4.5 牛顿运动定律的应用 同步作业中等版-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（同步作业中等版） 一、单选题 1．雨滴在空气中由静止开始沿竖直方向下落，雨滴运动的速度v随时间t的变化关系如图所示，经过时间t1，速度达到vm，此后雨滴以速度vm做匀速直线运动．雨滴的质量为m（保持不变），重力加速度为g．在0～t1时间内，雨滴受到的空气阻力 A．不变 B．减小 C．增大 D．先增大后减小 2．如图甲所示，一足够长的质量为的木板静止在水平面上，时刻质量也为的滑块从板的左端以初速度水平向右滑行。若时间内滑块加速度大小为，时间内滑块加速度大小为。滑块与木板、木板与地面的动摩擦因数分别为、，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。滑块运动的图像如图乙所示，则有（    ）    A． B． C． D． 3．如图，光滑斜面固定于水平面，滑块A、B叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，A上表面水平．则在斜面上运动时，B受力的示意图为 （ ） A． B． C． D． 4．如图所示，质量为m的小球放在内壁光滑的盒子内，盒子从倾角为θ的斜面顶端下滑，已知盒子和斜面间的摩擦系数为μ，那么在盒子下滑过程中，小球对盒子侧壁的压力的大小及方向是（　　） A．mgsinθ，沿斜面向下 B．μmgcosθ，沿斜面向下 C．mg（sinθ-μcosθ），沿斜面向下 D．以上结论都不对 5．如图所示，水平地面上两物块用细线相连，两物块质量均为，与地面之间的滑动摩擦力大小均为，细线能承受的最大拉力为。若在水平拉力F作用下，两物块一起向右做匀加速直线运动，F的最大值为（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，有一半圆，其直径水平且与另一圆的底部相切于O点，O点恰好是下半圆的圆心，它们处在同一竖直平面内。现有三条光滑直轨道AOB、COD、EOF，它们的两端分别位于上下两圆的圆周上，轨道与竖直直径的夹角关系为。现让一小物块先后从三条轨道顶端由静止下滑至底端，则小物块在每一条倾斜轨道上滑动时所经历的时间关系为（　　） A． B． C． D． 7．以6m/s的速度匀速上升的水火箭，当升到离地面14.5m高时，从水火箭上落下一小球，小球的质量为0.5kg，假设小球在运动过程所受阻力大小恒为1N。则小球从水火箭落下后大约经过多长时间到达地面（　　） A．1.7s B．1.9s C．2.5s D．4.0s 8．如图所示，粗糙的水平地面上有两块材料完全相同的木块A、B，A的质量为m1，B的质量为m2，A、B之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力F作用在A上，A、B开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面，系统仍加速运动。则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是（　　） A．无论粘在哪个木块上面，系统的加速度都将不变 B．若粘在木块A上面，绳的拉力增大 C．若粘在木块B上面，绳的拉力增大 D．无论粘在哪个木块上面，绳的拉力都增大 9．一间新房要盖屋顶，为使下落的雨滴能够用最短的时间淌离屋顶，则所盖屋顶的顶角应为（设雨滴沿屋顶下淌时，可看作它在光滑的斜坡上下滑）（     ） A．60° B．90° C．120° D．150° 10．如图所示，弹簧的一端固定在天花板上，另一端连一质量m＝2kg的秤盘，盘内放一个质量M＝1kg的物体，秤盘在竖直向下的拉力F作用下保持静止，F＝30N，在突然撤去外力F的瞬间，物体对秤盘的压力大小为(g＝10 m/s2)(　　) A．10 N B．15 N C．20 N D．40 N 二、多选题 11．如图所示，倾角为的斜面上有质量分别为、的A、B两物块，它们之间用轻线连接，用始终平行于斜面向上的拉力F拉A，使它们沿斜面匀加速上升，A、B与斜面间的动摩擦因数均为。为了减小轻线上的张力，可行的办法是（　　） A．减小拉力F B．只增大A的质量 C．只减小倾角 D．只减小动摩擦因数 12．质量分别为1kg和2kg的物块A、B放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连，如图所示，今用大小为F=9N的力作用在A上使AB相对静止一起向左匀加速运动，则下列说法正确的是（　　）    A．弹簧的弹力大小等于8N B．弹簧的弹力大小等于6N C．突然撤去F瞬间，A的加速度大小为0 D．突然撤去F瞬间，B的加速度大小为3m/s2 13．如图甲所示，长木板A静止在光滑水平面上，另一质量为2 kg的物体B（可看作质点）以水平速度滑上长木板A的表面。由于A、B间存在摩擦，之后的运动过程中A、B的速度—时间图像如图乙所示。g取，下列说法正确的是（　　） A．长木板A、物体B所受的摩擦力均与运动方向相反 B．A、B之间的动摩擦因数 C．1s末物块B从木板A的右端滑落 D．长木板A的质量是4 kg 14．机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李．如图所示，以恒定速率运行的传送带与水平面间的夹角，转轴间距。工作人员沿传送带方向以速度从传送带顶端推下一件小包裹（可视为质点）。小包裹与传送带间的动摩擦因数。取重力加速度，，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以下说法正确的是（    ） A．小包裹刚滑上传送带时的加速度大小为 B．小包裹在传送带上运动的时间为 C．小包裹相对于传送带滑行的距离是 D．如果传送带以相同的速率顺时针转动，小包裹将不能滑至传送带底端 15．一辆小车静止在水平地面上，bc是固定在车上的一根水平杆，物块M穿在杆上，M通过细线悬吊着小物体m，m在小车的水平底板上，小车未动时细线恰好在竖直方向上，现使小车如下图分四次分别以a1、a2、a3、a4向右匀加速运动，四种情况下M、m均与车保持相对静止，且图(1)和图(2)中细线仍处于竖直方向，已知a1∶a2∶a3∶a4＝1∶2∶4∶8，M受到的摩擦力大小依次为Ff1、Ff2、Ff3、Ff4，则下列说法正确的是(　　) A．Ff1∶Ff2＝1∶2 B．Ff1∶Ff2＝2∶3 C．Ff3∶Ff4＝1∶2 D．tanα＝2tanθ 16．如图所示，质量mB=2kg的水平托盘B与一竖直放置的轻弹簧焊接，托盘上放一质量mA=1kg的小物块A，整个装置静止。现对小物块A施加一个竖直向上的变力F，使其从静止开始以加速度a=2m/s2做匀加速直线运动，已知弹簧的劲度系数k=600N/m，g=10m/s2。以下结论正确的是（　　） A．变力F的最小值为2N B．变力F的最小值为6N C．小物块A与托盘B分离瞬间的速度为0.2m/s D．小物块A与托盘B分离瞬间的速度为m/s 三、解答题 17．如图所示，有一足够长的水平传送带以2 m/s的速度匀速运动，现将一物体轻轻放在传送带上，若物体与传送带间的动摩擦因数为0.5，则传送带将该物体传送10 m的距离所需时间为多少?（取） 18．一名滑雪者在倾斜的雪道上由静止开始匀加速滑下，经的时间下滑了，随即进入与倾斜雪道平滑连接的水平雪地做匀减速直线运动，如图所示。已知运动员与其全部装备的总质量，取。不计空气阻力。 (1)求运动员在倾斜的雪道上下滑时的加速度a的大小； (2)求运动员滑到倾斜雪道底端时速度v的大小； (3)若滑雪者在水平雪地上滑行的长度为100m，求滑雪者与水平雪地间的动摩擦因数μ。 19．如图所示，一个长为L，质量为M的木板，静止在光滑水平面上，一个质量为m的物块（可视为质点），以水平初速度v0，从木板的左端滑向另一端，设物块与木板间的动摩擦因数为μ，当物块与木板相对静止时，物块仍在长木板上物块相对木板的位移为d，木板相对地面的位移为s。则在此过程中：（已知重力加速度为g） （1）摩擦力对物块做功是多少？ （2）摩擦力对木板做功是多少？ （3）木板动能的增量是多少？ （4）由于摩擦而产生的热量是多少？ 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 C C A B A B C C B C 题号 11 12 13 14 15 16 答案 AB BD BD BC ACD BC 1．C 【详解】v-t图象切线斜率不断减小，根据速度时间图象的斜率表示加速度，可知雨滴运动的加速度在减小，根据牛顿第二定律得 mg-f=ma，可知，阻力在增大，故ABD错误，C正确．故选C． 2．C 【详解】AB．图线的斜率表示加速度，可知 AB错误； CD．由图像分析可知，时间内滑块相对木板向右滑动，木板相对地面向右滑动，时刻滑块与木板达到共同速度，时间内滑块与木板相对静止一起减速到速度为零，对木板 则有 >2 C正确，D错误。 故选C。 3．A 【详解】将A、B作为一个整体，则一起冲上斜面时，受重力及斜面的支持力，合力沿斜面向下，然后再用隔离体法，单独对B进行受力分析可知，B受摩擦力一定沿水平方向上，且一定水平向左，竖直方向上重力大于支持力这样才能使合力沿斜面向下了，故A正确，BCD错误． 4．B 【详解】根据牛顿第二定律，对整体有 对小球 联立解得 方向沿斜面向上，根据牛顿第三定律小球对盒子侧壁的压力的大小μmgcosθ，方向沿斜面向下。 故选B。 5．A 【详解】对两个物块整体由牛顿第二定律 对后面物块由牛顿第二定律 联立可得F的最大值为 故选A。 6．B 【详解】设上面圆的半径为R，下面圆的半径为r。轨道EF长度为 滑块沿EF下滑的加速度由受力分析可知 由公式 可得运动时间 轨道与竖直方向的夹角越小，时间越短，根据判断 故选B。 7．C 【详解】小球上升阶段的加速度 上升的时间 上升的高度 下降阶段的加速度 下降用时间 则共用时间为 t=t1+t2=2.5s 故选C。 8．C 【详解】粘上橡皮泥前，以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得 以B为对象，根据牛顿第二定律可得 可得绳的拉力大小为 粘上橡皮泥后，以A、B、橡皮泥为整体，根据牛顿第二定律可得 若粘在木块A上面，以B为对象，根据牛顿第二定律可得 解得 若粘在木块B上面，以B为对象，根据牛顿第二定律可得 解得 故选C。 9．B 【详解】因雨滴沿屋顶运动过程中仅受重力和支持力作用（摩擦力忽略不计），设其运动的加速度为a，屋顶的顶角为2α，则由牛顿第二定律易得 又因房屋的前后间距已定，设为2b，则雨滴滑动经过的屋顶面长度 由 解得 显然当时对应的时间t最小，即屋顶的顶角应取90°。 故选B。 10．C 【详解】当突然撤去外力F的瞬时，物体和秤盘所受的合外力大小 方向竖直向上，对物体和秤盘整体，由牛顿第二定律可得 秤盘原来在竖直向下的拉力F作用下保持静止时，弹簧对秤盘向上拉力大小为 对秤盘，由牛顿第二定律 解得物体对秤盘的压力 故选C。 11．AB 【详解】根据牛顿第二定律，对整体有 可得，加速度大小为 对B由牛顿第二定律 得到轻线上的张力为 可知，则要减小T，可减小拉力F或增大A的质量，与倾角、动摩擦因数无关。 故选AB。 12．BD 【详解】对整体由牛顿第二定律得： 对B F=mBa=2×3=6N 撤去F的瞬间，弹簧的弹力不变，由牛顿第二定律，对A： 对B： 所以BD正确，AC错误． 故选：BD。 13．BD 【详解】A．由题意可知，A木板的运动方向与其摩擦力方向相同，物块B运动方向与其摩擦力方向相反，故A错误； B．由图象知B的加速度大小为 对B进行分析有 可解得 故B正确； C．由图可知内二者相对运动，之后相对静止一起匀速运动，故C错误； D．长木板A的加速度大小为 由 联立两式可解得 即A物体的质量是B物体的两倍，长木板A的质量是4kg，故D正确。 故选BD。 14．BC 【详解】A．由于 可知小包裹刚滑上传送带时受到的摩擦力方向向上，根据牛顿第二定律可得，加速度大小为 方向沿传送带向上，故A错误； BC．小包裹减速到与传送带共速所用时间为 此过程小包裹下滑的位移为 共速后，小包裹与传送带相对静止一起匀速运动，则匀速阶段的时间为 则小包裹在传送带上运动的时间为 小包裹相对于传送带滑行的距离为 故BC正确； D．如果传送带以相同的速率顺时针转动，小包裹先向下减速到速度为0时，下滑的距离为 可知小包裹能滑至传送带低端，故D错误。 故选BC。 15．ACD 【详解】AB、甲乙两图中，M水平方向只受静摩擦力作用，根据牛顿第二定律得：，，而，则，故A正确，B错误； C、丙丁两图中，对m和M整体受力分析，受总重力(M+m)g、支持力N、摩擦力f，如图 根据牛顿第二定律，有，所以，故C正确， D、对物体m隔离受力分析，可得，而，所以，故D正确； 故选ACD． 【点睛】前两图中，M是由静摩擦力提供加速度的，根据牛顿第二定律直接求解f1和f2的关系；后两图中对小球和滑块整体受力分析，根据牛顿第二定律列式求解，通过对m隔离分析可判断图中角的关系． 16．BC 【详解】AB．A、B整体受力产生加速度，则有 可得 当FN最大时，F最小，即刚开始施力时，FN最大且等于A和B的重力之和，则 故A错误，B正确； CD．刚开始，弹簧的压缩量为 A、B分离时，其间恰好无作用力，对托盘B，由牛顿第二定律可知 解得 物块A在这一过程的位移为 由运动学公式可知 代入数据得 故C正确，D错误。 故选BC。 17．5.2s 【详解】以放到传送带上的物体为研究对象，在竖直方向受重力和支持力，在水平方向受滑动摩擦力，如图所示，做的勾加速直线运动根据牛顿第二定律，水平方向 ． 竖直方向 ， 又 ， 解得 ． 设经过时间，物体速度达到传送带的速度，据匀加速直线运动的速度公式 ， 解得 ， 可得时间内物体的位移 ． 物体位移为0.4m时，物体的速度与传送带的速度相同，0.4s后物体不受摩擦力，开始做匀速运动， ，， 解得 ， 则传送带将物体传送10 m所需时间为 ． 18．(1) (2) (3) 【详解】（1）运动员沿倾斜雪道下滑过程有 求得 （2）运动员滑到倾斜雪道底端时速度大小为 （3）滑雪者在水平雪地上匀减速滑行至停止的过程有 根据牛顿第二定律有 联立解得 19．（1）；（2）；（3）；（4） 【详解】（1）物块与长木板之间的摩擦力大小为Ff=μmg，物块相对地面的位移大小为s+d，摩擦力对物块做的功为 （2）摩擦力对木板做的功为 （3）根据动能定理，木板动能的增量等于合外力对木板做的功（亦即摩擦力对木板做的功）为 （4）由于摩擦而产生的热量，等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，即 答案第1页（共2页） 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