4.5 牛顿运动定律的应用 分层练习 -2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

4.5 牛顿运动定律的应用 分层练习 分层一：基础夯实 一、单选题 1．如图1所示，竖直放置在水平面上的轻弹簧上放着质量为的物体A，物体A处于静止状态，若将一个质量为的物体B轻放在A上的一瞬间，如图2所示，取g为，B对A的压力大小为（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，水平细杆上套一细环A，环A和球B间用一轻质绳相连，质量分别为mA、mB （mA＞mB），由于B球受到水平风力作用，A环与B球一起向右匀速运动，已知细绳与竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是 A．风力增大时，轻质绳对B球的拉力保持不变 B．风力增大时，杆对A环的支持力保持不变 C．B球受到的风力F为mAgtan θ D．A环与水平细杆间的滑动摩擦因数为 3．如图，为某物流转运中心的快件传送装置，长度为L的水平传送带以恒定速度v匀速运行。一快件在t=0时刻以初速度v0滑上传送带，快件可视为质点，在快件到达传送带右端的过程中，快件运动的v−t图象可能是（　　） A． B． C． D． 4．某游乐园有一个滑梯，现将该滑梯简化为静止在水平地面上倾角为θ的斜面，游客简化为小物块，如图所示。游客从滑梯顶端A点由静止开始加速滑行至B点过程中，滑梯始终保持静止。已知：游客与滑梯之间的动摩擦因数为μ；游客的质量为m；滑梯的质量为M；重力加速度为g。游客下滑过程中，加速度为（　　） A． B． C． D．g 5．2018年10月23日，港珠澳大桥正式开通．建造大桥过程中最困难的莫过于沉管隧道的沉放和精确安装，每节沉管隧道重约G=8×108N，相当于一艘中型航母的重量．通过缆绳送沉管到海底，若把该沉管的向下沉放过程看成是先加速后减速运动，且沉管仅受重力和缆绳的拉力，则拉力变化过程可能正确的是（　　） A． B． C． D． 6．2021年10月16日0时23分，“神舟十三号”成功发射，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员送入太空并进驻空间站。在空间站中，如需测量一个物体的质量，需要运用一些特殊方法：如图所示，先对质量为m1=1.0kg的标准物体P施加一水平恒力F，测得其在1s内的速度变化量大小是10m/s，然后将标准物体与待测物体Q紧靠在一起，施加同一水平恒力F，测得它们1s内速度变化量大小是2.5m/s。则待测物体Q的质量m2为（　　） A．2.0kg B．3.0kg C．4.0kg D．5.0kg 7．三个长方体物块A、B、C，作如图所示的连接，绳子不可伸长，且绳子和滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计．若B随A一起沿水平桌面做匀速运动，A与B间的动摩擦因数μ1、A与桌面间的动摩擦因数μ2可能是（ ） ①μ1≠ 0，μ2≠0 ②μ1≠ 0，μ2=0 ③μ1=0，μ2≠ 0 ④μ1=0，μ2=0 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 8．如图是一种有趣好玩的感应飞行器，主要是通过手控感应飞行，它的底部设置了感应器装置。只需要将手置于离飞行器底部一定距离处，就可以使飞行器静止悬浮在空中，操作十分方便。下列说法正确的是（　　） A．手对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力 B．空气对飞行器的作用力和空气对手的作用力是一对作用力和反作用力 C．空气对飞行器的作用力方向竖直向上 D．因为空气会流动，所以螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力大小不相等 分层二：能力提升 二、多选题 9．如图甲所示，用同种材料制成的倾角为30°的斜面和长水平面，斜面和水平面之间由光滑圆弧连接，斜面长为2.4m且固定．一小物块从斜面顶端以沿斜面向下的初速度v0开始下滑。当v0=2m/s时，经过0.8 s后小物块停在斜面上．多次改变v0的大小，记录下小物块从开始运动到最终停下的时间t，作出t-v0图象如图乙所示，g取10m/s2，则（ ） A．小物块与该种材料间的动摩擦因数为0.25 B．小物块与该种材料间的动摩擦因数为 C．若小物块初速度为1 m/s，则根据图象可知小物块运动时间为0.4 s D．若小物块初速度为4 m/s，则根据图象可知小物块运动时间为1.6 s 10．如图甲所示，一足够长的传送带倾斜放置，倾角为，以恒定速率顺时针转动。一小物块以初速度从A端冲上传送带，小物块的速度随时间变化的图像如图乙所示，取，下列说法正确的是（　　） A．倾斜传送带与水平方向夹角的正切值 B．小物块与传送带间的动摩擦因数 C．小物块上滑过程中离A端的最大距离为 D．小物块从A端冲上传送带到返回A端所用的时间为 11．如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到刚相对静止这一过程，下列说法正确的是（　　） A．物体受到静摩擦力 B．物体运动的时间为 C．物体相对地面的位移为 D．传送带上留下的摩擦痕迹长度为 12．如图所示两个装置，图甲中质量为的物体放在光滑平台上，通过轻绳跨过光滑的固定滑轮与质量为的物体相连，释放物体，二者共同运动；图乙中用大小为的力替代物体对物体进行牵引并运动，其他条件不变，物体运动过程中始终不会与滑轮相碰，已知重力加速度为，以下说法正确的是（　　） A．图甲物体的加速度大小相同 B．图甲中物体的加速度大小为 C．两图中轻绳上的拉力 D．两图中轻绳上的拉力 三、填空题 13．用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L0，现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L0，斜面倾角为30°，如图所示，则物体所受摩擦力为_______。 14．如图所示，一根轻质橡皮筋挂着一个质量为2m的小灯笼甲，质量为m的小灯笼乙与小灯笼甲用一根轻绳相连，悬挂在空中，甲、乙两灯笼在相同的水平风力作用下，使橡皮筋发生了倾斜。若稳定时，橡皮筋与竖直方向夹角，甲、乙之间轻绳与竖直方向的夹角为，则 。突然，甲、乙之间的轻绳断裂，重力加速度为g，断裂瞬间甲的加速度大小为 。 15．蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚，并做各种空中动作的运动项目。一个质量为60kg的运动员，从离水平网面高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回离水平网面高处。已知运动员与网接触的时间为，若把这段时间内运动员的运动当成匀变速运动处理即网对运动员的作用力当作恒力处理，则此过程中加速度的大小为 ，此恒力的大小为 。（) 四、解答题 16．如图，长度L＝5 m、倾角θ＝53°的斜面固定在水平地面上，质量m＝1 kg的小物块从斜面顶端无初速度释放，运动到斜面中点时开始受到一水平恒力F的作用，恰好不会运动到水平面上，已知物块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5，取sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g＝10 m/s2。求： （1）下滑过程中物块速度v的最大值； （2）水平恒力F的大小。 17．如图，两个滑块A和B的质量，放在静止于水平地面上足够长的木板C的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为；木板的质量，与地面间的动摩擦因数，某时刻A、B两滑块同时开始相向滑动，初速度大小分别为、，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小。 （1）求刚开始时滑块A与木板C的加速度大小； （2）滑块A与木板C刚好相对静止时，滑块B的速度大小； （3）为确保滑块A、B不相撞，则木板C至少多长? 18．如图，倾角为的斜面体C固定在水平地面上，一质量m1=2kg的木板A以v0=3m/s初速度沿斜面匀速下滑，木板A与斜面间的动摩擦因数为μ1，将一质量m2=1kg的滑块B轻放在木板A上，滑块B可视为质点，与木板A之间的动摩擦因数为μ2，且。当木板A速度刚减为零时，滑块B恰好从下端滑离木板，滑块B在木板A上滑动时会留下痕迹。已知斜面足够长，sinθ=0.4，重力加速度g=10m/s2，求： (1)木板与斜面间的动摩擦因数大小μ1（结果可保留根号）； (2)滑块B刚放在木板A上时，滑块B的加速度大小a2及木板A的加速度大小a1； (3)滑块B在木板A上留下痕迹的长度s。 19．图甲为老师办公桌的抽屉柜。已知抽屉的质量M = 1.8 kg，长度d = 0.8 m，其中放有质量m = 0.2 kg，长s = 0.2 m的书本，书本的四边与抽屉的四边均平行。书本的右端与抽屉的右端相距也为s，如图乙所示。不计柜体和抽屉的厚度以及抽屉与柜体间的摩擦，书本与抽屉间的动摩擦因数μ = 0.1。现用水平力F将抽屉抽出，抽屉遇到柜体的挡板时立即锁定不动。重力加速度g = 10 m/s2。 (1)F = 1.8 N时，书本和抽屉一起向右运动，求与挡板碰前瞬间抽屉的速度大小v； (2)要使书本和抽屉不发生相对滑动，求F的最大值Fm； (3)F = 3.8 N时，求书本最终停止时，书本和抽屉因摩擦产生的相对距离。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《4.5 牛顿运动定律的应用 分层练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B C A C B A C BC ACD 题号 11 12 答案 BD AD 1．C 【详解】物体B轻放在A上的一瞬间，弹簧的弹力不变，对AB整体分析，加速度满足 对B物体隔离分析 解得 根据牛顿第三定律，可知B对A的压力大小为15N。 故选C。 2．B 【详解】AC．以B球为研究对象，分析受力如图2所示，由平衡条件得到：轻质绳对球B的拉力，风力，风力F增大时，增大，减小，T增大，故AC错误； B．以整体为研究对象，分析受力如图1所示，根据平衡条件得知：杆对环A的支持力，所以杆对环A的支持力保持不变，故B正确； D．由图1得到，环A与水平细杆间的动摩擦因数为，故D错误． 故选B 3．C 【详解】AB．根据图示可知，快件在t=0时刻以初速度v0小于传送带速度v，快件开始相对于传送带向左运动，所受滑动摩擦力方向向右，则快件开始向右做匀加速直线运动，当速度加速至与传送带速度相等时，开始做匀速直线运动，故AB错误； CD．根据图示可知，快件在t=0时刻以初速度v0大于传送带速度v，快件开始相对于传送带向右运动，所受滑动摩擦力方向向左，则快件开始向右做匀减速直线运动，当速度减速至与传送带速度相等时，开始做匀速直线运动，故C正确，D错误。 故选C。 4．A 【详解】根据牛顿第二定律 解得游客下滑过程中。 故选A。 5．C 【详解】设沉管加速的加速度为a1，减速的加速度为a2，加速过程由牛顿第二定律得：G-F1=ma1，得：F1=G-ma1，F1＜G ，减速过程由牛顿第二定律得：F2-G=ma2，可得：F2=G+ma2，F2＞G，故ABD错误，C正确． 6．B 【详解】物体在内的速度变化量大小是，则这个过程对它产生的加速度为 则有 物体和在内的速度变化量大小是，则这个过程对它产生的加速度为 则有 联立可得 故B正确。 故选B。 7．A 【详解】对AB整体分析，在水平方向上受拉力和桌面对A的摩擦力，知A与桌面间有摩擦力，根据f=μFN，知μ2≠0．隔离对B分析，B处于平衡整体，在水平方向上不受力，知A、B之间摩擦力为零，则μ1可能为零，可能不为零，故A正确，BCD错误。 8．C 【详解】A．手对飞行器无作用力，故手对飞行器的作用力与飞行器所受的重力不是一对平衡力，A错误； B．空气对手无作用力，故空气对飞行器的作用力和空气对手的作用力不是一对作用力和反作用力，故B错误； C．悬停在空中的飞行器受到重力的作用，而重力的施力物体是地球，由于力的作用是相互的，所以悬停在空中的直升飞机对地球也有力的作用，且方向相反，为竖直向上，故C正确； D．螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力是一对相互作用力，故大小相等，D错误； 故选C。 【点睛】 9．BC 【详解】AB.由t-v0图象可得 对小物块应用牛顿第二定律得 mgsin30°-μmgcos30°=-ma 解得 故A错误，B正确； C.若小物块初速度为1m/s，则 故C正确； D.若小物块初速度为4m/s，由v02＝2ax得 所以小物块已经运动到水平面上，图象对小物块已不再成立，故D错误。 故选BC。 10．ACD 【详解】AB．根据图像可知小物块开始沿传送带向上做匀减速运动，此时受到的摩擦力沿传送带向下；共速瞬间由于小物块重力沿传送带向下的分量大于物块受到的最大静摩擦力，摩擦力方向发生突变，沿传送带向上，物块继续向上做匀减速运动到达最高点后反向加速，根据牛顿第二定律在时有 ， 在时有 ， 联立解得 ， 即有 A正确，B错误； C．根据前面分析当物块速度为零时，小物块上滑离A端的距离最大，为 C正确； D．小物块从最高点返回A端所用的时间为，根据匀变速运动规律有 解得 所以小物块从A端冲上传送带到返回A端所用的时间为 D正确。 故选ACD。 11．BD 【详解】A．开始时物体相对传送带向左运动，受到传送带向右的滑动摩擦力作用而做匀加速运动，当物体和传送带的速度达到共速时，物体随传送带一起匀速运动，此时不受摩擦力作用，A错误； B．物体开始运动时的加速度 与传送带共速时的时间 B正确； C．物体相对地面的位移为 C错误； D．传送带上留下的摩擦痕迹长度为 D正确。 故选BD。 12．AD 【详解】A．图甲中物体A、B的加速度大小相同，但方向不同，故A正确； B．设图甲中物体A、B的加速度大小为a，对A、B整体根据牛顿第二定律有 解得 故B错误； CD．图甲中，对A根据牛顿第二定律可得 而 所以 故C错误，D正确。 故选AD。 13．0 【详解】弹簧竖直悬挂物体时，对物体受力分析，根据共点力平衡条件有 F=mg   根据胡克定律有 F=kL0 物体放在斜面上时，再次对物体受力分析，如图 根据共点力平衡条件，有 其中 F′=kL0 联立解得 f=0 14． 【详解】[1]设水平风力为F，以整体为研究对象，由平衡关系可得 以小灯笼乙为研究对象，由平衡关系可得 两式联立可得 [2] 甲、乙之间的轻绳断裂， 橡皮筋的弹力不能突变，力的大小方向与原来相同，甲受到的重力、橡皮筋的弹力和风力的合力 根据牛顿第二定律 解得 15． 15 1500 【详解】设运动员落到水平网时的速度大小为v1，离水平网时的速度大小为v2，由运动学公式v2-v02=2ax可得： v1＝m/s =8m/s v2＝m/s＝10m/s 取竖直向下为正方向，由加速度定义式可得： 由牛顿第二定律可得： F-mg=ma 解得： F=1500N 【点睛】此题考查了自由落体运动、竖直上抛运动的规律，牛顿第二定律和加速度定义式，根据加速度定义式计算加速度时要注意初末速度的方向。 16．（1）5 m/s；（2）10 N 【详解】（1）施加力F前，分析物块的受力情况，如图甲所示 沿斜面方向和垂直斜面方向建立直角坐标系，可得 FN1－mgcos θ＝0 mgsin θ－Ff1＝ma1 Ff1＝μFN1 联立解得 a1＝5 m/s2 由题意可知，物块运动至中点时速度最大，有 v2＝2a1· 解得 v＝5 m/s。 （2）物块由中点到底端的过程做匀减速直线运动，设加速度为a2，可知 0－v2＝2a2· 解得 a2＝－5 m/s2 受力分析如图乙所示，建立直角坐标系，可得 FN2－mgcos θ－Fsin θ＝0 mgsin θ－Ff2－Fcos θ＝ma2 Ff2＝μFN2 解得 F＝10 N。 17．（1），；（2）；（3） 【详解】（1）对滑块A受力分析得 解得 对滑块B受力分析得 解得 对木板C受力分析得 则木板C受力平衡，木板与地面间无摩擦，故。 （2）设滑块A经时间速度减到0，在此过程中，滑块A满足 滑块B满足 联立解得 （3）A从开始到速度减到0的过程中，滑块A向右运动的位移为 滑块B向左运动的位移为 设从滑块A速度减到0到滑块A、滑块B、木板C达到共速所用时间为，则在此过程中以滑块A、木板C为整体满足 滑块B满足 联立可得 故木板C的长度至少为。 18．(1) (2)， (3) 【详解】（1）开始木板A能够匀速下滑，有 解得 （2）刚放上滑块B，对滑块B分析 由牛顿第二定律可得 解得 对木扳A分析 由牛顿第二定律可得 解得 （3）设经过时间，A与B共速，设共速时的速度为，对A、B分别有 联立解得 ， 共速时B相对A向上滑动的位移大小为，有 共速后，再对B受力分析有 由牛顿第二定律可得 解得 对A分析有 由牛顿第二定律可得 解得 设再经过时间，木板速度减为零，有 此时滑块B速度为 共速后B相对A向下运动的位移大小为，有 由于 则滑块B在木板A上留下痕迹的长度为 19．(1)1.2 m/s (2)2 N (3)0.8m 【详解】（1）对书本和抽屉由牛顿第二定律可得 解得 根据运动学公式可得 解得与挡板碰前瞬间抽屉的速度大小为 （2）对书本由牛顿第二定律有 解得 对抽屉和书本整体由牛顿第二定律有 解得要使书本和抽屉不发生相对滑动，F的最大值为 （3）由于 可知书本和抽屉有相对滑动；对抽屉，由牛顿第二定律有 解得 设抽屉的运动时间为t2，根据运动学公式可得 解得 此时，书本的速度为 书本通过的位移大小为 此后书本经过x3速度减为0，则有 则书本最终停止时，书本右端和抽屉右端的距离l=d-x2+x3=0.8m 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $