教科版必修15 牛顿运动定律的应用随堂练习题

2020-2021学年新人教版必修第一册

4.5牛顿运动定律的应用 课时作业3（含解析）

1．如图所示为水平匀速转动的传送带，一个物块以某一速度从左边冲上传送带，则小物块运动的v-t图 象不可能是（　　）

A． B．

C． D．

2．如图所示，在水平地面上有一个小车，小车内的底面水平且光滑，侧面竖直且光滑，小球A用细线悬挂于右侧面，细线与竖直方向的夹角为37°，小球B放在小车的左下角，并与左侧面接触，小车向右做匀加速直线运动，A球与右侧壁的弹力为零，已知sin37°=0. 6，重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是

A．小车的加速度为7. 5m/s2

B．小球B和左侧壁之间可能没有弹力

C．小球B和小车底面之间可能没有弹力

D．小球A和小球B受到的合力一定相同

3．如图所示，一水平的浅色长传送带上放置一质量为m的煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a开始运动，当其速度达到v后，便以此速度做匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动，关于上述过程，以下判断正确的是（重力加速度为g）（　　）

A．μ与a之间一定满足关系

B．煤块从开始运动到相对于传送带静止经历的位移为

C．煤块从开始运动到相对于传送带静止经历的时间为

D．黑色痕迹的长度为

4．如图所示，A、B两物块的质量分别为m和2m，静止叠放在光滑水平地面上。现对B施加一水平拉力F，A、B两物体一起向右做匀加速直线运动。则A对B的摩擦力的大小为（　　）

A． B． C． D．F

5．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＝

6．如图所示，一个正方形纸板放在水平桌面上，纸板的右边缘与桌面的右边缘对齐，一个砝码放在纸板的正中心，砝码的质量为纸板质量的3倍，砝码与纸板、纸板与桌面间的动摩擦因数均为。现对纸板施加一个水平向右、大小等于砝码重力的拉力，之后纸板离开桌面时，砝码也离开桌面，则动摩擦因数的值为（    ）

A． B． C． D．

7．如图所示，P是位于水平粗糙桌面上的物块，用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳将P与钩码Q相连，Q的质量为m，在P向右加速运动的过程中，桌面上的绳子始终是水平的，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．P对桌面的摩擦力和桌面对P的摩擦力为一对平衡力

B．桌面对P的摩擦力与绳子对P的拉力为一对平衡力

C．绳中的拉力小于钧码的重力，钩码处于失重状态

D．绳中的拉力与钩码的重力大小相同

8．一质点（）正自东向西在光滑水平面上做匀速直线运动，速度大小为4m/s，从某时刻起受到一个沿东西方向的力作用，如图，是该力随时间周期性的变化图像（从该时刻开始计时，规定向东方向为正方向）下列说法正确的是（　　）

A．从该时刻起，质点一直向东运动

B．从该时刻起，质点做往复运动

C．8s末质点的速度大小为12m/s

D．8s末质点的速度大小为4m/s

9．质量为m的光滑圆柱体A放在质量也为m的光滑“V型槽B上,如图,α=60°,另有质量为M的物体C通过跨过定滑轮的不可伸长的细绳与B相连,现将C自由释放,则下列说法正确的是（ ）

A．若A相对B未发生滑动,则A、B、C三者加速度相同

B．当M=2m时,A和B共同运动的加速度大小为g

C．当时，A和B之间的正压力刚好为零

D．当时,A相对B刚好发生滑动

10．一斜面置于粗糙水平面上，足够长的斜面上一物块沿斜面匀速下滑。如图所示，物块下滑过程中，先后对物块单独施加三个方向的外力，沿斜面向下的外力F1，竖直向下的外力F2，垂直斜面向下的外力F3，各力单独施加过程中，物块继续运动，则下列说法中正确的是（　　）

A．对物块单独施加外力F1时，地面对斜面的摩擦力水平向右

B．对物块单独施加外力F1时，斜面与地面之间的摩擦力为零

C．对物块单独施加外力F2时，物块将加速向下运动

D．对物块单独施加外力F3时，地面对斜面的摩擦力水平向左

11．如图所示，物块A叠放在物块B上，B置于光滑水平地面上，A、B间的动摩擦因数μ=0.4，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现对B施加一个向右的水平力F，A、B的加速度大小分别为aA、aB，则下列判断可能正确的是（取重力加速度g=10m/s2）（　　）

A．aA=2m/s2，aB=3m/s2 B．aA=3m/s2，aB=3m/s2

C．aA=4m/s2，aB=5m/s2 D．aA=5m/s2，aB=5m/s2

12．如图所示，A、B两物体叠放在水平桌面上，轻质细绳一端连接B，另一端绕过定滑轮连接C物体。已知A的质量为m，B的质量为M。A、B之间的动摩擦因数为，B与桌面之间的动摩擦因数为。C由静止释放，在C下落的过程中（C未落地，B未碰滑轮）。下列说法正确的是（　　）

A．若，当C的质量时，A、B之间的摩擦力为0

B．若，当C的质量时，绳子拉力为

C．若，当C的质量时，A、B之间的摩擦力为

D．若，当C的质量时，A的加速度为

13．如图所示，静止在水平地面上倾角为θ上表面光滑的斜面体上，有一斜劈A，A的上表面水平且放有一斜劈B，B的上表面上有一物块C，A、B、C一起沿斜面匀加速下滑。已知A、B、C的质量均为m，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A．A、B间摩擦力为零

B．C可能只受两个力作用

C．A加速度大小为

D．斜面体受到地面的摩擦力为零

14．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体A连接（另有一个完全相同的物体B紧贴着A，不粘连），弹簧水平且无形变．用水平力F缓慢推动物体B，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体A．B静止．撤去F后，物体A．B开始向左运动，已知重力加速度为g，物体A．B与水平面间的动摩擦因数为μ．则

A．撤去F瞬间，物体A．B的加速度大小为

B．撤去F后，物体A和B先做匀加速运动，再做匀减速运动

C．物体A．B一起向左运动距离时获得最大速度

D．若物体A．B向左运动要分离，则分离时向左运动距离为

15．如图甲所示，质量为m2的长木板静止在光滑的水平面上，其上静止一质量为m1的小滑块，现给木板施加一随时间均匀增大的水平力F，满足F=kt（k为常量，t代表时间），长木板的加速度a随时间t变化的关系如图乙所示。已知小滑块所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（　　）

A．在0~2s时间内，小滑块与长木板间的摩擦力增大

B．小滑块与长木板间的动摩擦因数

C．m1与m2之比为1：3

D．当小滑块从长木板上脱离时，其速度比长木板小0.5m/s

16．质量为3kg的物体，静止于水平地面上，在10N的水平拉力作用下，开始沿水平地面做匀加速直线运动，物体与地面间的摩擦力是4N．求：

（1）物体在3s末的速度大小．

（2）物体在3s内发生的位移大小．

参考答案

1．D

【解析】

【分析】

【详解】

A．如果物块初速度比传送带速度小，一直加速，或先加速后匀速，故A正确；

B．物体的运动性质取决于物块的初速度和传送带的速度的大小，如果相等，直接做匀速直线运动，故B正确；

C．如果物块速度大，可以一直减速，减到B点速度刚好能和传送带共速，故C正确；

D．也可以到B点前和传送带共速，之后一起匀速运动，但是不能减到零，故D错误；

本题选择不可能的，故选D。

2．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．设小车的加速度为a，对小球A受力分析如图所示，对A球由牛顿第二定律得：

解得：

故A正确；

B．小球B向右做匀加速运动，小球B和左侧壁之间有弹力提供加速度，故B错误；

C．因小球B竖直方向受力平衡，故底面对小球B的支持力等于小球B的重力，故C错误；

D．小球A和小球B加速度相同，但质量不一定相同，所以二者受到的合力不一定相同，D错误.

3．C

【解析】

【分析】

【详解】

A．要发生相对滑动，传送带的加速度需大于煤块的加速度，即，则，故A错误；

BCD．根据牛顿第二定律得，煤块的加速度

则煤块从开始运动到相对于传送带静止所需的时间为

此过程煤块的位移为

此过程传送带的位移为

煤块相对于传送带的位移即黑色痕迹的长度为

故C正确，B、D错误。

故选C。

4．A

【解析】

【分析】

【详解】

由牛顿第二定律，对A、B系统有

对A

解得

由牛顿第三定律得

A正确，BCD错误。

故选A。

5．D

【解析】

【分析】

【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。

6．B

【解析】

【分析】

【详解】

设纸板长为2L，纸板质量为m，则砝码质量为3m，则

对砝码进行受力分析，可知砝码受向左的摩擦力

根据牛顿第二定律

解得

对纸板根据牛顿第二定律

解得纸板的加速度

由题可知，砝码与纸板分别运动L和2L时离开桌面，用时一样，根据

砝码用时

纸板用时

解得

故选B。

7．C

【解析】

【分析】

【详解】

A. P对桌面的摩擦力和桌面对P的摩擦力为一对作用力和反作用力，A错误;

B. P向右加速运动，桌面对P的摩擦力小于绳子对P的拉力，不是平衡力，B错误;

CD. P向右加速运动，Q向下加速，绳中的拉力小于钧码的重力，钩码处于失重状态，C正确，D错误。

故选C。

8．D

【解析】

【分析】

【详解】

A．由牛顿第二定律可得在0~2s时间内质点的加速度

加速度方向向东，因此质点向西做匀减速运动，初速度是4m/s，所以1s后质点开始向东做匀加速运动，A错误；

B．由以上计算分析知，1s~2s时间内质点向东做匀加速运动，t=2s时刻的速度是4m/s，2s~4s时间内质点的加速度

加速度方向向西，质点向东做匀减速运动，在t=4s时刻，质点的速度是零，t=4s后质点继续向东做匀加速运动，B错误；

CD．在4s~6s时间内质点的加速度

加速度方向向东，质点在t=6s时刻的速度是8m/s，在6s~8s时间内质点的加速度

加速度方向向西，质点向东做匀减速运动，t=8s时刻的速度是4m/s，C错误，D正确。

故选D。

9．D

【解析】

【分析】

由题中“有质量为M的物体C通过跨过定滑轮的不可伸长的细绳与B相连”可知，本题考查牛顿第二定律和受力分析，运用整体法和隔离法可分析本题。

【详解】

A、若A相对B未发生滑动，则AB可看做整体，加速度相同，C的运动方向向下，加速度方向与AB不同，故A错误；

B、若A和B共同运动的加速度大小为g时，则C得加速度大小也为g，但对C隔离分析，C不可能做自由落体，因此不论M等于多少，加速度不能是g，故B错误；

CD、若A和B之间的正压力刚好为零，则此时加速度设为a，对A受力分析可得

，

解得

对A、B、C整体运用牛顿第二定律可得

解得

故C错误D正确；

10．B

【解析】

【分析】

【详解】

AB．在没有施加外力时，物块匀速下滑，将物块和整体视为研究对象，则整体加速度为零，水平方向没有受到地面的摩擦力。对物块单独施加外力F1时，隔离斜面进行分析可知，物块对斜面的摩擦力和压力并没有发生变化，地面对斜面的仍然没有摩擦力作用，故A错误，B正确；

C．设斜面与水平面的夹角为，物块质量为，在没有施加外力时，物块匀速下滑，受力平衡，物体受到重力、支持力和摩擦力作用，有平衡条件得

解得

得

对物体施加一个竖直向下的恒力时，物块受到的滑动摩擦力大小为

重力和沿斜面向下的分力大小为

则可知

则物块受力任平衡，所以处于匀速下滑状态，故C错误；

D．对物块单独施加外力F3时，物块对斜面的沿斜面向下的摩擦力为

物块对斜面的压力为

两力在水平方向的分力分别为

因

则有

物块对斜面在水平方向的合力为零，故地面对斜面水平方向没有摩擦力，故D错误。

故选B。

11．BC

【解析】

【分析】

【详解】

物块A的最大加速度为

B可以具有任意加速度，但两物体的加速度必须满足:

(1)当时，两个物体已经发生相对滑动，aB一定不小于aA；

(2)当aA＜4m/s2时，两个物体相对静止，aB=aA。

故选BC。
 

12．AD

【解析】

【分析】

【详解】

A．若，当C的质量

时，即绳子拉力小于AB整体的最大静摩擦力，整体保持静止，A、B之间的摩擦力为0，故A项正确；

B．若，以AB整体为研究对象

即绳子拉力

故B项错误；

C．若，以整体为研究对象

以A为研究对象，A、B刚好发生相对运动的瞬间

联立解得

当的质量

时，A、B一起向前做匀加速直线运动，A、B保持相对静止，即A、B之间的摩擦力为静摩擦力，故C项错误；

D．若，当C的质量

时，A、B之间发生相对运动，以A为研究对象

A的加速度为，故D项正确。

故选AD。

13．BC

【解析】

【分析】

【详解】

A．对B、C整体受力分析，受重力、支持力，B、C沿斜面匀加速下滑，则A、B间摩擦力不为零，BC在水平方向有向左的加速度，则B受A对它的向左的摩擦力，A错误；

C．选A、B、C整体为研究对象，根据牛顿第二定律

A加速度大小为，C正确；

B．取C为研究对象，当斜劈B的倾角也为时，C只受重力和斜面的支持力，加速度才为

B正确；

D．斜面对A的作用力垂直斜面向上，则A对斜面的作用力垂直斜面向下，这个力可分解为水平和竖直的两个分力，故斜面具有向右相对运动的趋势，斜面受到地面的摩擦力水面向左，D错误。

故选BC。

14．AC

【解析】

【分析】

【详解】

A．设撤去F后，物体刚运动时加速度为a，根据牛顿第二定律

解得

故A正确；

B．撤去F后的一段时间内，由于运动过程中弹力不断变化，物体先做变加速运动，后做变减速运动，再做匀减速运动，故B错误；

C．：弹力与摩擦力大小相等时，速度最大，此时kx1＝2μmg，该过程物体向左运动的位移为

故C正确；

D．物体A、B分离时，A、B间的弹力为零且加速度相等，由B受力分析可知，此时B的加速度

对A分析有

解得

所以A．B向左运动的位移为

故D错误。

故选AC。

15．AD

【解析】

【分析】

【详解】

A．在0~2s时间内，小滑块与长木板相对静止，它们之间为静摩擦力，对小滑块有

Ff=ma1

a1在增大，所以静摩擦力Ff也在增大，A正确；

BC．长木板的加速度a在3s时突变，所以小滑块在3s时脱离长木板，对长木板在3s时刻前、后的运动分析，由牛顿第二定律可得

F3−Ff3=m2a前=m2（2m/s2）

F3=m2a后=m2（3m/s2）

解得

Ff3=m2（1m/s2）

在0~2s时间内

F=（m1+m2）a1=kt

所以

在2~3s时间内

F−Ff3=m2a2

所以

由图线斜率可知

解得

m1=m2

BC错误；

D．在2s时刻，小滑块与长木板的速度相同，在2~3s时间内小滑块的速度的变化量为

Δv1=1m/s

长木板的速度变化量为

Δv2=1.5m/s

所以3s时，长木板比小滑块的速度大0.5m/s，D正确。

故选AD。

【点睛】

16．（1）6m/s；（2）9m

【解析】

【分析】

【详解】

（1）根据牛顿第二定律得

则3s末的速度

v=at=2×3m/s=6m/s

（2）前3s内的位移

x=at2=×2×32=9m