人教版（2022）高一物理必修第一冊4.5牛頓運動定律的應(yīng)用鞏固練習(xí)（帶解析）

牛頓運動定律的應(yīng)用鞏固練習(xí)一、單選題（每一小題只有一個正確答案）一個原來靜止的物體，質(zhì)量是7kg，在14N的恒定合外力作用下，則

5s末的速度及5s內(nèi)通過的路程為(????)A.8

m/s?25

m B.2

m/s?25

m

C.10

m/s?25

m D.10

m/s?12.5

m如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩小球用兩輕彈簧連接懸掛于天花板上并處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知重力加速度為g.現(xiàn)在B上再施加一豎直向下的大小為mg的力，在力剛作用于B球的瞬間(

)

A.B求加速度大小為g2，A球加速度大小為g2

B.B求加速度大小為2g，A球加速度大小為0

C.B求加速度大小為0，A球加速度大小為g

D.B求加速度大小為g，A如圖所示，足夠長的水平傳送帶以v0=2m/s的速度勻速運行．t=0時刻，在左端輕放一質(zhì)量為m的小滑塊，t=2s時刻傳送帶突然被制動而停止．已知滑塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.2.則t=2.5s時滑塊的速度為(????)A.3m/s B.2m/s C.1m/s D.0一條足夠長的淺色水平傳送帶自左向右勻速運行．現(xiàn)將一個木炭包無初速地放在傳送帶的最左端，木炭包在傳送帶上將會留下一段黑色的軌跡．下列說法中正確的是(????)

A.黑色的徑跡將出現(xiàn)在木炭包的左側(cè)

B.木炭包的質(zhì)量越大，徑跡的長度越短

C.傳送帶運動的速度越大，徑跡的長度越短

D.木炭包與傳送帶間動摩擦因數(shù)越大，徑跡的長度越短如圖所示，傳送帶與地面成夾角θ=37°，以10m/s的速度逆時針轉(zhuǎn)動，在傳送帶上端輕輕地放一個質(zhì)量m=0.5kg的物體，它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，已知傳送帶AB的長度L=16m，則物體從A到B需要的時間為(????)

(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)A.1.6s B.2.1s C.455s 如圖所示，質(zhì)量為M的斜劈形物體放在水平地面上，質(zhì)量為m的粗糙物塊以某一初速度沿劈的粗糙斜面向上滑，至速度為零后又加速返回，而物體M始終保持靜止，則在物塊m上、下滑動的整個過程中(????)A.地面對物體M的摩擦力大小相同

B.地面對物體M的支持力總小于(M+m)g

C.地面對物體M的摩擦力先向右后向左

D.地面對物體M的摩擦力先向左后向右如圖所示，質(zhì)量為m1=2?kg

的物體A經(jīng)跨過定滑輪的輕繩與質(zhì)量為M=5?kg的箱子B相連，箱子底板上放一質(zhì)量為m2=1?kg的物體C，不計定滑輪的質(zhì)量和一切阻力，在箱子加速下落的過程中，取g=10?m/s2，下列正確的是(????)A.物體A處于失重狀態(tài)，加速度大小為10?m/s2

B.物體A處于超重狀態(tài)，加速度大小為20?m/s2

C.物體C處于失重狀態(tài)，對箱子的壓力大小為5?N如圖甲所示，足夠長的木板B靜置于光滑水平面上，其上放置小滑塊A。木板B受到隨時間t變化的水平拉力F作用時，木板B的加速度a與拉力F的關(guān)系圖象如圖乙所示，則小滑塊A的質(zhì)量為(????)A.4?kg B.3?kg C.2?kg D.1?kg如圖所示，初始時刻靜止在水平面上的兩物體A，B堆疊在一起，現(xiàn)對A施加一水平向右的拉力F，下列說法正確的是(????)

A.若地面光滑，無論拉力F為多大，兩物體一定不會發(fā)生相對滑動

B.若地面粗糙，A向右運動，B是否運動決定于拉力F的大小

C.若兩物體一起運動，則A、B間無摩擦力

D.若A、B間發(fā)生相對滑動，則物體A從物體B左端滑到右端的時間與拉力F的大小有關(guān)如圖所示，A、B兩物體的質(zhì)量分別為M和m，用跨過光滑定滑輪的輕繩相連，A物體與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，在A物體加速向右運動過程中(B物體落地前)，A的加速度大小為(????)A.g B.mgM C.mg?μMgM 二、多選題（有多個選項，錯選或多選均不得分）在水平面上靜止地放一足夠長木板N，將一鐵塊M放在木板上，在長木板的右端加一水平向右的拉力F，拉力的大小由零逐漸增大，已知鐵塊的質(zhì)量為2m、長木板的質(zhì)量為m，鐵塊與長木板間的摩擦因數(shù)為μ、長木板與水平間的動摩擦因數(shù)為0.5μ，且滿足最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力，重力加速度用g表示，則(????)A.如果外力F<2μmg，則鐵塊與長木板靜止在水平面上不動

B.如果外力F=52μmg，則鐵塊的加速度大小為13μg

C.如果外力F>3μmg，則鐵塊與長木板之間有相對運動

如圖所示，一足夠長的光滑斜面，傾角為θ，一彈簧上端固定在斜面的頂端，下端與物體b相連，物體b上表面粗糙，在其上面放一物體a，a、b間的動摩擦因數(shù)為μ(μ>tanθ)，將物體a、b從O點由靜止開始釋放，釋放時彈簧恰好處于自由伸長狀態(tài)，當(dāng)b滑到A點時，a剛好從b上開始滑動；滑到B點時a剛好從b上滑下，b也恰好速度為零，設(shè)a、b間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．下列對物體a、b運動情況描述正確的是(????)A.從O到A的過程，兩者一直加速，加速度大小從mgsinθ一直減小，在A點減為零

B.經(jīng)過A點時，a、b均已進入到減速狀態(tài)，此時加速度大小是g(μcosθ?sinθ)

C.從A到B的過程中，a的加速度不變，b的加速度在增大，速度在減小

D.經(jīng)過B點，a掉下后，b開始反向運動但不會滑到開始下滑的O點如圖所示，A、B兩小球的質(zhì)量相等，彈簧的質(zhì)量不計，傾角為θ的斜面光滑，系統(tǒng)靜止時，彈簧與細線均平行于斜面，在細線被燒斷的瞬間，下列說法正確的是(????)A.B球的受力情況未變，瞬時加速度為零

B.兩個小球的瞬時加速度均沿斜面向下，大小均為gsinθ

C.A球的瞬時加速度沿斜面向下，大小為2gsinθ

D.彈簧有收縮的趨勢，B球的瞬時加速度向上，A球的瞬時加速度向下，A、B兩球瞬時加速度都不為零如圖，小球從光滑斜面頂端A點由靜止滑下，到底端B點后平滑過渡進入粗糙水平面，滑行至C點停下，整個過程小球的速率隨時間變化的圖象如圖，g=10m/s2，由圖象可知(????)A.斜面傾角等于37°

B.粗糙水平面與物體間的摩擦因數(shù)為0.25

C.斜面長度為5m

D.粗糙水平面上BC長度為5

m三、計算題（寫清必要的解題步驟）如甲圖所示，質(zhì)量為M=4kg足夠長的木板靜止在光滑的水平面上，在木板的中點放一個質(zhì)量m=4kg大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。兩物塊開始均靜止，從t=0時刻起鐵塊m受到水平向右，大小如圖乙所示的拉力F的作用，F(xiàn)共作用時間為6s，(取g=10m/s2)求：

(1)鐵塊和木板在前2s的加速度大小分別為多少？

(2)鐵塊和木板相對靜止前，運動的位移大小各為多少？

(3)力F作用的最后2s內(nèi)，鐵塊和木板的位移大小分別是多少？

如圖所示，傳送帶與水平地面的傾角θ=37°，A、B兩端相距5.0m，質(zhì)量為M=10kg的物塊以v0=6.0m/s的速度沿AB方向從A端滑上傳送帶，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)處處相同，均為μ=0.5，傳送帶順時針勻速運轉(zhuǎn)。(g取10m/s2，sin

37°=0.6，cos

37°=0.8)求：

(1)當(dāng)運轉(zhuǎn)的速度v=2.0m/s時，物塊在傳送帶上上升的最大高度；

(2)運轉(zhuǎn)的速度至少為多大時，物塊從A點到達B點時間最短，最短時間又是多少？

如圖甲所示，質(zhì)量為M=5kg足夠長的長木板B靜止在水平面上，在其右端放一質(zhì)量m=1kg的小滑塊A(可視為質(zhì)點).初始時刻，A、B分別以v0向左、向右運動，A、B的v?t圖象如圖所示(取向右為正方向).若已知A向左運動的最大位移為4.5m，各接觸面均粗糙，g取10m/s2.求：

(1)A與B間的動摩擦因數(shù)μ1，地面與B的動摩擦因數(shù)μ2．

(2)從開始到最終停下，長木板B

如圖所示，輕彈簧的一端固定在地面上，另一端與木塊B相連，木塊A放在B上，兩木塊的質(zhì)量均為m，在豎直向下的力F作用下，A、B均靜止，然后將力F突然撤去，之后的運動過程中A、B始終不分離，重力加速度為g，問：

(1)力F剛撤去時，木塊A、B的加速度為多大？

(2)A、B共同運動到最高點時，B對A的支持力為多大？

(3)為使A、B始終不分離，力F應(yīng)滿足什么條件？

答案和解析1.C

解：根據(jù)牛頓第二定律得，物體的加速度為：a=Fm=147m/s2=2m/s2，

則5s末的速度為：v=at=2×5m/s=10m/s，

5s內(nèi)的路程為：x=12at解：在B上再施加一豎直向下的大小為mg的力前，上方的彈簧對整體的拉力是2mg，下方的彈簧對B球拉力是mg；

在B上再施加一豎直向下的大小為mg的力后，上方彈簧的拉力和下方的彈簧拉力不變，球A受重力，上方彈簧的拉力及下方彈簧的拉力，合力為：F合=F?mg?mg=0，故加速度為a=0；

對B，受到重力，向上的拉力，及向下的拉力，根據(jù)牛頓第二定律可知：mg+mg?mg=ma，解得a=g，故D正確，ABC錯誤。

3.【解答】物塊在傳送帶上的加速度為：a=μmgm=μg=2m/s2，達到傳送帶速度時的時間為：t1=v0a=2m/s2m/s2=1s，則物塊勻速運動的時間為：t

4.D

A、剛放上木炭包時，木炭包的速度慢，傳送帶的速度快，木炭包向后滑動，所以黑色的徑跡將出現(xiàn)在木炭包的右側(cè)，所以A錯誤．

BCD、木炭包在傳送帶上運動靠的是與傳送帶之間的摩擦力，摩擦力作為它的合力產(chǎn)生加速度，

所以由牛頓第二定律知，μmg=ma，所以a=μg，

當(dāng)達到共同速度時，不再有相對滑動，

由v2=2ax得，木炭包位移x木=v22μg，

設(shè)相對滑動的時間為t，

由v=at，得t=vμg，

此時傳送帶的位移為x解：物體放上傳送帶后，開始一段時間t1內(nèi)做初速度為0的勻加速直線運動，小物體受到沿斜面向下的摩擦力：

由牛頓第二定律得：mgsinθ+μmgcosθ=ma，解得：a=10m/s2，

當(dāng)物體速度增加到10m/s時產(chǎn)生的位移：x=v22a=1022×10=5m<16m，

所用時間為：t=va=1010=1s，

所以物體速度增加到10m/s后，由于mgsinθ>μmgcosθ，

物體將受沿傳送帶向上的摩擦力直線運動，

加速度：a2=mgsinθ?μmgcosθm=gsinθ?μcosθ=10×0.6?0.5×10×0.8=2m/sACD.物體先減速上滑，后加速下滑，加速度一直沿斜面向下，對整體受力分析，受到總重力、支持力和向左的靜摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律，有

在x軸上受力分析：f=macosθ…①

在y軸上受力分析：(M+m)g?N=(M+m)asinθ…②

物體上滑時，受力如圖，根據(jù)牛頓第二定律，有

mgsinθ+μmgcosθ=ma1…③

物體下滑時，受力如圖，根據(jù)牛頓第二定律，有

mgsinθ?μmgcosθ=ma2…④

由上分析可知，地面對斜面體的靜摩擦力方向一直未變，向左，但大小不同，故ACD錯誤；

B.由②式，地面對物體M的支持力總小于(M+m)g，故B正確；

7.解：AB.設(shè)加速度大小為a，對物體A，受到重力和拉力，根據(jù)牛頓第二定律，有：T?m1g=m1a；對物體BC整體，根據(jù)牛頓第二定律，有：(M+m2)g?T=(M+m2)a；

聯(lián)立解得：a=5m/s2，T=30N，物體A以的5m/s2加速度加速上升，超重，故A錯誤，B錯誤；

C.物體C受重力和支持力，根據(jù)牛頓第二定律，有：m2g?N=m2a解：由圖知，當(dāng)F=8N時，加速度為：a=2m/s2，

對整體分析，由牛頓第二定律有：F=(mA+mB)a，代入數(shù)據(jù)解得：mA+mB=4kg，

當(dāng)F大于8N時，A、B發(fā)生相對滑動，根據(jù)牛頓第二定律得：對B有：a=F?μm解：A、若地面光滑，整體研究，以B達到最大靜摩擦力時，加速度達到最大，再由牛頓第二定律，依據(jù)隔離法，求得拉力F，因此兩物體是否會滑動，拉力F有大小限制，故A錯誤；

B、若地面粗糙，A向右運動，根據(jù)摩擦力的方向，從而確定AB間，及地面與B間的摩擦力大小關(guān)系，從而確定運動情況，B是否運動與拉力F大小無關(guān)，故B錯誤；

C、若兩物體一起運動，不論是勻速，還是變速，則A、B間一定存在摩擦力，故C錯誤；

D、若A、B間發(fā)生相對滑動，則物體A從物體B左端滑到右端的時間，設(shè)為t，則有12aAt2?12aBt2=L，而A的加速度大小與拉力F的大小有關(guān)，故D正確；

故選：D．

A、若地面光滑，則由AB間達到最大靜摩擦力，結(jié)合牛頓第二定律，求得最大加速度，從而求得拉力F；

B、當(dāng)?shù)孛娲植?，B是否運動，取決于ABB落地前，AB具有相同的加速度，對于AB整體由牛頓第二定律得：mg?μMg=(M+m)a

解得：a=mg?μMgM+m，故D正確，ABC錯誤。

11A.N與地面的最大靜摩擦力f=0.5μ×3mg=1.5μmg，若F<2μmg，可知鐵塊與長木板不一定靜止在水平面上不動，故A錯誤；

B.如果外力F=52μmg，假設(shè)M和N保持相對靜止，整體的加速度a=F?0.5μ?3mg3m=13μg，此時M和N間的摩擦力f′=2ma=2μmg3<2μmg，假設(shè)成立，可知鐵塊的加速度為13μg，故B正確；

C.M和N發(fā)生相對滑動的臨界加速度a=μg，對整體分析，F(xiàn)?0.5μ?3mg=3ma，解得發(fā)生相對滑動的最小外力F=4.5μmg，故C錯誤；

D.A、釋放時彈簧恰好處于自由伸長狀態(tài)，斜面光滑，二者具有向下的加速度，彈簧伸長，彈簧拉力增大，則二者做加速度逐漸減小的加速運動，

以a為研究對象，取沿斜面向下為正方向，有：mgsinθ?f=ma

得：f=mgsinθ?ma

可見只要a物體具有向下的加速度，則f<mgsinθ<μmgcosθ，即所受摩擦力小于最大靜摩擦力，物體不會滑動，

當(dāng)二者加速度為零，即(M+m)gsinθ=F彈，之后彈簧繼續(xù)伸長，則ab開始具有沿斜面向上的加速度，即開始減速運動，以a為研究對象，取沿斜面向上為正方向，有：

f′?mgsinθ=ma′

當(dāng)f′有最大值時a′有最大值，又fmax=μmgcosθ

則a′=μgcosθ?gsinθ，之后b加速度繼續(xù)增大而a加速度保持不變，二者發(fā)生相對滑動，

故經(jīng)過A點時，a、b均已進入到減速狀態(tài)，此時加速度大小是g(μcosθ?sinθ)，A錯誤，BC正確；

D、在a掉下后，b將以新的平衡位置為中心做簡諧振動，由對稱性可推斷出b將沖過O點，即b的最高點將在O點之上，選項D錯誤．

解：設(shè)兩球的質(zhì)量均為m，對B分析，知彈簧的彈力F=mgsinθ，

當(dāng)燒斷細線的瞬間，彈簧的彈力不變，隔離對B分析，B的受力情況不變，合力為零，則瞬時加速度為零．

對A，根據(jù)牛頓第二定律得，aA=F+mgsinθm=2gsinθ，方向沿斜面向下．故A、C正確，B、DA.物體從A到B過程，斜面光滑，所以有：mgsin

α=ma1…①，從圖象上可以讀出：a1=5

m/s2…②聯(lián)立①②解得：，所以A錯誤；

B.從B到C過程有：ma2=μmg…③從圖象上可以讀出，在BC段的加速度大小a2=2.5

m/s2…④聯(lián)立③④解得：μ=0.25，所以B正確；

C.斜面長為：s1=12×5×1m=2.5

m，所以C錯誤；

D.BC長度為：s2=12×5×2m=5

m，所以D正確。

15.解：(1)前2s，對鐵塊m：F?μmg=ma1，

代入數(shù)據(jù)解得：a1=3m/s2

對M：μmg=Ma2，

代入數(shù)據(jù)解得：a2=2m/s2

(2)2s內(nèi)m的位移為x1=12a1t12=12×3×22m=6m

M的位移為x2=12a2t12=12×2×22m=4m

2s后，對m，F(xiàn)′?μmg=ma′1，代入數(shù)據(jù)a′1=1m/s2，勻加速；

對M，μmg=Ma2′代入數(shù)據(jù)解得a′2=2m/s2