用面弹力方向结合合力方向可以判别物块运动的方向。
14.【答案】
B
【解析】据题意，小球是光滑的，竖直方向上受到重力和M的支持力，当劈形物体从静止开始释放后，M对小球的支持力减小，小球的合力方向竖直向下，则小球沿竖直向下方向运动，直到碰到斜面前，故其运动轨迹是竖直向下的直线，B符合题意，A、C、D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由于小球从静止开始只受到竖直方向的合力作用所以轨迹是竖直向下的直线。
15.【答案】
B
【解析】车停止前，两个小球和小车一起作匀速直线运动，并且两个小球和小车具有共同的速度，当小车突然停止时，由于小球在光滑接触面上，因此两个小球由于惯性，还要保持原来大小不变的速度做匀速直线运动，由于两球的速度相同，相等时间内通过的位移相等，因此两个小球间的距离不变，一定不会相碰，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】当小车停止后，两球的运动速度和加速度都是相同的。
16.【答案】
A
【解析】质点受重力，合外力沿ON方向，根据矢量求合法则可知，当恒力F与ON垂直时，拉力最小F=mgsinθ，A错误，符合题意；B不符合题意；
当F=mgsinθ时，，拉力跟运动方向垂直则对物体不做功，仅有重力做功，所以机械能守恒，C不符合题意；
若F=mgtanθ时，拉力可能水平向右（则对物体做正功，机械能增大），拉力可能斜向上（则对物体做负功，机械能减小），D不符合题意；
故答案为：A
【分析】利用合力与运动方向可以结合力的合成可以判别拉力的大小和方向。
17.【答案】
（1）解：在传送带上，有
得
与带共速时位移为
故物块能与带共速。则在传送带上运动时间为
物块在斜面上滑的加速度大小为
，则有
得
故滑块上滑的最大距离为
（2）解：滑块下滑的加速度大小为
，则有
得
滑块从最高点滑至底端的速度为
，则有
设滑块滑上传送带到减速为零所用时间为
，则有
解得
因为
，故不能再返回斜面之前相遇。
【解析】?（1）根据牛犊第二定律求加速度，根据运动学知识分别求出传送带上的加速和匀速运动时间求和为总时间；再根据牛顿第二定律求出斜面上的加速度，结合速度位移公式求斜面上运动的位移。
（2）根据牛顿的定律求出下滑加速度，根据运动学知识算出下滑到底端的时间和速度大小，再算出传送带上减速段的时间，最后比较B到达传送带右端的时间，得出结论。
18.【答案】
（1）解：由分析可知物体在前2s内沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得：
mgsinθ?F1?μmgcosθ=ma1
v1=a1t1
代入数据得：v1=5m/s
（2）解：物体在前2s内发生的位移为x1,则：x1=a1t12=5m
当拉力为F2=4.5N时，由牛顿第二定律得：
F2+μmgcosθ?mgsinθ=ma2
代入数据得：a2=0.5m/s2；
物体经过t2时间速度减为0,则：v1=a2t2
得：t2=10s
t2时间发生的位移为x2,则有：x2=a2t2=25m
由于?mgsinθ?μmgcosθ故物体在前5s内所发生的位移x=x1+x2=30m，方向沿斜面向下
【解析】（1）物体在前2s内沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动，对物体做受力分析，在斜面方向上物体受到摩擦力，重力的沿斜面的分力，拉力的共同作用，求出合力，由牛顿第二定律求出加速度，由匀变速直线运动速度公式求2s末的速度；
（2）前16s的位移分三个阶段，前2秒，2s后到速度减为零，静止到16s.
第一阶段由题（1）求得的加速度代入匀加速直线运动公式求出前两s的位移。第二阶段，当拉力增加到4.5N时，再对物体做受力分析，根据牛顿第二定律求出此时的加速度，由计算可知物体做匀减速直线运动，经过10s物体速度减为零。由匀变速运动位移公式求得此段的位移。?当物体速度为零时由于mgsinθ?μmgcosθmgsinθ，?物体上不动，下不来，处于静止状态，所以后4s位移为0.
把三段位移相加即得前16秒的位移。
19.【答案】
（1）解:对B受力分析如图
由平衡条件，沿斜面方向有为：GBsinθ+fB=T…①
代入数据，解得A、B间摩擦力为：fB=150ND方向沿斜面向下，垂直斜面方向：NB=GBcosθ=500×
=250
N…②
A、B动摩擦因数为：
（2）解:以AB整体为研究对象，受力分析如图，
由平衡条件得：F=fA+T-（GA+GB）sinθ…③DNA=（GA+GB）cosθ…④DfA=μ1NA…⑤
联立③④⑤解得：F=325N
【解析】（1）对B进行受力分析，只要列出两个平衡方程就可以求出压力和摩擦力的大小，进而求出动摩擦因素；
（2）A做匀速直线运动所以以AB为整体作受力分析，合力为0，列出两个方向的平衡方程就可以求出拉力F的大小。