高中物理必修一牛顿运动定律练习题测试题及答案解析.docx

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高中物理必修一牛顿运动定律练习题测试题及答案解析

《牛顿运动定律》单元检测B

一、选择题(在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项是正确的)

1.如图1所示,在静止的平板车上放置一个质量为10kg的物体A,它被拴在一个水平拉伸的弹簧一端(弹簧另一端固定),且处于静止状态,此时弹簧的拉力为5N。

若平板车从静止开始向右做加速运动,且加速度逐渐增大,但a≤1m/s2。

则()

A.物体A相对于车仍然静止

B.物体A受到的弹簧的拉力逐渐增大

C.物体A受到的摩擦力逐渐减小

D.物体A受到的摩擦力先减小后增大

2.如图2所示,将质量为m=0.1kg的物体用两个完全一样的竖直弹簧固定在升降机内,当升降机以4m/s2的加速度加速向上运动时,上面弹簧对物体的拉力为0.4N;当升降机和物体都以8m/s2的加速度向上运动时,上面弹簧的拉力为()

A.0.6NB.0.8N

C.1.0ND.1.2N

3.一物体放置在倾角为θ的斜面上,斜面固定于加速上升的电梯中,加速度为a,如图3所示。

在物体始终相对于斜面静止的条件下,下列说法中正确的是()

A.当θ一定时,a越大,斜面对物体的正压力越小

B.当θ一定时,a越大,斜面对物体的摩擦力越小

C.当a一定时,θ越大,斜面对物体的正压力越小

D.当a一定时,θ越大,斜面对物体的摩擦力越小

4.从同一地点同时开始沿同一方向做直线运动的两个物体Ⅰ、Ⅱ的速度图象如图4所示。

在0~t0时间内,下列说法中正确的是()

A.Ⅰ、Ⅱ两个物体所受的合外力都在不断减小

B.Ⅰ物体所受的合外力不断增大,Ⅱ物体所受的合外力不断减小

C.Ⅰ物体的位移不断增大,Ⅱ物体的位移不断减小

D.Ⅰ、Ⅱ两个物体的平均速度大小都是

5.如图5所示,质量均为m的A、B两球之间系着一根不计质量的弹簧,放在光滑的水平面上,A球紧靠竖直墙壁,今用水平力F将B球向左推压弹簧,平衡后,突然将F撤去,在这瞬间(  )

①B球的速度为零,加速度为零

②B球的速度为零,加速度大小为

③在弹簧第一次恢复原长之后,A才离开墙壁

④在A离开墙壁后,A、B两球均向右做匀速运动以上说法正确的是

A.只有①B.②③C.①④D.②③④

6.如图6所示,一个质量为M的人站在台秤上,用跨过定滑轮的绳子,将质量为m的物体自高处放下,当物体以a加速下降(a<g=时,台秤的读数为()

A.(M-m)g+maB.(M+m)g-ma

C.(M-m)gD.(M-m)g-ma

7.如图7所示,在光滑的水平面上,有A、B两物体在F1和F2的作用下运动,已知F1>F2,则(  )

A.若撤去F1,B的加速度一定增大

B.若撤去F1,B对A的作用力一定增大

C.若撤去F2,A的加速度一定增大

D.若撤去F2,A对B的作用力一定变小

8.一个静止于光滑水平面上的物体受到水平力F1的作用,如果要使物体产生与F1成θ角方向的加速度a,如图8所示,则应(  )

A.沿a方向施加一个作用力F2

B.加在物体上的最大作用力F2=

C.加在物体上的最小作用力F2=F1sinθ

D.在物体上施加一个与F1大小相等,与a方向也成θ角的力F2,且F2方向在a的另一侧

9.如图9所示,小车向右做匀加速直线运动,物块M贴在小车左壁上,且相对于左壁静止。

当小车的加速度增大时,下列说法正确的是(  )

A.物块受到的摩擦力不变B.物块受到的弹力不变

C.物块受到的摩擦力增大D.物块受到的合外力增大

10.如图10所示,水平传送带A、B两端相距s=3.5m,物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,物体滑上传送带A端的瞬时速度vA=4m/s,到达B端的瞬时速度设为vB。

下列说法中正确的是(  )

A.若传送带不动,vB=3m/s

B.若传送带逆时针匀速转动,vB一定等于3m/s

C.若传送带顺时针匀速转动,vB一定等于3m/s

D.若传送带顺时针匀速转动,vB有可能等于3m/

二、填空题(把正确答案填写在题中的横线上,或按题目要求作答。

11.一物体沿倾角θ的斜面下滑时加速度为零,则物体与斜面间的摩擦因数为___________。

若把斜面倾角增为α(α>θ),其他条件不变,此时物体沿斜面下滑的加速度为___________;若把斜面倾角减为β(β<θ),其他条件不变,此时物体沿斜面下滑的加速度为___________。

12.10kg的物体静止在水平地面上受到水平恒力F作用后在时间t内的位移为x,且x=2t2,则物体A的加速度为___________m/s2。

若t1=4s末撤去力F,物体再经过t2=10s停止运动,则物体与水平面间的动摩擦因数为___________。

13.以v0=20m/s的初速度竖直向上抛出一个物体,由于空气阻力,物体只能达到H=12.5m的最大高度,若在物体抛出后的整个过程中所受空气阻力大小不变,则物体落回地面的速度大小为___________m/s(g=10m/s2)。

14.如图11所示,ab、bd、cd是竖直平面内三根固定的细杆,a、b、c、d位于同一圆周上,a点为圆周的最高点,d点为最低点。

每根杆上都套着一个小滑环(图中末画出)。

三个滑环分别从a、b、c处释放(初速为0),用t1、t2、t3依次表示各滑环到达d点所用的时间,t1、t2、t3之间的关系为___________。

 

15.一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧,上端固定,下端系一质量为m的物体。

有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度,如图12所示。

现让木板由静止开始以加速度a匀加速向下移动,且a<g。

经过t=___________多长时间木板开始与物体分离。

 

16.雨滴在下降过程中,由于水汽的凝聚,雨滴质量将逐渐增大,同时由于下落速度逐渐增大,所受空气阻力也将越来越大,最后雨滴将以某一收尾速度匀速下降。

在雨滴下降的过程中,重力产生的加速度___________(填“增大”、“减小”或“不变”),雨滴下落的加速度___________。

三、计算题(要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤,有数值计算的要明确写出数值和单位)

17.如图13所示,固定在水平面上的斜面其倾角θ=37º,长方体木块A的MN面上钉着一颗小钉子,质量m=1.5kg的小球B通过一细线与小钉子相连接,细线与斜面垂直。

木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.50。

现将木块由静止释放,木块将沿斜面下滑。

求在木块下滑的过程中小球对木块MN面的压力。

(取g=10m/s2,sin37º=0.6,cos37º=0.8)

 

18.某传动装置的水平传送带以恒定速度v0=5m/s运行。

将一块底面水平的粉笔轻轻地放到传送带上,发现粉笔块在传送带上留下一条长度l=5m的白色划线。

稍后,因传动装置受到阻碍,传送带做匀减速运动,其加速度a0=5m/s2,问传动装置受阻后:

(1)粉笔块是否能在传送带上继续滑动?

若能,它沿皮带继续滑动的距离l′=?

(2)若要粉笔块不能继续在传送上滑动,则皮带做减速运动时,其加速度a0应限制在什么范围内?

 

19.一小圆盘静止在桌布上,位于一方桌的水平桌面的中央。

桌布的一边与桌的AB边重合,如图14所示。

已知盘与桌布间的动摩擦因数为μ1,盘与桌面间的动摩擦因数为μ2。

现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面,加速度方向是水平的且垂直于AB边。

若圆盘最后未从桌面掉下,则加速度a满足的条件是什么?

(以g表示重力加速度)

 

参考答案

一、选择题

1.【答案】AD

【解析】由题意知,物体A与平板车的上表面间的最大静摩擦力Fm≥5N。

当物体向右的加速度增大到1m/s2时,F=ma=10N,可知此时平板车对物体A的摩擦力为5N,方向向右,且为静摩擦力。

所以物体A相对于车仍然静止,受到的弹簧的拉力大小不变。

因加速度逐渐增大,合力逐渐增大,物体A受到的摩擦力方向先向左后向右。

大小变化是先减小后增大。

2.【答案】A

【解析】当a=4m/s2时,F=ma=0.4N,当a'=8m/s2时,F'=ma'=0.8N。

由题意知上、下弹簧的弹力各增加0.2N,所以这时上面弹簧的拉力为0.6N。

3.【答案】C

【解析】建立水平和竖直方向的直角坐标系,有

FNsinθ=F1cosθ

FNcosθ+F1sinθ-mg=ma

解得:

FN=m(g+a)cosθ,F1=m(g+a)sinθ

由此可知,只有C项正确。

4.【答案】A

【解析】速度图象的切线斜率值表示加速度的大小,由图象可知,两物体的加速度值逐渐减小。

根据牛顿第二定律有Ⅰ、Ⅱ两个物体所受的合外力都在不断减小。

两物体均沿正方向运动,位移都不断增大。

Ⅰ、Ⅱ两个物体在0~t0时间内均做变加速运动,平均速度大小都不等于

5.【答案】B

【解析】撤去F前,B球受四个力作用,竖直方向重力和支持力平衡,水平方向推力F和弹簧的弹力平衡,即弹簧的弹力大小为F,撤去F的瞬间,弹簧的弹力仍为F,故B球所受合外力为F,则B球加速度为a=

,而此时B球的速度为零。

在弹簧恢复原长前,弹簧对A球有水平向左的弹力使A压紧墙壁,直到弹簧恢复原长时A球才离开墙壁,A球离开墙壁后,由于弹簧的作用,使A、B两球均做变速运动。

6.【答案】A

【解析】对人和物体分别进行受力分析后,根据牛顿第二定律写出方程:

对人有:

FT+FN=Mg,

对m有:

mg-FT=ma

由此解得FN=(M-m)g+ma

利用超重、失重的概念解答是很简捷的,如果物体不动那么绳对物体的拉力

=mg,此时台秤读数

=Mg-

=(M-m)g。

当物体以a加速下降时,由于失重,此时绳对物体的拉力FT=m(g-a),所以,此时台秤读数为FN=Mg-FT=(M-m)g+ma。

7.【答案】CD

【解析】根据牛顿第二定律,对整体:

F1-F2=(mA+mB)a

若撤去F1,对整体:

F2=(mA+mB)a1

若撤去F2,对整体:

F1=(mA+mB)a2

所以撤去F1,B的加速度不一定增大;撤去F2,A的加速度一定增大。

对B,撤去F1前向右加速,A、B间的作用力大于F2;撤去F1后向左加速,A、B间的作用力小于F2,所以撤去F1,B对A的作用力一定减小了。

对A,撤去F2前,F1-FN=mAa,撤去F2后,F1-FN′=mAa2,所以撤去F2,A对B的作用力一定减小。

8.【答案】CD

【解析】根据牛顿第二定律,应使物体所受的合力方向沿加速度a的方向。

沿a方向施加一个作用力F2,F1与F2的合力方向不能沿a的方向,所以A错。

加在物体上的最大作用力F2无法确定,所以B错。

加在物体上的最小作用力F2=F1sinθ,C正确。

在物体上施加一个与F1大小相等,与a方向也成θ角的力F2,且F2方向在a的另一侧时可使合力方向与加速度方向一致,D正确。

9.【答案】AD

【解析】小车向右做匀加速直线运动,物块M贴在小车左壁上,且相对于左壁静止,物块受到的摩擦力与物块的重力平衡,所以保持不变。

物块受到的水平方向的弹力产生物块的加速度。

当小车的加速度增大时,物块的加速度也增大。

根据牛顿第二定律,物块受到的弹力和合外力增大。

10.【答案】ABD

【解析】当传送带不动时,物体从A到B做匀减速运动,a=μg=1m/s2,物体到达B点的速度vB=3m/s。

当传送带逆时针匀速转动时,物体滑上传送带后的相对运动方向不变,物体以相同的加速度一直减速至B,vB=3m/s。

当传送带顺时针匀速转动时,传送带的速度不同,物体滑上传送带后的运动情况不同。

有下面的五种可能:

①匀速;②一直减速;③先减速后匀速;④一直加速;⑤先加速后匀速。

二、填空题

11.【答案】tanθg(sinα-tanθcosα)0

【解析】物体沿倾角θ的斜面下滑时加速度为零,设物体与斜面间的摩擦因数为μ,根据牛顿第二定有:

mgsinθ-μmgcosθ=0

解得:

μ=tanθ

若把斜面倾角增为α,其他条件不变,设此时物体沿斜面下滑的加速度为a1,根据牛顿第二定有:

mgsinα-μmgcosα=ma1

a1=g(sinα-μcosα)=g(sinα-tanθcosα)

若把斜面倾角减为β,其他条件不变,此时有

mgsinβ<μmgcosβ

物体将静止在斜面上,此时物体的加速度为a.2=0。

12.【答案】40.16

【解析】因x=2t2=

,所以a1=4m/s2。

t1=4s末物体的速度

v=a1t1

设撤去力F后物体的加速度大小为a2,根据运动学关系有:

0=v-a2t2

解得:

=1.6m/s2

设撤去力F后滑动摩擦力使物体减速,物体与水平面间的动摩擦因数为μ,根据牛顿第二定律有:

μmg=ma2

解得:

μ=0.16

13.【答案】10

【解析】设物体上行的加速度为a1,根据运动学关系有:

解得:

a1=16m/s2

设空气阻力大小为F1,在上行过程中,根据牛顿第二定律有:

mg+F1=ma1

在下行过程中,设加速度为a2,根据牛顿第二定律有:

mg-F1=ma2

解得:

a2=4m/s2

设物体落回地面的速度大小为v,根据运动学关系有:

v2=2a2H

解得:

v=10m/s。

14.【答案】t1=t2=t3

【解析】设弦bd与直径弦ad的夹角为α,由几何知识可知:

bd=adcosα①

环在bd弦上下滑的加速度为

a=gcosα②

由s=

可得

adcosα=

由③式解得:

t=

由以上分析可得,时间t与弦的夹角无关,故t1=t2=t3。

15.【答案】

【解析】设物体与平板一起向下运动的距离为x时,物体受重力mg,弹簧的弹力kx和平板的支持力FN作用。

据牛顿第二定律有:

mg-kx-FN=ma

得FN=mg-kx-ma

当FN=0时,物体与平板分离,所以此时

根据运动学关系有:

所以,

16.【答案】不变   先逐渐减小最后变为0

【解析】雨滴在下降过程中,由于水汽的凝聚,雨滴质量逐渐增大,重力也逐渐增大,但重力产生的加速度始终保持不变,为重力加速度g。

雨滴下落的加速度由重力和空气阻力的合力产生,合力为变力,雨滴先做变加速运动,最后雨滴将以某一收尾速度匀速下降,达到最大速度。

故雨滴下落的加速度先逐渐减小最后变为0。

三、计算题

17.【解析】以木块和小球整体为对象,设木块的质量为M,下滑的加速度为a,沿斜面方向,根据牛顿第二定律有:

(M+m)gsin37º-μ(M+m)gcos37º=(M+m)a

解得:

a=g(sin37º-μcos37º)=2m/s2

以小球B为对象,受重力mg,细线拉力T和MN面对小球沿斜面向上的弹力FN,沿斜面方向,根据牛顿第二定律有:

mgsin37º-FN=ma

解得:

FN=mgsin37º-ma=6N。

18.【解析】

(1)先求粉笔与皮带间的动摩擦因数μ。

皮带初始以v0=5m/s匀速行驶,粉笔对地以a=μg的加速度匀加速,划痕l=5m为相对位移。

l=v0t-

t=

解得:

a=

=2.5m/s2,μ=0.25

第二阶段,因皮带受阻,做a0=5m/s2的匀减速。

a0>a,粉笔能在传送带上继续滑动,且皮带比粉笔先停下,粉笔还能在皮带上作相对滑动。

粉笔相对皮带滑行距离为

l′=s粉笔-s皮带=

=2.5m。

(2)因为皮带对粉笔的最大静摩擦力为μmg,所以粉笔对地的最大加速度为μg,为防止粉笔在皮带上作用对滑动,皮带加速度a0应限制在μg范围内,即a≤2.5m/s2。

19.【解析】此题是物体间有相对运动的临界问题,主要考查牛顿第二定律和运动学公式,找出圆盘不从桌面上掉下来的条件是解题的关键。

设圆盘的质量为m,桌长为l,在桌布从圆盘上抽出的过程中,盘的加速度为a1,有

桌布抽出后,盘在桌面上作匀减速运动,以a2表示加速度的大小,有

设盘刚离开桌布时的速度为v1,移动的距离为x1,离开桌布后在桌面上再运动距离x2后便停下,有

盘没有从桌面上掉下的条件是

设桌布从盘下抽出所经历时间为t,在这段时间内桌布移动的距离为x,有

又因为

由以上各式解得:

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