2021高一物理寒假作业同步练习题：牛顿运动定律的应用（含答案）

1、超重和失重 （1）超重:物体有向上的加速度称物体处于超重.处于超重的物体对支持面的压力F N （或对悬挂物的拉力）_物体的重力，即.（2）失重:物体有向下的加速度称物体处于失重.处于失重的物体对支持面的压力FN（或对悬挂物的拉力）_物体的重力.即.当时，物体处于_.（3）对超重和失重的理解应当注意的问题 不管物体处于失重状态还是超重状态，物体本身的重力_，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力.超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于_的方向.“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”都是失重. 在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完

2、全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等. 【答案】大于、小于、完全失重、并没有改变、加速度一、单选题（本大题共18小题）1.如图所示，光滑水平面上的物体，如果在受到与水平方向成角的拉力F作用下能够向右作匀速直线运动，则需要对物体施加一个水平向左的拉力。这个拉力的大小为()A. FsinB. FcosC. mg-FsinD. mg+Fsin【答案】B【解析】解：F在水平方向的分力为Fcos；由于物体做匀速直线运动，所以物体受力平衡，根据平衡条件可得需要对物体施加一个水平向左的拉力F=Fcos，故B正确，ACD错误。故选：B。物体做匀速直线运动，所以物体受力平

3、衡，根据平衡条件列方程求解。本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。2.如图所示，在粗糙的水平面上放一质量为2kg的物体，现用大小为8N的力F，斜向下推物体。已知力F与水平方向成30角，物体与水平面之间的动摩擦因数为0.5，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，重力加速度取10m/s2，则A. 物体对地面的压力大小为24NB. 物体所受的摩擦力大小为12NC. 物体加速度大小为6m/s2D. 物体将向右做匀速直线运动【答案】A【解析】分析物体受力情况：物体受到重

4、力、支持力、推力和摩擦力的作用，由竖直方向上的受力平衡求出支持力，即可求得物体对地面的压力。物体在推力的作用下，具有向右运动的趋势，需要比较水平向右的分力与最大静摩擦力的大小，确定物体的运动状态，再得出摩擦力的大小。解答的关键是需要判断出物体在推力的作用下能否运动，若运动则受到的是滑动摩擦力，则根据牛顿第二定律求加速度，若静止，则受到的是静摩擦力，静摩擦力要根据平衡条件求解。【解答】A.物体的受力如图所示：在竖直方向，由共点力平衡条件和力的分解，可得：N=mg+Fsin30，可得：N=24N，由牛顿第三定律知，物体对地面的压力为N=N=24N，故A正确；BCD.物体的最大静摩擦力fmax=N=

5、12N，因为Fcos30fmax，所以物体处于静止状态，所受的摩擦力为，加速度为零，故BCD错误。故选A。3.如图所示，一位滑雪者，人与装备的总质量为75kg，以2m/s的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为30，在5s的时间内滑下的路程为60m，g取10m/s2.则滑雪者与雪面间的动摩擦因数( )A. 0.05B. 0.12C. 0.25D. 0.30【答案】B【解析】分析：本题考查牛顿运动定律的应用，从运动情况确定受力，受力分析求合力是关键；解答：受力分析如图所示：由运动学公式：x=v0t+12at2解得a=4m/s2根据生顿第二定律有mgsin-f=mamgcos-FN=0f=FN联立

6、解得=0.124.某人想测量地铁启动过程中的加速度，他把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上。在地铁起动后的某段加速过程中，细绳偏离了竖直方向，他用手机拍摄了当时情景的照片(如图所示)，拍摄方向跟地铁前进方向垂直。请你根据这张照片估算此时地铁的加速度为( )A. 1.4m/s2B. 2.7m/s2C. 5.8m/s2D. 缺乏数据，无法测量【答案】A【解析】本题考查牛顿第二定律的应用，基础题。以圆珠笔为研究对象进行受力分析，根据牛顿第二定律mgtan=ma，结合照片信息联立求解。【解答】当圆珠笔与列车相对静止时，圆珠笔的加速度与列车的加速度相同。设细线与

7、竖直扶手的夹角为，以圆珠笔为研究对象进行受力分析，根据牛顿第二定律：mgtan=ma解得：a=gtan，由一支圆珠笔的长度约为15cm，估算此时细线的长度80cm和圆珠笔重心到竖直扶手的距离11cm，得：tan=11802-1120.1388，联立得a=gtan=1.388m/s21.4m/s2，故A正确，BCD错误。故选A。5.沼泽地的下面蕴藏着丰富的泥炭，泥炭的纤维状和海绵状的物理结构导致人在其上面行走时容易下陷(设在下陷过程中，泥炭对人的阻力不计)。如果整个下陷的过程是先加速运动再减速运动，那么，下列说法中正确的是()A. 在加速向下运动时，人对沼泽地的压力大于沼泽地对人的支持力B. 在

8、减速向下运动时，人对沼泽地的压力小于沼泽地对人的支持力C. 在整个运动过程中，人先处于超重状态，后处于失重状态D. 在整个运动过程中，人对沼泽地的压力大小总是等于沼泽地对人的支持力【答案】D【解析】本题考查对相互作用力的理解，由牛顿第三定律可知，作用力与反作用力大小相等，方向相反，沼泽地地面对人的支持力和人对沼泽地地面的压力是相互作用力，二者大小相等。【解答】ABD.在整个运动过程中，人对沼泽地的压力与沼泽地对人的支持力是一对作用与反作用力，则人对沼泽地的压力大小总是等于沼泽地对人的支持力，选项D正确，AB错误。C.在整个运动过程中，先加速下降再减速下降，加速度先向下后向上，则人先处于失重状态

9、，后处于超重状态，选项C错误。故选D。6.静止在水平地面上的小车，质量为5kg。在水平拉力50N的作用下做直线运动，2s内匀加速前进了4m，在这个过程中(g取10m/s2)()A. 小车加速度的大小是1m/s2B. 小车加速度的大小是2m/s2C. 动摩擦因数是0.4D. 摩擦力的大小是10N【答案】B【解析】本题主要考查了牛顿第二定律及运动学基本公式的直接应用，要求同学们能正确对物体进行受力分析，难度不大，属于基础题。根据匀加速直线运动位移时间公式求出加速度，根据牛顿第二定律求解摩擦力的大小，根据=fmg求解动摩擦因数。【解答】AB.根据x=v0t+12at2得：a=244=2m/s2，故A

10、错误，B正确；CD.根据牛顿第二定律得：F-f=ma解得：f=50-10=40N，则=fmg=4050=0.8，故CD错误。故选B。7.水平路面上质量为30kg的小车，在60N水平推力作用下由静止开始以1.5m/s2的加速度做匀加速直线运动。2s后撤去该推力，则( )A. 小车2 s末的速度是4m/sB. 小车受到的阻力大小是15 NC. 撤去推力后小车的加速度大小是1m/s2D. 小车运动的总时间为6 s【答案】B【解析】本题考查牛顿第二定律与运动学公式的应用，基础题。根据运动学公式求速度，根据牛顿第二定律求出手推车所受的阻力大小，撤去推力，根据牛顿第二定律求出加速度的大小，运动学公式求减速

11、时间，再求总时间。【解答】根据运动学公式，小车2s末的速度，v=at1=3m/s根据牛顿第二定律得：F-f=ma，计算得出f=15N撤去拉力后，加速度a=fm=0.5m/s2，减速时间为t2=va=30.5s=6s小车运动的总时间为t=t1+t2=2s+6s=8s，故B正确，ACD错误。故选B。8.如图所示，一个小球自由下落到将弹簧压缩到最短后开始竖直向上反弹，从开始反弹至小球到达最高点，小球的速度和加速度的变化情况为()A. 速度一直变小直到零B. 速度先变大，然后变小直到为零C. 加速度一直变小，方向向上D. 加速度先变小后保持不变【答案】B【解析】根据小球所受的合力判断小球加速度的变化，

12、根据加速度方向与速度方向的关系，判断速度的变化。解决本题的关键知道加速度方向与合力方向相同，要注意弹簧的弹力随形变量的变化而变化，明确力和运动间的关系；知道当加速度方向与速度方向相同时，速度增大，当加速度方向与速度方向相反时，速度减小。【解答】A.小球到达最低点时，受弹力大于本身的重力，物体向上做加速运动，速度增加，当重力与弹力相等时达最大速度，然后物体做减速运动，速度减小，到达最高点速度为零，故A错误，B正确；C.开始时弹力大于重力，随着高度增加，弹力减小，加速度减小；当弹力与重力相等时加速度为零，此后弹力小于重力，并且弹力越来越小，物体受到的合力越来越大，加速度增大，当物体脱离弹簧后加速度

13、为g，保持不变，故CD错误。故选B。9.如图，A，B，C三个小球质量均为m，A，B之间用一根没有弹性的轻质细绳连在一起，B，C之间用轻弹簧拴接，整个系统用细线悬挂在天花板上并且处于静止状态，现将A、B之间的细绳剪断，则在剪断细绳的瞬间，A，B，C三个小球的加速度大小分别是()A. 0，g，gB. 0，2 g，0C. 2 g，g，gD. 2 g，0，g【答案】B【解析】本题是连接体问题，考查了牛顿第二定律的应用，分析清楚物体的受力情况是解题的关键，应用牛顿第二定律可以解题；解题时要注意弹簧的弹力不能突变，绳子的弹力可以突变。剪断轻绳瞬间，弹簧的弹力不会突变，轻绳的拉力瞬间消失，分析剪断轻绳前后三

14、个物体的受力情况，应用牛顿第二定律求出A、B、C的加速度。【解答】系统处于静止时，由平衡条件得：对C，弹簧的弹力为：T=mg对A、B、C系统：悬绳的拉力：F=3mg；烧断AB之间细线瞬间，悬绳的拉力突变为mg，对A，合力为零，aA=0烧断AB之间细线瞬间，AB间绳的拉力突变为零，对B，由牛顿第二定律得：mg+T=maB，解得：aB=2g剪断轻绳瞬间，弹簧的弹力不变，对C，由牛顿第二定律得：T-mg=maC，解得：aC=0，故ACD错误，B正确。故选B。10.如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的弹力F的判断中，下列说法正确的是()A

15、. 小车静止时，F=mgcos，方向沿杆向上B. 小车静止时，F=mgcos，方向垂直于杆向上C. 小车向右以加速度a运动时，一定有mgcosD. 小车向右以加速度a运动时，F=(ma)2+(mg)2，方向斜向右上方【答案】D【解析】本题考查了轻杆上的力的计算，注意杆上的力的方向不一定沿杆，要根据状态，由平衡条件和牛顿运动定律分析确定。当小车静止时，小球处于平衡状态，根据共点力平衡求出弹力的大小和方向；当小车向右做匀加速直线运动时，通过小球的合力，结合平行四边形定则求出杆子的作用力大小和方向。【解答】AB.小车静止时，小球处于平衡状态，受重力和杆子的作用力处于平衡，则有F=mg，所以杆对球的弹

16、力方向竖直向上，故AB错误；CD.小车向右以加速度a运动时，小球所受的合力为ma，根据平行四边形定则知，杆子的作用力F=mg2+ma2，方向斜向右上方，设作用力与竖直方向上的夹角为，则tan=mamg=ag，夹角随着加速度的变化而变化，所以作用力与竖直方向的夹角不一定等于，故C错误，D正确。故选：D。11.三个光滑斜轨道1、2、3，它们的倾角依次是60、45、30，这些轨道交于O点，现有位于同一竖直线上的三个物体甲、乙、丙分别沿这三个轨道同时从静止自由下滑，如图所示，物体滑到O点的先后顺序是()A. 甲最先，乙稍后，丙最后B. 甲、乙、丙同时到达C. 乙最先，然后甲和丙同时到达D. 乙最先，甲

17、稍后，丙最后【答案】C【解析】本题考查了匀变速直线运动的位移与时间的关系、从受力确定运动情况、用牛顿运动定律分析斜面体模型的相关知识，试题难度较易【解答】设三个光滑斜轨道的共同底边长为d，当物体沿着与水平方向成角的斜轨道下滑时，加速度a=gsin，斜轨道长s=dcos，物体沿光滑斜轨道下滑的时间由s=12at2可得t=2sa=2dgsincos=4dgsin2.当=45时，2=90，sin2=1，此时t值最小，因此乙最先到达O点；当=30和=60时，sin60=sin1201，因此甲和丙滑行的时间相同，在乙之后同时到达O点，故C正确12.如图所示，位于足够长的光滑固定斜面上的小物块，在一水平向

18、左推力F的作用下，沿斜面加速下滑，在F逐渐增大、方向保持不变的过程中，物块的加速度大小将()A. 逐渐减小B. 逐渐增大C. 先减小后反向增大D. 先增大后反向减小【答案】C【解析】对物块进行受力分析，物块受重力、支持力、推力，沿斜面加速下滑，知加速度的方向沿斜面向下，根据牛顿第二定律列出方程，根据F的变化，可知加速度的变化。本题主要是考查了牛顿第二定律的知识；利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答。【解答】设斜面的倾角为，物块的质量为m，加速度大小为a.物块沿斜面向下加速滑动，受力分析如图所示根据牛顿第二定律得

19、mgsin-Fcos=ma，解得a=gsin-Fmcos，当F增大时，加速度a向下减小，物体向下做加速运动；当F=mgtan时加速度a=0，物体的速度达到最大；当F继续增大，则有Fcos-mgsin=ma，此时加速度向上增大，物体向下做减速运动，故C正确13.如图所示，一箱苹果沿着倾角为的斜面，以加速度a=gsin匀加速下滑在箱子的中央有一个质量为m的苹果，它受到周围苹果对它作用力的方向()A. 垂直斜面向上B. 沿斜面向下C. 沿斜面向上D. 竖直向上【答案】A【解析】解决本题的关键掌握牛顿第二定律，以及抓住加速度相同，运用整体法和隔离法进行分析。【解答】对整体分析，整体以加速度a=gsin

20、匀加速下滑，说明斜面为光滑斜面，中央的苹果受重力、周围苹果的作用力，两个力的合力F合=ma=mgsin，受力如图，则知周围苹果对它的作用力方向垂直斜面向上。故A正确，BCD错误。故选A。14.倾角为的光滑固定斜面上放置一滑块M，其上表面水平，又在滑块M上放置一个质量为m的滑块，M和m保持相对静止，一起沿光滑斜面下滑，则物体m受到的摩擦力f和支持力N的大小为()A. f=mgsin，N=mgcosB. f=mgsincos，N=mgcos2C. f=mgcos2，N=mgsincosD. f=mgcos，N=mgsin2【答案】B【解析】本题关键是采用整体法和隔离法灵活选择研究对象，受力分析后根

21、据平衡条件并结合正交分解法列式后联立求解，不难【解答】对两物体的整体，根据牛顿定律可得：(m+M)gsin=(m+M)a，解得a=gsin；对物体m；水平方向：f=max=mgsincos;竖直方向：mg-N=may=mgsin2，解得N=mgcos2，故B正确。故选B。15.如图所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小球A用细线悬挂于支架前端，质量为m的物块B始终相对于小车静止在小车右端。B与小车平板间的动摩擦因数为。若某时刻观察到细线偏离竖直方向角，则此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为(重力加速度为g)()A. mg，竖直向上B. mg1+2，斜向左上方C. mgtan，水

22、平向右D. mg1+tan2，斜向右上方【答案】D【解析】先以A为研究对象，根据牛顿第二定律求出加速度再对B研究，由牛顿第二定律求解小车对物块B产生的摩擦力大小和方向，再对支持力进行合成，得到小车对B的作用力的大小和方向。本题要抓住小球、物块B和小车的加速度相同的特点，根据牛顿第二定律采用隔离法研究。【解答】以A为研究对象，受力分析如图所示根据牛顿第二定律得：mAgtan=mAa，得：a=gtan，方向水平向右再对B受力分析，小车对B的摩擦力为：Ff=ma=mgtan，方向水平向右，小车对B的支持力大小为FN=mg，方向竖直向上，则小车对物块B的作用力的大小为：F=FN2+Ff2=mg1+ta

23、n2，方向斜向右上方，D正确16.如图所示为物体的合外力F的大小随时间t的变化情况，物体在合外力的作用下从静止开始运动，则在0t0时间内，下列说法正确的是( )A. 物体的加速度先变小，后变大；速度先变小，后变大B. 物体的加速度先变大，后变小；速度先变大，后变小C. 物体的加速度先变小，后变大；速度先变大，后变小D. 物体的加速度先变大，后变小；速度一直变小【答案】C【解析】解：由于合力先减小后反向增大，根据牛顿第二定律可知，其加速度先减小后反向增大，加速度与速度方向相同时，物体做加速运动，加速度反向后，加速度和速度方向相反，物体做减速运动，故速度先变大后变小；故C正确，ABD错误。故选：C

24、。由图象可知：合力先增大后反向减小，根据牛顿第二定律和运动学规律分析速度的变化。本题考查牛顿第二定律的简单应用，注意当加速度与速度方向相反时，则减速运动，加速度与速度方向相同时，为加速运动。17.比赛用的冰壶和冰球均以相同的初速度在水平冰面上滑行，已知两者与冰面的动摩擦因素相同，则()A. 冰球的加速度大于冰壶的加速度B. 冰球的加速度小于冰壶的加速度C. 冰球的加速度等于冰壶的加速度D. 冰球滑行的距离更大【答案】C【解析】根据牛顿第二定律知：mg=ma，因冰壶和冰球与冰面的动摩擦因数相同，二者加速度大小相同。本题主要考察牛顿di第二定律，关键是知道摩擦力提供加速度。【解答】ABC.因冰壶和

25、冰球与冰面的动摩擦因数相同，二者水平冰面上滑行时，摩擦力提供加速度，根据牛顿第二定律知：mg=ma，a=g故AB错误，C正确。D.由2ax=v2知：两者花型ju距离相等，故D错误。故选C。18.如图所示，在光滑的水平桌面上有一物体A，通过绳子与物体B相连，假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略不计，绳子不可伸长。如果mB=3mA，则绳子对物体A的拉力大小为()A. mBgB. 34mAgC. 3mAgD. 34mBg【答案】B【解析】因整体的加速度沿绳子方向，故本题应以整体沿绳进行分析，由牛顿第二定律可求得加速度；本题为连接体，注意本题中注意应沿绳子方向进行分析；当然本题也可以对

26、两物体分别受力分析，此时应注意分析绳子的拉力。【解答】解：AB连在一起，加速度相同；对整体分析可知整体沿绳方向只受B的重力，则由牛顿第二定律可知，加速度为a=mBgmA+mB=3g4；选取A为研究的对象水平方向A只受到绳子的拉力，所以绳子的拉力F=mAa=34mAg=14mBg；故ACD错误，B正确；故选B。二、计算题（本大题共3小题）19.如图所示，一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶。在车厢底，一层油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定，上一层只有一只桶C质量为50kg，自由地摆放在桶A、B之间，没有用绳索固定。桶C受到桶A和桶B的支持，和汽车一起保持静止。(1)当货车匀速运动时，C对A的压力大小

27、。(2)当汽车以加速度a=3m/s向左加速运动时，A对C和B对C的支持力大小？(3)当汽车向左运动的加速度增大到一定值时，桶C就脱离A而运动到B的右边，这个加速度有多大？【答案】解：(1)桶C受力分析如图所示，根据平衡条件可得2Fcos30=mg，故A对C的支持力F=33mg=50033N，根据牛顿第三定律可知C对A的压力大小F=F=50033N；(2)根据牛顿第二定律，结合正交分解法可得竖直方向有FAcos30+FBcos30=mg，水平方向有FBsin30-FAsin30=ma解得FA=35033N，FB=65033N；(3)当FA减小到0时，刚好达到题目的临界条件：此时桶C受力如下图根据

28、图中几何关系可知：tan30=ma0mg，解得：a0=33g【解析】本题主要考查了牛顿第二定律的应用，对于力学问题分析的关键是正确的受力分析，注意临界条件的应用。(1)对桶C受力分析根据平衡条件列式计算；(2)根据牛顿第二定律，结合正交分解法列式计算；(3)当FA减小到0时，桶C刚好脱离A，根据受力分析结合牛顿第二定律分析。20.如图所示为一滑草场的滑道示意图，某条滑道由AB、BC、CD三段组成，其中AB段和BC段与水平面的倾角分别为53和37，且这两段长度均为L=28m，载人滑草车从坡顶A点由静止开始自由下滑，先加速通过AB段，再匀速通过BC段，最后停在水平滑道CD段上的D点，若滑草车与AB、BC、CD三段草地之间的动摩擦因数均为，不计滑草车在滑道交接处的能量损失，g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8，求：(1)滑草车与草地之间的动摩擦因数。(2)滑草车经过B点时的速度大小VB。(3)滑草车从A点运动至D点的时间t。【答案】(1)在BC