4.5 牛顿运动定律的应用 分层作业 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册【基础题】

4.5 牛顿运动定律的应用 分层作业 2026-2027学年高一物理人教版必修第一册【基础题】 【A组基础通关】 一、对单物体、质点系的应用 1．（2025高二上·曲江期中）根据牛顿第二定律，下列说法正确的是（　　） A．加速度为零的物体，一定不受外力作用 B．作用力相同时，质量大的物体速度大 C．加速度方向与合外力的方向一致 D．作用力相同时，质量大的物体加速度大 【答案】C 【解析】解：A、由牛顿第二定律可知，加速度为零的物体，所受合外力为零；但可以受到外力情况；故A错误； B、作用力相同时，质量大的物体加速度小，但速度大小不能确定；故B错误； C、加速度方向和合外力的方向一致．故C正确． D、加速度与质量成反比；故作用力相同时，质量大的物体加速度小；故D错误； 故选：C． （多选）2．（2026高三上·广东期末）如图所示，A、B、C三个物体分别用轻绳和轻弹簧连接，放置在倾角为θ的光滑斜面上，当用沿斜面向上的恒力F作用在物体A上时，三者恰好保持静止，已知A、B、C三者质量相等，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．在轻绳被烧断的瞬间，A的加速度大小为2gsinθ B．在轻绳被烧断的瞬间，B的加速度大小为gsinθ C．剪断弹簧的瞬间，A的加速度大小为 gsinθ D．突然撤去外力F的瞬间，A的加速度大小为2gsinθ 【答案】A,C 【解析】解：A、把ABC看成是一个整体进行受力分析，有F＝3mgsinθ，在轻绳被烧断的瞬间，AB之间的绳子拉力为零，对A，由牛顿第二定律：F﹣mgsinθ＝maA，解得：aA＝2gsinθ，A符合题意。 B、对于C，有F弹＝mgsinθ，在轻绳被烧断的瞬间，对于B，绳子拉力为零，弹力不变，根据牛顿第二定律：F弹+mgsinθ＝maB，解得：aB＝2gsinθ，B不符合题意。 C、剪断弹簧的瞬间，对于整体AB，弹簧弹力为零，根据牛顿第二定律：F﹣2mgsinθ＝2maAB，解得：aAB＝ gsinθ，而A的加速度大小aA＝aAB，C符合题意。 D、突然撤去外力F的瞬间，对整体AB，由牛顿第二定律：F弹+2mgsinθ＝2maAB，F弹＝mgsinθ，解得：aAB＝ gsinθ，aA＝aAB，D不符合题意。 故答案为：AC 3．（2025高一上·阳新期末）如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为 ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是 A．小车静止时， ，方向沿杆向上 B．小车静止时， ，方向垂直杆向上 C．小车向右以加速度a运动时，一定有 D．小车向左以加速度a运动时， 【答案】D 【解析】当小车静止时，球处于平衡状态，则杆对小球的作用力F=mg，方向竖直向上．AB不符合题意．当小车向右以加速度a运动时，则球的合力为F合=ma，根据平行四边形定则知，杆对球的作用力F= ，因为杆对球的作用力方向不一定沿杆，则作用力不一定等于 ．C不符合题意，D符合题意． 故答案为：D． 二、连接体问题 4．（2026·红河模拟）如图所示，左侧水平面光滑，右侧水平面粗糙。两相同物块A、B用轻绳连接，放在光滑水平面上，在水平恒力F作用下，一起以加速度做匀加速直线运动，此时轻绳的弹力为。A、B依次由光滑水平面运动到粗糙水平面上，系统稳定后两物块以加速度加速运动，轻绳的弹力变为。则（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】A 【解析】当水平面光滑时，AB在恒力F作用下做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，对整体有，对B，根据牛顿第二定律有，联立解得， 当水平面粗糙时，AB在恒力F作用下做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，对整体有，对B，根据牛顿第二定律有，联立解得， 所以， 故选A。 5．（2026·株洲模拟）如图，质量为1kg的物块放在一个纵剖面为矩形的静止木箱内，物块和木箱间的动摩擦因数为0.2，物块左端被一根轻弹簧用1N大小的弹力拉着保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。要使物块相对于木箱向左运动，则木箱在竖直方向的运动可能是（　　） A．向上加速，加速度大小为 B．向上加速，加速度大小为 C．向下加速，加速度大小为 D．向下加速，加速度大小为 【答案】D 【解析】A．当木箱以的加速度竖直向上加速时，对物块列牛顿第二定律：，解得支持力，最大静摩擦力，因，物块无法相对滑动，故A错误； B．当木箱以的加速度竖直向上加速时，对物块列牛顿第二定律：，解得支持力，最大静摩擦力，因，物块无法相对滑动，故B错误； C．当木箱以的加速度竖直向下加速时，对物块列牛顿第二定律：，解得支持力，最大静摩擦力，因，物块无法相对滑动，故C错误； D．当木箱以的加速度竖直向下加速时，对物块列牛顿第二定律：，解得支持力，最大静摩擦力，因，弹簧拉力大于最大静摩擦力，物块会向左滑动，故D正确； 故答案为：D。 三、牛顿运动定律的应用 （多选）6．（2026·武侯模拟）如图甲所示，质量为的木板静止在光滑水平面上，质量为的物块以初速度滑上木板的左端，物块与木板之间的动摩擦因数为，在物块滑上木板的同时，给木板施加一个水平向右的恒力，物块在木板上相对于木板滑动的路程为。给木板施加不同大小的恒力，得到的关系如图乙所示，其中与横轴平行。将物块视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。则下列说法正确的是（ ） A．木板长度为 B．若恒力，物块滑出木板时的速度为 C．当外力时，物块恰好不能从木板右端滑出 D．图中点对应的恒力的值为 【答案】A,C 【解析】A、质量为的物块以初速度滑上木板的左端，当F较小时，物块最终会滑出木板，相对滑动路程s等于木板长度L，因此不变，对应图乙AB段，解得：L＝1m，故A正确； B、根据牛顿第二定律可得物块在滑动时的加速度大小恒为a1＝μg，计算得（向左，减速），木板的加速度。当F＝0时，。 设滑出时间为t，相对位移，代入数据计算可得s＝1m，代入数据解得：物块速度v＝v0﹣a1t，计算得，故B错误； C、物块恰好不滑出的临界条件：共速时相对位移刚好等于木板长度L。根据速度—时间关系可得共速时v0﹣a1t'＝a2t'，代入，，解得：。 相对位移，即s＝L，化简得，解得：F＝1N，即F＝1N时物块恰好不滑出，故C正确； D、当F＞1N后，物块和木板共速后，若要保持相对静止，整体最大加速度amax＝μg，计算得，由整体牛顿第二定律Fmax＝（M+m）amax＝1.5×2N＝3N。 当F＞3N，共速后会继续发生相对滑动，物块最终从左端滑出，因此BC段的端点C对应F＝3N，故D错误。 故选：AC。 （多选）7．（2025高二下·襄阳期末）传送带是一种常用的货物输送装置，其原理可以简化为如图甲所示的模型，传送带的倾角为37°，在电动机的带动下以一定的速度稳定运行。从货物轻放在传送带底端A处开始计时，10s时到达顶端B，其运动过程的v−t图像如图乙所示，货物质量M=20kg，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，则货物从A运动到B的过程中，下列说法正确的是（　　） A．货物与传送带之间的摩擦力的方向始终不变 B．货物在传送带上留下的痕迹的长度为15m C．若其他条件不变，持续增大传送带运行速率，货物运送到顶端的时间一直变短 D．若其他条件不变，持续增大传送带运行速率，货物与传送带间相对滑动的路程一直变大 【答案】A,D 【解析】A．由图乙货物运动过程的v−t图像可知匀加速阶段摩擦力沿传送带向上，匀速阶段摩擦力也沿传送带向上，故整个过程摩擦力方向始终不变，故A正确；B．由货物运动的v−t图像可知，货物从A运动到B的过程中，传送带运动的位移为x=vt，解得x=20m，货物总位移即传送带长度为L=x1+x2，解得L=15m，故货物相对传送带的位移为 Δx=x-L，解得Δx=5m，即货物在传送带上留下的痕迹的长度为5m，故B错误； C．货物传送过程，当速率增大到一定程度，货物一直加速至顶端，再增大速率，传送时间将保持不变，故C错误； D．此过程中，货物位移为L，传送带位移为，所以货物与传送带之间相对滑动的路程为，所以传送带的转动速率调大时，货物与传送带之间相对滑动的路程一定变大，故D正确。 故选AD。 【B组拓展提升】 （多选）8．（2026·天河模拟）如图，A、B两物体放在足够长的木板上，它们的质量分别为M和m，且M>m，A、B与木板的动摩擦因数相同，A、B间距离足够大，木板置于水平地面上，则（　　） A．若A、B随长木板一起以速度v向右做匀速直线运动，某时刻木板突然停止运动，则由于A的惯性较大，A、B间的距离将增大 B．若A、B随长木板一起以速度v向右做匀速直线运动，某时刻木板突然停止运动，之后A、B间距离保持不变 C．若A、B与长木板处于静止状态，用逐渐增大的水平力F向右拉动木板，A与木板间发生相对运动时，B仍与木板相对静止 D．若A、B与长木板处于静止状态，用逐渐增大的水平力F向右拉动木板，A、B与木板同时发生相对运动 【答案】B,D 【解析】A、木板骤停后，A、B减速加速度均，初速度相同，相同时间位移相等，间距不变，惯性大小由质量决定但不影响减速快慢，故A错误； B、A、B减速加速度、初速度全都一致，运动过程同步，间距保持不变，故B正确； C、A、B与木板间最大静摩擦对应的临界加速度都是，木板加速度达到时二者同时相对滑动，不会一个先滑一个静止，故C错误； D、两物体临界加速度相等，拉力增大使木板加速度到，A、B同时和木板发生相对滑动，故D正确； 故答案为：BD。 9．（2026·定州模拟）如图所示，粗糙竖直挡板前方固定倾角为θ=37°的粗糙传送带，传送带上表面以速度向挡板转动，物块紧贴传送带和挡板由静止释放。已知物块与挡板间的动摩擦因数为，与传送带间的动摩擦因数为重力加速度取则物块沿传送带下滑的最大速度为（　　） A．3m/s B．4m/s C．5m/s D．6m/s 【答案】B 【解析】设物块沿传送带下滑的最大速度为，物块与传送带摩擦力大小为，物块与挡板摩擦力大小为，物块相对传送带方向偏离挡板夹角为，受力分析如图， 有，对物块垂直挡板方向，物块有最大速度时，物块沿着挡板方向有，，联立得物块沿传送带下滑的最大速度为， 故答案为：B。 10．（2026高三下·东明月考）如图所示，截面为直角三角形、倾角为的足够长斜面静置于水平地面上，斜面倾斜部分光滑，顶端固定一光滑轻质滑轮，一根轻绳跨过滑轮一端连接物块，另一端连接置于斜面上的物块，对小物块施加竖直向上的力使轻绳伸直且整个系统处于静止状态。撤去外力，物块向下运动且未落地的过程中，斜面始终保持静止。已知斜面倾角，小物块的质量为，物块的质量为，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．撤去外力瞬间，轻绳的拉力大小为 B．撤去外力瞬间，轻绳对滑轮的压力大小为 C．撤去外力前后，斜面对地面的压力大小减小了 D．撤去外力前后，斜面对地面的摩擦力大小增加了 【答案】D 【解析】A．撤去外力瞬间，设绳上拉力为，由于物块P向下做匀加速直线运动，Q向上做匀加速直线运动，两者加速度大小相等，对物块由牛顿第二定律可得 对物块由牛顿第二定律可得，联立解得，，故A错误； B．已知绳子对物块的拉力为，根据力的合成可得轻绳对滑轮的压力大小为，方向与竖直方向夹角为，故B错误； C．设斜面质量为，撤去外力前，由于整体处于静止，根据竖直方向的平衡方程可得，斜面对地面的压力大小，撤去外力后，根据力的分解可知：物块对斜面的压力，根据竖直方向的平衡方程有：斜面对地面的压力大小，则斜面对地面的压力大小减小了，又因为，故C错误； D．撤去外力前，斜面对地面的摩擦力为0，撤去外力后，根据水平方向的平衡方程可知地面对斜面的摩擦力为，则撤去外力前后，斜面对地面的摩擦力大小增加了，故D正确。 故选D。 （多选）11．（2026·邵阳模拟）如图所示为速冻食品加工厂生产和包装饺子的一道工序。两端相距的水平传送带正以的速度匀速转动，现将饺子从一端轻轻放上传送带，饺子被传送至另一端。已知饺子与传送带间的动摩擦因数为0.2，重力加速度，不考虑饺子之间的相互作用和空气阻力。关于饺子在水平传送带上的运动，下列说法正确的是（　　） A．饺子始终以的加速度做匀加速运动 B．即使传送带的速度增大，饺子加速过程的加速度也不变 C．饺子从传送带的一端到另一端的时间为 D．饺子在传送带上留下的痕迹长度为 【答案】B,D 【解析】ACD．不考虑饺子之间的相互作用和空气阻力，已知饺子与传送带间的动摩擦因数为0.2， 根据牛顿第二定律可得饺子在传送带加速运动时的加速度为，当传送带以的速度匀速运动时，饺子加速过程的时间为，加速过程的位移为 故饺子先匀加速运动后匀速运动，匀速过程的时间为 饺子通过传送带的时间为 此过程中传送带的位移为 故饺子通过传送带留下的痕迹 故AC错误，D正确； B．只要传送带的速度大于饺子的速度，饺子的加速度就是 保持不变，故B正确。 故选BD。 【C组综合拓展】 12．（2026·株洲模拟）如图，在倾角的足够长的固定斜面上，有一质量、可视为质点的物块，在水平力的作用下，从静止开始沿斜面向上运动，经物块的位移。取，重力加速度g取。求： （1）物块的加速度大小a； （2）物块与斜面间动摩擦因数。 【答案】（1）解：物块做初速度为零的匀加速直线运动，有 解得加速度 （2）解：对物块受力分析，如图所示 沿x方向和y方向分别有， 又 联立解得 13．（2026高一下·深圳期中）如图所示，质量的长方体铁箱在水平恒力F作用下沿光滑水平面向右匀加速运动，铁箱内一个质量为的木块（可视为质点）恰好能相对铁箱左侧壁静止。木块与铁箱内壁间动摩擦因数。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。求： （1）铁箱侧壁对木块的支持力大小； （2）水平恒力F的大小； （3）已知木块距箱底，铁箱左右内壁间距。某时刻撤去拉力F，同时对铁箱施加一水平向左的推力，为使木块第一次落到箱底时没有与右侧壁相碰，求的取值范围。 【答案】（1）解：木块在竖直方向 又因 解得 （2）解：在水平方向上，对木块由牛顿第二定律可知 以整体为对象，由牛顿第二定律 解得 （3）解：撤去外力施加时，假设此时二者的速度为，木块开始做平抛运动，竖直方向有 水平方向有 铁箱水平方向开始减速，其加速度为 铁箱位移为 若木块恰好没有到达铁箱右侧，则有 解得 的范围为0-60N。 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.5 牛顿运动定律的应用 分层作业 2026-2027学年高一物理人教版必修第一册【基础题】 【A组基础通关】 一、对单物体、质点系的应用 1．（2025高二上·曲江期中）根据牛顿第二定律，下列说法正确的是（　　） A．加速度为零的物体，一定不受外力作用 B．作用力相同时，质量大的物体速度大 C．加速度方向与合外力的方向一致 D．作用力相同时，质量大的物体加速度大 （多选）2．（2026高三上·广东期末）如图所示，A、B、C三个物体分别用轻绳和轻弹簧连接，放置在倾角为θ的光滑斜面上，当用沿斜面向上的恒力F作用在物体A上时，三者恰好保持静止，已知A、B、C三者质量相等，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．在轻绳被烧断的瞬间，A的加速度大小为2gsinθ B．在轻绳被烧断的瞬间，B的加速度大小为gsinθ C．剪断弹簧的瞬间，A的加速度大小为 gsinθ D．突然撤去外力F的瞬间，A的加速度大小为2gsinθ 3．（2025高一上·阳新期末）如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为 ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是 A．小车静止时， ，方向沿杆向上 B．小车静止时， ，方向垂直杆向上 C．小车向右以加速度a运动时，一定有 D．小车向左以加速度a运动时， 二、连接体问题 4．（2026·红河模拟）如图所示，左侧水平面光滑，右侧水平面粗糙。两相同物块A、B用轻绳连接，放在光滑水平面上，在水平恒力F作用下，一起以加速度做匀加速直线运动，此时轻绳的弹力为。A、B依次由光滑水平面运动到粗糙水平面上，系统稳定后两物块以加速度加速运动，轻绳的弹力变为。则（　　） A．， B．， C．， D．， 5．（2026·株洲模拟）如图，质量为1kg的物块放在一个纵剖面为矩形的静止木箱内，物块和木箱间的动摩擦因数为0.2，物块左端被一根轻弹簧用1N大小的弹力拉着保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。要使物块相对于木箱向左运动，则木箱在竖直方向的运动可能是（　　） A．向上加速，加速度大小为 B．向上加速，加速度大小为 C．向下加速，加速度大小为 D．向下加速，加速度大小为 三、牛顿运动定律的应用 （多选）6．（2026·武侯模拟）如图甲所示，质量为的木板静止在光滑水平面上，质量为的物块以初速度滑上木板的左端，物块与木板之间的动摩擦因数为，在物块滑上木板的同时，给木板施加一个水平向右的恒力，物块在木板上相对于木板滑动的路程为。给木板施加不同大小的恒力，得到的关系如图乙所示，其中与横轴平行。将物块视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。则下列说法正确的是（ ） A．木板长度为 B．若恒力，物块滑出木板时的速度为 C．当外力时，物块恰好不能从木板右端滑出 D．图中点对应的恒力的值为 （多选）7．（2025高二下·襄阳期末）传送带是一种常用的货物输送装置，其原理可以简化为如图甲所示的模型，传送带的倾角为37°，在电动机的带动下以一定的速度稳定运行。从货物轻放在传送带底端A处开始计时，10s时到达顶端B，其运动过程的v−t图像如图乙所示，货物质量M=20kg，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，则货物从A运动到B的过程中，下列说法正确的是（　　） A．货物与传送带之间的摩擦力的方向始终不变 B．货物在传送带上留下的痕迹的长度为15m C．若其他条件不变，持续增大传送带运行速率，货物运送到顶端的时间一直变短 D．若其他条件不变，持续增大传送带运行速率，货物与传送带间相对滑动的路程一直变大 【B组拓展提升】 （多选）8．（2026·天河模拟）如图，A、B两物体放在足够长的木板上，它们的质量分别为M和m，且M>m，A、B与木板的动摩擦因数相同，A、B间距离足够大，木板置于水平地面上，则（　　） A．若A、B随长木板一起以速度v向右做匀速直线运动，某时刻木板突然停止运动，则由于A的惯性较大，A、B间的距离将增大 B．若A、B随长木板一起以速度v向右做匀速直线运动，某时刻木板突然停止运动，之后A、B间距离保持不变 C．若A、B与长木板处于静止状态，用逐渐增大的水平力F向右拉动木板，A与木板间发生相对运动时，B仍与木板相对静止 D．若A、B与长木板处于静止状态，用逐渐增大的水平力F向右拉动木板，A、B与木板同时发生相对运动 9．（2026·定州模拟）如图所示，粗糙竖直挡板前方固定倾角为θ=37°的粗糙传送带，传送带上表面以速度向挡板转动，物块紧贴传送带和挡板由静止释放。已知物块与挡板间的动摩擦因数为，与传送带间的动摩擦因数为重力加速度取则物块沿传送带下滑的最大速度为（　　） A．3m/s B．4m/s C．5m/s D．6m/s 10．（2026高三下·东明月考）如图所示，截面为直角三角形、倾角为的足够长斜面静置于水平地面上，斜面倾斜部分光滑，顶端固定一光滑轻质滑轮，一根轻绳跨过滑轮一端连接物块，另一端连接置于斜面上的物块，对小物块施加竖直向上的力使轻绳伸直且整个系统处于静止状态。撤去外力，物块向下运动且未落地的过程中，斜面始终保持静止。已知斜面倾角，小物块的质量为，物块的质量为，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．撤去外力瞬间，轻绳的拉力大小为 B．撤去外力瞬间，轻绳对滑轮的压力大小为 C．撤去外力前后，斜面对地面的压力大小减小了 D．撤去外力前后，斜面对地面的摩擦力大小增加了 （多选）11．（2026·邵阳模拟）如图所示为速冻食品加工厂生产和包装饺子的一道工序。两端相距的水平传送带正以的速度匀速转动，现将饺子从一端轻轻放上传送带，饺子被传送至另一端。已知饺子与传送带间的动摩擦因数为0.2，重力加速度，不考虑饺子之间的相互作用和空气阻力。关于饺子在水平传送带上的运动，下列说法正确的是（　　） A．饺子始终以的加速度做匀加速运动 B．即使传送带的速度增大，饺子加速过程的加速度也不变 C．饺子从传送带的一端到另一端的时间为 D．饺子在传送带上留下的痕迹长度为 【C组综合拓展】 12．（2026·株洲模拟）如图，在倾角的足够长的固定斜面上，有一质量、可视为质点的物块，在水平力的作用下，从静止开始沿斜面向上运动，经物块的位移。取，重力加速度g取。求： （1）物块的加速度大小a； （2）物块与斜面间动摩擦因数。 13．（2026高一下·深圳期中）如图所示，质量的长方体铁箱在水平恒力F作用下沿光滑水平面向右匀加速运动，铁箱内一个质量为的木块（可视为质点）恰好能相对铁箱左侧壁静止。木块与铁箱内壁间动摩擦因数。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。求： （1）铁箱侧壁对木块的支持力大小； （2）水平恒力F的大小； （3）已知木块距箱底，铁箱左右内壁间距。某时刻撤去拉力F，同时对铁箱施加一水平向左的推力，为使木块第一次落到箱底时没有与右侧壁相碰，求的取值范围。 学科网（北京）股份有限公司 $