2019人教版 新教材 必修一 4.5 牛顿定律的运用课后练习五（含解析）

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*五
一、单选题
1. 如图所示，在光滑的水平面上有两个完全相同的物块，，用水平恒力推物块，两物块做加速运动，，之间的作用力为，将切掉一半，恒力不变，，之间的作用力变为，则：等于
A. ： B. ： C. ： D. ：
2. 放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力的作用，的大小与时间的关系、物块速度与时间的关系如下图所示．取重力加速度，由这两个图线可以求得物块的质量和物块与地面之间的动摩擦因数分别为( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
3. 如图所示，轻弹簧的两端各受的拉力作用，弹簧平衡后伸长了在弹性限度内；则下列说法中正确的是( )
A. 该弹簧的劲度系数
B. 该弹簧的劲度系数
C. 弹簧此时的弹力为
D. 根据公式 ，弹簧的劲度系数会随弹簧弹力的增大而增大
4. 如图所示，、两物块的质量分别为和，把它们靠在一起从光滑斜面的顶端由静止开始下滑．已知斜面的倾角为，斜面始终保持静止．则在此过程中物块对物块的压力为( )
A. B. C. D.
5. 一质量为的小车静止在水平地面上。从某时刻开始，对小车施加一个的水平拉力，使小车做直线运动。已知小车在前内前进了，在此过程中取
A. 小车加速度的大小是 B. 小车加速度的大小是
C. 动摩擦因数是 D. 摩擦力的大小是
6. 静止在光滑水平地面上的物体，突然受到一个如图所示的水平外力的作用，则( )
A. 物体沿水平面做往复运动
B. 物体始终沿水平面朝一个方向运动
C. 物体沿水平面先做匀加速运动，后做匀减速运动
D. 物体沿水平面先做匀加速运动，然后做匀速运动
7. 如图所示，物块在的水平推力作用下，以加速度沿斜面向上运动．若将力减为原来的一半，方向不变，物块沿斜面向下做加速运动，加速度大小仍为，斜面固定不动，斜面的倾角为重力加速度为，物块与斜面间的动摩擦因数为( )
A. B.
C. D.
8. 质量为的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为的重物从地面向上拉动，如图所示，若重物以加速度上升，则人对地面的压力为( )
A. B. C. D.
9. 可以利用牛顿第二定律确定自由电子的运动情况。
A. 正确 B. 错误
10. 如图，在光滑地面上，水平外力拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动．小车质量是，木块质量是，力大小是，加速度大小是，木块和小车之间动摩擦因数是则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是( )
A. B. C. D.
二、多选题
11. 为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。则在加速过程中，下列说法中正确的是( )
A. 顾客受到三个力的作用 B. 顾客处于超重状态
C. 扶梯对顾客没有摩擦力的作用 D. 顾客对扶梯的压力等于顾客的重量
12. 如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速度运行，初速度大小为的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上滑上传送带，从小物块滑上传送带开始计时，物块在传送带上运动的图象可能的是( )
A. B.
C. D.
13. 如图所示，物块、木板叠放在水平地面上，的上表面水平，、的质量均为，、之间的动摩擦因数为，与地面之间光滑。用一根轻绳跨过光滑定滑轮与、相连，轻绳均水平，轻绳和木板都足够长。当对物块施加一水平向左的恒力时，向左做匀加速直线运动。在这个过程中，相对地面的加速度大小用表示，绳上拉力大小用表示，，则( )
A. B. C. D.
14. 如图所示，底座上装有一根长杆，总质量为，杆上套有质量为的环，它与杆有摩擦，当环沿杆下滑的过程中，底座对地面的压力将可能( )
A. 等于
B. 小于
C. 大于
D. 无法判断
三、计算题
15. 一质量的滑块在的水平拉力作用下，由静止开始做匀加速直线运动，若滑块与水平面间的动摩擦因数取，问：
滑块在力作用下经，通过的位移是多大？
末撤去拉力，滑块还能滑行多远？
16. 如图所示，长的木板质量为，木板置于水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数为，质量为的人立于木板左端，木板与人均静止，人以匀加速向右奔跑至板的右端，求：
木板运动的加速度的大小．
人从开始奔跑至到达木板右端所经历的时间．
17. 如图所示，一长木板在水平地面上运动，当速度为时将一物体无初速度放到木板右端，后物块与木板的速度均为。已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，设物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上。取重力加速度。求：
物块与木板间动摩擦因数、木板与地面间动摩擦因数；
从释放物块开始到物块与木板均停止运动时，木板的总位移大小；
从释放物块开始到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移大小
18. 如图，水平平台长，平台段与特殊材料制成的足够长斜面连接，斜面倾角为，在平台端放有质量的小物块．现给物块施加一个大小、与水平方向成角的推力，使物块由静止开始运动．物块可视为质点，重力加速度，，
若物块从端运动到端的过程中始终存在，运动时间，求物块与平台间的动摩擦因数；
若物块从端运动到图中点时撤掉，则物块刚好能从斜面端无初速下滑，求间的距离；结果保留三维有效数字
若物块与斜面间的动摩擦因数，式中为物块在斜面上行所处的位置端的距离，则在问的情况下，求物块在斜面上速度达到最大时的位置．
19. 如图所示，传送带长，与水平方向的夹角，以的恒定速度向上运动．一个质量为的物块可视为质点，沿平行于传送带方向以的速度滑上传送带，已知物块与传送带之间的动摩擦因数， ， ，求：
物块刚滑上传送带时的加速度
物块到达传送带顶端时的速度．
20. 质量为的物体在水平推力的作用下沿水平面作直线运动，一段时间后撤去，其运动的图像如图所示，，求：
物体与水平面间的运动摩擦系数；
水平推力的大小；
内物体运动位移的大小。
1.【答案】
【解析】略
2.【答案】
【解析】
【分析】
根据速度时间图线得出匀加速运动的加速度大小，结合牛顿第二定律求出物体的质量和物体与地面间的动摩擦因数。
本题考查了牛顿第二定律和图线的综合，关键理清物体的运动规律，结合牛顿第二定律进行求解，知道速度时间图线的斜率表示加速度。
【解答】
当时，物块做匀速运动，则，物块做匀加速直线运动的加速度，根据牛顿第二定律得，，解得，则动摩擦因数，故D正确，ABC错误。
故选 D。

3.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查了胡克定律的应用，理解弹簧的劲度系数只与弹簧本身构造有关是解题关键。
弹簧弹力满足胡克定律；
弹簧劲度系数只与弹簧本身有关，由弹簧的材料、长度、粗细、匝数等因数决定。
【解答】
根据胡克定律得弹簧的劲度系数，故A正确，B错误；
C.弹簧两端受到的拉力相等，故弹簧此时的弹力为，故C错误
D.弹簧的劲度系数与弹簧弹力的变化无关，由弹簧本身构造决定，故D错误；
故选 A。

4.【答案】
【解析】
【分析】
对整体受力分析求出整体的加速度，再对受力分析即可求得对的压力，再由牛顿第三定律可求得对的压力。
本题考查牛顿第二定律的应用，要明确两物体加速度相同，均是重力的分力提供加速度。
【解答】
对、组成的整体受力分析可知，整体受重力、支持力而做匀加速直线运动；由牛顿第二定律可知，；
则再对由牛顿第二定律可知：；合力等于的重力沿斜面向下的分力；故说明间没有相互作用力，故ABD错误，C正确。
故选C。
5.【答案】
【解析】
【分析】
根据小车的运动情况确定加速度大小，根据牛顿运动定律分析受力情况。
本题考查了牛顿第二定律的应用，根据运动情况确定受力情况。
【解答】
小车在前内前进了，根据匀变速直线运动公式，得
根据牛顿第二定律，得，
，得
故B正确。
故选B。

6.【答案】
【解析】解：、题干中先增大后减小，力的大小随时间变化，但是方向没有变化，由得，所以物体沿水平面向一个方向直线运动，故A错误，B正确；
、题干中先增大后减小，力的大小随时间变化，但是方向没有变化，由得加速度先增大后减小，所以物体一直处于加速状态，但不是匀加速，故C、D错误；
故选：
题干中的图象说明力随时间逐渐增大然后又逐渐减小，大小变化，但是方向没有变化，然后判断物体的运动状态即可．
此题考查分析图象所给的信息的能力，然后根据牛顿第二定律判断物体的运动状态，难度不大．
7.【答案】
【解析】解：物体在的水平推力作用下沿斜面向上运动时，其受力如图所示．由牛顿第二定律得

又．
当将力减为原来的一半时物块沿斜面向下做加速运动，其受力如图所示．由牛顿第二定律得

又
联立解得
故选：
对两种情况，分别分析物体的受力情况，根据牛顿第二定律列式求解即可．
本题考查受力分析以及牛顿第二定律的应用，处于斜面上的物体通常以平行于斜面的方向建立坐标系进行正交分解．
8.【答案】
【解析】
【分析】
先对物体分析，根据牛顿第二定律求得绳子拉力大小，再对人分析，由平衡条件求出地面对人的支持力，即可得到人对地面的压力大小。
本题中人处于平衡状态，物体处于有加速度的状态，运用隔离法，根据牛顿第二定律和平衡条件结合进行研究。
【解答】
以物体为研究对象，根据牛顿第二定律得
解得绳子的拉力：
再以人为研究对象，根据平衡条件得地面对人的支持力为：
根据牛顿第三定律得知，人对地面的压力大小，故A正确，BCD错误。
故选A。
9.【答案】
【解析】
【分析】
根据牛顿定律的适用范围作出判断；
本题考查牛顿第二定律的适用范围：牛顿第二定律只适用于宏观低速运动的物体。
【解答】
牛顿第二定律只适用于宏观低速运动的物体，对于微观高速运动的粒子不适用，故B正确。
故选B。

10.【答案】
【解析】
【分析】
由于小车和木块一起做无相对滑动的加速运动，所以小车和木块的加速度大小相同，对小车和木块受力分析，根据牛顿第二定律可以求得摩擦力的大小。
当分析多个物体的受力、运动情况时，通常可以采用整体法和隔离法，用整体法可以求得系统的加速度的大小，再用隔离法可以求物体之间的作用力的大小。
【解答】
先对整体受力分析，受重力、支持力和拉力，根据牛顿第二定律，有：

再对物体受力分析，受重力、支持力和向前的静摩擦力，根据牛顿第二定律，有：

由联立解得：，故BCD错误，A正确。
故选A。
11.【答案】
【解析】解：、以人为研究对象，加速过程中，人受到静摩擦力、重力、支持力三个力的作用下沿电梯加速上升，故A正确；
B、顾客有竖直向上的加速度，因此顾客处于超重状态，故B正确；
C、顾客受到水平方向的静摩擦力作用，故C错误；
D、顾客处于超重状态，对扶梯的压力大于顾客的重量，故D错误．
故选AB．
正确解答本题要掌握：正确对物体进行受力分析，应用牛顿第二定律解题；明确超重和失重的实质，理解生活中的超重和失重现象．
本题考查了牛顿第二定律在生活中的应用，要熟练应用牛顿第二定律解决生活中的具体问题，提高理论联系实际的能力．
12.【答案】
【解析】
【分析】
物块滑上传送带后，结合摩擦力的方向，得出物块先做匀减速直线运动，有两种可能：、滑到另一端一直做匀减速直线运动；、先做匀减速直线运动，再做匀速直线运动。
解决本题的关键会根据物体的受力分析物体的运动规律，知道加速度的方向与合力的方向相同，当加速度方向与速度方向相同，做加速运动，当加速度方向与速度方向相反，做减速运动。
【解答】
A.物块滑上传送带，由于速度大于传送带速度，物块做匀减速直线运动，可能会滑动到另一端一直做匀减速直线运动，到达另一端时恰好与传送带速度相等，故A正确；
也可能物块滑上传送带后，物块先做匀减速直线运动，当速度达到传送带速度后一起做匀速直线运动，速度的方向保持不变，故C正确，BD错误。
故选AC。

13.【答案】
【解析】以为研究对象受力如图所示：

由牛顿第二定律可得：
以为研究对象，受力如图所示：

由牛顿第二定律得：
由牛顿第三定律知：
滑动摩擦力：，由题意有加速度
联立上式可解得： ，
故选BC。
14.【答案】
【解析】
【分析】
环沿杆下滑的过程运动情况可能有三种：匀速运动，加速运动和减速运动，根据牛顿第二定律，分情况讨论环所受的摩擦力与其重力的关系，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。
【解答】
设杆与环间的滑动摩擦大小为。
A.当环匀速下滑时，，以底座为研究对象，地面对底座的支持力，根据牛顿第三定律得：底座对地面的压力，故A正确。
B.当环加速下滑时，根据牛顿第二定律，，以底座为研究对象，地面对底座的支持力，根据牛顿第三定律得：底座对地面的压力，故B正确。
C.当环减速下滑时，根据牛顿第二定律，，以底座为研究对象，地面对底座的支持力，根据牛顿第三定律得：底座对地面的压力，故C正确。
D.由上可知D错误。
故选ABC。
15.【答案】解：
滑块所受摩擦力：，牛顿第二定律：，得：，滑块在内得位移：；
撤去后，滑块做匀减速运动，由牛顿第二定律：，得：，滑块在末时得速度：，由得：，即滑块还能滑行。

【解析】本题主要考查牛顿第二定律及匀变速直线运动规律的综合应用，较简单。
对滑块受力分析，解得摩擦力大小，再由牛顿第二定律解得其加速的加速度，由位移公式解得内通过的位移；
解得滑块末的速度；撤去拉力，由牛顿第二定律解得其减速的加速度，再由速度位移公式解得减速的位移。
16.【答案】解：设人的质量为 ，加速度为 ，木板的质量为 ，
加速度为 ，人对木板的摩擦力为．
对人，由牛顿第二定律得：，代入数据解得：；
设人从左端跑到右端时间为
对木板，由牛顿第二定律得：，
解得：，
由运动学公式得：，解得：；
【解析】本题考查了牛顿第二定律的应用，分析清楚物体运动过程是正确解题的关键，应用牛顿第二定律、运动学公式可以解题．
17.【答案】解：
物块在水平方向上受到向右的滑动摩擦力，故向右做匀加速运动，木板受到向左的摩擦力，合力向左，做匀减速运动
对物块：
由于在内从静止加速到，故物块的加速度为：
联立解得：
对木板，有：
木板从减速到，所用时间为，所以加速度为：
联立解得：
从释放物块开始，到两者速度相同时，过程中木板做匀减速运动，位移：
当两者速度相同之后，假设两者相对静止，对整体：
对，是在木板给的摩擦力作用下加速，而木板给的最大静摩擦力提供的加速度，所以不符合题意，两者速度相同之后会发生相对运动
对木板，加速度，方向向左，
从两者速度相同，到木板速度为零，过程中木板做匀减速直线运动，
故木板的总位移为：
物块从释放到速度到达，过程中做匀加速直线运动，此过程中木块的位移为：
当两者速度相同时，物块做减速运动，加速度为，故减速到零过程中的位移为
故物块相对地面发生的总位移为
所以两者的相对位移为：
答：
物块与木板间动摩擦因数为、木板与地面间动摩擦因数为；
从释放物块开始到物块与木板均停止运动时，木板的总位移大小为；
从释放物块开始到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移大小为．
【解析】物块受到向右的滑动摩擦力，木板受到两个向左的摩擦力，分别根据牛顿第二定律结合运动学公式列式求解动摩擦因数；
从释放物块开始，到两者速度相同过程中木板做匀减速运动，在木板给的摩擦力作用下加速，当两者速度相同之后，假设两者相对静止，求解加速度，与木板的最大加速度比较，判断是否会一起运动；再列式求解；
分析清楚两者的运动情况后，求出两者的位移，再求解相对位移．
本题是板块问题，关键是先根据受力情况确定加速度情况，然后根据运动学公式列式求解相对运动情况．
18.【答案】解：物块从到受到四个力的作用匀加速直线运动由运动学规律有：，代入数据得：，由牛顿第二定律有：，代入数据解得：
；
物体从到，由运动学规律有：，物块由到做匀减速直线运动，由运动学规律有：，由牛顿第二定律有：，；联立以上各式，代入数据解得距离为：；
物块沿斜面下滑的过程中，先做加速度减小的减速运动，后做加速度大的减速运动，加速度为零时速度最大，在该位置，有：，，联立二式，代入数据解得。

【解析】根据牛顿运动定律求解加速度，根据位移时间关系求物块与平台间的动摩擦因数；
根据位移速度关系列方程求解；
物体沿斜面下滑的速度最大时，须加速度为，根据受力分析列方程，结合物块与斜面间的动摩擦因数知斜面长度的临界值，从而讨论最大速度。
本题考查的是牛顿第二定律及共点力平衡，但是由于涉及到动摩擦因数变化，增加了难度；故在分析时要注意物体沿斜面下滑的速度最大时，须加速度为这个条件。
19.【答案】解：物块刚滑上传送带时，物块的加速度大小为，由牛顿第二定律有：
代入数据解得：；
设物块速度减为所用时间为，则
解得：
通过的位移：
因，此后物块继续减速上滑的加速度大小为则：
代入数据解得：
设物块到达最高点的速度为，则：
解得：，方向沿斜面向上
答：物块刚滑上传送带时的加速度为，方向沿斜面向下
物块到达传送带顶端时的速度为，方向沿斜面向上．
【解析】根据物体相对传送带滑动的方向确定出摩擦力的方向，结合牛顿第二定律求出物块刚滑上传送带时的加速度大小．
根据速度时间公式以及位移公式求出物块速度达到传送带速度时的位移，判断物体在速度与传送带速度相等时，是否到达最高点，若未到达最高点，再结合牛顿第二定律求出加速度的大小，结合速度位移公式求出到达最高点的速度．
解决本题的关键理清物块在传送带上的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式灵活求解．
20.【答案】解：设物体做匀减速运动的时间为、初速度为、末速度为、加速度为，则
设物体所受的摩擦力为，根据牛顿第二定律有
，
联立得：
设物体做匀减速运动的时间为、初速度为、末速度为、加速度为，则
根据牛顿第二定律有
联立得：
由匀变速运动的位移公式得：
【解析】本题是速度–时间图象的应用，要明确斜率的含义，知道在速度–时间图象中图象与坐标轴围成的面积的含义，能根据图象读取有用信息，并结合匀变速直线运动基本公式及牛顿第二定律求解，属于中档题。
根据速度时间图象可知：内有水平推力的作用，物体做匀加速直线运动；内，撤去后只在摩擦力作用下做匀减速直线运动，可根据图象分别求出加速度，再根据匀变速直线运动基本公式及牛顿第二定律求解。
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