人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系5 牛顿运动定律的应用精品课堂检测

5.5牛顿运动定律的应用同步练习-高中物理人教版（新课标）必修一

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 如图甲所示，为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角的关系，将某一物体每次以不变的初速率沿足面向上推出，调节斜面与水平方向的夹角，实验测得x与斜面倾角的关系如图乙所示，g取，根据图象可求出

A. 物体的初速率
B. 物体与斜面间的动摩擦因数
C. 取不同的倾角，物体在斜面上能达到的位移x的最小值
D. 当某次时，物体达到最大位移后将沿斜面下滑

2. 如图，长木板C置于光滑水平地面上，A，B两物块放在木板上。已知A，B，C的质量，，A，B两物块与木板间的动摩擦因数都为，且最大静廢擦力等于滑动摩擦力。现用水平向左的力F作用在A物块上，当F由0逐渐增大时

A. 当时，A与C开始相对滑动
B. 无论F多大，B和C总保持相对静止
C. 一直增大F，B的最大加速度为
D. 当时，B所受摩擦力大小为

3. 如图所示，质量分别为、的滑块A、B分别放置在倾角为和的斜面体上，斜面体的质量为M，两侧的动摩擦因数分别为和。在滑块运动过程中，斜面体总保持静止。下列说法正确的是已知重力加速度为   

A. 若滑块A、B均静止在斜面上，则地面受到的压力大于
B. 若滑块A、B均沿斜面匀速下滑，则地面受到的压力小于
C. 若滑块A能够静止在斜面上，将滑块A换成质量更大的滑块，则滑块可能沿斜面下滑
D. 若滑块A、B均能沿斜面加速下滑，则只有满足时，地面所受摩擦力才为零

4. 如图所示，倾角为的足够长传送带沿顺时针方向转动，转动速度大小为，一个物体从传送带底端以初速度大小上滑，同时物块受到平行传送带向上的恒力F作用，物块与传送带间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块运动的图象不可能是

A.  B.
C.  D.

5. 如图所示，水平面上A，B两物块的接触面水平，二者叠放在一起在作用于B上的水平恒定拉力F的作用下沿地面向右做匀速运动，某时刻撤去力F后，二者仍不发生相对滑动，下列关于撤去F前后的说法正确的是
    

A. 撤去F之前A受3个力作用
B. 撤去F之前B受到4个力作用
C. 撤去F前后，A的受力情况不变
D. A、B间的动摩擦因数不小于B与地面间的动摩擦因数

6. 如图，水平桌面上放置着质量为m、2 m的A，B两物体，A与B，B与水平面间的动摩擦因数均为现用水平拉力F拉B，使A，B以相同的加速度运动．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则拉力F的最大值为
    

A.  B.  C.  D.

7. 如图所示，车厢里悬挂着两个质量不同的小球，上面的球比下面的球质量大，当车厢向右作匀加速运动空气阻力不计时，下列各图中正确的是

A.  B.  C.  D.

8. 如图所示，质量为的物块A与质量为的木板B叠放在水平地面上，A与B之间的动摩擦因数为，B与地面之间的动摩擦因数为，重力加速度取作用在A上的水平拉力F由0逐渐增大，则B的最大加速度的大小为

A.  B.  C.  D.

9. 如图，重为G的物体a放在上表面水平的物体b上表面，沿光滑斜面c一起向下滑，则

A. a对b的压力等于零 B. a对b的压力等于G
C. a受到的摩擦力方向水平向右 D. a与b之间没有摩擦力的作用

10. a、b两物体的质量分别为、，由轻质弹簧相连。当用恒力F竖直向上拉着a，使a、b一起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为；当用大小仍为F的恒力沿水平方向拉着a，使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为，如图所示。则

A. 若，则 B. 若，则
C. 一定大于 D. 一定等于

二、填空题（本大题共5小题，共20.0分）

11. 如图所示：物体A放在物体B上，物体B放在光滑的水平面上，已知，，A、B间的最大静摩擦力为8N，则当时，A、B的加速度为______，为使A、B不发生相对滑动，F的最大值为______N。
12. 在倾角为角的斜面上，放一个质量为10kg的物体，物体与斜面间的滑动摩擦力是物体重量的倍．现沿斜面向上施加一个10N的力，使物体由静止开始运动，那么物体的加速度是_________，方向__________；如果物体的速度向下匀减速运动，那么应沿斜面对物体施加一个大小为___________N的力，方向是__________。
13. 一物体受竖直向上拉力作用，当拉力时，物体向上的加速度为，不计空气阻力，则物体的质量是_______________kg；物体在2s内的位移是___________m；2s末的速度是__________________；若物体以向上减速时，竖直向上拉力为___________________N。
14. 如图所示，一质量的物体在水平推力F作用下由静止开始运动，水平推力F随位移s变化的图象如图所示。已知物体与地面之间的动摩擦因数，则运动过程中物体的最大加速度______；距出发点______m时物体的速度达到最大。

15. 如图所示为两架螺旋桨直升机在空中水平加速或减速飞行的姿态，其中水平加速前进的飞机是图_______，其判断的依据是___________。

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

16. 某探究学习小组的同学要测量滑板与滑块间的动摩擦因数，他们在实验室组装了一套如图甲所示的装置，将质量为m的滑块A放在倾斜滑板B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示出滑块A的速率时间图象．先给滑块A一个沿滑板B向上的初速度，得到的速率时间图象如图乙所示，已知滑板和传感器始终静止不动，重力加速度．

滑块A上滑时加速度的大小为________，下滑时加速度的大小为________．

滑板与滑块间的动摩擦因数为________．

17. 某同学要测量木块与长木板间的动摩擦因数，设计了如图1所示的实验装置，将长木板放在水平桌面上，绕过定滑轮的细线一端连接在木块上，另一端悬吊重物，重力加速度g取。

将木块靠近打点计时器，调节________高度，使连接木块的细线与长木板平行，接通电源，释放木块，当木块在长木板上运动一段距离时，剪断连接重物的细线，结果打出的纸带如图2所示。由此可知，木块加速运动的加速度大小________，木块与木板间的动摩擦因数________。结果均保留2位有效数字，打点计时器所用交流电频率为

若木块的质量为，则悬挂的重物的质量________kg。

四、计算题（本大题共2小题，共20.0分）

18. 如图所示，质量的长木板A放在光滑水平面上，质量的小滑块B放在长木板A的最右端，滑块与长木板间的动摩擦因数，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，求：
    长木板A在外力作用下以加速度向右加速运动时，滑块B所受摩擦力大小与方向．
    要使滑块B脱离长木板A，至少要用多大的水平力拉长木板？
    若长木板长，在的水平拉力的作用下由静止开始运动，滑块滑离长木板需多长时间？
    
    
    
    
    
    
     
19. 一位工人在水平道路上推一辆运料车，车的质量为，所用的水平推力为，产生的加速度为，设运料车受到的阻力不变，已知重力加速度。求：

运料车受到的阻力多大；

车的速度为时，工人撤去水平推力，求车的加速度；

从车速为撤去水平推力开始计时，求第末车的速度。

答案和解析

1.【答案】C
 

【解析】

【分析】
当时物体做竖直上抛运动，根据竖直方向的运动可求得初速度；当时物体沿水平面运动，由水平运动关系可求得动摩擦因数；再由数学关系可求得位移的最小值。
本题综合考查动能定理、受力分析及竖直上抛运动；并键在于先明确图象的性质，再通过图象明确物体的运动过程；结合受力分析及动能定理等方法求解。
【解答】
A.由图可知，当时物体做竖直上抛运动，位移为；由竖直上抛运动规律可知：，代入数据解得：，故A错误；
B.当时，位移为；由动能定理可得：，代入数据解得：，故B错误；
C.由动能定理得：，解得：，当时，；此时位移最小，，故C正确；
D.若时，物体的重力沿斜面向下的分力为，最大静摩擦力为：，小球达到最高点后，不会下滑，故D错误。
故选C。  

2.【答案】B
 

【解析】

【分析】
分别求得ABC收到的最大静摩擦力，根据AB发生相对滑动时，AB间的滑动摩擦力判断出A对C的滑动摩擦力，即可判断出。
本题以常见的运动模型为核心，考查了摩擦力、牛顿第二定律、隔离法与整体法的应用等知识；解决的关键是正确对两物体进行受力分析。
【解答】

AC间的最大静摩擦力为：

B与木板间的最大静摩擦力为：

对ABC整体由牛顿第二定律：

对A由牛顿第二定律：

对B由牛顿第二定律：

A.由知当时，AC间刚好达到最大静摩擦力，此时AC发生相对滑动，故A错误；

D.若，AC发生相对滑动，A对C的滑动摩擦力为，对BC有：，对B：，解得：，，故D错误；
C.由于A对C的滑动摩擦力最大为，B要想发生滑动，受到的摩擦力应为，BC共同运动的加速度为：，此时B受到的静摩擦力为，，所以BC始终相对静止，所以B的最大加速度为，故C错误；
B.由C的分析可知，当拉力大于4N时，B与木板间的摩擦力即为滑动摩擦力为4N，此后增大拉力，不会改变B的受力，则B和C总保持相对静止，故B正确。
故选B。  

3.【答案】D
 

【解析】

【分析】
利用整体法与隔离法进行受力分析，结合平衡条件进行分析，即可正确解答。
本题考查受力分析，需要掌握用整体法和隔离法分析物体受力情况。
【解析】
A.若滑块A、B均静止在斜面上，则将M、、看做一个整体，进行受力分析可知，竖直方向上重力与水平地面对物体的支持力平衡，地面受到的压力
等于，故 A错误；
B.若滑块A、B均沿斜面匀速下滑，同样根据整体法可知，地面受到的压力也等于，故 B错误；
C.若滑块A能够静止在斜面上，说明动摩擦因数较大，即使将滑块A换成质量更大的滑块，则滑块也不可能沿斜面下滑，故 C错误；
D.若滑块A、B均能沿斜面加速下滑，对进行受力分析，可知M对的支持力为，摩擦力，加速度为，
同理，M对的支持力为，，加速度，
再对两物体整体分析，当二者水平方向上分力为零时，由，可得：，由整体法可得地面所受摩擦力为零，即D正确。
故选D。  

4.【答案】C
 

【解析】解：A、若，物块一直做匀加速运动，图象是向上倾斜的直线，A图是可能的，故A正确．
B、若，物块一直做匀速运动，图象是平行t轴的直线，B图是可能的，故B正确．
CD、若，物块先做匀减速运动，合力大小，速度减至时，由于，即有，可能有，物块以速度做匀速运动．故C图不可能，D是可能的，故C错误，D正确．
本题选不可能的，故选：C
通过分析物块可能的受力情况，运用牛顿第二定律分析其运动情况，再判断图象的形状．
解决本题的关键要正确分析物体的受力情况，考虑问题要全面，特别要关注临界点：物体速度与传送带速度相同的状态．
 

5.【答案】D
 

【解析】

【分析】
结合物体的运动状态对物体进行受力分析；结合两物体相对静止一起运动的临界条件分析接触面间的动摩擦因数的大小关系。
本题的关键是会结合物体的运动状态采用整体法与隔离法对物体受力分析，明确物体相对静止的条件。
【解答】
在F撤去之前，由题意可知A、B两物体一起做匀速运动，两物体的合外力为零，隔离A物体受力分析可知其受重力、B物体给它的支持力两个力的作用，若B物体对它有摩擦力作用，则A物体的合外力不为零；隔离B物体受力分析可知其受重力、A物体对它的压力、地面给它的支持力及摩擦力、水平向右的拉力F五个力的作用，故AB错误；
C.撤去F之后，由于水平地面对B物体有向左的摩擦力作用，整体分析可知整体的合外力向左，根据牛顿第二定律可知两物体有向左的加速度，隔离A物体受力分析可得，A物体受重力、B物体对它的支持及水平向左的静摩擦力三个力的作用，与F撤去之前，受力情况发生了变化，故C错误；
D.整体分析由牛顿第二定律可知加速度为，设此时A、B间的静摩擦力为f，隔离A物体由牛顿第二定律有：，可得，故D正确。
故选D。  

6.【答案】D
 

【解析】

【分析】
当AB间的静摩擦力达到最大时拉力F达到最大，根据牛顿第二定律分析研究A物体和整体，求出拉力F。
当两个物体刚要发生相对滑动时，它们之间的静摩擦力达到最大值。灵活的选取研究对象根据牛顿第二定律列方程是关键。
【解答】
当A、B之间恰好不发生相对滑动时力F最大
此时，A物体所受的合力为
由牛顿第二定律知
对于A、B整体，加速度
由牛顿第二定律得，可得：，故ABC错误，D正确。  

7.【答案】B
 

【解析】

【分析】
分别对两个小球进行受力分析，根据竖直方向平衡，水平方向做匀加速运动列式，即可求解．
本题主要考查了同学们根据运动情况分析物体受力情况的能力，关键是正确对小球进行受力分析，难度适中．
【解答】
对下面小球m，利用牛顿第二定律，
则在水平方向有，
而在竖直方向则有；
对上面小球M，同理有
，
，
由容易得到，
而则得
故有．
而由得到
因此
所以B正确．
故选B。  

8.【答案】B
 

【解析】

【分析】
本题考查板块模型的临界问题，解决本题的关键是找到临界状态，分析临界条件，根据牛顿第二定律求解。
当两物体刚好处于相对静止时，A、B物体的加速度相等，之间的摩擦力达到最大静摩擦力，分别对A、整体应用牛顿第二定律求解。
【解答】
AB恰好不发生相对滑动，对整体有：，对A有：
解得：，
此后F再增大，AB发生相对滑动，A的加速度增大，B的加速度不变，所以B的最大加速度的大小为，故B正确。  

9.【答案】C
 

【解析】

【分析】
对整体分析，得出整体的加速度方向，确定a的加速度方向，知道a的合力方向，从而知道a的受力情况。进而分析ab间的摩擦力。
【解答】
从整体法分析可知两者一起沿斜面下滑的加速度为，将a的加速度分解为竖直向下与水平向左的两个分加速度，则可知在竖直方向上有，则可知b受到的支持力为，由牛顿第三定律可知a对b的压力等于，故AB错误；
水平方向的加速度由b对它的静摩擦力来提供，则可知a受到的静摩擦力方向水平向右，故a给b的静摩擦力方向水平向左，故C正确，D错误。
故选C。  

10.【答案】D
 

【解析】

【分析】
本题注意应用整体与隔离法，一般在用隔离法时优先从受力最少的物体开始分析，如果不能得出答案再分析其他物体。
先对AB整体进行分析，可以得出整体运动的加速度；再隔离出受力最少的一个进行受力分析，由牛顿第二定律可得出弹簧弹力，则可得出弹簧的形变量。
【解答】
在竖直面内，对整体有：；
对b分析有；
解得：
水平面上，对整体有：；
对b有：
解得：
所以，故D正确，ABC错误。
故选：D。  

11.【答案】2；32
 

【解析】解：AB不发生相对滑动，AB达到的最大加速度为
故此时的拉力
当拉力，故AB共同加速运动，加速度
故答案为：2； 32
当AB间达到最大静摩擦力时，判断出AB达到的最大加速度，根据牛顿第二定律求得最大拉力和在拉力作用下产生的加速度
本题是连接体问题，关键是选择研究对象，常常有两种方法：隔离法和整体法，关键是临界值的判定。
 

12.【答案】2；沿斜面向下；50；沿斜面向上
 

【解析】略
 

13.【答案】10；8；8；60
 

【解析】略
 

14.【答案】20  4
 

【解析】解：由牛顿第二定律得：，当推力时，物体所受的合力最大，加速度最大，代入数据得：；
由图象求出，推力F随位移s变化的数值关系为：，速度最大时，物体加速度为零，则：。则有：，代入数据解得：。
故答案为：20； 4。
当推力F最大时，加速度最大，根据牛顿第二定律求出物体的最大加速度；当推力大于摩擦力，物体做加速运动，当推力小于摩擦力，物体做减速运动，可知推力等于摩擦力时，速度最大。
本题考查了牛顿第二定律的综合运用，根据图象知F与s表达式，根据牛顿第二定律列式分解加速度和速度。
 

15.【答案】 a；  螺旋桨叶片产生的推力或空气对螺旋桨叶片的反作用力垂直螺旋桨平面向上，它与重力的合力指向飞机前进的方
 

【解析】

【分析】
当合外力的方向与速度方向相同时，做加速运动，当合外力的方向与速度方向相反，做减速运动。分析直升机的受力情况，来判断其运动情况。
解决本题的关键要知道加速度的方向与合力的方向相同，当加速度与速度同向，做加速运动，当加速度方向与速度反向，做减速运动。
【解析】
解：水平加速前进的飞机是图，判断的依据是：螺旋桨叶片产生的推力或空气对螺旋桨叶片的反作用力垂直螺旋桨平面向上，它与重力的合力指
向飞机前进的方向。
故答案为：螺旋桨叶片产生的推力或空气对螺旋桨叶片的反作用力垂直螺旋桨平面向上，它与重力的合力指向飞机前进的方向。
  

16.【答案】；4；
 

【解析】

【分析】
根据速度时间图线的斜率求出上滑和下滑的加速度大小．根据图线与时间轴围成的面积求出上滑的位移．根据牛顿第二定律求出滑块与木板间的动摩擦因数。
解决本题的关键知道图线的斜率表示加速度，图线与时间轴围成的面积表示位移．结合牛顿第二定律研究．
【解答】
图象的斜率表示加速度，上滑的加速度大小为：；
下滑的加速度大小为：．
上滑过程中，根据牛顿第二定律得：
A上滑时：，
A下滑时：，
解得：．
故答案为：；4；。  

17.【答案】定滑轮或滑轮；；；。
 

【解析】分析：本题考查测定木块和长木板间的动摩擦因数，考查考生的实验能力和科学探究。
解答：
调节定滑轮高度，使连接木块的细线与长木板平行，由图2知，物块运动的加速度为：，细线断后，木块做匀减速运动的加速度大小，细线断后，木块只受摩擦力的作用，用M表示木块的质量，根据牛顿第二定律有：，代入数据解得：；
若木块的质量为，根据牛顿第二定律可得：，代入数据解得。
故答案为：定滑轮或滑轮；；；。
 

18.【答案】解：对B分析，根据牛顿第二定律得，，解得，
可知长木板A在外力作用下以加速度向右加速运动时，A、B保持相对静止，
根据牛顿第二定律得，，方向水平向右．
、B发生相对滑动的临界加速度，
对整体分析，．
当拉力时，A、B发生相对滑动，
此时B的加速度，
A的加速度，
滑块滑离木板的过程有：，
代入数据解得．
答：滑块B所受摩擦力大小为，方向水平向右．
要使滑块B脱离长木板A，至少要用的水平力拉长木板．
滑块滑离长木板需2s．
 

【解析】根据牛顿第二定律求出物块B和A发生相对滑动时的加速度，判断是否发生相对滑动，若没有发生相对滑动，结合牛顿第二定律求出滑块B所受的摩擦力大小和方向．
根据临界的加速度，对整体分析，根据牛顿第二定律求出发生相对滑动时的最小拉力．
根据牛顿第二定律分别求出A、B的加速度，抓住位移之差等于L，结合运动学公式求出滑块滑离长木板的时间．
本题考查了牛顿定律中的滑块模型，掌握A、B发生相对滑动的临界情况，理清相对滑动后A、B的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解．
 

19.【答案】解：根据牛顿第二定律得：

解得：
撤去拉力的瞬间，只受摩擦力，则
解得
车运动时间，     所以

答：运料车受到的阻力为9N；
车的速度为时，工人撤去水平推力，车的加速度为，方向速度方向相反；
从车速为撤去水平推力开始计时，第末车的速度为0。

【解析】未撤去拉力时，物体在竖直方向受到重力和支持力，大小相等，方向相反，相互抵消；在水平方向受到水平拉力和阻力作用，根据牛顿第二定律求解阻力；撤去拉力的瞬间，物体所受摩擦力等于合力，再由牛顿第二定律求解加速度。

本题是运用牛顿第二定律求解加速度的问题，关键分析物体的受力情况，确定合力，比较容易。