人教版高一物理必修一第四章牛顿运动定律章节复习题

第四章 牛顿运动定律章节复习题一、单选题1下列说法中正确的是()A 只有正在向上运动的物体，才有可能处于超重状态B 超重就是物体所受的重力增加C 物体处于超重状态时，地球对它的引力变大D 超重时物体所受的重力不变【答案】D【解析】向下减速的物体，加速度向上，也处于超重状态，选项A错误；超重就是物体对竖直悬线的拉力和对水平面的压力大于重力，物体所受的重力是不变的，选项B错误；物体处于超重状态时，地球对它的引力不变，选项C错误；超重时物体所受的重力不变，选项D正确；故选D.2如图所示，圆柱形的仓库内有三块长度不同的滑板aO、bO、cO，其下端都固定于底部的圆心O点，而上端则搁在仓库侧壁，三块滑块与水平面的夹角依次是30、45、60。若有三个小孩同时从a、b、c处开始下滑（忽略阻力），则:A a处小孩先到O点 B b处小孩先到O点C c处小孩先到O点 D a、b、c处小孩同时到O点【答案】B【解析】斜面上小孩的加速度：a=gsin；斜面的长度s=12at2，得：12gsint2Rcos，t=4Rgsin2，把与水平面的夹角分别代入得：ta83R3g，tb4Rg，tc83R3g，知tbta=tc，即b先到，ac同时到。故B正确，ACD错误。故选B。3如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)下列说法正确的是( )A 在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B 上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C 下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D 在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力【答案】A【解析】以A、B整体为研究对象：在上升和下降过程中仅受重力，由牛顿第二定律知加速度为g，方向竖直向下。再以A为研究对象：因加速度为g，方向竖直向下，由牛顿第二定律知A所受合力为A的重力，所以A仅受重力作用，即A和B之间没有作用力，故A正确，BCD错误；故选A。4如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块，其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为T现用水平拉力F拉其中一个质量为3m的木块，使三个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是（ ）A 质量为2m的木块受到四个力的作用B 当F逐渐增大到T时，轻绳刚好被拉断C 当F逐渐增大到1.5T时，轻绳还不会被拉断D 轻绳刚要被拉断时，质量为m和2m的木块间的摩擦力为0.667T【答案】C【解析】A. 质量为2m的木块受到重力、质量为m的木块的压力、m对其向后的静摩擦力、轻绳的拉力和地面的支持力五个力的作用，故A错误；BC. 对三个木块整体，由牛顿第二定律可得：a=F/6m，隔离后面的组合体，由牛顿第二定律可得：轻绳中拉力为F=3ma=F/2，由此可知，当F逐渐增大到2T时，轻绳中拉力F=T，轻绳刚好被拉断，故B错误，C正确；D. 轻绳刚要被拉断时，轻绳的拉力刚好为T，后面两个木块的加速度a=T/（3m），对质量为m木块研究，由牛顿第二定律得摩擦力为f=ma=T/3=0.33T，故D错误。故选：C.5如图所示，物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，若传送带的速度大小也为v，则传送带启动后A M静止在传送带上 B M受到的摩擦力不变C M下滑的速度减小 D M可能沿斜面向上运动【答案】B【解析】物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时，物体受重力、支持力、沿皮带向上的滑动摩擦力；传送带突然启动，方向如图中箭头所示，物体仍然受重力、支持力、沿皮带向上的滑动摩擦力；据f=mgcos，物体受到的摩擦力不变，物体仍沿传送带以速度v匀速下滑。故B项正确，ACD三项错误。6物体A放在物体B上，物体B放在光滑的水平面上，已知mA=8kg，mB=2kg，A、B间动摩擦因数=0.2，如图所示若现用一水平向右的拉力F作用于物体A上，g=10m/s2，则下列说法正确的是（ ）A 当拉力F16N时，A静止不动B 当拉力F16N时，A相对B滑动C 无论拉力F多大，A相对B始终静止D 当力拉F=16N时，A受B的摩擦力等于3.2N【答案】D【解析】当A、B刚要发生相对滑动时，对B，根据牛顿第二定律得整体的加速度为：a=mAgmB=0.2802=8m/s2。此时拉力F为：F=（mA+mB）a=108N=80N。当F80N时，A，B都相对静止，当F80N时，A相对B滑动。故ABC错误。当F=16N时，A、B相对静止，整体的加速度为：a=FmA+mB=168+2m/s2=1.6m/s2，对B有：f=mBa=21.6N=3.2N，故D正确；故选D。7如图所示，轻弹簧左端固定在竖直墙上，右端与木板相连，木块A紧靠木块B放置，A、B与水平面间的动摩擦因数分别为A,B，且AB用水平力F向左压A，使弹簧被压缩，系统保持静止撤去F后，A、B向右运动并最终分离下列判断正确的是（ ）A A、B分离时，弹簧长度一定等于原长B A、B分离时，弹簧长度一定小于原长C A、B分离时，弹簧长度一定大于原长D A、B分离后极短时间内，A的加速度大于B的加速度【答案】C【解析】当A、B分离的瞬间，A、B间的作用力为零，两者加速度相同，对A，加速度大小aA=Ag，由于A、B的加速度相同，又AB，可知aBBmBg+F弹mBBg+F弹mB，可知弹簧处于伸长状态，即弹簧的长度一定大于原长，故C正确，AB错误。A、B分离后极短时间内，A的加速度不变，B的加速度增大，则A的加速度小于B的加速度，故D错误。故选C。8如图所示,有两个相同材料的物体组成的连接体在斜面上向上运动,当作用力F一定时,m2所受绳的拉力()A 仅与有关B 可能与斜面动摩擦因数有关C 可能与系统运动状态有关D 仅与两物体质量有关【答案】D【解析】对整体分析，根据牛顿第二定律得：a=F-(m1+m2)gsin-(m1+m2)gcosm1+m2；隔离m2分析，设物体间的拉力为T，由牛顿第二定律得：T-m2gsin-m2gcos=m2a，解得：T=m2Fm1+m2；由上数据分析知：绳子的拉力与无关，与动摩擦因数无关，与运动状态无关，仅与两物体的质量有关。故ABC错误，D正确。故选D。9作用于水平面上某物体的合力F与时间t的关系如图所示，各个时刻时间间隔依次相等，设力的方向向右为正，则将物体从下列哪个时刻由静止释放，该物体会始终向左运动 （ ） A t1时刻 B t2时刻C t3时刻 D t4时刻【答案】B【解析】根据力与加速度，加速度与速度的关系可知：t1、t3时刻由静止释放，物体将做往复运动，t4时刻静止释放时物体将一直向正方向运动，t2时刻静止释放，物体将一直向左运动，故ACD错误，B正确。故选B。10广州塔，昵称小蛮腰，总高度达600米，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台.若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t=0时由静止开始上升， 间关系如图所示则下列相关说法正确的是 （ ）A t=4.5s时，电梯处于失重状态B 555s时间内，绳索拉力最小C t=59.5s时，电梯处于超重状态D t=60s时，电梯速度恰好为0【答案】D【解析】据题，电梯在t=0时由静止开始上升，加速度向上，电梯处于超重状态，此时加速度a0t=4.5s时，a0，电梯也处于超重状态。故A错误。555s时间内，a=0，电梯处于平衡状态，绳索拉力等于电梯的重力，应大于电梯失重时绳索的拉力，所以这段时间内绳索拉力不是最小。故B错误。t=59.5s时，a0，加速度方向向下，电梯处于失重状态，故C错误。根据a-t图象与坐标轴所围的面积表示速度的变化量，由几何知识可知，60s内a-t图象与坐标轴所围的面积为0，所以速度的变化量为0，而电梯的初速度为0，所以t=60s时，电梯速度恰好为0故D正确。故选D。11如图所示，水平传送带A、B两端相距x3.5 m，工件与传送带间的动摩擦因数0.1，取重力加速度大小g10 m/s2。工件滑上A端瞬时速度vA4 m/s，达到B端的瞬时速度设为vB，则下列说法不正确的是A 若传送带不动，则vB3 m/sB 若传送带以速度v4 m/s逆时针匀速转动，则vB3 m/sC 若传送带以速度v2 m/s顺时针匀速转动，则vB3 m/sD 若传送带以速度v2 m/s顺时针匀速转动，则vB2 m/s【答案】D【解析】A、若传送带不动，工件的加速度a=-mgm=g=-0.110m/s2=-1m/s2，由匀变速直线运动的速度位移公式得：vB2-vA2=2ax，代入数据解得：vB=3m/s，故A正确；B、若传送带以速度v=4m/s逆时针匀速转动，工件的受力情况不变，由牛顿第二定律得知，工件的加速度仍为a=-g，工件的运动情况跟传送带不动时的一样，则vB=3m/s，故B正确；C、若传送到以速度v=2m/s顺时针转动，因为滑块在A点的速度大于传送带的速度，所以滑块先做匀减速直线运动，加速度仍为a=-g，当速度减小到2m/s所经过的位移x=vA2-v22a=16-42m=6m3.5m，知滑块到达B端前一直在减速运动，则根据速度位移公式得：vB2-vA2=2ax，可知到达B点时速度仍为vB=3m/s，故C正确，D错误。12如图，光滑细杆BC、DC和AC构成矩形ABCD的两邻边和对角线，ACBCDC543，AC杆竖直，各杆上分别套有一质点小球a、b、d，a、b、d三小球的质量比为123，现让三小球同时从各杆的顶点由静止释放，不计空气阻力，则a、b、d三小球在各杆上滑行的时间之比为( )A 111 B 543 C 589 D 123【答案】A【解析】设AC=5L，BC=4L，DC=3L,a、b、d三小球在各杆上滑行的时间分别为t1、t2、t3，加速度分别为a1、a2、a3。由几何知识得，BC的倾角为=53，DC的倾角为=37，如图所示：a球为自由下过程，a1=g 由5L=12gt12，得 t1=10Lg根据牛顿第二定律得：沿BC下滑的小球，加速度为 a2=mgsinm=gsin53=0.8g由位移时间公式得：4L=12a2t22，得 t2=10Lg沿DC下滑的小球，加速度为 a3=mgsinm=gsin37=0.6g由位移时间公式得：3L=12a3t32，得 t3=10Lg，所以t1:t2:t3=1:1:1，故选项A正确，选项BCD错误。二、多选题13如图所示，竖直平面内有一光滑直杆AB，杆与水平方向的夹角为(090)，一质量为m的小圆环套在直杆上给小圆环施加一与该竖直平面平行的恒力F，并从A端由静止释放改变直杆与水平方向的夹角，当直杆与水平方向的夹角为30时，小圆环在直杆上运动的时间最短，重力加速度为g，则() A 恒力F一定沿与水平方向成30角斜向右下的方向B 恒力F和小圆环的重力的合力一定沿与水平方向成30角斜向右下的方向C 若恒力F的方向水平向右，则恒力F的大小为3mgD 恒力F的最小值为32mg【答案】BCD【解析】根据题意，小圆环在直杆上运动的时间最短，则加速度最大，即力与重力的合力方向沿杆的方向，那么恒力F的方向不确定，故A错误；由于小圆环在直杆上运动的时间最短，即加速度方向沿杆的方向，而恒力F和小圆环的重力的合力一定沿与水平方向夹30斜向右下的方向，即为杆的方向，故B正确；要使时间最短，则加速度最大，即不论F多大，沿何种方向，确定的力F与mg的合力方向沿杆向下，当恒力F的方向水平向右，如图所示的受力，则有：F=mgtan30=3mg，故C正确；合力F合与mg、F三力可构成矢量三角形，如下图所示：由图可知，当F与F合垂直时，即与斜面垂直时，F有最小，则有：Fmin=mgsin60=32mg，故D正确；故选BCD。14如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为，以速度v0逆时针匀速转动在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数tan ，则图中能客观地反映小木块的运动情况的是()A B C D 【答案】BD【解析】小木块刚放上传送带时，所受的滑动摩擦力方向沿斜面向下，物体将沿斜面向下做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：mgmgsin+mgcos=ma1，解得a1=gsin+gcos；当小木块的速度与传送带速度相等时，由tan知：mgmgsinmgcos，因此小木块继续沿传送带匀加速下滑，但是此时摩擦力的方向沿斜面向上，再由牛顿第二定律得：mgmgsin-mgcos=ma2，解得 a2=gsin-gcos；比较知道 a1a2，根据v-t图象的斜率表示加速度，所以第二段图线的斜率变小。故AC错误，BD正确。故选BD。15一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示，则A t=1 s时物块的速率为1 m/sB t=2 s时物块的动量大小为2 kgm/sC t=3 s时物块的动量大小为3kgm/sD t=4 s时物块的速度为1 m/s【答案】ACD【解析】前两秒，根据牛顿第二定律，a=Fm22=1m/s2，则0-2s的速度规律为：v=at；t=1s时，速率为1m/s，故A正确；t=2s时，速率为2m/s，则动量为P=mv=4kgm/s，故B错误；2-4s，力开始反向，物体减速，根据牛顿第二定律，a=-0.5m/s2，所以3s时的速度为v3=v2-at=1.5m/s，动量为3kgm/s，同理4s时速度为1m/s，故CD正确；故选ACD。三、解答题16游船从码头沿直线行驶到湖对岸，小明对过程进行观察，记录数据如下表，运动过程运动时间运动状态匀加速运动040s初速度v0=0；末速度v=4.2m/s匀速运动40640sv=4.2m/s匀减速运动640720s靠岸时的速度vt=0.2m/s（1）求游船匀加速运动过程中加速度大小a1，及位移大小x1；（2）若游船和游客总质量M=8000kg，求游船匀减速运动过程中所受合力的大小F；（3）求游船在整个行驶过程中的平均速度大小 。【答案】(1) 0.105m/s2, 84m (2) 400N(3) 3.86m/s【解析】（1）根据a=vt 代入数据可解得：a1=4.240=0.105m/s2 根据x1=vt=v0+vt2t=84m （2）游船匀减速运动过程的加速度大小a2=4.2-0.2720-640=0.05m/s2 根据牛顿第二定律得到F=ma=80000.05=400N所以游船匀减速运动过程中所受的合力大小F=400N匀加速运动过程位移x1=84m 匀速运动位移x2=vt=4.2(640-40)m=2520m匀减速运动过程位移x3=vt=v+vt2t=176m 总位移x=x1+x2+x3=84+2520+176m=2780m 行驶总时间为t=720s所以整个过程中行驶的平均速度大小v=xt总=3.86m/s 综上所述本题答案是：(1) 0.105m/s2, 84m (2) 400N(3) 3.86m/s17下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为=37的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均处于静止状态，如图所示。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m（可视为质量不变的滑块），在极短时间内，A、B间的动摩擦因数1减小为38，B、C间的动摩擦因数2减小为0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2s末，B的上表面突然变为光滑，2保持不变。已知A开始运动时，A离B下边缘的距离l=27m，C足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（取重力加速度大小g=10m/s2 sin37=35）求：（1）在02s时间内A和B加速度的大小（2）A在B上总的运动时间【答案】（1）a1=3m/s2 ,a2=1m/s2 （2） 4s【解析】（1）在02s时间内，A和B的受力如图所示，期中f1、N1是A和B之间的摩擦力和正压力的大小，f2、N2是B与C之间的摩擦力和正压力的大小，方向如图所示f1=1N1 N1=mgcos f2=2N2 N2=N1+mgcos 规定沿斜面向下为正。设A和B的加速度分别为a1和a2，由牛顿第二定律得mgsin-f1=ma1 mgsin-f2+f1=ma2 联立式，并代入题给条件得a1=3m/s2 a2=1m/s2 （2）在t1=2s时，设A和B的速度分别为v1和v2，则v1=a1t1=6m/s v2=a2t1=2m/s tt1时，设A和B的加速度分别为a1和a2。此时A与B之间摩擦力为零，同理可得 a1=6m/s2 a2=-2m/s2 即B做减速运动。设经过时间t2，B的速度减为零，则有v2+a2t2=0 联立式得t2=1s 在t1+t2时间内，A相对于B运动的距离为s=(12a1t12+v1t2+12a1t22)-(12a2t12+v2t2+12a2t22)=12m27m 此后B静止不动，A继续在B上滑动。设再经过时间t3后A离开B，则有-s=(v1+a1t2)t3+12a1t32 可得 t3=1s （另一解不合题意，舍去） 设A在B上总的运动时间为t总，有t总=t1+t2+t3=4s 18如图所示，足够长的倾角=37的光滑斜面体固定在水平地面上，一根轻绳 跨过定滑轮，一端与质量为ml=1 kg的物块 A连接，另一端与质量为m2=3kg的物块 B连接，绳与斜面保持平行开始时，用手按住 A，使 B悬于距地面 高 H=0.6m 处，而 A静止于斜面底端。现释放 B，试求 A在斜面上向上滑行 的最大距离？ （设 B 落地后不再弹起，且所有接触面间的摩擦均忽略不计， sin37=0.6，cos37=0.8，g取10m/s2）【答案】1.2m【解析】【详解】在B落地前，设两者的加速度为a1，绳子的拉力为T； B落地时的速度为v，B落地后A的加速度为a2，则根据牛顿第二定律可得T-m1gsin37=m1a1，m2g-T=m2a1，联立解得a1=6m/s2；根据位移速度公式可得v2=2a1H；当B落地后，A以v减速上滑，则0-v2=2a2x，联立解得x=0.6m；故A在斜面上向上滑行的最大距离L=H+x=1.2m19如图所示，木板静止于水平地面上，在其最右端放一可视为质点的木块。已知木块的质量m1 kg，木板的质量M4 kg，长L2.5 m，上表面光滑，下表面与地面之间的动摩擦因数0.2。现用水平恒力F20 N拉木板，g取10 m/s2。(1)求木板加速度的大小；(2)如果其他条件不变，若木板的上表面与木块之间的动摩擦因数为10.3，欲使木板能从木块的下方抽出，对木板施加的拉力应满足什么条件？(3)若保持（2问）木板的长度、木块质量、木板的上表面与木块之间的动摩擦因数、木板与地面间的动摩擦因数都不变，只将水平恒力增加为30 N，则木块滑离木板需要多长时间？【答案】(1)2.5 m/s2 (2)F25 N (3)2 s【解析】（1）木板受到的摩擦力Ff=（M+m）g=10N木板的加速度aF-FfM=2.5m/s2（2）设木块的最大加速度为a木块，木板的最大加速度为a木板，则a木块1g3m/s2对木板：F1-1mg-（M+m）g=Ma木板木板能从木块的下方抽出的条件：a木板a木块解得：F25N（3）木块的加速度a木块1g3m/s2木板的加速度a木板F2-1mg-(m+M)gM=4.25m/s2木块滑离木板时，两者的位移关系为x木板-x木块=L即12a木板t212a木块t2L代入数据解得：t=2s20如图所示，m1从光滑的斜面上的A点由静止开始运动，与此同时小球m2在距C点的正上方4.5L处自由落下，m1以不变的速率途经斜面底端B点后继续在光滑的水平面上运动，在C点恰好与自由下落的小球m1相遇，