高中教科版第三章 牛顿运动定律5 牛顿运动定律的应用同步训练题

2020-2021学年新人教版必修第一册

4.5牛顿运动定律的应用 课时作业12（含解析）

1．如图所示，水平地面上有两个完全相同的木块A、B，在水平推力F作用下运动，用FAB代表A、B间的相互作用力（　　）

A．若地面是完全光滑的，则FAB=F

B．若地面是完全光滑的，则FAB=F

C．若地面的动摩擦因数为μ，则FAB=F

D．若地面的动摩擦因数为μ，则FAB=2F

2．如图所示，在横截面为正三角形的容器内放有一小球，容器内各面与小球恰好接触，图中a、b、c为容器的三个侧面、将它们以初速度v0竖直向上抛出，运动过程中容器所受空气阻力与速率成正比，下列说法正确的是

A．上升过程中，小球对c有压力且逐渐变大

B．上升过程中，小球受到的合力逐渐变大

C．下落过程中，小球对a有压力且逐渐变大

D．下落过程中，小球对容器的作用力逐渐变大

3．如图所示，木块A质量为1kg，木块B的质量为4kg，叠放在水平地面上，AB间的最大静摩擦力为1N，B与地面间的动摩擦因数为0.1，今用水平力F作用于B，则保持A、B相对静止的条件是F不超过（g=10m/s2）（　　）

A．1N B．4N C．10N D．6N

4．如图所示，A、B两个物体叠放在一起，静止在光滑水平地面上， 物体质量mA=2 kg，mB=3 kg，物体A与B之间的动摩擦因数μ=0.2。物体间的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2。现对物体B施加一个水平向右的恒力F，为使物体A与物体B相对静止，则恒力的最大值是（　　）

A．10N B．8N C．6 N D．4 N

5．如图所示，两个质量为、的物体置于光滑水平面上，中间用轻质弹簧秤连接，两个大小为、的水平拉力分别作用在、上，则达到稳定状态后，下列说法正确的是（　　）

A．弹簧秤的示数是

B．弹簧秤的示数是

C．在突然撤去的瞬间，的加速度大小为6

D．在突然撤去的瞬间，的加速度大小为4

6．如图所示，甲叠放在物体乙上，甲、乙两物体质量均为2m，甲、乙之间以及与地面之间的动摩擦因数均为μ，一水平外力F向右拉乙，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．要使甲、乙一起运动，则F最大值为

B．要使甲、乙一起运动，则F最大值为

C．若，则甲的加速度为

D．若，则甲的加速度为

7．如图所示，足够长的传送带与水平面间夹角为θ，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。则图中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是（　　）

A． B． C． D．

8．A、B两物体的质量关系是mA＞mB ，让他们从同一高度同时开始下落，运动中他们受到的阻力相等，则

A．两物体同时到达地面

B．物体A先到达地面

C．两物体下落过程中加速度大小相等

D．物体A下落的加速度大于物体B下落的加速度

9．如图所示，光滑斜面与倾斜传送带在同一个平面内，传送带以速度v0逆时针匀速转动，现有一滑块从斜面上由静止释放，若滑块与传送带间的动摩擦因数恒定，规定沿斜面向下的速度方向为正方向，则滑块在传送带上滑动时的速度随时间变化的图线可能是(　　)

A． B．

C． D．

10．如图所示，放置在水平地面上的质量为M的直角劈上有一个质量为m的物体，若物体在直角劈上匀速下滑，直角劈仍保持静止，那么下列说法正确的是（　）

A．物体与斜面间的动摩擦因数

B．物体与斜面间的动摩擦因数

C．直角劈对地面的压力大于

D．地面对直角劈没有摩擦力作用

11．如图所示，水平传送带长为L=10m，运行速率v=2m/s，在其左端无初速度放上一物块，若物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2，则物块从左到右的运动过程中（　）

A．刚放上时物块受到的是滑动摩擦力

B．物块一直做匀加速直线运动

C．物块在传送带上的运动时间为5s

D．物块在传送带上留下的划痕长度为1m

12．如图所示，物块B放在物块A上，随物块A一起沿倾角为θ=30°的斜面匀速下滑，物块A的横截面为正三角形，物块B在A上刚好不滑动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则（　　）

A．物块A与斜面间的动摩擦因数为

B．物块B与物块A间的动摩擦因数为

C．轻轻拿起B，A会加速下滑

D．轻轻拿走B，A仍沿斜面匀速下滑

13．三角形传送带以1m/s的速度逆时针匀速转动，两边的传送带长都是2m且与水平方向的夹角均为37°。现有两个小物块A、B从传送带顶端都以1m/s的初速度沿传送带下滑，物块与传送带间的动摩擦因数都是0.5，下列说法正确的是（　　）

A．物块A、B同时到达传送带底端

B．物块A先到达传送带底端

C．物块A、B在传送带上的划痕长度不相同

D．传送带对物块A无摩擦力作用

14．建设房屋时，保持底边L不变，要设计好屋顶的倾角θ，以便下雨时落在房顶的雨滴能尽快地滑离屋顶，雨滴下滑时可视为小球做无初速度、无摩擦的运动。下列说法正确的是（　　）

A．倾角θ越大，雨滴下滑时的加速度越大

B．倾角θ越大，雨滴对屋顶压力越大

C．倾角θ越大，雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度越大

D．倾角θ越大，雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的时间越短

15．如图所示，质量为10kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，物体A处于静止状态，此时弹簧的拉力为5N时。若小车以1m/s2的加速度向右运动后，则（g=10m/s2）（　　）

A．物体A相对小车静止

B．物体A受到的摩擦力减小

C．物体A受到的摩擦力向右

D．物体A受到的弹簧拉力增大

16．公路上行驶的两汽车之间需要保持一定的安全距离。当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s。当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h的速度匀速行驶时，汽车的安全距离为105m。。

(1)求晴天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数；

(2)已知雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的，若雨天时安全距离为70m，则汽车在雨天安全行驶的最大速度为多大？

参考答案

1．B

【解析】

【分析】

【详解】

AB．若地面是光滑的，对整体运用牛顿第二定律得：整体的加速度

再对B运用牛顿第二定律得

故B正确，A错误；

CD．若地面是粗糙的，动摩擦因数设为，对整体运用牛顿第二定律得：整体的加速度

再对B运用牛顿第二定律得

解得

故CD错误。

故选B。

2．D

【解析】

【分析】

【详解】

AB．小球和正三角形容器为共加速系统，上升过程中，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律：

系统加速度竖直向下且大于重力加速度，小球加速度向下，所以容器底面c对小球无作用力，a、b侧面对小球的作用力竖直向下，以小球为研究对象，根据牛顿第二定律：

系统速度减小，加速度减小，小球受到的合外力减小，AB错误；

CD．下落过程中，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律：

系统加速度竖直向下且小于重力加速度，小球加速度向下，所以a、b侧面对小球无作用力，底面c对小球的作用力竖直向上，根据牛顿第二定律：

系统的速度增大，加速度减小，小球的加速度减小，底面c对小球的作用力增大，根据牛顿第三定律可知小球对容器的作用力逐渐变大，C错误；D正确。

故选D。

3．C

【解析】

【分析】

【详解】

根据牛顿第二定律，对A有

Fmax=mAa

代入数据解得

a=1m/s2

对整体有

F-μ（mA+mB）g=（mA+mB）a

代入数据解得

F=10N

故C正确，ABD错误。

故选C。

4．A

【解析】

【分析】

【详解】

A、B两物体恰好发生相对滑动时，一起做匀加速直线运动，整体根据牛顿第二定律得

当A与B恰好发生相对滑动时，B对A的摩擦力达到滑动摩擦力，即

联立上两式，此时恒力最大值为

故选A。

5．C

【解析】

【分析】

【详解】

AB．以两物体组成的系统为研究对象，由牛顿第二定律可知，系统的加速度

方向水平向左，设弹簧秤的拉力是F，以m2为研究对象，由牛顿第二定律得

得

故AB错误；

C．弹簧的弹力不能突变，在突然撤去F2的瞬间，m1受力情况不变，m1受的合力不变，由牛顿第二定律可知，m1的加速度不变仍为6m/s2，故C正确；

D．弹簧的弹力不能突变，在突然撤去F2的瞬间，m2不再受F2的作用，m2受的合力等于弹簧的弹力，则

故D错误。

故选C。

6．D

【解析】

【分析】

【详解】

AB．要使甲、乙一起运动，甲所受的最大静摩擦力提供甲的最大加速度，对整体受力分析，根据牛顿第二定律可知

对甲进行受力分析有

故要使甲、乙一起运动，则F最大值为

选项AB错误；

CD．若，则甲乙一起加速运动，对整体，根据牛顿第二定律可知

解得

故C错误，D正确。

故选D。

7．D

【解析】

【分析】

【详解】

开始阶段滑动摩擦力沿传送带向下，由牛顿第二定律知

因此

小木块加速到和传送带速度相等时，由于

即

小木块不会匀速运动，然后小木块会继续加速，滑动摩擦力变为沿传送带向上，由牛顿第二定律知

因此

由公式知

.

注意摩擦力是被动力，速度相等时摩擦力会突变。所以D正确，ABC错误。

故选D。

8．BD

【解析】

【分析】

【详解】

根据受力情况知，物体下落时

且

又因为mA＞mB，所以

,

故选BD．

9．ACD

【解析】

【分析】

【详解】

A．滑块在传送带上受到重力、传送带的支持力和摩擦力作用，合力是重力沿斜面的分力和摩擦力的合力，若传送带对滑块的摩擦力小于重力沿斜面的分力，则滑块一直做加速运动，故A正确；

BCD．若传送带对滑块的摩擦力大于重力沿斜面的分力，滑块先做匀减速直线运动，若滑块的速度足够大，传送带足够短，则滑块在速度没有减小到0就通过了传送带，滑块的位移大于传送带的长度，则滑块一直做匀减速运动；若滑块的速度比较小，在滑块的速度减小到0时，滑块的位移仍小于传送带的长度，则滑块的速度等于0时，仍然在传送带上．由于传送带沿斜面向上运动，滑块在传送带上受到沿斜面向上的摩擦力，将沿斜面向上做加速运动，由运动的对称性可知，若传送带的速度足够大，则滑块返回出发点的速度大小仍然等于v1，故CD正确，B错误。

故选ACD。

10．BD

【解析】

【分析】

【详解】

AB．物体在直角劈上匀速下滑，说明物体重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力

解得

故A错误，B正确；

C．将M、m视为整体，根据牛顿第二定律，两物体均没有竖直向下的加速度，则系统的总重力等于对地面的压力，根据牛顿第三定了，直角劈对地面的压力等于，故C错误；

D．将M、m视为整体，根据牛顿第二定律，两物体均没有水平方向的加速度，故水平方向不能受到地面的摩擦力，故D正确。

故选BD。

11．AD

【解析】

【分析】

【详解】

A．物块刚放上时传送带时，物块与传送带间有相对运动，故物块受到的是滑动摩擦力，选项A正确；

B．物块刚放上时传送带时，物块做匀加速直线运动，当与传送带速度相等后，与传送带一起做匀速运动，选项B错误；

C．物块在传送带上匀加速运动的加速度

匀加速运动的时间为

匀加速运动的位移为

则物块在水平传送带上匀速运动的时间

所以物块在传送带上的运动时间为5.5s，选项C错误；

D．匀加速运动的位移为

此时传送带的位移

所以物块在传送带上留下的划痕长度为1m，选项D正确。

故选AD。

12．AD

【解析】

【分析】

【详解】

A．因为两物体一起匀速下滑，对AB整体进行受力分析，则

解得

故A正确；

B．对B受力分析得

解得

故B错误；

CD．轻轻拿走B仍然满足

因此物体做匀速直线运动，故C错误，D正确。

故选AD。

13．AC

【解析】

【分析】

【详解】

ABD．两个小物块和从传送带顶端都以的初速度沿传送带下滑，因为

所以传送带对两小物块的滑动摩擦力分别沿传送带向上，大小相等，那么两小物块沿传送带向下的加速度大小相等，滑到传送带底端时的位移大小相等，因此物块、同时到达传送带底端，A正确，B错误，D错误；

C．对物块，划痕的长度等于的位移减去传送带的位移，由牛顿第二定律得

解得

由运动学公式得

解得

传送带运动位移

对传送带的划痕长度为

对物块，划痕长度等于的位移加上传送带的位移，同理得出对传送带的划痕长度为

物块、在传送带上的划痕长度不相同，C正确。

故选AC。

14．AC

【解析】

【分析】

【详解】

屋檐的倾角为θ，底边为L，设屋顶的坡面长度为s，雨滴下滑时加速度为a

AB．对水滴做受力分析，只受重力mg和屋顶对水滴的支持力N，垂直于屋顶方向

平行于屋顶方向

可知，倾角θ越大，N越小，则由牛顿第三定律知雨滴对屋顶的压力

所以倾角θ越大，雨滴对屋顶压力越小，雨滴下滑的加速度为

则倾角θ越大，雨滴下滑时的加速度越大，故A正确，B错误；

CD．设从O到M的时间为t，水滴的运动位移为

由位移时间公式得

则

故当θ=时，用时最短，雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度为

知倾角θ越大，雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度越大，故C正确，D错误。

故选AC。

15．AC

【解析】

【分析】

【详解】

ABC．由题意得知，物体A与平板车的上表面间的最大静摩擦力

若小车加速度为时，则由牛顿第二定律，物体受到的合力为

所以，此时平板车对物体A的摩擦力f为，方向向右，且为静摩擦力，所以物体A相对于车仍然静止，故B错误，AC正确；

D．物体A相对于车仍然静止，则受到的弹簧的拉力大小不变，故D错误。

故选AC。

16．(1)0.6 ； (2)

【解析】

【分析】

【详解】

(1)设路面干燥时，汽车与地面的动摩擦因数为，刹车时汽车的加速度大小为，安全距离为，反应时间为，由牛顿第二定律和运动学公式得

式中和分别为汽车的质量和刹车前的速度。

(2)设在雨天行驶时，汽车与地面的动摩擦因数为，依题意有

设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为，安全行驶的最大速度为，为雨天安全距离。由牛顿第二定律和运动学公式得

联立并代入数据解得