课时分层作业16 牛顿运动定律的应用（Word练习）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第一册（人教版）江苏专版

课时分层作业(十六) 1．D　[由受力分析知合力大小恒定，方向水平向右，说明车厢有向右的恒定加速度，但速度方向不确定，故D正确。] 2．B　[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　[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a＝0，故C正确。] 4．C　[由于斜面粗糙，上滑时，根据牛顿第二定律有mg sin θ＋μmg cos θ＝ma1，而下滑时，根据牛顿第二定律有mg sin θ－μmg cos θ＝ma2，上滑时加速度比下滑时大，即上滑时图像的斜率大于下滑时图像的斜率，A、B错误；上滑与下滑的位移大小相同，即上滑与下滑的v-t图线与时间轴围成图形的面积大小相等，C正确，D错误。] 5．解析：(1)根据表中数据可知小球沿AB斜面下滑的加速度 a1＝＝ m/s2＝5 m/s2， 由牛顿运动定律得mg sin α＝ma1， 解得sin α＝＝＝0.5， 解得，斜面AB段的倾角α＝30°。 (2)根据表中数据可知，小球在斜面AB上下滑时间t1＝＝ s＝3 s， 小球在斜面CD上做减速运动的加速度大小 a3＝ m/s2＝3 m/s2， 从最大速度vm＝15 m/s减至速度为9 m/s用时 t3＝ s＝2 s， 于是，小球在水平面上运动时间 t2＝(13－t1－t3) s＝8 s， 故小球的总路程s＝， 解得s＝180 m。 答案：(1)30°　(2)180 m 6．C　[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，则F1∶F2＝12∶5，C正确。] 7．D　[因木块能沿斜面匀速下滑，由平衡条件知mg sin θ＝μmg cos θ，所以μ＝tan θ；当在推力作用下加速上滑时，由运动学公式x＝at2得a＝2 m/s2，由牛顿第二定律得F－mg sin θ－μmg cos θ＝ma，得F＝36 N，D正确。] 8．B　[由题可知，图线a表示的为仅受摩擦力时的运动图线，加速度大小a1＝1.5 m/s2；图线b表示的为受水平拉力和摩擦力的运动图线，加速度大小为a2＝0.75 m/s2；由牛顿第二定律得ma1＝Ff，ma2＝F－Ff，解得F∶Ff＝3∶2，B正确。] 9．解析：(1)根据牛顿第二定律可得 mg sin θ－μmg cos θ＝ma， 解得μ＝。 (2)使滑块沿斜面做匀加速直线运动，加速度方向有沿斜面向上和沿斜面向下两种可能。 由x＝a1t2得加速度大小 a1＝2 m/s2。 当加速度方向沿斜面向上时，由牛顿第二定律可得 F cos θ－mg sin θ－μ(F sin θ＋mg cos θ)＝ma1， 代入数据得F＝ N。 当加速度方向沿斜面向下时，由牛顿第二定律可得 mg sin θ－F cos θ－μ(F sin θ＋mg cos θ)＝ma1， 代入数据得F＝N。 答案：(1)　(2) N或 N 10．C　[根据Δx＝aT2，推导可得上升阶段与下降阶段的加速度之比＝，又根据牛顿第二定律，上升阶段mg＋f ＝ma上，下降阶段mg－f ＝ma下，由以上各式可得f ＝mg，选项C正确。] 11．C　[设加速运动与减速运动的时间分别为t1、t2，位移分别为x1、x2，加速度大小分别为a1、a2，最大速度为vm，总时间为t，总位移为x，则加速运动阶段，vm＝a1t1，减速运动阶段，vm＝a2t2，由题意可知a2＝3a1，t＝t1＋t2，联立解得a1＝ m/s2，a2＝ m/s2，A项错误；由匀变速直线运动规律知x1＝t1，x2＝t2，x＝x1＋x2，联立解得x＝4 m，B项错误；对加速过程与减速过程，分别由牛顿第二定律有F1－Ff＝ma1，F2＋Ff＝ma2，解得F1＝270 N，F2＝730 N，C项正确，D项错误。] 12．B　[设圆的半径为R，对于AM段，位移xA＝R，加速度aA＝＝g，根据运动学公式xA＝得，tA＝＝，同理tB＝；对于CM段，设CM与x轴夹角为θ，则位移xC＝2R cos θ，加速度aC＝g·sin θ由运动学公式xC＝可得tC＝，故tA＝tC<tB，B选项正确。] 13．解析：(1)设冰球的质量为m，冰球与冰面之间的动摩擦因数为μ，冰球的加速度为a，则由牛顿第二定律可得 －μmg＝ma， 由运动学公式可得2as0＝， ① 解得μ＝。 ② (2)冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好到达小旗处的运动员的加速度最小。设这种情况下，冰球和运动员的加速度大小分别为a1和a2，所用的时间为t。 由运动学公式得 ＝2a1s0， ③ v0－v1＝a1t， ④ s1＝a2t2， ⑤ 联立③④⑤式得 a2＝。 ⑥ 答案： 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $ 课时分层作业(十六)　牛顿运动定律的应用 题组一　已知受力确定运动情况 1．如图所示，沿水平方向做直线运动的车厢内悬挂一小球，悬挂小球的细绳向左偏离竖直方向，小球相对车厢静止。关于车厢的运动情况，下列说法正确的是(　　) A．车厢向左做匀速直线运动 B．车厢向右做匀速直线运动 C．车厢向左做匀加速直线运动 D．车厢向右做匀加速直线运动 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．如图所示，一物体以速度v0冲上粗糙的固定斜面，经过2t0时间返回斜面底端，则物体运动的速度v(以初速度方向为正)随时间t的变化关系可能正确的是(　　) A　　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　　D 5．一个小球从静止开始沿如图所示的光滑斜面轨道AB匀加速下滑，然后进入水平轨道BC匀速滚动，之后靠惯性冲上斜面轨道CD，直到速度减为零。设小球经过水平面和两斜面的衔接点B、C时速度的大小不变。下表是测出的不同时刻小球速度的大小，重力加速度g取10 m/s2，求： 时刻t/s 0 0.6 1.2 1.8 5.0 10 13 15 速度v/(m·s-1) 0 3.0 6.0 9.0 15 15 9.0 3.0 (1)斜面AB的倾角是多少？ (2)小球从开始下滑直至在斜面CD上速度减为零通过的总路程是多少？ 题组二　已知运动情况确定受力 6．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 7．质量为m＝3 kg的木块放在倾角为θ＝30°的足够长斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑。如图所示，若用沿斜面向上的力F作用于木块上，使其由静止开始沿斜面向上加速运动，经过t＝2 s 时间物体沿斜面上升4 m的距离，则推力F为(g取10 m/s2)(　　) A．42 N B．6 N C．21 N D．36 N 8．质量为0.8 kg的物体在一水平面上运动，如图所示，a、b分别表示物体不受拉力作用和受到水平拉力作用时的v-t图线，则拉力和摩擦力之比为(　　) A．9∶8 B．3∶2 C．2∶1 D．4∶3 9．一质量为m＝2 kg的滑块在倾角为θ＝30°的足够长的斜面上以加速度a＝2.5 m/s2匀加速下滑。如图所示，若用一水平向右的恒力F作用于滑块，使滑块由静止开始在0～2 s内沿斜面运动的位移x＝4 m。(g取10 m/s2)求： (1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ； (2)恒力F的大小。 10．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 11．某卫生事件防控中，某医院出现了一批人工智能机器人。它们担负起为患者送餐、送药等职责。现有机器人“小易”在医护人员选择配送目的地后，就开始沿着测算的路径出发，在加速启动的过程中“小易”发现正前方站有一个人，立即制动减速，恰好在人前停下。“小易”从静止出发到减速停止的v-t图像如图所示，可视为两段匀变速直线运动，运动总时间为1.6 s，运动过程的最大速度是5 m/s。已知减速运动的加速度大小是加速运动的加速度大小的3倍，“小易”(含药物)的总质量m＝60 kg，运动过程始终受到恒定的阻力Ff＝20 N，下列说法正确的是(　　) A．“小易”加速过程与减速过程的加速度大小分别为 m/s2和25 m/s2 B．“小易”从静止出发到减速停止的总位移大小为6 m C．启动过程的牵引力大小为270 N D．制动过程的制动力大小为750 N 12．如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，该平面内有AM、BM、CM三条光滑固定轨道，其中A、C两点位于同一个圆上，C是圆上任意一点，A、M分别为此圆与y、x轴的切点。B点在y轴上且∠BMO＝60°，O′为圆心。现将a、b、c三个小球分别从A、B、C点同时由静止释放，它们将沿轨道运动到M点，若所用时间分别为tA、tB、tC，则tA、tB、tc大小关系是(　　) A．tA<tC<tB B．tA＝tC<tB C．tA＝tC＝tB D．由于C点的位置不确定，无法比较时间大小关系 13．为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线相距s0和s1(s1<s0)处分别放置一个挡板和一面小旗，如图所示。训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上，教练员将冰球以速度v0击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗，训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处。假定运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为v1，重力加速度大小为g。求： (1)冰球与冰面之间的动摩擦因数； (2)满足训练要求的运动员的最小加速度。 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $