新教材高中物理课时素养评价十九习题课三牛顿运动定律的三类典型问题(含解析)新人教版必修1

1、课时素养评价十九牛顿运动定律的三类典型问题合格性测试25分钟60分一、选择题此题共6小题,每题5分,共30分1.如下图,质量土匀为m的木块A和B用一轻弹簧相连,竖直放在光滑的水平面上,木块A上放有质量为2m的木块C,三者均处于静止状态.现将木块C迅速移开,假设重力加速度为g,那么在木块C移开的瞬间A.木块B对水平面的压力迅速变为2mgB.弹簧的弹力大小为mgC.木块A的加速度大小为2gD.弹簧的弹性势能立即减小=2g,故C正【解析】选CoKAC整体分析,弹簧的弹力F弹=m+2mg=3mg,撤去C瞬间,弹簧的弹力不变弹性势能不变,故B、D错误；对A分析,根据牛顿第二定律得,a=确；由于弹簧的弹力

2、不变,木块B对水平面的压力不变,仍然为4mg,故A错误.2.如下图,A、B两物体用轻绳连接,置于光滑水平面上,它们的质量分别为M和m,假设M>m,现用水平力F分别拉A和B,A、B间绳的拉力分别为Ti、T2,那么尸UpV厂门介Lp尸*:if*ft4.tijA.Ti=T2B.Ti>T2C.Ti<T2d.不能确定【解析】选Co设物体运动白加速度为a,对AB整体有：F=M+ma,对B有:T1=ma,m解得:Ti=二'IF同理可得：T2=VI；：；F可见:Ti<T2,应选Co3.如下图,在光滑水平面上有物体A、B,质量分别为m、死.在拉力F作用下,A和B以加速度a做匀加速

3、直线运动.某时刻忽然撤去拉力,此瞬时A和B的加速度为ai、a2,那么A.ai=a2=0B.ai=a;a2=07nlm2CaJ皿=；c.a1=a；a2=aD.ai=a;a2="ITTw【解析】选D.当力F作用时,对A运用牛顿第二定律得：a=1,忽然撤去拉力F的瞬间,弹簧弹力没有发生变化,所以A受力不变,即ai=a;B只受弹簧弹力作用,根据牛顿第二定律-F弹啊得:a2="'2="'“2a,故D正确,A、BC错误.4 .如图,将完全相同的两个物体甲、乙放在光滑的水平桌面上,通过一根水平绳对其施力,甲是在绳的另一端施以i0N的竖直向下的拉力,乙是在绳的另一

4、端挂一个重i0N的物体.那么两物体的加速度相比B.乙的大A.甲的大D.无法判断C1°N【解析】选A.对于甲物体的加速度a=W=M,对于乙,对整体分析,运用牛顿第二定律G10N得,a'=m+M=m+M,可知a>a'.A正确,B、CD错误.5 .如下图,A、B球的质量相等,弹簧的质量不计,倾角为0的斜面光滑,系统静止时,弹簧与细线均平行于斜面,在细线被烧断的瞬间,以下说法正确的选项是A.两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下9B.B球的瞬时加速度沿斜面向下,小于gsin0C.A球的瞬时加速度沿斜面向下,大小为2gsin0D.弹簧有收缩的趋势,B球的瞬时加速度向上,A球的瞬

5、时加速度向下,瞬时加速度都不为零【解析】选C.系统原来静止,根据平衡条件可知,对B球有:Fxmgsin0,对A球有:5绳=5弹+mgsin0,细线被烧断的瞬间,细线的拉力立即减为零,但弹簧的弹力不发生改变,那么:B球受力情况未变,瞬时加速度为零；对A球,根据牛顿第二定律F*尸弹+mgsin9得:a=7普=2gsin.,方向沿斜面向下,故A、B、D错误,C正确.6.如下图,质量士为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止,用大小等于mg的恒力F向上拉B,运动距离h时,B与A别离.以下说法正确的选项是A.B和A刚别离时,弹簧长度等于原长B.B和A刚别离时,它们的加速度为gmgc.弹簧的劲度系数等

6、于hD.在B与A别离之前,它们做匀加速直线运动【解析】选CoA、B别离前,A、B共同做加速运动,由于F是恒力,而弹力是变力,故A、B做变加速直线运动,当两物体要别离时,Fab=0.对B:F-mg=ma,对A:kx-mg=ma,即F=kx时,A、B别离,此时弹簧处于压缩状态,设用恒力F拉B前弹簧压缩量为xo,又2mg=kx),h=xo-x,F=mg,mg解以上各式得k=力,综上所述,只有选项C正确.二、计算题(此题共2小题,共30分.要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(14分)如下图,光滑水平桌面上的物体A质量为m,系一细绳,细绳跨过桌沿的定滑轮后悬挂质量为m2的物体B,

7、先用手使B静止(细绳质量及滑轮摩擦均不计).¥门第门FNWNNb疗内门门产¥¥金,'8r(1)求放手后AB一起运动中绳上的张力Ft.(2)假设在A上再叠放一个与A质量相等的物体C,绳上张力就增大到Ft,求m：m2.【解题指南】解答此题可按以下思路进行(1)放手后两物体一起做匀加速直线运动,分别以A和B为研究对象进行受力分析,由牛顿第二定律可求得绳子的拉力.(2)分别对B及AC整体受力分析,由牛顿第二定律可列出绳子张力的表达式,根据题意可得出质量的关系.【解析】(1)对B有:m2g-FT=ma1对A有:FT=ma1mLn?2血匚Ft=g(2)对B有:m2g-

8、FT2=ma2对A和C系统,有:FT2=2ma22mlm2+m23mlm2g得:2(mA+m2)所以m:m：=1:2叫叫答案：(1)"一g(2)1:28.(16分)如下图,细线的一端固定在倾角为45.的光滑楔形滑块A的顶端P处,细线的另一端拴一质量为m的小球.(1)当滑块至少以多大的加速度向右运动时,线对小球的拉力刚好等于零？(2)当滑块至少以多大的加速度向左运动时,小球对滑块的压力等于零？(3)当滑块以a'=2g的加速度向左运动时,线中拉力为多大？【解析】(1)当Ft=0时,小球受重力mg和斜面支持力Fn作用,如图甲,那么Fncos45°=mg,Fnsin45=m

9、a解得a=g,故当向右加速度为g时线上的拉力为0.(2)假设滑块具有向左的加速度ai时,小球受重力mg线的拉力Fti和斜面的支持力Fni作用,如图乙所示.由牛顿第二定律得水平方向Fticos45°-Fnisin45°=ma,竖直方向：Ftisin45°+Fnicos45°-mg=0.由上述两式解得*-4)Fni=2,fT1一由此两式可以看出,当加速度ai增大时,球所受的支持力Fni减小,线的拉力Fti增大.当ai=g时,Fni=0,此时小球虽与斜面接触但无压力,处于临界状态,这时绳的拉力为Fti='ms所以滑块至少以ai=g的加速度向左运动时小球

10、对滑块的压力等于零.(3)当滑块加速度大于g时,小球将“飘离斜面而只受线的拉力和重力的作用,如图丙所示此时细线与水平方向间的夹角a<45.由牛顿第二定律得Ft'cosa=ma,Ft'sina=mg,Q22解得Ft'=mNa十0答案：(1)g(2)g(3)等级性测试丙(15分钟40分)9.6分多项选择如下图,劲度系数为k的轻弹簧下端系一个质量为m的小球A,小球被水平挡板P托住使弹簧长度恰为自然长度小球与挡板不粘连,然后使挡板P以恒定的加速度aa<g开始竖直向下做匀加速直线运动,那么A.小球与挡板别离的时间为t=2mg2?77g-g|b.小球与挡板别离的时间为t

11、=肢mgc.小球从开始运动直到最低点的过程中,小球速度最大时弹簧的伸长量x=kmg-aD.小球从开始运动直到最低点的过程中,小球速度最大时弹簧的伸长量x=k【解析】选B、Q小球与挡板之间弹力为零时别离律彳mmg-kx=ma由匀变速直线运动的位移公式得错误,B正确,小球速度最大时小球所受合力为零10.6分如下图,A、B两物块质量分别为2nl悬挂于天花板上,系统处于静止状态,B物块恰好,此时小球的加速度仍为a,由牛顿第二定112mg-ax=2at2,解得t=V,应选项Amg,伸长量x=,选项C正确,D错误.m,用一轻弹簧相连,将A用长度适当的轻绳与水平桌面接触而没有挤压,此时轻弹簧的伸长量为x,现

12、将悬绳剪断,那么以下说法正确的选项是A.悬绳剪断后,A物块向下运动2x时速度最大B.悬绳剪断后,A物块向下运动3x时速度最大C.悬绳剪断瞬间,A物块的加速度大小为2gD.悬绳剪断瞬间,A物块的加速度大小为g【解析】选B.弹簧开始处于伸长状态,弹力F=mg=奴当向下压缩,弹力等于物块A的重力时,速度到达最大,那么有:2mg=F'=kx',联立解得:x'=2x,所以下降的距离为x+2x=3x.此时速度最大,故A错误,B正确.剪断悬绳前,对B受力分析,B受到重力和弹簧的弹力,知弹力F=mg剪断瞬间,对A分析,A的合力为F合=2mg+F=3mg根据牛顿第二定律,得a=1.5g,

13、故CD错误.【补偿练习】如下图,一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上,另一端连着A小球,同时水平细线一端连着A球,另一端固定在右侧竖直墙上,弹簧与竖直方向的夹角是60.,A、B两小球分别连在另一根竖直弹簧两端.开始时AB两球都静止不动,A、B两小球的质量相等,重力加速度为g,假设不计弹簧质量,在水平细线被剪断瞬间,A、B两球的加速度分别为A.aA=aB=gB.aA=2g,ab=0C.aA=''g,ab=0D.aA=2g,ab=0【解析】选D.设两个小球的质量都为m,以AB球整体作为研究对象,处于静止状态受力平衡,由平衡条件得：细线拉力T=2mgtan600=2,'mg,剪断细

14、线瞬间弹簧的弹力没有变化,A球受到的合力与原来细线的拉力大小相等,方向相反,由牛顿第二定律2;3m9得:aA=m=23g,B球的受力,f#况不变,那么加速度仍为0,故D正确,A、B、C错误.11.6分多项选择如下图,物块AB的质量分别为m=4kg、m=1kg,A、B间的动摩擦因数为g=0.5,A与地面之间的动摩擦因数为科2=0.5,在水平力F的推动下,要使A、B一起运动而B不致下滑,那么力F大小可能是二BA.50NB.100NC.125ND.150N【解析】选C、Do对B不下滑有科后>叱,由牛顿第二定律FN=ma;对整体有+力.AmiF-(14mi+m)g=(mi+m)a,得F>(

15、mi+m)'fg=125N,选项CD正确.12.(22分)如下图,质量为4kg的小球用细线拴着吊在行驶的汽车后壁上,线与竖直方向夹角为37°.g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求：(1)当汽车以a=2m/s2向右匀减速行驶时,细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力.(2)当汽车以a=10m/s2向右匀减速行驶时,细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力.【解析】(1)当汽车以a=2m/s2向右匀减速行驶时,小球受力分析如图甲所示,由牛顿第二定律得：Ftcos0=mgEsin0-FN=ma联立代入数据得：Ft=50N,Fn=22No由牛

16、顿第三定律可知,小球对车后壁的压力为22N.(2)当汽车向右匀减速行驶时,设车后壁弹力为0时(临界条件)的加速度为a.,受力分析如图乙所示：由牛顿第二定律得：FTsin0=ma)联立代入数据得a0=gtan0=10xIlm/s2=7.5m/s由于a=10m/s2>a0,所以小球飞起来,Fn'=0设此时细线与竖直方向的夹角为“,如图丙所示,由牛顿第二定律得i1122k一Hici+maFt八仃=40N=56.56N.答案：(1)50N22N(2)56.56N0【补偿练习】如下图,在小车的彳角为30.的光滑斜面上,用劲度系数k=500N/m的弹簧连接一质量为m=1kg的物体.(1)当小

17、车以m/s2的加速度运动时,m与斜面保持相对静止,求弹簧伸长的长度.(2)假设使物体m对斜面无压力,小车加速度必须多大？(3)假设使弹簧保持原长,小车加速度大小、方向如何？【解析】(1)对物体受力分析,受重力、支持力和拉力,如图:加速度水平向右,故合力水平向右,将各个力和加速度都沿斜面方向和垂直斜面方向正交分解,由牛顿第二定律,得到F-mgsin30°=ma,cos30mcg-cos30°-FN=ma-sin30°解得F=mg-sin30°+ma-cos30°=6.5N根据胡克定律,有F=kx代入数据得到x=0.013m=1.3cm收即此时当小车以3m/s2的加速度运动时,弹簧伸长的长度为1.3cm.(2)物体对斜面体没有压力,那么斜面体对物体也没有支持力,物体受到重力和拉力,物体的加速度水平向右,故合