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（2019）必修第一册

4.5牛顿运动定律的应用 一、选择题(第1~8题为单选题,第9-12题为多选题) 1.一个物体在水平恒力F的作用下,由静止开始在一个粗糙的水平面上运动,经过时间t速度变为v。如果要使物体的速度变为2v,下列方法正确的是(　　) A.将水平恒力增加到2F,其他条件不变 B.将物体的质量减小一半,其他条件不变 C.物体的质量不变,水平恒力和作用时间都增加到原来的2倍 D.将时间增加到原来的2倍,其他条件不变 2.用30 N的水平外力F,拉一个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大小分别是(　　) A.v=4.5 m/s,a=1.5 m/s2 B.v=7.5 m/s,a=1.5 m/s2 C.v=4.5 m/s,a=0 D.v=7.5 m/s,a=0 3.某学校发明创造小组对研制好的无人机进行试飞研究。当无人机悬停在距地面H=100 m处时,由于操作不当,无人机突然失去全部升力,开始竖直坠落,3 s后使其马上恢复F=40 N的升力且保持不变。运动过程中无人机所受的空气阻力大小恒为4 N,无人机的质量m=2 kg,重力加速度g取10 m/s2,则恢复升力4 s后无人机距地面的高度为(　　) A.24 m B.36 m C.44 m D.56 m 4.两个质量分别为m1、m2的物体A和B紧靠在一起放在光滑水平桌面上,如图所示,如果它们分别受到水平推力2F和F,则A、B之间弹力的大小为(　　) A.F B.F C.F D.F 5.竖直上抛物体受到的空气阻力Ff大小恒定,物体上升到最高点所需时间为t1,从最高点再落回抛出点所需时间为t2,上升时加速度大小为a1,下降时加速度大小为a2,则(　　) A.a1>a2,t1<t2 B.a1>a2,t1>t2 C.a1<a2,t1<t2 D.a1<a2,t1>t2 6.一物块从粗糙斜面底端,以某一初速度开始向上滑行,到达某位置后又沿斜面下滑到底端,则物块在此运动过程中(　　) A.上滑时的摩擦力大小小于下滑时的摩擦力大小 B.上滑时的摩擦力大小等于下滑时的摩擦力大小 C.上滑时的加速度小于下滑时的加速度 D.上滑的时间大于下滑的时间 7.第五代制空战机歼-20具备高隐身性、高机动性能力,为防止极速提速过程中飞行员因缺氧晕厥,歼-20新型的抗荷服能帮助飞行员最大承受9倍重力加速度(指飞机的加速度)。假设某次垂直飞行测试实验中,歼-20加速达到50 m/s后离地,而后开始竖直向上飞行试验,该飞机在10 s内匀加速到3 060 km/h,匀速飞行一段时间后到达最大飞行高度18.5 km。假设加速阶段所受阻力恒定,约为重力的,g取10 m/s2。已知该歼-20质量为20 t,忽略战机因油耗等导致质量的变化。下列说法正确的是(　　) A.本次飞行测试的匀速阶段运行时间为26.5 s B.加速阶段系统的推力为1.84×106 N C.加速阶段飞行员已经晕厥 D.飞机在匀速阶段爬升高度为14.25 km 8.在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在西边拉着这列车厢以大小为a的加速度向西行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为(　　) A.8 B.10 C.14 D.18 9.如图所示,a、b、c为三个质量均为m的物块,物块a、b通过水平轻绳相连后放在水平面上,物块c放在b上。现用水平拉力作用于a,使三个物块一起水平向右匀速运动。各接触面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　) A.该水平拉力大于轻绳的弹力 B.物块c受到的摩擦力大小为μmg C.当该水平拉力增大为原来的1.5倍时,物块c受到的摩擦力大小为0.5μmg D.剪断轻绳后,在物块b向右运动的过程中,物块c受到的摩擦力大小为μmg 10.如图所示,一倾角θ=37°的足够长的斜面固定在水平地面上。当t=0时,滑块以初速度v0=10 m/s沿斜面向上运动。已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,g取10 m/s2,sin 37° =0.6,cos 37°=0.8,下列说法正确的是(　　) A.滑块一直做匀变速直线运动 B.t=1 s时,滑块速度减为零,然后在斜面上向下运动 C.t=2 s时,滑块恰好又回到出发点 D.t=3 s时,滑块的速度大小为4 m/s 11.如图所示,在光滑水平面上放着紧靠在一起的A、B两物体,B的质量是A的2倍,B受到的水平向右的恒力FB=2 N,A受到的水平向右的变力FA=(9-2t) N,t的单位是s。从t=0开始计时,则(　　) A.A物体在3 s末时刻的加速度是初始时刻的 B.t>4 s后,B物体做匀加速直线运动 C.t=4.5 s时,A物体的速度为零 D.t>4.5 s后,A、B的加速度方向相反 12.如示意图所示,滑板运动员沿水平地面向前滑行,在横杆前相对于滑板竖直向上起跳,人与滑板分离,分别从横杆的上、下通过,忽略人和滑板在运动中受到的阻力,则运动员(　　) A.斜面对小球的弹力为 B.斜面和竖直挡板对小球弹力的合力为ma C.若增大加速度a,斜面对小球的弹力一定增大 D.若增大加速度a,竖直挡板对小球的弹力一定增大 二、计算题 13.在科技创新活动中,小华同学根据磁体同性相斥原理设计了用机器人操作的磁力运输车(如图甲所示)。在光滑水平面AB上(如图乙所示),机器人用大小不变的电磁力F推动质量为m=1 kg的小滑块从A点由静止开始做匀加速直线运动。小滑块到达B点时机器人撤去电磁力F,小滑块冲上光滑斜面(设经过B点前后速率不变),最高能到达C点。 机器人用速度传感器测量小滑块在ABC过程的瞬时速度大小,记录见下表。求: t/s 0 0.2 0.4 … 2.2 2.4 2.6 … v/(m·s-1) 0 0.4 0.8 … 3.0 2.0 1.0 … (1)机器人对小滑块作用力F的大小; (2)斜面的倾角α的大小。 14.如图所示,底座A上固定一长为0.5 m的直立杆,底座和杆的总质量为0.2 kg,杆上套有质量为0.05 kg的小环B,环与杆间有大小恒定的摩擦力。环以3 m/s的初速度从底座向上运动,刚好能到达杆高处,整个过程中底座始终保持静止,重力加速度g取10 m/s2。求:(结果可用根号表示) (1)环与杆间的摩擦力大小; (2)小环下落回到底座A时的速度大小; (3)小环下落过程中底座对地面的压力大小。 4.5牛顿运动定律的应用 一、选择题(第1~8题为单选题,第9-12题为多选题) 1.D 由牛顿第二定律得F-μmg=ma,所以a=-μg,由v=at得v=t,选项A、B、C错误,D正确。 2.C 力F作用下a= m/s2=1.5 m/s2,3 s末的速度v=at=4.5 m/s;3 s后撤去拉力,则F=0,a=0,物体做匀速运动,选项C正确。 3.D 设Ff=4 N,竖直坠落的加速度大小为a1,所用时间为t1=3 s,恢复升力前的速度为v1,下降高度为h1,则有a1=,v1=a1t1,h1=a1,恢复升力到减速为零的过程加速度为a2,所用时间为t2,下降高度为h2,则有a2=,t2=,h2=v1t2-a2,恢复升力后开始上升过程的加速度为a3,在开始上升后的t3=4 s-t2内上升的高度为h3,则有a3=,h3=a3,则恢复升力4 s后无人机距地面的高度为h=H-h1-h2+h3,联立以上各式解得h=56 m,选项A、B、C错误,D正确。 4.C 根据牛顿第二定律对整体有2F-F=(m1+m2)a,则a=,方向水平向右;对物体B有FN-F=m2a,得FN=F,选项C正确。 5.A 上升过程中,由牛顿第二定律,得 mg+Ff=ma1 ① 设上升高度为h,则h=a1 ② 下降过程,由牛顿第二定律,得 mg-Ff=ma2 ③ h=a2 ④ 由①②③④得,a1>a2,t1<t2,选项A正确。 6.B 设斜面倾角为θ,物块受到的摩擦力Ff=μmgcos θ,物块上滑与下滑时的滑动摩擦力大小相等,选项A错误,B正确;上滑时的加速度a上=gsin θ+μgcos θ,下滑时的加速度a下=gsin θ-μgcos θ,由此可知,上滑时的加速度大于下滑时的加速度,选项C错误;由t=,位移x相等,a上>a下,所以t上<t下,选项D错误。 7.B 加速阶段,初速度v0=50 m/s,末速度v=3 060 km/h=850 m/s,根据v=v0+at,解得加速度a=80 m/s2=8g,所以飞行员不会晕厥,选项C错误;根据牛顿第二定律得F-F阻-mg=ma,则推力F=F阻+ma+mg=1.84×106 N,选项B正确;加速阶段上升的高度x=v0t+at2=4 500 m,则匀速上升距离为x'=(18 500-4 500) m=14 km,选项D错误;匀速飞行时间t==16.47 s,选项A错误。 8.B 设这列车厢的节数为n,P、Q挂钩西边有k节车厢,每节车厢的质量为m,由牛顿第二定律可知,解得k=n,k是正整数,n只能是5的倍数,故选项B正确,A、C、D错误。 9.ACD 三物块一起做匀速直线运动,由平衡条件得,对a、b、c系统有F=3μmg,对b、c系统有FT=2μmg,则F>FT,即水平拉力大于轻绳的弹力,故选项A正确;c做匀速直线运动,处于平衡状态,则c不受摩擦力,故选项B错误;当水平拉力增大为原来的1.5倍时,F'=1.5F=4.5μmg,由牛顿第二定律得,对a、b、c系统有F'-3μmg=3ma,对c有Ff=ma,解得Ff=0.5μmg,故选项C正确;剪断轻绳后,b、c一起做匀减速直线运动,对b、c系统,由牛顿第二定律得2μmg=2ma',对c有Ff'=ma',解得Ff'=μmg,故选项D正确。 10.BD 设滑块上滑时的加速度大小为a1,由牛顿第二定律可得mgsin θ+μmgcos θ=ma1,解得a1=10 m/s2,上滑时间t1==1 s,上滑的距离x1=v0t1=5 m,因mgsin θ>μmgcos θ,滑块上滑到速度为零后,向下运动,选项B正确;设滑块下滑时的加速度大小为a2,由牛顿第二定律可得mgsin θ-μmgcos θ=ma2,解得a2=2 m/s2,经1 s,滑块下滑的距离x2=a2=1 m<5 m,滑块未回到出发点,选项C错误;因上滑和下滑过程中的加速度不同,故滑块全程不是匀变速直线运动,选项A错误;t=3 s时,x3=×2×22 m=4 m<5 m,滑块沿斜面向下运动,此时的速度v=a2·(3 s-1 s)=4 m/s,选项D正确。 11.ABD 对于A、B整体,据牛顿第二定律有FA+FB=(mA+mB)a,设A、B间的作用力为F,则对B据牛顿第二定律可得F+FB=mBa,解得F=mB-FB= N。当t=4 s时,F=0,A、B两物体开始分离,此后B做匀加速直线运动,而A做加速度逐渐减小的加速运动;当t=4.5 s时,A物体的加速度为零而速度不为零;t>4.5 s后,A所受合外力反向,即A、B的加速度方向相反;当t<4 s时,A、B的加速度均为a=。综上所述,选项A、B、D正确。 12.AD 对小球受力分析如图所示,把斜面对小球的弹力FN2进行正交分解,竖直方向有FN2cos θ=mg,水平方向有FN1-FN2sin θ=ma,所以斜面对小球的弹力为FN2=,选项A正确。由于FN2=与a无关,故当增大加速度a时,斜面对小球的弹力不变;FN1=ma+mgtan θ,挡板对小球的弹力FN1随a增大而增大,选项C错误,D正确。小球受到的合力为ma,选项B错误。 二、计算题 13. (1)2 N　(2)30° (1)小滑块从A到B过程中,有a1==2 m/s2 由牛顿第二定律得F=ma1=2 N。 (2)小滑块从B到C过程中 a2==5 m/s2 由牛顿第二定律得mgsin α=ma2 则α=30°。 14. (1)0.25 N　(2) m/s　(3)2.25 N (1)由运动学规律得,=2a1·l,代入数据解得a1=15 m/s2,由牛顿第二定律得mg+Ff=ma1,代入数据解得Ff=0.25 N。 (2)由牛顿第二定律得ma2=mg-Ff,代入数据解得a2=5 m/s2,由运动学规律得v2=2a2·l,代入数据解得v= m/s。 (3)分析底座的受力情况有FN=Mg+Ff,代入数据解得FN=2.25 N,由牛顿第三定律,可知小环下落过程中底座对地面的压力大小为F=FN=2.25 N。 学科网（北京）股份有限公司 $