4.5牛顿运动定律的应用 同步练习 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

4.5牛顿运动定律的应用 同步练习 2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册 学校： 班级： 姓名： 学号： 一、单选题 1.一小球从空中由静止下落，已知下落过程中小球所受阻力与速度的二次方成正比，设小球离地足够高，则（　 ） A.小球先加速后匀速 B.小球一直在做加速运动 C.小球一直在做减速运动 D.小球先加速后减速 2.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 3.用30 N的水平外力F拉一静止在光滑水平面上的质量为20 kg的物体，力F作用3 s后消失，则第5 s末物体的速度和加速度分别是（　 ） A.v＝7.5 m/s，a＝1.5 m/s2 B.v＝4.5 m/s，a＝1.5 m/s2 C.v＝4.5 m/s，a＝0 D.v＝7.5 m/s，a＝0 4.车辆在行驶过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害。为了尽可能地减小碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊如图所示。假定乘客质量为70 kg，汽车车速为108 km/h（即30 m/s），从发生碰撞到车完全停止需要的时间为1 s，安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小为（　 ） A.2 100 N B.6 000 N C.8 000 N D.1 000 N 5.光滑水平面上，质量为4 kg的物体在水平推力F1的作用下由静止开始运动，0～2 s内的位移为6 m；质量为2.5 kg的物体在水平推力F2的作用下由静止开始运动，0～3 s内的位移为9 m。则F1与F2的比值为（　 ） A.1∶3 B.3∶4 C.12∶5 D.9∶8 6.某物理兴趣小组用频闪照相机测小球在竖直上抛过程中受到的空气阻力。将一质量为m的小球靠近墙面竖直向上抛出，用频闪照相机记录了全过程，图甲和图乙分别是上升过程和下降过程的频闪照片，O点是运动的最高点。设小球所受阻力大小不变，则小球受到的阻力大小约为（　 ） A.mg B.mg C.mg D.mg 7.为了使雨滴能尽快地淌离房顶，要设计好房顶的高度，设雨滴沿房顶下淌时做无初速度无摩擦的运动，那么如图所示的四种情况中符合要求的是（2sin θcos θ＝sin 2θ）（　 ） 8.在水平的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后停止。现将该木板改成倾角为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. 二、多选题 9.如图所示，质量为m＝1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为v0＝10 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F＝2 N的恒力，在此恒力作用下（g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（　 ） A.物体经10 s速度减为零 B.物体经2 s速度减为零 C.物体的速度减为零后将保持静止 D.物体的速度减为零后将向右运动 10.学校运动会采用新型无人机拍摄运动员入场仪式。无人机的质量为1.5 kg，最大升力为24 N，最大的上升速度和加速度分别为4 m/s和2 m/s2。该无人机悬停在离地高20 m处拍摄时，突然停机。操作员用2 s完成重启，空气阻力大小恒定，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是（　 ） A.无人机从静止加速上升到最大速度时的最短距离为 m B.无人机所受的空气阻力大小为6 N C.完成重启时，无人机的速度大小是12 m/s D.无人机完成重启时，离地高度为12 m 11.如图所示，完全相同的磁铁A、B分别位于铁质车厢竖直面和水平面上，A、B与车厢间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。小车静止时，A恰好不下滑。现使小车加速运动，为保证A、B无滑动，则（　 ） A.A受合力为零 B.车的加速度一定向右，大小不能超过μg C.车的加速度一定向左，大小不能超过（1＋μ）g D.B受到车的摩擦力向左 12.2024年6月，大疆运载无人机完成全球首次无人机珠峰运输测试。在一无风路段，无人机用细绳吊着质量为15 kg的物品沿水平方向做匀加速直线运动，经过3 s速度增加了15 m/s，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，则此过程中（　 ） A.绳上拉力恒为75 N B.绳上拉力恒为75 N C.绳偏离竖直方向夹角的正切值为0.5 D.绳偏离竖直方向夹角的正切值为1 13.某学习小组将力学实验装置阿特伍德机进行改进——轻绳绕过不计摩擦的定滑轮，两端分别系着重物A、B，在B的右端固定一宽度为d的轻质挡光条，如图所示。B在光电门上方h处由静止释放，经过光电门后立即被下面的装置C卡住，光电门记录的挡光时间为t。已知重物A、B的质量分别为m1、m2（m1＜m2），轻绳足够长且A始终未到达滑轮处，重力加速度为g。下列说法中正确的是（　 ） A.B经光电门时的速度大小为 B.被卡住前，B的加速度大小为 C.B被卡住前，绳的拉力小于m2g D.A上升的整个过程中加速度不变 14.球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机，总质量为M。飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率的二次方成正比（即F阻＝kv2，k为常量）。当发动机关闭时，飞行器竖直下落，经过一段时间后，其匀速下落的速率为10 m/s；当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动，经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为5 m/s。重力加速度大小为g，不考虑空气相对于地面的流动及飞行器质量的变化，下列说法正确的是（　 ） A.发动机的最大推力为1.5Mg B.当飞行器以5 m/s的速率匀速水平飞行时，发动机推力的大小为 Mg C.发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，飞行器速率为5 m/s D.当飞行器以5 m/s的速率飞行时，其加速度大小可以达到3g 三、非选择题 15.我国的第一艘国产航母山东航的舰载机采用的是滑跃起飞方式，即飞机依靠自身发动机从静止开始到滑跃起飞，滑跃仰角为θ。其起飞跑道可视为由长度L1＝180 m的水平跑道和长度L2＝20 m倾斜跑道两部分组成，水平跑道和倾斜跑道末端的高度差h＝2 m，如图所示。已知质量m＝2×104 kg的舰载机的喷气发动机的总推力大小恒为F＝1.2×105 N，方向始终与速度方向相同，若飞机起飞过程中受到的阻力大小恒为飞机重力的0.15倍，飞机质量视为不变，并把飞机看成质点，航母处于静止状态，重力加速度g取10 m/s2。 （1）求飞机在水平跑道运动的时间； （2）求飞机在倾斜跑道上的加速度大小。 参考答案 1.A　解析：设小球受到的阻力为Ff＝kv2，在刚开始下落一段时间内阻力是从零增加，mg＞Ff，向下做加速运动，下落过程中速度在增大，所以阻力在增大，当mg＝Ff时，合力为零，做匀速直线运动，速度不再增大，故小球先加速后匀速，故A正确。 2.B　解析：设汽车刹车后滑动时的加速度大小为a，由牛顿第二定律得μmg＝ma，解得a＝μg。由匀变速直线运动的速度—位移关系式＝2ax，可得汽车刹车前的速度为v0＝15 m/s＝54 km/h＜60 km/h，所以不超速，因此B正确。 3.C　解析：前3 s物体由静止开始做匀加速直线运动，由牛顿第二定律知a0＝＝ m/s2＝1.5 m/s2，3 s末物体的速度为v＝a0t＝1.5×3 m/s＝4.5 m/s；3 s后，力F消失，加速度立即变为0，物体做匀速直线运动，所以5 s末的速度仍是3 s末的速度，即4.5 m/s，加速度为a＝0，故C正确。 4.A　解析：从发生碰撞到车完全停止的1 s内，乘客的速度由30 m/s减小到0，视为匀减速运动，则有a＝＝－ m/s2＝－30 m/s2。根据牛顿第二定律知安全带及安全气囊对乘客的平均作用力F＝ma＝70×（－30）N＝－2 100 N，负号表示力的方向跟初速度方向相反，所以A正确。 5.C　解析：物体做初速度为零的匀加速直线运动，由匀变速直线运动的位移公式可知，加速度为a1＝＝ m/s2＝3 m/s2，a2＝＝ m/s2＝2 m/s2，由牛顿第二定律得F1＝m1a1＝4×3 N＝12 N，F2＝m2a2＝2.5×2 N＝5 N，两力之比F1∶F2＝12∶5，C正确。 6.C　解析：设每块砖的厚度为d，频闪周期为T，根据Δx＝aT2，推导可得上升阶段有9d－3d＝a上T2，下降阶段有3d－d＝a下T2，联立解得加速度之比＝，又根据牛顿第二定律，上升阶段mg＋Ff＝ma上，下降阶段mg－Ff＝ma下，由以上各式可得Ff＝mg，C正确。 7.C　解析：设屋檐的底角为θ，底边长为2L（不变）。雨滴做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得加速度a＝＝gsin θ，位移大小x＝at2，而x＝，2sin θcos θ＝sin 2θ，联立以上各式得t＝，当θ＝45°时，sin 2θ＝1为最大值，时间t最短，故C正确。 8.A　解析：木板水平时，小物块滑动时受到的合力是滑动摩擦力，以初速度方向为正方向，根据牛顿第二定律得出小物块的加速度为a1＝－μg，设滑行初速度为v0，则滑行时间为t＝＝；木板改成倾角为45°的斜面后，对小物块进行受力分析如图所示： 小物块受到的合力F合＝－（mgsin 45°＋μmgcos 45°），小物块上滑的加速度a2＝－＝－， 滑行时间t'＝＝，因此＝，故A正确，B、C、D错误。 9.BC　解析：物体向左运动时受到向右的滑动摩擦力，Ff＝μFN＝μmg＝3 N，根据牛顿第二定律得a＝＝ m/s2＝5 m/s2，方向向右，物体的速度减为零所需的时间t＝＝ s＝2 s，B正确，A错误。物体的速度减为零后，由于F小于最大静摩擦力，物体将保持静止，C正确，D错误。 10.BC　解析：A.无人机上升过程做匀加速直线运动，则加速到最大速度需要的最短距离h1满足＝2a1h1， 解得h1＝4 m，故A错误；B.无人机上升的过程中受到升力、重力、空气的阻力，根据牛顿第二定律可得F－f－mg＝ma1，代入数据可得f＝6 N，故B正确；C.重新启动前无人机向下做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得mg－f＝ma2，解得a2＝6 m/s2，操作人员用时2 s完成重新启动，则重启时速度大小为v2＝a2t2＝12 m/s，故C正确；D.重新启动前无人机向下做匀加速直线运动，运动的距离为h2＝a2＝12 m，则此时离地高度为h'＝20 m－12 m＝8 m，故D错误。故选BC。 11.CD　解析：当小车静止时，A恰好不下滑，此时mg＝Ff＝μFN，要保证A无滑动，则A与小车之间的弹力不能减小，所以加速度一定向左，A受到合力向左，故A错误；B在竖直方向上受到小车的支持力、重力和吸引力，要保证B无滑动，和车一起向左加速，则受到的摩擦力向左，且不能超过最大静摩擦力，即ma≤μ（mg＋FN），解得a≤（1＋μ）g，故C、D正确。 12.AC　解析：物品在水平方向上的加速度为a＝＝5 m/s2，以物品为研究对象，竖直方向有Ty＝mg＝150 N，水平方向有Tx＝ma＝75 N，则绳上拉力大小为T＝＝75 N，绳偏离竖直方向夹角的正切值为tan θ＝＝0.5。故选AC。 13.AC　解析：AB.光电门记录的挡光时间为t，则B经光电门时的速度大小为v＝，根据运动学公式可得2ah＝v2，解得被卡住前，B的加速度大小为a＝，故A正确，B错误；C.被卡住前，以B为研究对象，根据牛顿第二定律可得m2g－T＝m2a，可得T＝m2g－m2a＜m2g，故C正确；D.B被卡住前，A向上做加速直线运动，加速度方向向上；B被卡住后，A只受重力，向上做减速运动，加速度方向向下，故D错误。故选AC。 14.BC　解析：飞行器关闭发动机，以v1＝10 m/s匀速下落时，有Mg＝k＝k×100，飞行器以v2＝5 m/s匀速向上时，设最大推力为Fm，Fm＝Mg＋k＝Mg＋k×25，联立可得Fm＝1.25Mg，k＝，A错误；飞行器以v3＝5 m/s匀速水平飞行时F＝＝Mg，B正确；发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时Ff＝＝Mg＝k，解得v4＝5 m/s，C正确；当飞行器最大推力向下，以v5＝5 m/s的速率向上减速飞行时，其加速度向下达到最大值，有Fm＋Mg＋k＝Mam，解得am＝2.5g，D错误。 15.解析：（1）设飞机在水平跑道的加速度大小为a1，由牛顿第二定律有F－Ff＝ma1，解得a1＝4.5 m/s2，由匀变速直线运动的规律有L1＝a1t2，解得t＝4 s。 （2）设沿倾斜跑道方向的加速度大小为a2，在倾斜跑道上对飞机受力分析，由牛顿第二定律有F－Ff－mgsin θ＝ma2，其中sin θ＝，解得a2＝3.5 m/s2。 答案：（1）4 s　（2）3.5 m/s2 学科网（北京）股份有限公司 $$