4.5 牛顿运动定律的应用 课时练习-2026-2027学年高一上学期物理粤教版必修第一册

**基本信息** 高中物理牛顿第二定律及其应用同步练，含选择10题（单选7、多选3）、计算3题，分层梯度合理，通过单一公式应用→综合模型建构→复杂情境分析的路径巩固知识，培养科学思维与运动和相互作用观念。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|单一公式应用|如选择1-4题，直接应用牛顿第二定律和运动学公式解决刹车、滑行距离等基础问题，巩固物理观念| |进阶层|综合模型应用|如选择5-7题及计算11题，涉及弹簧弹力、多过程运动，需结合受力分析与运动学方程，体现科学推理| |提高层|复杂情境分析|如选择8-10题及计算12-13题，结合v-t图像、多体问题、实际场景（冬奥会、航母起飞），培养模型建构与问题解决能力|

第5节 牛顿第二定律及其应用 课时练习 一、选择题 1．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14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10 m/s2，则汽车刹车前的速度为(　　) A．7 m/s B．14 m/s C．10 m/s D．20 m/s 2．A、B两物体以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上，若两物体的质量mA>mB，两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同，则两物体能滑行的最大距离xA与xB相比为(　　) A．xA＝xB B．xA>xB C．xA<xB D．不能确定 3．用平行于斜面的力推动一个质量为m的物体沿着倾斜角为α的光滑斜面由静止向上运动，当物体运动到斜面的中点时撤去推力，物体恰能滑到斜面顶点，由此可以判定推力F的大小必定是(　　) A．2mgcos α B．2mgsin α C．2mg(1－sin α) D．2mg(1＋sin α) 4.质量为1 kg的质点，受水平恒力作用，由静止开始做匀加速直线运动，它在t秒内的位移为x m，则合力F的大小为(　　) A.　 　 B.　 　 C.　 　 D. 5.如图所示，车厢底板光滑的小车上用两个量程均为20 N的完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1 kg的物块，当小车在水平地面上做匀速运动时，两弹簧测力计受拉力的示数均为10 N，当小车做匀加速运动时弹簧测力计甲的示数为8 N，这时小车运动的加速度大小和方向是(　　) A．2 m/s2，水平向右 B．4 m/s2，水平向右 C．6 m/s2，水平向左 D．8 m/s2，水平向左 6.在光滑的水平面上有一个物体同时受到两个水平力F1和F2的作用，在第1 s内物体保持静止，若两力随时间变化的图象如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．在第2 s内物体做加速运动，加速度逐渐减小，速度逐渐增大 B．在第3 s内物体做加速运动，加速度逐渐减小，速度逐渐增大 C．在第4 s内物体做减速运动，加速度逐渐增大，速度逐渐减小 D．在第5 s末，物体的加速度为零，运动方向与F1的方向相同 7.(2026·江苏扬州期中)用两根细线a、b和一个轻弹簧将两个相同的小球甲和乙连接并悬挂，如图所示。两小球处于静止状态，轻弹簧c水平，重力加速度为g。剪断细线b的瞬间(　　) A.球甲加速度大小小于g B.球乙加速度大小等于g C.球甲加速度方向竖直向下 D.球乙加速度方向水平向右 8.（多选）如图甲所示，在粗糙水平面上，物块A在水平向右的外力F的作用下做直线运动，其速度－时间图象如图乙所示，下列判断正确的是(　　) A．在0～1 s内，外力F不断增大 B．在1～3 s内，外力F的大小恒定 C．在3～4 s内，外力F不断减小 D．在3～4 s内，外力F的大小恒定 9.（多选）如图所示，5块质量相同的木块并排放在水平地面上，它们与地面间的动摩擦因数均相同，当用力F推第1块木块使它们共同加速运动时，下列说法中正确的是(　　) A．由右向左，相邻两块木块之间的相互作用力依次变小 B．由右向左，相邻两块木块之间的相互作用力依次变大 C．第2块木块与第3块木块之间的弹力大小为0.6F D．第3块木块与第4块木块之间的弹力大小为0.6F 10．（多选）如图甲为应用于机场和火车站的安全检查仪，用于对旅客的行李进行安全检查。其传送装置可简化为如图乙模型，紧绷的传送带始终保持v＝1 m/s的恒定速率运行。旅客把行李无初速度地放在A处，设行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，AB间的距离为2 m，g取10 m/s2。若乘客把行李放到传送带的同时也以v＝1 m/s的恒定速率平行于传送带运动到B处去取行李，则(　　) A．乘客与行李同时到达B处 B．乘客提前0.5 s到达B处 C．行李提前0.5 s到达B处 D．若传送带速度足够大，行李最快也要2 s才能到达B处 二．计算题：(计算要有必要的文字说明和解题步骤，有数值的要注明单位) 11．质量为100 t的机车从停车场出发做匀变速直线运动，经225 m后速度达到54 km/h。此时，司机关闭发动机，让机车进站，机车又行驶125 m才停在站上。设运行过程中阻力不变，求关闭发动机前机车所受牵引力的大小。 12.第24届冬奥会在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图甲所示，长12 m的水平直道AB与长20 m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8 m/s，紧接着快速俯卧到车上(如图乙所示)沿BC匀加速下滑，到C点共用时5.0 s。若雪车(包括运动员)可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110 kg，sin 15°=0.26，g=10 m/s2，求雪车(包括运动员): (1)在直道AB上的加速度大小; (2)过C点的速度大小; (3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小。 13． 如图所示，航空母舰上的起飞跑道由长度为l1＝1.6×102 m的水平跑道和长度为l2＝20 m的倾斜跑道两部分组成，水平跑道与倾斜跑道末端的高度差h＝4.0 m。一架质量为m＝2.0×104 kg的飞机，其喷气发动机的推力大小恒为 F＝1.2×105 N，方向与速度方向相同，在运动过程中飞机受到的平均阻力大小为飞机重力的。假设航母处于静止状态，飞机质量视为不变并可看成质点，取g＝10 m/s2。 (1)求飞机在水平跑道上运动的时间及到达倾斜跑道末端时的速度大小； (2)为了使飞机在倾斜跑道的末端达到起飞速度100 m/s，外界还需要在整个水平跑道阶段对飞机施加助推力，求助推力F推的大小。 参考答案： 1.解析：选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。由匀变速直线运动速度－位移关系式v＝2as，可得汽车刹车前的速度为：v0＝＝＝ m/s＝14 m/s，因此B正确。 2.解析：选A　在滑行过程中，物体所受摩擦力提供加速度。设物体与地面的动摩擦因数为μ，则aA＝＝＝μg，aB＝＝＝μg，即aA＝aB；又据运动学公式x＝可知，两物体滑行的最大距离xA＝xB。 3.解析：选B　有推力F时，a＝，撤去F后，a′＝gsin α，由v2＝2as，有：a＝a′，即：＝gsin α，F＝2mgsin α，故B正确。 4.解析：选A　由运动情况可求得质点的加速度a＝m/s2，则合力F＝ma＝ N，故A项对。 5.解析：选B　开始两个弹簧处于受拉状态，小车匀速运动时两个弹簧拉伸的长度相同；现甲弹簧测力计的读数变小，说明乙弹簧测力计的读数变大，因为弹簧的弹力F与形变量x成正比，且＝，故甲弹簧测力计的读数减小2 N，乙弹簧测力计的读数增大2 N。根据合力与加速度方向相同的关系，物块的加速度方向水平向右。由F＝ma，有a＝ m/s2＝4 m/s 2。故选项B正确。 6.解析：选D　在第2 s内和第3 s内物体所受的合力逐渐增大，加速度逐渐增大，速度逐渐增大，物体做加速度逐渐增大的加速运动，选项A、B错误；在第4 s内物体所受的合力逐渐减小，加速度逐渐减小，但速度一直增大，物体做加速度逐渐减小的加速运动，选项C错误；在第5 s末，物体所受的合力为零，加速度为零，物体将做匀速直线运动，运动方向与F1的方向相同，选项D正确。 7.解析　设细线a与竖直方向的夹角为θ，剪断细线b的瞬间，小球甲开始做圆周运动，此时小球的向心加速度为0，在切线方向有mgsin θ=ma1，解得小球甲的加速度大小为a1=gsin θ<g，方向垂直细线a斜向左下方，故A正确，C错误;根据平衡条件可知，剪断细线b前，细线b对小球乙的拉力大小为Fb=，剪断细线b的瞬间，弹簧c弹力不变，对小球乙，根据牛顿第二定律有=ma2，解得小球乙的加速度大小为a2=>g，方向斜向右下方，故B、D错误。答案　A 8.解析：选BC　在速度－时间图象中，0～1 s内物块速度均匀增大，物块做匀变速运动，外力F为恒力；1～3 s内，物块做匀速运动，外力F的大小恒定，3～4 s内，物块做加速度不断增大的减速运动，外力F由大变小。综上所述，只有B、C两项正确。 9.解析：选BC　取整体为研究对象，由牛顿第二定律得F－5μmg＝5ma。再选取1、2两块木块为研究对象，由牛顿第二定律得F－2μmg－FN＝2ma, 联立两式解得FN＝0.6F，进一步分析可得，从左向右，相邻两块木块间的相互作用力是依次变小的。选项B、C正确。 10.解析：选BD　行李放在传送带上，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。加速度为a＝μg＝1 m/s2，历时t1＝＝1 s达到共同速度，位移x1＝t1＝0.5 m，此后行李匀速运动t2＝＝1.5 s到达B，共用2.5 s。乘客到达B，历时t＝＝2 s，故B正确。若传送带速度足够大，行李一直加速运动，最短运动时间tmin＝ s＝2 s，D项正确。 11.解析：取机车初速度的方向为正方向。 v1＝54 km/h＝15 m/s。 加速阶段：由v－0＝2a1s1得 a1＝＝ m/s2＝0.5 m/s2， 由牛顿第二定律得F＋f＝ma1 ① 减速阶段：由0－v＝2a2s2得 a2＝－＝－ m/s2＝－0.9 m/s2， 由牛顿第二定律得f＝ma2② 联立①②式并代入数据解得F＝1.4×105 N。 答案：1.4×105 N 12.答案　(1) m/s2　(2)12 m/s　(3)66 N 解析　(1)在直道AB上运动时，根据速度与位移关系式有=2a1x1 解得a1= m/s2。 (2)在直道AB上运动时，根据速度与时间关系式有v1=a1t1 解得t1=3 s 故在斜道BC上运动时间t2=t-t1=2 s 在斜道BC上运动时，根据位移与时间关系式有x2=v1t2+a2 解得a2=2 m/s2 则过C点的速度vC=v1+a2t2=12 m/s。 (3)在斜道BC上运动时，由牛顿第二定律有mgsin 15°-Ff=ma2 解得Ff=66 N。 13.解析：(1)飞机在水平跑道上运动时，水平方向受到推力与阻力的作用，设加速度大小为a1，末速度大小为v1, 运动时间为t1，有 F合＝F－f＝ma1， v＝2a1l1　v1＝a1t1， 其中f＝0.1mg，代入已知数据可得 a1＝5.0 m/s2，v1＝40 m/s，t1＝8.0 s。 飞机在倾斜跑道上运动时，沿倾斜跑道受到推力、阻力与重力沿倾斜跑道向下的分力作用，设沿倾斜跑道方向的加速度大小为a2，末速度大小为v2， 沿倾斜跑道方向有F′合＝F－f－Gx＝ma2， Gx＝mg＝4.0×104 N， v－v＝2a2l2。 代入已知数据可得a2＝3.0 m/s2，v2＝ m/s＝41.5 m/s。 (2)飞机在水平跑道上运动时，水平方向受到推力、助推力与阻力作用，设加速度大小为a′1，末速度大小为v′1，有F″合＝F推＋F－f＝ma′1， v′＝2a′1l1； 飞机在倾斜跑道上运动时，沿倾斜跑道的受力没有变化，加速度大小a′2＝a2＝3.0 m/s2， v′－v′＝2a′2l2； 根据题意，v′2＝100 m/s，代入已知数据解得 F推＝5.2×105 N。 答案：(1)8.0 s　41.5 m/s　(2)5.2×105 N 学科网（北京）股份有限公司 $