4.5牛顿运动定律的应用 同步练-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

**基本信息** 本同步练习以牛顿运动定律应用为核心，分A、B、C三组分层设计，题量配比5:4:1，梯度从基础巩固到综合应用，注重物理观念与科学思维的培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A组|牛顿第二定律、运动学公式、摩擦力基础计算|单一知识点应用，如第1题运动时间比，巩固运动和相互作用观念| |B组|多过程运动、叠加体受力分析、斜面模型|综合考点，如第6题撤力前后运动分析，提升科学推理能力| |C组|实际情境综合应用（斜面-水平通道）|复杂问题解决，如第10题讨论位移与倾角关系，培养模型建构与质疑创新|

第四章 04分层作业28　牛顿运动定律的应用 A组 基础巩固练 1.如图所示,光滑水平面上静止放有甲、乙两个相同的物块,对甲、乙分别施加大小为F和2F、方向相同的水平推力,甲、乙前进了相同距离,则甲、乙的运动时间之比为(　　) 　　　　　　　　　　　　　　 A.2∶1 B.1∶2 C.∶1 D.1∶ 2.(2026江西赣州高一期中)如图所示,木工师傅加工木料时,使质量为m、长度为l的木板获得一向右的初速度,使木板沿水平面向右运动。木板右侧上方固定有一压力装置,对木板产生的压力恒为F,且F=0.5mg,已知压力装置与木板间、木板与地面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度为g,若要使木板恰好能从压力装置下滑出,木板运动的最短时间约为(　　) A. B. C. D. 3.(2026辽宁本溪高一期末)2026年5月24日20时11分,神舟二十二号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,安全接回神舟二十一号乘组航天员。在距离地面的高度约1 m时,返回舱底部配备的4台发动机同时竖直向下喷气,如图所示,使返回舱的速度在1 m左右的距离内由7 m/s降到1 m/s。已知返回舱的总质量大约为3×103 kg,不考虑返回舱的质量变化和受到的空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,则每台发动机工作时对返回舱的推力大小约为(　　) A.1.8×104 N B.2.55×104 N C.7.2×104 N D.1.02×108 N 4.(2026河南平顶山高一月考)如图甲所示,救援车固定不动,利用绞盘、轻质绳子、轻质滑轮将小轿车拉出沙滩,路面水平,小轿车的质量为1 600 kg,整个拉动过程中小轿车移动的速度随时间变化的图像如图乙所示,已知小轿车被匀速拉动时绞盘的拉力F恒为2×103 N,设整个拉动过程中小轿车受到的阻力恒定,忽略滑轮轮轴处摩擦,则在0~2 s内,绞盘的拉力大小为(　　) A.2 200 N B.2 600 N C.4 000 N D.4 400 N 5.从距地面h高度处由静止释放一小球,与地面碰撞后竖直返回且碰撞前后速率不变,返回的高度为原高度的一半,已知重力加速度为g,小球的质量为m,运动过程中阻力大小不变,则小球所受阻力大小为(　　) A.mg B.mg C.mg D.mg B组 能力提升练 6.如图所示,倾角为37°的斜面固定在水平桌面上。质量为1 kg的光滑小滑块位于斜面底端,对小滑块施加一个与斜面夹角为37°的拉力F,使其由静止开始运动,1 s后撤掉拉力F,再经1 s滑块返回出发点,重力加速度大小g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则拉力F的大小为(　　) A.8 N B.10 N C.12 N D.15 N 7.如图所示,一光滑竖直圆槽,AP、BP、CP为通过最低点P与水平面分别成30°、45°、60°角的三个光滑斜面,与圆相交于A、B、C点。若一物体由静止分别从A、B、C滑至P点所需的时间为t1、t2、t3,则(　　) A.t1<t2<t3 B.t1>t2>t3 C.t1=t2=t3 D.t1=t2<t3 8.如图所示,质量都为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止,用大小等于mg的恒力F向上拉B,运动距离为h时B与A分离。已知重力加速度为g,则下列说法正确的是(　　) A.当A与B分离时,B的加速度大于A的加速度 B.当A与B分离时,B的加速度为g C.弹簧的劲度系数为 D.在分离前A与B都做加速度增大的加速运动 9.滑雪圈是当下非常火的一项冬季户外活动项目,如图甲所示,人们可以坐在滑雪圈内,由小伙伴拉着自己在雪地上肆意滑行。某次小明用滑雪圈拉着小孙向前直线滑行的运动可简化为如图乙所示的情形,小明用与水平方向夹角θ=37°,大小F=50 N的拉力拉动质量为m=40 kg的小孙和m'=3 kg的滑雪圈在水平雪面上以v=1 m/s的速度匀速前进。重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求: (1)雪面对滑雪圈的摩擦力大小; (2)滑雪圈与雪面间的动摩擦因数; (3)若小明突然放手,则撤去拉力后小孙还能继续前进的距离。 C组 素养拔高练 10.(2026江苏连云港高一期中)某物流公司安装一货物传送通道,货物从h=3 m的平台无初速进入斜面通道,斜面通道末端与水平通道通过小圆弧(长度不计)连接,使货物经过此拐点时,速率能保持不变。斜面通道倾角为θ=37°,斜面通道和货物之间的动摩擦因数μ=0.4,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。 (1)求货物沿斜面通道下滑到底端时的速度大小; (2)若水平通道长度为5.6 m,为保证货物不滑出,货物与水平通道之间的动摩擦因数至少多大? (3)若水平通道足够长且制造材料与斜面通道相同,并可通过调节斜面通道的长度来改变θ,则货物全过程的水平位移x与θ是否有关?若有关,求出x与θ的关系表达式;若无关,说明理由。 参考答案 1.C　甲、乙质量相同,根据牛顿第二定律a=可知,甲、乙的加速度大小之比a甲∶a乙=1∶2,由运动学公式x=at2可知,运动时间t=,由于x甲=x乙,a甲∶a乙=1∶2,得t甲∶t乙=∶1。故选C。 2.D　对木板进行受力分析可得,压力装置对木板的摩擦力大小为Ff1=μF=0.5μmg,木板与地面间的摩擦力大小为Ff2=μ(F+mg)=1.5μmg,则木板运动所受摩擦力大小为Ff=Ff1+Ff2=2μmg,根据牛顿第二定律可求得木板运动的加速度大小a==2μg,木板在两个摩擦力作用下减速向右运动,左端离开压力装置后,速度恰好为零。由逆向思维法可将木板的运动看成反向的初速度为0的匀加速直线运动,由运动学公式可得l=at2,解得t=。故选D。 3.B　取竖直向下为正方向,发动机工作时,有=-2ax,解得返回舱的加速度大小a= m/s2=24 m/s2,由牛顿第二定律得mg-4F=m(-a),解得每台发动机工作时对返回舱的推力大小F=2.55×104 N。故选B。 4.A　小轿车被匀速拉动过程中,由平衡条件可知小轿车受到的拉力大小FT1=2F=4×103 N=Ff,由v-t图像可知0~2 s内小轿车的加速度大小为a= m/s2=0.25 m/s2,根据牛顿第二定律有FT2-Ff=ma,又因为绞盘的拉力F'=,联立解得F'=2 200 N。故选A。 5.D　设小球所受阻力大小为Ff,落地速度大小为v,小球下落时,满足mg-Ff=ma1,2a1h=v2,小球反弹时满足mg+Ff=ma2,2a2·=v2,联立解得Ff=mg。故选D。 6.B　根据题意,拉力F撤掉前,小滑块的加速度大小a=,刚撤去拉力F时小滑块的速度大小v=at,位移大小x1=at2,撤掉拉力F后,小滑块在斜面上的加速度大小a1==gsin 37°,再经过1 s的时间小滑块的位移满足-x1=vt1-a1,联立得F=10 N。故选B。 7.C　设圆槽的直径为d,某一斜面的倾角为θ,由牛顿第二定律可得,沿斜面下滑的加速度大小为a=gsin θ,斜面的长度为x=dsin θ,由位移时间公式x=at2可得t=,可知物体沿斜面下滑的时间与斜面的倾角无关,则有t1=t2=t3,故C正确。 8.C　物体A、B分离时速度相等、加速度相等且A与B间的作用力为零,对B,由牛顿第二定律得F-mg=ma,由于F=mg,解得a=0,故A、B错误;物体A、B刚分离时,A、B的加速度都是0,即a=0,对A,由牛顿第二定律得kx-mg=ma,弹簧的弹力大小F弹=kx=mg,A最初静止时,弹力大小F弹'=2mg,则弹力减小量ΔF弹=mg,两物体向上运动的距离为h,则弹簧压缩量减小Δx=h,由胡克定律可知k=,故C正确;在A、B分离之前,将A、B看作整体重力2mg不变,拉力大小为mg不变,弹力在减小,合力减小,由牛顿第二定律可知,加速度减小,物体做加速度减小的加速运动,故D错误。 9.解析 (1)匀速前进时小孙与滑雪圈组成的系统受力平衡,则Fcos 37°=Ff 解得Ff=40 N。 (2)小孙与滑雪圈组成的系统在匀速运动时竖直方向受力平衡,则(m+m')g=Fsin 37°+FN 解得滑雪圈与雪面间的弹力大小FN=400 N 又Ff=μFN 解得μ=0.1。 (3)撤去拉力后滑雪圈与雪面的弹力大小变为FN'=(m+m')g=430 N 则滑动摩擦力大小变为Ff'=μFN'=43 N 由牛顿第二定律可求得加速度大小a=1 m/s2 则还能前进的距离x==0.5 m。 答案 (1)40 N　(2)0.1　(3)0.5 m 10.解析 (1)货物沿斜面通道下滑时,根据牛顿第二定律有mgsin θ-μmgcos θ=ma1 解得a1=2.8 m/s2 根据速度位移公式有=2a1· 解得v1=2 m/s。 (2)为保证货物不滑出,设货物与水平通道之间的动摩擦因数至少为μ',根据牛顿第二定律有μ'mg=ma2 解得a2=μ'g 根据速度位移公式有=2a2x 解得μ'=0.25。 (3)当tan θ≤μ时,货物不下滑; 当tan θ>μ时,货物将下滑,最终停在水平面上。根据几何关系,可得斜面通道在水平面上的投影长度x1= 斜面通道长度L= 在斜面通道上,根据牛顿第二定律有mgsin θ-μmgcos θ=ma 可得加速度大小为a=gsin θ-μgcos θ 根据速度位移公式,可得滑到斜面通道底端的速度大小v= 在水平通道上,根据牛顿第二定律有μmg=ma' 可得水平通道上货物的加速度大小a'=μg 根据速度位移公式有v2=2a'x2 货物的水平位移x=x1+x2 联立解得x= 可知水平方向的位移x与倾斜通道的倾角θ无关。 答案 (1)2 m/s　(2)0.25　(3)无关,理由见解析 8 学科网（北京）股份有限公司 $