2019人教版 新教材 必修一4.5 牛顿定律的运用课后练习四（含解析）考试试卷

2019人教版 新教材 必修一 第四章 第五节 牛顿定律的运用 课后练习四
一、单选题
1. 一重物在竖直向上的拉力作用下，开始竖直向上做直线运动，其速度随时间变化的图像如图所示图像在、阶段为直线，阶段为曲线，下列判断正确的是( )
A. 第末拉力大小为 B. 第内的拉力大于第内的拉力
C. 第末速度反向 D. 前内位移为
2. 如图所示，长方体木块、叠在一起，放在粗糙的水平桌面上，在水平向右的力的牵引下，一起做匀加速直线运动，则木块受到几个力的作用( )
A. B. C. D.
3. 如图所示，光滑固定斜面体的两个底角，，两个物块通过一绕过定滑轮的轻绳相 连放于两斜面上，给一沿斜面向下的初速度，结果刚好能沿斜面匀速下滑，若将、互换位置，并同时释放两物块，则的加速度重力加速度为( )
A. 大小为方向沿斜面向上 B. 大小为方向沿斜面向下
C. 大小为方向沿斜面向上 D. 大小为方向沿斜面向下
4. 某物体由静止开始做直线运动，物体所受合力随时间的变化图象如下图所示，下列关于该物体运动情况的说法正确的是( )
A. 物体在内做匀加速直线运动 B. 物体在末离出发点最远
C. 物体始终向同一方向运动 D. 物体在和在内的位移相同
5. 高跷运动是一项新型运动，图甲为弹簧高跷．当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后．人就向上弹起，进而带动高跷跳跃，如图乙．不计空气阻力，则下列说法正确的是( )
A. 人向上弹起过程中，一直处于超重状态
B. 人向上弹起过程中，踏板对人的作用力大于人对踏板的作用力
C. 弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力
D. 从最高点下落至最低点的过程，人先做匀加速运动后做匀减速运动
6. 若水平恒力在时间内使质量为的物体在光滑水平面上由静止开始移动一段距离，则的水平恒力在时间内，使质量为的物体在同一水平面上，由静止开始移动的距离是( )
A. B. C. D.
7. 如图示，有、两物体，，用细绳连接后放在光滑的斜面上，在它们下滑的过程中( )
A. 它们的加速度 B. 它们的加速度
C. 细绳的张力 D. 细绳的张力
8. 如图甲所示，当、两物块放在光滑的水平面上时，用水平恒力作用于的左端，使、一起向右做匀加速直线运动时的加速度大小为，间的相互作用力的大小为如图乙所示，当、两物块放在固定光滑斜面上时，此时在恒力作用下沿斜面向上做匀加速时的加速度大小为，、间的相互作用力的大小为，则有关，和、的关系正确的是( )
A.

B.
C. D.
9. 质量为的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为，且行驶过程中受到的摩擦力大小一定，汽车速度能够达到最大值为，那么当汽车的车速为时，汽车的瞬时加速度的大小为
A. B. C. D.
10. 一个质量为的物体，受到竖直向上的拉力作用时，以的加速度竖直向下做匀加速直线运动，则的大小为忽略空气阻力，取
A. B. C. D.
二、多选题
11. 沿竖直方向运动的电梯，其底板水平，一质量为的物体放在底板上，当电梯向上做加速度大小为的匀减速运动时，则下面说法正确的是
A. 此物体对电梯底板的压力大小为
B. 此物体对电梯底板的压力大小为
C. 物体此时处于失重状态
D. 物体受到的重力与电梯对物体的支持力是一对平衡力
12. 小平板车静止在光滑水平面上，物体以某一水平初速度滑向的一端，如图所示。由于、间存在摩擦，因而滑上后，开始做减速运动，开始做加速运动，设足够长，则当达到最大速度时，以下说法中正确的是：
A. 的速度大于的速度 B. 相对停止滑动
C. 的速度为零 D. 、开始做匀速直线运动
13. 如图所示，质量为、的物体随车厢以共同的加速度向右做匀加速直线运动，已知车厢底板光滑，连接两物体的轻质弹簧的弹簧劲系数为，则( )
A. 弹簧的形变量为 B. 弹簧的形变量为
C. 车厢后壁对的弹力为 D. 车厢后壁对的弹力为
14. 如图所示，一个质量为的人站在扶梯上，以加速度与扶梯一起沿斜面向上做匀加速运动，扶梯与水平面的夹角，人与扶梯的动摩擦因数，下列对人的受力分析正确的是
A. 人受的摩擦力为，方向沿斜面向上
B. 人受到的摩擦力大小为，方向水平向右
C. 人对扶梯的作用力方向竖直向下
D. 人受到的合外力为
三、计算题
15. 如图所示，质量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，在木板的左端放置一个质量、大小可以忽略的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数，取．
试求：若木板长，在铁块上加一个水平向右的恒力，经过多长时间铁块运动到木板的右端？
若在铁块上施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力，通过分析和计算后，请在图中画出铁块受到木板的摩擦力随拉力大小变化的图象．设木板足够长
16. 某一娱乐节目中，有一个拉板块的双人游戏，可考验两人的默契度。如图所示，一长、质量的木板靠在光滑竖直墙面上，木板右下方有一质量的小滑块可视为质点，滑块与木板间的动摩擦因数为，滑块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。一人用水平向左恒力作用在滑块上，另一人用竖直向上恒力拉动滑块，使滑块从地面由静止开始向上运动。
为使木板能向上运动，求必须满足什么条件？
若，为使滑块与木板能发生相对滑动，求必须满足什么条件？
游戏中，如果滑块上移时，滑块与木板没有分离，才算两人配合默契，游戏成功。现两人用力、时，请通过计算判断游戏能否成功？
17. 如图所示，倾角为的光滑斜面的下端有一水平传送带，传送带正以速度运动，运动方向如图所示．一个质量为的物体物体可以视为质点，从高处由静止沿斜面下滑，物体经过点时，不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面，都不计其速率变化．物体与传送带间的动摩擦因数为，物体向左最多能滑到传送带左右两端的中点处，重力加速度，则：
物体由静止沿斜面下滑到斜面末端的速度大小？
传送带左右两端间的距离为多少？
如果将物体轻轻放在传送带左端的点，它沿斜面上滑的最大高度为多少？
物体由静止沿斜面下滑一直到返回斜面最大高度的时间．
18. 如图所示，传送带与水平面的夹角为，当传送带静止时，在传送带顶端由静止释放小物块，小物块滑到底端需要的时间为。已知小物块与传送带间的动摩擦因数为，则
分析以下三种情况受力分析和相应的公式
传送带静止时
传送带逆时针转动
传送带顺时针转动
19. 如图，水平地面上的矩形箱子内有一倾角为的固定斜面，斜面上放一质量为的光滑球。静止时，箱子顶部与球接触但无压力。箱子由静止开始向右做匀加速运动，然后改做加速度大小为的匀减速运动至静止，若。
求：减速阶段光滑球受到箱子左壁和顶部的作用力
20. 如图所示，底座上固定一根直立长杆，总质量为，杆上套有质量为的圆环，让圆环从杆的上端由静止开始下滑，其加速度为求在下滑过程中，底座对水平面的压力多大？已知重力加速度，下滑过程摩擦力不变
1.【答案】
【解析】
【分析】
根据牛顿第二定律，合外力方向与加速度方向相同，当加速度与速度同向时物体做加速运动。
本题关键是明确直线运动中，物体加速时合力与速度同向；物体减速时合力与速度反向，基础题目。
【解答】
第末速度最大，加速度为，拉力大小等于重力，故A错误；加速，拉力大于重力；减速，拉力小于重力，故第末拉力大于第内的拉力，故B正确；
图线均在时间轴的上方，都为正方向，故 C错误；
前内位移一直增大，故D错误。
故选B。

2.【答案】
【解析】
【分析】
先对受力分析，判断之间是否有摩擦力，然后以为研究对象受力分析。
物体的受力分析一般按照重力、弹力、摩擦力的顺序进行分析；本题的难点在于静摩擦力的确定，应根据静摩擦力的特点认真分析确定是否存在静摩擦力，也可由假设法进行判定。
【解答】
先以为研究对象受力分析，处于静止即平衡状态，根据平衡条件所受合力为零，则水平方向受摩擦力，否则不会有加速度，即之间有摩擦力；与物体发生相互作用的有地球、水平桌面及物体，则物体受重力、桌面的支持力、对的压力及水平力；因在拉力作用下，物体相对于地面有相对运动的趋势，故B受地面对物体的摩擦力；及对的静摩擦力共个力，故D正确，ABC错误；
故选D。

3.【答案】
【解析】解：由题意知，恰好沿斜面匀速下滑时，由二力平衡有互换位置后，设的加速度为，方向沿斜面向下
由牛顿第二定律有：，解得，项正确．
故选：．
根据物体运动情况分析物体的受力情况，可以分别对两物体受力分析．互换位置后再分析物体受力情况，根据牛顿第二定律求出加速度．
难度不大，关键在于用隔离法分别分析两个物体受力情况，求出对调位置后物体沿斜面方向的合力，再用牛顿第二定律求解．注意多总结物体上斜面上的受力情况．最后一步比如容易以为只有有加速度，其实是两个物块这时加速度一样．
4.【答案】
【解析】
【分析】
题中知道物体的受力情况，可根据牛顿第二定律分析物体的运动情况，得到物体的运动性质、位移和速度的变化情况。
本题是应用牛顿第二定律，根据物体的受力情况定性分析物体的运动，也可作出物体的图象进行分析，特别要注意的是末物体的运动方向不是反向。
【解答】
A.在∽内，物体受到向正方向的恒力，物体向正方向做匀加速直线运动，在内，物体受到向负方向的恒力，物体继续向正方向做匀减速直线运动，故A错误；
B.末物体的速度为零，在∽内，物体受到向负方向的恒力，物体向负方向做匀加速直线运动，在内，物体受到向正方向的恒力，物体继续向负方向做匀减速直线运动，末速度为零，综上，物体在末离出发点最远，故B正确；
C.末物体的运动方向改变，做往复运动，故C错误；
D.根据对称性，物体在∽和∽内位移大小相等，但方向相反，位移不同，故D错误。
故选B。

5.【答案】
【解析】略
6.【答案】
【解析】
【分析】
根据牛顿第二定律分别求出物体的加速度，根据匀变速直线运动的位移与时间的关系求出位移。
本题考查了牛顿运动定律的基本应用，属于已知物体的受力求物体的运动的类型，按照规范化的步骤解题即可。
【解答】
质量为的物体的加速度：；
；
质量为的物体的加速度： ；
位移： ，故ABC错误，D正确。
故选 D。

7.【答案】
【解析】
【分析】
先以整体为研究对象进行分析，可求得整体的加速度；再用隔离法分析绳子的张力。
本题为简单的连接体问题，注意正确选取研究对象，一般先对整体分析可得出加速度，若分析内力时应采用隔离法进行分析。
【解答】
解：对整体受力分析可知，整体受重力、弹力；将重力沿斜面和垂直于斜面进行分析，则支持力与重力垂直于斜面的分力相平衡；合外力；
由牛顿第二定律可知：
，
解得：；故A正确，B错误；
对分析，可知受到的合力；
；
故说明细绳的张力为零；故CD错误；
故选A。
8.【答案】
【解析】解：对于图，根据牛顿第二定律，整体加速度，隔离对分析，对的作用力．
对于图，根据牛顿第二定律，整体的加速度．
隔离对分析，有：，解得：知，故D正确，、、C错误．
故选D．
先对整体分析，求出整体的加速度，从而比较出加速度的大小，再隔离分析，求出、之间的作用力，从而比较出作用力的大小．
解决本题的关键能够正确地进行受力分析，运用牛顿第二定律进行求解，以及掌握整体法和隔离法的运用．
9.【答案】
【解析】
【分析】
汽车速度达到最大后，将匀速前进，发动机的牵引力等于汽车受到的阻力，根据功率与速度关系公式，可以先求出摩擦阻力；当汽车的车速为时，根据先求出牵引力，再结合牛顿第二定律分析此时的加速度。
本题关键通过功率与速度关系公式，确定在不同情况下发动机牵引力的大小，然后根据牛顿第二定律分析汽车的运动状态。
【解答】
汽车速度达到最大后，将匀速前进，发动机的牵引力等于汽车受到的阻力：
由可得：
当汽车的车速为时有：
根据牛顿第二定律有：
解得：，故ABD错误，C正确。
故选C。

10.【答案】
【解析】
【分析】
对物体受力分析，明确物体受重力和拉力作用；因已知加速度和物体的重力；根据牛顿第二定律直接列式求解即可。
本题主要考查了牛顿第二定律直接应用，注意物体向下做匀加速直线运动；故加速度方向向下，拉力比重力小。
【解答】
对物体受力分析可知，物体受拉力和重力的作用；根据牛顿第二定律得：
，解得：，故A正确。
故选A。

11.【答案】
【解析】
【分析】
电梯和物体具有相同的加速度，隔离对物体分析，运用牛顿第二定律求出底板对物体的支持力大小，从而得出物体对底板的压力大小。
本题考查了牛顿第二定律、物体的弹性和弹力、超重和失重；解决本题的关键知道电梯与物体具有共同的加速度，结合加速度的方向，运用牛顿第二定律进行求解。
【解答】
电梯的加速度方向竖直向下，根据牛顿第二定律得，，解得：，则物体对电梯底板的压力为，故A错误，B正确；
C.电梯向上做加速度大小为的匀减速运动，加速度方向向下，物体此时处于失重状态，故C正确；
D.物体受到的重力大于电梯对物体的支持力，不是一对平衡力，故D错误。
故选BC。

12.【答案】
【解析】
【分析】
解答本题关键先分析、两物体的受力情况，根据牛顿第二定律判断它们的运动情况。
本题是木块在木板上滑动的类型，关键分析物体的受力情况，判断物体的运动情况。
【解答】
由题意，、两物体竖直方向所受的重力与弹力都平衡，物体受到水平向左的滑动摩擦力而做匀减速运动，物体受到水平向右的滑动摩擦力而做匀加速运动，当两者速度相等时，一起做匀速运动，此时物体达到最大速度，物体达到最小速度，故BD正确，AC错误。
故选BD。

13.【答案】
【解析】
【分析】
车厢水平向右做加速直线运动，两物体与车厢具有相同的加速度，根据隔离对物体分析，得出弹簧的形变量；再整体分析，求出车厢后壁对的弹力。
解决本题的关键的关键知道车厢和两物体具有相同的加速度，通过整体法和隔离法进行求解。
【解答】
物体与车厢具有相同的加速度，对物体分析，受重力支持和弹簧的拉力，根据牛顿第二定律得：，所以弹簧的形变量为，故A错误，B正确；
把、看作一个整体分析，受重力、支持力和车厢后壁对的弹力，根据牛顿第二定律得：，故C错误，D正确。
故选 BD。

14.【答案】
【解析】
【分析】
将加速度分解，而后对人沿水平方向应用牛顿第二定律求解即可；
分析人对扶梯的各个力，求其合力即可；
对人应用牛顿第二定律求解。
本题考查了牛顿第二定律的应用，解答时注意应用加速度的分解法。
【解答】
将人随扶梯运动的加速度沿水平和竖直方向分解，则有：，。
扶梯对人的摩擦力产生人的水平分加速度，由牛顿第二定律得：，方向水平向右，故A错误，B正确；
C.人对扶梯有：竖直向下的压力和水平向左的摩擦力，其合力即人对扶梯的作用力方向指向左下方，故C错误；
D.根据牛顿第二定律知，人在运动中所受合力为：，故D正确。
故选BD。

15.【答案】解：根据牛顿第二定律得
研究木块：
研究木板：
又，
联立解得：
滑块与木板之间的最大静摩擦力：
木板与地面之间的最大静摩擦力：
当时，木板与滑块都保持静止，
当、都运动，而且两者刚要相对滑动时，设此时的拉力大小为，根据牛顿第二定律得：
对：
对整体：
联立解得，，所以当时，、相对静止
则有：对整体：
对铁块：
即：
当时，相对滑动，此时摩擦力
画出铁块受到的摩擦力随力大小变化的图象如图．
答：若木板长，在铁块上加一个水平向右的恒力，经过时间铁块运动到木板的右端．
铁块受到的摩擦力随力大小变化的图象如图所示．
【解析】根据牛顿第二定律求出木块和木板的加速度，铁块运动到木板的右端时，铁块与木板的位移之差等于板长，由位移公式列式求出时间．
在木板的右端施加一个大小从零开始连续增加的水平向左的力时，分析木板与铁块的状态，根据平衡条件或牛顿第二定律求出铁块所受的摩擦力与的关系，画出图象．
对于两个物体，分析之间的关系是关键，往往有位移关系、时间关系、速度关系等等．还要灵活选择研究对象，加速度相同时可采用整体法求出整体的加速度．
16.【答案】解：滑块与木板间的滑动摩擦力：
对木板应有：
代入数据得：
对木板由牛顿第二定律有：
对滑块由牛顿第二定律有：
要能发生相对滑动应有：
代入数据可得：
对滑块由牛顿第二定律有：
设滑块上升的时间为，则：
对木板由牛顿第二定律有：
设木板在时间上升的高度为，则：
代入数据可得：
由于，滑块在上升到之前已经脱离了木板，游戏不能成功．
答：为使木板能向上运动，求必须满足
若，为使滑块与木板能发生相对滑动，求必须满足
游戏不能成功．
【解析】木板靠在光滑的墙壁上，若使木板能向上运动，则物块对木板的摩擦力应大于木板的重力，列出关系式计算可得．
由牛顿第二定律分别求出木板和物块的加速度，若物块的加速度大于木板的加速度即会发生相对滑动．
分别对木板和滑块分析，根据牛顿第二定律求出各自加速度，根据各自加速度求出位移，判断相对滑动的位移，与作比较，可得出结果．
本题看起来很复杂，需要细心分析，充分利用牛顿第二定律和运动之间的关系．
17.【答案】解：对物体在斜面上运动，有
代入数据得：
物体在传送带上速度为零时离最远，此时有：
所以：
又：
代入数据解得：
所以传送带的长度：
物体在传送带上返回到与传送带共速，有
代入数据得：
知物体在到达点前速度与传送带相等，又对物体从点到斜面最高点的过程中的加速度仍然为，则有：
得
开始时向下做匀加速直线运动，则：
得
物体在传送带上向左运动的时间：
物体在传送带上加速时的加速度大小与减速时的加速度大小相等，所以物体在传送带上向右加速的时间：
物体在传送带上做匀速直线运动的时间：
物体沿斜面向上运动的时间：
所以物体运动的总时间：
【解析】根据牛顿第二定律求出物体在斜面上运动的加速度，再根据匀变速直线运动的速度位移时间公式求出运动的末速度．
物体滑上传送带后做匀减速直线运动，结合牛顿第二定律和运动学公式求出离点的最大距离，然后求出传送带的长度．
物体在传送带上速度减为零后，返回做匀加速直线运动，根据运动学公式求出返回到点的速度，结合运动学公式求出上滑的最大高度．
结合各段的规律分别求出各段的时间，然后求和即可．
解决本题的关键知道物体在整个过程中的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解．
18.【答案】作业结束见作业平台
【解析】
【分析】
当传送带静止时，小物块沿传送带滑到底端，说明重力的下滑分力大于最大静摩擦力；若传送带顺时针转动，小物块所受的滑动摩擦力不变，加速度不变，运动时间与传送带静止时相同；若传送带逆时针转动，小物块下滑的加速度大于传送带时下滑的加速度，所用时间缩短。
本题关键分析滑动摩擦力方向，由牛顿第二定律分析加速度情况，即可判断物体的运动情况，确定运动时间的关系．
【解答】

19.【答案】解：设小球不受车厢的作用力，应满足：
解得：
减速时加速度的方向向左，此加速度有斜面的支持力与左壁支持力共同提供，当时，
左壁的支持力等于，此时小球的受力如图，
则：
解得：
【解析】该题中的第二问中，要注意选取受到的左壁的作用力等于的临界条件，以及临界速度．中档题目。
可以先设小球不受车厢的作用力，求得临界速度，然后使用整体法，结合牛顿第二定律即可求解。
20.【答案】解：由牛顿第二定律，得
对圆环：
设地面对的支持力为，对的摩擦力为
对底座：
由牛顿第三定律：
底座队水平地面的压力

【解析】环沿杆下滑的过程运动环受到摩擦力与重力的作用．再以底座为研究对象，受到重力、地面的支持力和环的滑动摩擦力，分析地面的支持力情况，再根据牛顿第三定律分析底座对地面的压力。
本题考查分析物体运动情况和受力开情况的能力，考虑问题要全面，不能漏解．该题也可以直接使用整体法解答。
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