高考物理必修一《牛顿运动定律及其应用一》练习题

04 牛顿运动定律及其应用（一） 一、选择题 1．(单选) 牛顿第一定律是建立在理想斜面实验基础上，经抽象分析推理得出的结论，它不 是实验定律．利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的 O 点由静止释放后沿 斜面向下运动，并沿水平面滑动。水平面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球 沿水平面滑动到的最远位置依次为 1、2、3。根据三次实验结果的 对比，下列说法正确的是（ ） A．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态 B．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 C．如果水平面光滑，小球将沿着水平面一直运动下去 D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小 1．C 解析：根据实验结果，水平面的粗糙程度越低，小球滑得越远，由此得出结论，如 果水平面光滑，小球将沿着水平面一直运动下去．故选 C。 2．(单选+改编)牛顿在总结 C.雷恩、J.沃利斯和 C.惠更斯等人的研究结果后，提出了著名的 牛顿第三定律，阐述了作用力和反作用力的关系，从而与牛顿第一定律和牛顿第二定律形成 了完整的牛顿力学体系。下列说法正确的是 (　　) A．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 B．惯性定律与惯性的实质是相同的 C．人推车前进，人对车的作用力大小等于车对人的作用力大小 D．物体在地面上滑行，物体对地面的摩擦力大于地面对物体的摩擦力 2．AC 解析：根据牛顿第一定律可知，物体的运动不需要力来维持，但物体运动状态改变 时必须有力的作用，故 A 正确；惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，而惯性定 律即为牛顿第一定律，反映的是物体不受力作用时的运动规律，故 B 错误；根据牛顿第三 定律知，人对车的作用力与车对人的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等，C 正确； 同理，物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，D 错误。 3．(单选) 将一质量为 m 的小球靠近墙面竖直向上抛出，图甲是向上运动小球的频闪照片， 图乙是下降时的频闪照片，O 是运动过程中的最高点，甲、乙两次闪光频率相同，重力加速 度为 g，假设小球所受的阻力大小不变，则可估算小球受到的阻力大小约为(　　) A．mg　　　　　　　　 B．1 3mgC．1 2mg D． 1 10mg 3．C 解析：设每块砖的厚度是 d，向上运动时：9d－3d＝a 1T2，向下运动时：3d－d＝ a2T2，解得：a1 a2＝3 1，根据牛顿第二定律，向上运动时：mg＋f＝ma1，向下运动时：mg－f＝ ma2，解得：f＝1 2mg，C 正确。 4．(单选+原创)如图所示，在离水平地面高为 上方 A 处有一小球，在竖直向上的 恒力 F 作用下由静止开始竖直向上运动，经过时间 t 到达 B 点（图中未标出）后立即撤去 力 F，再经过时间为 2t 小球恰好落到地面。已知重力加速度为 g，忽略空气阻力，可求得小 球的质量为 （ ） A． B． C． D． 4．C 解析：小球在恒力 F 作用下做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为 a ，经过 时间 t 到达 B 点，上升的高度为 ，速度为 ，则应有 ， 。撤去力 F 后， 小球继续向上做竖直上抛运动到最高点后做自由落体运动，达到地面，该过程的位移 ，联立解得 ，根据牛顿第二定律有 ，解 得 ，C 正确。 5．(单选+改编) 沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力 F 的作用，其下滑的速 度－时间图线如图所示。已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在 0～5 s、5～10 s、 10～15 s 内 F 的大小分别为 F1、F2 和 F3，则下列说法正确的是 （ ） A．F1F3 C．F1>F3 D．F1＝F3 5．A 解析：由题图可知，0～5 s 内加速度 a1＝0.2 m/s2，方向沿斜面向下，设斜面倾角为 θ，物体与斜面之间的动摩擦力为 f，根据牛顿第二定律有 mgsin θ－f－F1＝ma1，F1＝mgsin θ －f－0.2m；5～10 s 内加速度 a2＝0，根据牛顿第二定律有 mgsin θ－f－F2＝ma2，F2＝mgsin 2 2 1 gth = g F 8 3 g F 2 g F 8 5 g F 1h 1v 2 1 2 1 ath = atv =1 2 11 )2(2 12)( tgtvhh −⋅=+− ga 5 3= mamgF =− g Fm 8 5= 图 F AV0 F 图（1） v/ms-1 t/s4 8 0 -8 20 图（2） θ－f；10～15 s 内加速度 a3＝－0.2 m/s2，方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律有 mgsin θ－f －F3＝ma3，F3＝mgsin θ－f＋0.2m。故可得：F3>F2>F1，A 正确。 6．(多选) 如图（1）所示，质量为 m=2kg 的物块以初速度 v0=20m/s 从图中所示位置开始沿 粗糙水平面向右运动，同时物块受到一水平向左的恒力 F 作用，在运动过程中物块速度随 时间变化的规律如图（2）所示，g 取 10m/s2。下列说法正确的是 （ ） A．物块在 0～4s 内的加速度 5 m/s2 B．物块在 4～8 s 内的加速度 1 m/s2 C．恒力 F 的大小为 7 N D．物块与水平面间的动摩擦因数 0.25 6．AC 解析：0～4 s 内，a1＝Δv Δt＝20 4 m/s2＝5 m/s2，方向水平向左，A 正确；4～8 s 内，a2＝ Δv′ Δt′＝ 8 8－4 m/s2＝2 m/s2，方向水平向左，B 错误； 由牛顿第二定律，得到 F＋μmg＝ma1， F－μmg＝ma2，代入数据解得 F＝7 N，μ＝0.15，C 正确，D 错误。 二、计算题 7．如图甲所示，光滑平台右侧与一长为 L＝2.5 m 的水平木板相接，木板固定在地面上，现 有一小滑块以初速度 v0＝5 m/s 滑上木板，恰好滑到木板右端静止．现让木板右端抬高，如 图乙所示，使木板与水平地面的夹角 θ＝37°，让滑块以相同的初速度滑上木板，不计滑块 滑上木板时的能量损失，g 取 10 m/s2(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。求： (1)滑块与木板之间的动摩擦因数 μ； (2)滑块从滑上倾斜木板到滑回木板底端所用的时间 t.7．答案：(1)0.5　；(2)1＋ 5 2 s 解析：(1)设滑块质量为 m，木板水平时滑块加速度大小为 a，则对滑块有 μmg＝ma 滑块恰好滑到木板右端静止，则有 0－v20＝－2aL 解得 μ＝ v20 2gL＝0.5. (2)当木板倾斜时，设滑块上滑时的加速度大小为 a1，上滑的最大距离为 s，上滑的时间 为 t1，有 μmgcosθ＋mgsinθ＝ma1 0－v20＝－2a1s 0＝v0－a1t1 解得 s＝1.25 m，t1＝1 2 s 设滑块下滑时的加速度大小为 a2，下滑的时间为 t2， 有 mgsinθ－μmgcosθ＝ma2 s＝1 2a2t22 解得 t2＝ 5 2 s 滑块从滑上倾斜木板到滑回木板底端所用的时间 t＝t1＋t2＝1＋ 5 2 s 8．如图甲所示，光滑水平面上的 O 处有一质量为 m＝2 kg 的物体。物体同时受到两个水平 力的作用，F1＝4 N，方向向右，F2 的方向向左，大小随时间均匀变化，如图乙所示。物体 从零时刻开始运动。 (1)求当 t＝0.5 s 时物体的加速度大小。 (2)物体在 t＝0 至 t＝2 s 内何时物体的加速度最大？最大值为多少？(3)物体在 t＝0 至 t＝2 s 内何时物体的速度最大？最大值为多少？ 8．答案：　(1)0.5 m/s2　； (2)当 t＝0 时，am＝1 m/s2；当 t＝2 s 时，am′＝－1 m/s2　； (3)t＝1 s 时，v＝0.5 m/s 解析：　(1)由题图乙可知 F2＝(2＋2t)N 当 t＝0.5 s 时，F2＝(2＋2×0.5)N＝3 N 由牛顿第二定律得 F1－F2＝ma a＝F1－F2 m ＝4－3 2 m/s2＝0.5 m/s2。 (2)物体所受的合外力为 F 合＝F1－F2＝2－2t(N) 作出 F 合­t 图像如图所示 从图中可以看出，在 0～2 s 范围内 当 t＝0 时，物体有最大加速度 am Fm＝mam am＝Fm m ＝2 2 m/s2＝1 m/s2 当 t＝2 s 时，物体也有最大加速度 am′ Fm′＝mam′ am′＝Fm′ m ＝ －2 2 m/s2＝－1 m/s2 负号表示加速度方向向左。 (3)由牛顿第二定律得 a＝F合 m ＝1－t(m/s2) 画出 a­t 图像如图所示 由图可知 t＝1 s 时速度最大，最大值等于 a­t 图像在 t 轴上方与横、纵坐标轴所围的三 角形的面积 v＝1 2×1×1 m/s＝0.5 m/s。