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

4.5牛顿运动定律的应用（同步作业拔高版） 一、单选题 1．如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，一质量为2m的小车在沿斜面向下的外力F作用下下滑，在小车下滑的过程中，小车支架上连接着小球（质量为m）的轻绳恰好水平。则外力F的大小为（　　） A．4.5mg B． C．2mg D．0.5mg 2．如图甲所示，在水平面上测量木块所受的摩擦力时，作用在木块上的水平拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，木块运动速度v 随时间t变化的图像如图丙所示。则木块在（　　） A．4s时受到的摩擦力为0N B．15s时受到的摩擦力为6N C．30s时受到的摩擦力为12N D．45s时受到的摩擦力为4N 3．如图所示，位于光滑固定斜面上的小物块P受到一水平向右的推力F的作用。已知物块P沿斜面加速下滑。现保持F的方向不变，使其减小，则物块P的加速度（    ） A．一定变小 B．一定变大 C．一定不变 D．不能确定 4．如图所示，水平地面上有两块完全相同的木块A、B，在水平推力Ｆ作用下运动。用表示A、B间的相互作用力（　　） A．若地面是完全光滑的，则FAB＝F B．若地面是完全光滑的，则FAB＝0 C．若地面粗糙程度一定，则FAB＝F D．若地面粗糙程度一定，则FAB＝ 5．游泳运动员蛙泳时的动作可分为蹬腿加速a和惯性前进b两个过程，将这两个过程简化为水平方向的直线运动，v-t图像如图。已知运动员的体重为60kg，重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．0~0.5s内运动员做匀加速直线运动 B．0.2~0.5s内运动员加速度大小为6m/s2 C．0~0.5s内运动员平均速度大小为1.7m/s D．惯性前迚过程中，水对运动员作用力大小为40N 6．如图所示，一物体以速度v0冲上粗糙的固定斜面，经过2t0时间返回斜面底端，则物体运动的速度v（以初速度方向为正）随时间t的变化关系可能正确的是（    ） A． B． C． D． 7．水平地面上放着一辆手推小车，小车的水平板上放置一只金属桶，金属桶始终与小车保持相对静止，则（　　） A．当小车水平向左启动时，金属桶不受摩擦力 B．当小车水平向右启动时，金属桶受到水平向左的摩擦力 C．当小车水平向右减速运动时，金属桶对小车的摩擦力水平向右 D．当小车水平向左减速运动时，金属桶受到的摩擦力水平向左 8．如图所示，质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4，设木板足够长，若对铁块施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F，已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，取g=10m/s2，则下面四个图中能正确反映铁块受到木板的摩擦力大小f随力F大小变化的是（　　） A． B． C． D． 9．如图所示，在水平面上运动的小车里用两根轻绳连着一质量为m的小球，绳子都处于拉直状态，BC绳水平，AC绳与竖直方向的夹角为θ，小车处于加速运动中，则下列说法正确的是（重力加速度为g）(     ) A．小车一定向右运动 B．小车的加速度一定为gtanθ C．AC绳对球的拉力一定是 D．BC绳的拉力一定小于AC绳的拉力 10．粗糙水平面上有三个通过不计质量的卡扣依次连接在一起的货箱A、B、C，质量分别为m、2m、3m，每个货箱与水平面间的动摩擦因数均为μ，取重力加速度为g。现在两人合作搬运货箱，一人用水平力F向右拉C，另一人同时也用力F向右推A，使货箱向右运动，则B、C间的卡扣对C的作用力大小为（　　） A．0 B．F-3μmg C．F D．F+3μmg 二、多选题 11．如图所示，质量为M＝1kg足够长的木板静止在光滑水平面上，现有一质量m＝0.5kg的滑块（可视为质点）以v0＝3m/s的初速度从左端沿木板上表面冲上木板，带动木板向前滑动，已知滑块与木板间的动摩擦因数μ＝0.1，重力加速度g取10m/s2，则（　　） A．滑块的加速度大小为2m/s2 B．木板的加速度大小为1m/s2 C．滑块和木板达到共同速度的时间为2s D．滑块和木板达到共同速度时，滑块相对木板滑动的位移大小为3m 12．如图所示，物块沿固定斜面下滑，若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F，则（　　） A．若物块原来匀速下滑，施加力F后物块将加速下滑 B．若物块原来匀速下滑，施加力F后物块仍将匀速下滑 C．若物块原来以加速度a匀加速下滑，施加力F后物块仍将以加速度a匀加速下滑 D．若物块原来以加速度a匀加速下滑，施加力F后物块仍将匀加速下滑，加速度大于a 13．如图所示，表面粗糙的水平传送带匀速向右传动。现在其左侧的A处轻轻放上一物块，设传送带足够长，则该物块（　　） A．一直向右匀速运动 B．先向右匀加速，后继续向右匀速运动 C．先受到向右的滑动摩擦力，后受到向右的静摩擦力 D．先受到向右的滑动摩擦力，后不受摩擦力 14．如图所示，2023个完全相同的小球通过完全相同的轻质弹簧（始终在弹性限度内）相连，在水平拉力的作用下，一起沿水平面向左运动，设1号小球和2号小球间弹簧的弹力大小为，2号小球和3号小球间弹簧的弹力大小为，……2022号小球和2023号小球间弹簧的弹力大小为，则下列结论正确的是（    ）    A．若水平面光滑，则从右到左每根弹簧的长度之比为1：2：3：……2022 B．若水平面光滑，则 C．若水平面粗糙，则 D．若水平面粗糙，则撤去的瞬间，2号小球的加速度突然反向 15．如图所示，甲图中一段长为L的质量均匀分布的粗绳放置于粗糙水平面上，绳子与水平面间的动摩擦因数处处相等。绳子某时刻在水平向右的恒力作用下向右做匀加速直线运动，绳中的张力F大小随距离绳右端的距离x的变化情况如乙图所示，图线斜率的绝对值为k，则（　　） A．图像斜率绝对值 B．图像的横轴截距为 C．图线的斜率与绳与水平面间的动摩擦因数无关 D．若减小一段时间后绳子静止于水平面上，绳子静止时图线仍是一倾斜的直线 16．如图甲所示，水平地面上有足够长平板车M，车上放一物块m，开始时M、m均静止。t=0时，车在外力作用下开始沿水平面向右运动，其v-t图像如图乙所示，已知物块与平板车间的动摩擦因数为0.2，取g=10m/s2。下列说法正确的是（　　） A．0-6s内，m的加速度一直保持不变 B．m相对M滑动的时间为3s C．0-6s内，m相对M滑动的位移的大小为4m D．0-6s内，m、M相对地面的位移大小之比为3：4 三、解答题 17．一列车的质量为800t，以72km/h的速度行驶，运动中所受的阻力是车重的0.05倍．若欲使列车在200m内停下来，制动力应多大？（g取） 18．滑沙是国内新兴的一种旅游项目，如图甲所示，游客坐在滑沙板上，随板一起下滑．若将该过程处理成如图乙所示模型，物体从斜面上的A点静止下滑，经过B点后进入水平面（设经过B点前后速度大小不变），最后停在C点．若整个运动过程中每隔2s记录一次物体的速度，部分数据记录如表，g=10m/s2    t（s） 0.0 2.0 4.0 … 12.0 14． 16.0 … V/（m•s﹣1） 0.0 4.0 8.0 … 18 10 2 … （1）物体在AB面上的加速度大小；     （2）水平沙面的动摩擦因数；     （3）AB的长度． 19．某矿山研究矿石下滑的高度与矿石在传送带上运动的关系，建立如图所示的物理模型：竖直平面内有一倾角的直轨道，小滑块从轨道上点静止释放，其下方右侧放置一水平传送带，传送带与直轨道末端间距很小，但允许小滑块从左端滑出。传送带以恒定速度逆时针转动，水平部分长度。设释放点与距离为，小滑块从直轨道端运动到达传送带上点时，速度大小不变，方向变为水平向右。已知小滑块与直轨道间的动摩擦因数，与传送带间的动摩擦因数，且滑块相对传送带滑动时能在传送带上留下清晰划痕，传送带足够长。重力加速度取（，） （1）若，求小滑块在传送带上留下的划痕长度； （2）改变的值，设小滑块从传送带上滑离后在传送带上留下的划痕长度为，求与的关系式。 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 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D B D C C C C C A 题号 11 12 13 14 15 16 答案 CD BD BD BC AC BD 1．A 【详解】对整体分析，在沿斜面方向上有 对小球分析，小球受到水平拉力，重力的作用，合力 解得 代入可得 故选A。 2．D 【详解】A．由图丙可知，4s时木块仍处于静止状态，物体受到的拉力与静摩擦力平衡，由图乙可知，此时摩擦力大于0，小于4N，故A错误； BCD．由图丙可知，时物体处于匀速状态，物体受到的拉力与滑动摩擦力平衡，结合图乙可知，物体受到的动摩擦力大小为，15s时、30s时、45s时物体都在运动，物体受到的摩擦力为滑动摩擦力为4N，故BC错误，D正确。 故选D。 3．B 【详解】小物块P在推力F的作用下,沿光滑固定斜面加速下滑,设小物块的质量为m,斜面的倾角为θ,分析小物块的受力,并建立小物块的动力学方程,由牛顿第二定律有： 即： 当保持F的方向不变使其减小时，则加速度a一定变大.故选B. 4．D 【详解】AB．若地面完全光滑，对整体分析有 隔离对B分析，则A对B的作用力 故A、B错误； CD．若地面是有摩擦的，且A、B被推动，A、B也将以共同的加速度运动，对AB整体则有 解得 隔离对B分析，则有 解得 故C错误，D正确； 故选D。 5．C 【详解】A．0~0.2s内运动员做匀加速直线运动，0.2~0.5s内运动员做匀减速直线运动，故A错误； B．0.2~0.5s内运动员加速度大小 故B错误； C．v-t图线与t轴围成的面积等于位移，则0~0.5s内运动员平均速度的大小为 故C正确； D．运动员受重力和水的作用力，则 得 故D错误。 故选C。 6．C 【详解】AB．由于斜面粗糙，上滑时，根据牛顿第二定律 而下滑时，根据牛顿第二定律 上滑时加速度比下滑时大，即上滑时图象的斜率大于下滑时图象的斜率，A．B错误； CD．上滑与下滑的位移大小相同，即上滑与下滑图象与时间轴围成的面积大小相等，C正确，D错误。 故选C。 7．C 【详解】A．当小车水平向左启动时，加速度a的方向向左，金属桶受到向左摩擦力，A错误； B．当小车水平向右启动时，加速度a的方向向右，金属桶受到水平向右的摩擦力，B错误； C．当小车水平向右减速运动时，加速度a的方向向左，金属桶受到向左的摩擦力，再由牛顿第三定律，金属桶对小车的摩擦力水平向右，C正确； D．当小车水平向左减速运动时，金属桶受到的摩擦力水平向右，D错误； 故选C。 8．C 【详解】铁块与木板之间摩擦力的最大值为 木板与地面间的摩擦力的最大值为 当时，木板和铁块相对地面静止 当，并且木板和铁块一起相对地面加速运动时，设此时系统的加速度为a，根据牛顿第二定律，对整体有 对铁块有 可得 从此关系式可以看出，当时，M、m相对静止，则对整体有 对铁块 即 当拉力大于6N时，滑块受到的摩擦力为滑动摩擦力大小为4N，故得出的图象应为C。故ABD错误，C正确。 故选C。 9．C 【详解】A．对小球进行受力分析可知，小球受到的合力向左，所以加速度方向向左，且小车处于加速运动中，所以小车只能向左做加速运动，故A错误； B．只有当BC绳的拉力等于零时，小车的加速度才为gtanθ，故B错误； C．竖直方向合力为零，则 TACcosθ=mg 解得： 故C正确； D．由于AC绳上的拉力不变，而BC绳上的拉力会随着加速度的变化而变化，所以BC绳的拉力可以大于AC绳的拉力，故D错误． 故选C. 考点：牛顿第二定律的应用 【名师点睛】本题是牛顿第二定律的应用问题；解题的关键是正确对小球进行受力分析，知道加速度方向与合外力方向一致，能根据牛顿第二定律求解；注意解题时对临界状态的分析；此题难度适中． 10．A 【详解】根据牛顿第二定律 解得 故选A。 11．CD 【详解】A．对滑块，根据牛顿第二定律有，可得滑块的加速度大小，A错误； B．对木板，根据牛顿第二定律有，可得木板的加速度大小，B错误； C．根据运动学公式，滑块和木板达到共同速度时对滑块有 对木板有 解得，C正确； D．达到共同速度时，对滑块有 对木板有 滑块相对木板滑动的位移 解得，D正确。 故选CD。 12．BD 【详解】AB．设斜面倾角为，原来物体匀速下滑时有 即 与物体的重力无关，则施加竖直向下的力F后，仍有 故物体仍匀速下滑，故A错误，B正确； CD．若物块A原来加速下滑，有 故可得 施加F后，则根据牛顿第二定律 解得 故 施加力F后物块仍将匀加速下滑，加速度大于a，故C错误，D正确。 故选BD。 13．BD 【详解】AB．木块初速度为零，开始做加速运动，传送带足够长，故最后一起匀速，故A错误，B正确； CD．滑块向右加速阶段，加速度向右，故合力向右，静摩擦力向右；滑块匀速阶段，合力为零，故摩擦力为零，即不受摩擦力，故C错误，D正确。 故选BD。 14．BC 【详解】AB．设小球的质量均为，若水平面光滑，先用整体法求得 从左到右每根弹簧的弹力大小分别为 …… 所以 弹簧的伸长量之比为2022：2021：2020：……1，即从右到左每根弹簧的伸长量之比为1：2：3：……2022，选项A错误、B正确； C．若水平面粗糙，先用整体法求得加速度 从右到左有 …… 所以 选项C正确； D．因为弹簧的弹力不能突变，所以撤去的瞬间第2号小球受力情况不变，加速度不变，选项D错误。 故选BC。 15．AC 【详解】A．设绳子与水平面间得动摩擦因数为，绳子的质量为m，对绳子进行受力分析，根据牛顿第二定律 解得 绳子单位长度质量为 对绳子左端部分进行受力分析，根据牛顿第二定律 解得 所以F-x图像得斜率绝对值为 图线的斜率与绳与水平面间的动摩擦因数无关，故AC正确； B．图像的横轴截距为F0，故B错误； D．绳子静止且处于绷紧状态时受静摩擦力，故对整条绳子根据共点力平衡得 对左面部分绳子而言，根据共点力平衡得 所以绳子静止时图线仍然是一条倾斜的直线；若绳子没有绷紧时绳中的张力为零，故D错误。 故选AC。 16．BD 【详解】AB．物块相对于平板车滑动时的加速度 若其加速度一直不变，速度时间图像如图所示 有图像可以算出t=3s时，速度相等，为6m/s。由于平板车减速阶段的加速度大小为 故二者等速后相对静止，物块的加速度大小不变，方向改变。物块相对平板车滑动的时间为3s。故A错误，B正确； C．有图像可知，0-6s内，物块相对平板车滑动的位移的大小 故C错误； D．0-6s内，有图像可知，物块相对地面的位移大小 平板车相对地面的位移大小 二者之比为3：4，故D正确。 故选BD。 17． 【详解】列车的初速度 由运动学公式得，减速时的加速度大小 根据牛顿第二定律 所以 18．（1）2m/s2    （2）0.4    （3）121m 【分析】（1）根据加速度的定义式借口求得AB段运动的加速度； （2）根据加速度定义式求得减速阶段的加速度，根据牛顿第二定律求的摩擦因数； （3）利用0-12内的运动，结合速度时间公式求得AB段运动的时间，利用位移时间公式求得位移 【详解】（1）根据表中数据，可得： （2）根据表中数据，可得减速阶段加速度大小为：， 根据μmg=ma2， 解得：μ=0.4 （3）设从A到B所用时间为t，对于第12s有：a1t-a2（12-t）=v 代入数据可得：t=11s 达到B 点的速度为：vB=a1t=22m/s AB间的距离为：x＝t＝121m 19．（1）；（2）当时，有，当时，有，当时，有 【详解】（1）滑块从A到B过程有 解得 滑块滑上传送带时的速度为 解得 滑块在传送带上运动时有 解得 由于滑块与传送带的速度方向相反，则滑块在传送带上先做减速运动到速度为0，有 则滑块从右边滑出，有 解得 小滑块在传送带上留下的划痕长度为 （2）当AB长为s时，有 根据 解得 当时，解得 滑块从右端滑出，所用时间为 小滑块从传送带上滑离后在传送带上留下的划痕长度为 若，则滑块从左端滑出，其首先向右滑行的位移为 ， 这个过程的划痕为 接着反向加速运动有两种情况 ①从C点滑出时，其相对滑块的距离为 则划痕为 ②从C点滑出时，其相对滑块的距离为 则划痕为 综上所述，当时，有 当时，有 当时，有 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 $