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

高中物理人教版必修第一册 第四章《运动和力的关系》 4.5 牛顿运动定律的应用 训练时间： 60分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 1、 单项选择题（共计5题，每小题6分，共计30分） 1.答案　C 解析　力F作用在A上的开始阶段，弹簧弹力kx较小，合力与速度方向相同，物体速度增大，而合力F－kx随x增大而减小，加速度也减小，当F＝kx以后，随物体A向左运动，弹力kx大于F，合力kx－F随x增大而增大，合力方向与速度方向相反，速度减小，加速度a增大。综上所述，只有C正确。 2.答案　C 解析　在抽出木板的瞬间，物块1、2与刚性轻杆接触处的形变立即消失，受到的合力均等于自身重力，由牛顿第二定律知a1＝a2＝g；而物块3、4间的 轻弹簧的形变还来不及改变，此时弹簧对物块3向上的弹力大小和对物块4向下的弹力大小仍为mg，因此对物块3有：mg＝F，a3＝0；由牛顿第二定律得物块4的加速度a4＝＝g，所以C对。 3.答案　C 解析　施加恒力后，物体向左滑动时，水平方向上受到向右的恒力和滑动摩擦力的作用，做匀减速直线运动，滑动摩擦力大小为f＝μFN＝μmg＝3 N，故a＝＝5 m/s2，方向水平向右，物体减速到零所需时间为t＝＝2 s，故A、B错误；物体减速到零后，F＜f，将保持静止状态，故C正确，D错误。 4.答案　B 解析　由匀变速直线运动规律s＝at2，得水桶(包括水)的加速度a＝＝2 m/s2，以水桶(包括水)为研究对象，T－mg＝ma，得绳子拉力T＝mg＋ma＝2×103×10 N＋2×103×2 N＝2.4×104 N，B正确。 5.[答案]　A 2、 多项选择题（共计4题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计24分） 6.答案　BD 解析　在撤去力F的瞬间，A球受力情况不变，仍静止，A的加速度为零，选项A错，B对；在撤去力F的瞬间，弹簧的弹力还没来得及发生变化，故B的加速度大小为，选项C错，D对。 7.答案　BC 解析　v－t图像的斜率表示加速度，则由题图可知，沿斜面上滑时的加速度大小为a1＝10 m/s2，沿斜面下滑时的加速度大小为a2＝2 m/s2。根据牛顿第二定律得，上滑时，有mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1；下滑时，有mgsin θ－μmgcos θ＝ma2，由上述两式解得θ＝37°，μ＝0.5，故选B、C。 8.[答案]　AC 9.AC　[由v­t图像可知，物体在前2 s内做匀加速直线运动，前2 s内物体运动的加速度大小a＝＝m/s2＝2 m/s2，故A正确；前4 s内物体运动的位移大小x＝at＋v2t2＝×2×22 m＋4×2 m＝12 m，故B错误；物体受力如图所示．对于前2 s，由牛顿第二定律得F－f＝ma，f＝μmg,2 s后物体做匀速直线运动，由平衡条件得F′＝f，由F­t图像知F＝15 N，F′＝5 N，代入数据解得m＝5 kg，μ＝0.1，故C正确，D错误．] 三、解答题（共计4题，共计46分） 10.答案　(1)　(2) N 解析　(1)根据牛顿第二定律可得 mgsin θ－μmgcos θ＝ma， 代入数据解得μ＝。 (2)滑块沿斜面向上做匀加速直线运动， 由s＝a1t2，代入数据解得加速度大小 a1＝2 m/s2 根据牛顿第二定律可得： Fcos θ－mgsin θ－μ(Fsin θ＋mgcos θ)＝ma1， 代入数据得F＝ N。 11.答案　(1)F　(2)F　(3)F 解析　(1)若地面光滑，以A、B整体为研究对象，有F＝(mA＋mB)a， 然后隔离出B为研究对象，有T1＝mBa， 联立解得T1＝F。 (2)若动摩擦因数均为μ，以A、B整体为研究对象，有F－μ(mA＋mB)g＝(mA＋mB)a1，然后隔离出B为研究对象，有T2－μmBg＝mBa1，联立解得T2＝F。 (3)以A、B整体为研究对象，设斜面的倾角为θ，有F－(mA＋mB)gsin θ－μ(mA＋mB)gcos θ＝(mA＋mB)a2 以B为研究对象 有T3－mBgsin θ－μmBgcos θ＝mBa2 联立解得T3＝F。 12.答案　(1)3 m/s2　1.5 m/s2　(2)6 m/s 解析　(1)分别对物块A、木板B进行受力分析可知，A在B上向右做匀减速运动，设其加速度大小为a1，则有 a1＝＝3 m/s2 木板B向右做匀加速运动，设其加速度大小为a2，则有 a2＝＝1.5 m/s2。 (2)由题意可知，A刚好没有从B上滑下来，则A滑到B最右端时的速度和B的速度相同，设为v，则有 v＝v0－a1t v＝a2t 位移关系：L＝t－t 解得v0＝6 m/s。 13.[解析]　物块放到传送带上后，在滑动摩擦力的作用下先向右做匀加速运动． 由μmg＝ma得a＝μg 若传送带足够长，匀加速运动到与传送带同速后再与传送带一同向右做匀速运动． 物块匀加速运动的时间t1＝＝＝4 s 物块匀加速运动的位移s1＝at＝8 m (1)因为4.5 m<8 m，所以物块一直加速， 由L＝at2得t＝3 s． (2)因为20 m>8 m，所以物块速度达到传送带的速度后，摩擦力变为0，此后物块与传送带一起做匀速运动， 物块匀速运动的时间t2＝＝ s＝3 s 故物块到达传送带右端的时间t′＝t1＋t2＝7 s． [答案]　(1)3 s　(2)7 s 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理人教版必修第一册 第四章《运动和力的关系》 4.5 牛顿运动定律的应用 训练时间： 60分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 1、 单项选择题（共计5题，每小题6分，共计30分） 1.如图所示，静止在光滑水平面上的物体A，一端靠着处于自然状态的水平弹簧。现对物体施加一水平恒力，在弹簧被压缩到最短的这一过程中，物体的速度和加速度变化的情况是(　　) A．速度增大，加速度增大 B．速度增大，加速度减小 C．速度先增大后减小，加速度先减小后增大 D．速度先增大后减小，加速度先增大后减小 2.如图所示，物块1、2间用竖直刚性轻质杆连接，物块3、4间用竖直轻质弹簧相连，物块1、3的质量为m，物块2、4的质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4。重力加速度为g，则有(　　) A．a1＝a2＝a3＝a4＝0 B．a1＝a2＝a3＝a4＝g C．a1＝a2＝g，a3＝0，a4＝g D．a1＝g，a2＝，a3＝0，a4＝g 3.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(取g＝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5 s速度减为零 C．物体速度减为零后将保持静止 D．物体速度减为零后将向右运动 4．我国自主研发的“直8”消防灭火直升机，已多次在火场大显“神威”。在某次消防灭火行动中，“直8”通过一根长绳子吊起质量为2×103 kg的水桶(包括水)，起飞时，在2 s内将水桶(包括水)由静止开始竖直向上匀加速提升了4 m，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，则该段时间内绳子拉力大小为(　　) A．2.0×104 N B．2.4×104 N C．4.0×104 N D．4.8×104 N 5．如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，每根杆上套着一个小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a、b、c处释放(初速度为0)，用t1、t2、t3依次表示各滑环到达d所用的时间，则(　　) A．t1＝t2＝t3 B．t1<t2<t3 C．t1>t2>t3 D．t3>t1>t2 2、 多项选择题（共计4题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计24分） 6.质量均为m的A、B两球之间系着一个不计质量的水平轻弹簧并放在光滑水平台面上，A球紧靠墙壁，如图所示，现用水平力F缓慢推B球使其向左压弹簧，平衡后，突然撤去力F的瞬间(　　) A．A的加速度大小为 B．A的加速度大小为零 C．B的加速度大小为 D．B的加速度大小为 7.给一物块一定的速度使其沿粗糙固定斜面上滑，上滑到斜面某一位置后，又自行滑下，该物块的v－t图像如图所示，则由此可知(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(　　) A．斜面倾角为30° B．斜面倾角为37° C．动摩擦因数μ＝0.5 D．动摩擦因数μ＝0.2 8.如图所示，一物块静置于粗糙斜面上，在平行斜面向上的外力F作用下，斜面和物块始终处于静止状态，当外力F按照图所示规律变化时，下列说法正确的是(　　) A．地面对斜面的摩擦力逐渐减小 B．地面对斜面的摩擦力逐渐增大 C．物块对斜面的摩擦力可能一直增大 D．物块对斜面的摩擦力可能一直减小 9.粗糙的水平地面上一物体在水平拉力作用下做直线运动，水平拉力F及物体的运动速度v随时间变化的图像如图甲和图乙所示．重力加速度g取10 m/s2．则(　　) A．前2 s内物体运动的加速度大小为2 m/s2 B．前4 s内物体运动的位移的大小为8 m C．物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.1 D．物体的质量m为2 kg 三、解答题（共计4题，共计46分） 10.一质量为m＝2 kg的滑块在倾角为θ＝30°的足够长的固定斜面上在无外力F的情况下以加速度a＝2.5 m/s2匀加速下滑。若用一水平向右的恒力F作用于滑块，如图所示，使滑块由静止开始沿斜面向上做匀加速直线运动，在0～2 s时间内沿斜面运动的位移s＝4 m。求：(g取10 m/s2) (1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ； (2)恒力F的大小。 11.如图所示，A、B两木块的质量分别为mA、mB，A、B之间用水平细绳相连，在水平拉力F作用下沿水平面向右加速运动，重力加速度为g。 (1)若地面光滑，则A、B间绳的拉力为多大？ (2)若两木块与水平面间的动摩擦因数均为μ，则A、B间绳的拉力为多大？ (3)如图乙所示，若把两木块放在固定斜面上，两木块与斜面间的动摩擦因数均为μ，在方向平行于斜面的拉力F作用下沿斜面向上加速运动，A、B间绳的拉力为多大？ 12.如图所示，物块A、木板B的质量分别为mA＝5 kg，mB＝10 kg，不计A的大小，木板B长L＝4 m。开始时A、B均静止。现使A以水平初速度v0从B的最左端开始运动。已知A与B之间的动摩擦因数为0.3，水平地面光滑，g取10 m/s2。 (1)求物块A和木板B发生相对运动过程的加速度的大小； (2)若A刚好没有从B上滑下来，求A的初速度v0的大小。 13．如图所示，水平传送带正在以v＝4 m/s的速度匀速顺时针转动，质量为m＝1 kg的某物块(可视为质点)与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，将该物块从传送带左端无初速度地轻放在传送带上(g取10 m/s2)． (1)如果传送带长度L＝4.5 m，求经过多长时间物块将到达传送带的右端； (2)如果传送带长度L＝20 m，求经过多长时间物块将到达传送带的右端． 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $