第四章 第五节 牛顿运动定律的应用 同步练习word版含答案-2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第四章
第五节
牛顿运动定律的应用
同步练习
一、单项选择题
1．某消防队员从一平台上跳下，下落2
m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5
m，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为(　　)
A．自身所受重力的2倍
B．自身所受重力的5倍
C．自身所受重力的8倍
D．自身所受重力的10倍
2．假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比，未洒水时，做匀速运动；洒水时它的运动将是
(　　)
A．做变加速运动
B．做初速度不为零的匀加速直线运动
C．做匀减速运动
D．继续保持匀速直线运动
3．若恒定合力F使质量为m的物体由静止开始运动，在时间t内移动的距离为x，则2F的恒定合力使质量为2m的物体由静止开始运动，在2t时间内移动的距离为(　　)
A．2x
B．4x
C．8x
D．16x
4．质量为2
kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v?t图像如图所示。则物体与水平面间的动摩擦因数μ和水平推力F的大小分别为(g取10
m/s2)(　　)
A．0.2　6
N　　　　　　
B．0.1　6
N
C．0.2　8
N
D．0.1　8
N
5．在水平足够长的固定木板上，一小物块以某一初速度开始滑动，经一段时间t后静止．现将该木板改置成倾角为45°的斜面，让小物块以相同的初速度沿木板上滑．若小物块与木板之间的动摩擦因数为μ.则小物块上滑到最高位置所需时间t′与t之比为(　　)
A.
B.
C.
D.
6．如图所示，一条足够长且不可伸长的轻绳跨过光滑轻质定滑轮，绳的右端与一质量为12
kg的重物相连，重物静止于地面上，左侧有一质量为10
kg的猴子，从绳子的另一端沿绳子以大小为5
m/s2的加速度竖直向上爬，取g＝10
m/s2，则下列说法正确的是(　　)
A．绳上的拉力大小为50
N
B．重物不会离开地面
C．2
s末重物上升的高度为5
m
D．重物的加速度大小为3.2
m/s2
7．如图所示，在光滑水平面上有物体A、B，质量分别为m1、m2.在拉力F作用下，A和B以加速度a做匀加速直线运动．某时刻突然撤去拉力，此瞬时A和B的加速度为a1、a2，则(　　)
A．a1＝a2＝0
B．a1＝a；a2＝0
C．a1＝a；a2＝a
D．a1＝a；a2＝－a
8．用相同材料做成的A、B两木块的质量之比为3:2，初速度之比为2:3，它们在同一粗糙水平面上同时开始沿直线滑行，直至停止，则它们(　　)
A．滑行中的加速度之比为2:3
B．滑行的时间之比为1:1
C．滑行的距离之比为4:9
D．滑行的距离之比为3:2
9．在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹．在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是15
m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.75，该路段限速60
km/h，g取10
m/s2，则汽车刹车前的速度以及是否超速的情况是(　　)
A．速度为7.5
m/s，超速
B．速度为15
m/s，不超速
C．速度为15
m/s，超速
D．速度为7.5
m/s，不超速
二、多项选择题
10．(多选)在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻弹簧连接的物体A和B，它们的质量分别为3m和2m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一沿斜面向上的恒力F拉物体A使之沿斜面向上运动，当B刚要离开C时，A的加速度方向沿斜面向上，大小为a，则(　　)
A．物体A始终做匀加速运动
B．从静止到B刚离开C的过程中，弹簧的弹力先减小后增大
C．从静止到B刚离开C的过程中，A运动的距离为
D．恒力F的大小为5mgsin
θ＋2ma
11．(多选)放在光滑水平面上的物体，在水平方向两个平衡力作用下处于静止，其中一个力逐渐减小到0后又逐渐恢复到原值，则该物体(　　)
A．速度先增大，后减小
B．速度一直增大到某个定值
C．加速度先增大，后减小到0
D．加速度一直增大到某个定值
三、非选择题
12．如图所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成θ＝37°角，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F＝10
N，刷子的质量为m＝0.5
kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数μ＝0.5，天花板长为L＝4
m，sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8，g＝10
m/s2。试求：
(1)刷子沿天花板向上的加速度大小；
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间；
(3)刷子到达顶端的速度。
13．滑草是一种休闲健身运动，有一种滑法是人坐在滑草车上从草坡上滑下，既刺激又省劲。如图所示，现有一滑草场近似处理为斜坡段和水平段连接，其斜坡段长度为L1＝72
m，倾角为18°，水平段长度为L2＝30
m，斜坡段和水平段的动摩擦因数都为μ＝0.3，滑草车的质量m＝10
kg，人的质量M＝40
kg。人坐在滑草车上从斜坡的顶端由静止滑下，不考虑滑草车在斜坡与水平段连接处的机械能损失，问：(sin
18°＝0.31，cos
18°＝0.95)
(1)滑草车沿斜坡下滑时的加速度大小？
(2)滑草车最后停在离终点多远的地方？
(3)滑草车在水平段上滑行时人对车的作用力大小？
14．民航客机一般都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，斜面的倾角为30°，人可沿斜面匀加速滑行．如果气囊所构成的斜面长度为8
m，一个质量为50
kg的人从静止开始沿气囊滑到地面所用时间为2
s
，求：(g取10
m/s2)
(1)人滑至地面时速度的大小；
(2)人与气囊之间的动摩擦因数．
15．将一个物体用弹簧测力计竖直悬挂起来后，弹簧测力计的示数如图甲所示(弹簧测力计的量程为100
N)，之后将该物体放到粗糙的水平面上如图乙所示，当逐渐增大拉力到43
N时，物体刚好运动，物体运动之后只用40
N的拉力就能保持向右匀速运动(g取10
m/s2)．求：
(1)物体的质量为多少千克？物体与地面的最大静摩擦力为多大？
(2)物体与地面间的动摩擦因数为多大？
(3)如果将拉力改为60
N，并且由静止拉物体运动，经过10
s时物体的运动速度和位移各为多少？
参考答案与解析
一、单项选择题
1．B.
解析：由自由落体v2＝2gH，缓冲减速v2＝2ah，由牛顿第二定律F－mg＝ma，解得F＝mg＝5mg，故B正确．
2．A　
解析：a＝＝＝－kg，洒水时质量m减小，则a变大，所以洒水车做加速度变大的加速运动，故A正确
3．B
解析：由牛顿第二定律可知，质量为m的物体的加速度为a＝，位移为x＝at2，整理可得x＝；2F的恒定合力使质量为2m的物体由静止开始运动，加速度为a′＝，位移为x′＝a′(2t)2，则可得x′＝＝4x，故B正确，A、C、D错误．
4．A　
解析：本题的易错之处是忽略撤去F前后摩擦力不变。由v?t图像可知，物体在6～10
s内做匀减速直线运动，加速度大小a2＝＝
m/s2＝2
m/s2，设物体的质量为m，所受的摩擦力为Ff，根据牛顿第二定律有Ff＝ma2，又因为Ff＝μmg，解得μ＝0.2，由v?t图像可知，物体在0～6
s内做匀加速直线运动，加速度大小a1＝＝
m/s2＝1
m/s2，根据牛顿第二定律有F－Ff＝ma1，解得F＝6
N，故A正确
5．A.
解析：物块在水平面上滑动时t＝，在斜面上上滑时t′＝＝，故有＝，A正确．
6．C　
解析：对猴子受力分析，受到重力和绳子的拉力，根据牛顿第二定律可得：F－mg＝ma′，解得：F＝ma′＋mg＝10×(5＋10)N＝150
N，故A错误。对重物受力分析可知，绳子对重物的拉力150
N大于自身的重力120
N，所以重物要离开地面，故B错误。对重物由牛顿第二定律可得：F－Mg＝Ma，解得：a＝＝
m/s2＝2.5
m/s2。2
s末重物上升的高度为：h＝at2＝×2.5×22
m＝5
m，C正确，D错误。
7．D
解析：当力F作用时，对A运用牛顿第二定律得：a＝，突然撤去拉力F的瞬间，弹簧弹力没有发生变化，所以A受力不变，即a1＝a；B只受弹簧弹力作用，根据牛顿第二定律得：a2＝＝－a，故D正确，A、B、C错误．
8．C
解析：根据牛顿第二定律可得μmg＝ma，所以滑行中的加速度为：a＝μg，所以加速度之比为1：1，A错误；根据公式t＝，可得＝＝，B错误；根据公式v2＝2ax可得＝＝，C正确、D错误．
9．B
解析：由牛顿第二定律得：μmg＝ma，即a＝μg.由v2－v＝2ax得0－v＝－2ax，代入数据得v0＝15
m/s＝54
km/h<60
km/h，故选项B正确．
二、多项选择题
10．BC　
解析：物体A受弹簧弹力的作用，而弹簧的弹力是变化的，物体A所受合力就是变化的，因此加速度是变化的，A错误；弹簧开始时是被压缩的，物体A向上运动时，弹簧先恢复原长，后被拉长，弹力先减小后增大，B正确；开始A处于静止状态，弹簧处于压缩状态，根据平衡条件有3mgsin
θ＝kx1，可得x1＝，当B刚离开C时，B对挡板的弹力为零，弹簧处于拉伸状态，有kx2＝2mgsin
θ，解得x2＝，可知从静止到B刚离开C的过程中，A发生的位移x＝x1＋x2＝，C正确；B刚要离开C时，对A根据牛顿第二定律有F－3mgsin
θ－kx2＝3ma，解得F＝5mgsin
θ＋3ma，D错误
11．BC
解析：如图所示，
当其中一个力，如F1逐渐减小到0的过程中，这个物体所受的合外力将从0逐渐增大，直至增大到等于力F2(实际上F1＝F2)，方向与F2相同，物体将从静止开始做变加速直线运动，a＝.因为F合↑，a↑，方向与v相同，所以v↑.当F1减小到0时加速度达到最大．当F1由0逐渐增大至恢复原值的过程中，F合↓，a↓，当F1恢复至原来的值时，F合＝0，a＝0，但F合的方向始终与v的方向一致，故整个过程中速度v将一直增大到某个定值．
三、非选择题
12．【答案】(1)2
m/s2　(2)2
s　(3)4
m/s
解析：(1)以刷子为研究对象，受力分析如图所示：
设杆对刷子的作用力为F，滑动摩擦力为Ff，天花板对刷子的弹力为FN，刷子所受重力为mg，由牛顿第二定律得(F－mg)sin
37°－μ(F－mg)cos
37°＝ma
代入数据解得a＝2
m/s2。
(2)由运动学公式得L＝at2
代入数据解得t＝2
s。
(3)刷子到达顶端的速度v＝at＝4
m/s。
13．　【答案】(1)0.25
m/s2　(2)24
m　(3)418
N
解析：　(1)设沿斜坡下滑的加速度为a1，根据牛顿第二定律得，
mg
sin
18°－μmg
cos
18°＝ma1，
代入数据解得：a1＝0.25
m/s2。
(2)设滑到斜坡底端的速率为v，则：
v2＝2a1L1，
代入数据解得：v＝6
m/s。
设在水平段滑行的加速度大小为a2，
则有：μmg＝ma2，
解得：a2＝3
m/s2，
设水平运动的位移为x，则：v2＝2a2x
解得：x＝＝m＝6
m。
所以最后停止点距终点的距离：
x′＝L2－x＝30
m－6
m＝24
m
(3)滑草车在水平段上做减速运动，
a2＝3
m/s2
则人在水平方向受到的力：
Fx＝Ma2＝40×3
N＝120
N
所以车对人的力：
F＝＝
N≈418
N
根据牛顿第三定律可得，人对车的作用力大小也是418
N
14．【答案】(1)8
m/s　(2)
解析：(1)根据位移公式得x＝at2得a＝4
m/s2，
速度v＝at＝8
m/s.
(2)对人受力分析，由牛顿第二定律得
mgsin
θ－Ff＝ma
FN－mgcos
θ＝0
又Ff＝μFN
联立解得μ＝.
15．【答案】(1)8.0
kg　43
N　(2)0.5　(3)25
m/s　125
m
解析：(1)由题给图形可得G＝80
N＝mg，故物体的质量m＝8.0
kg，物体受到的最大静摩擦力Ffm＝43
N.
(2)受力分析如图，可得：FN＝G＝80
N，
滑动摩擦力：Ff＝F＝40
N，
μ＝＝＝0.5.
(3)由牛顿第二定律知：F合＝F－Ff＝ma，
可得：a＝＝
m/s2＝2.5
m/s2
v＝v0＋at＝2.5×10
m/s＝25
m/s
x＝v0t＋at2＝×2.5×102
m＝125
m.