高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系5 牛顿运动定律的应用复习练习题

4.5 牛顿运动定律的应用   同步课时训练

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题(共32分)

1、(4分)如图所示，一木板B放在粗糙的水平地面上，木块A放在B的上面，A的右端通过轻质水平弹簧与竖直墙壁连接。现用水平力F向左拉B，使B以速度v向左匀速运动，这时弹簧对木块A的拉力大小为。下列说法正确的是(   )

A.木板B受到地面的滑动摩擦力的大小等于

B.地面受到的滑动摩擦力的大小等于F

C.若木板B以2v的速度运动，木块A受到的摩擦力大小为

D.若用的力作用在木板B上，木块A受到的摩擦力大小仍为

2、(4分)如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率运行。初速度大小为的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的图像（以地面为参考系）如图乙所示。已知，则(   )

A.时刻，小物块离A处的距离达到最大

B.时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大

C.0~时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左

D.0~时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用

3、(4分)如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率运行，初速度大小为的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的图像（以地面为参考系）如图乙所示，已知，则(   )

A.时刻，小物块离A处的距离达到最大

B.时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大

C.时间内，小物块受到的摩擦力方向一直向右

D.时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用

4、(4分)如图所示，水平传送带的右端Q与水平地面间的高度差为h，现将一小滑块（视为质点）无初速度地放在传送带的左端P，滑块到达Q点时恰好对传送带无压力，离开传送带落到地面上的M点（图中未画出），两点间的水平距离为x。不计传送带的厚度以及空气阻力。传送带轮子的半径为(   )

A. B. C. D.

5、(4分)如图，质量的长木板位于光滑水平面上，质量的物块静止在长木板上，两者之间的动摩擦因数，重力加速度g取，物块与长木板之间的最大静摩擦力等于两者之间的滑动摩擦力。现对物块施加水平向右的力F，下列说法正确的是(   )

A.水平力时，物块将保持静止状态

B.水平力时，物块在长木板上滑动

C.水平力时，物块受到的摩擦力大小为8 N

D.水平力时，长木板受到的摩擦力大小为10 N

6、(4分)如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，一质量为m的小车在沿斜面向下的外力F作用下沿斜面下滑，在小车下滑的过程中，小车支架上连接着小球（质量也为m）的轻绳恰好水平。则外力F的大小为（重力加速度为g）(   )

A. B. C. D.

7、(4分)如图所示，两小球通过一条轻绳跨放在光滑半圆柱体侧面上，系统处于静止状态，小球与圆心的连线分别与水平面成角，且。下列说法正确的是(   )

A.两球的质量大小关系为

B.轻绳对两球的拉力大小关系为

C.半圆柱体对两球的支持力大小关系为

D.剪断轻绳时两球的加速度大小关系为

8、(4分)如图所示，三个物块叠放在轻弹簧上，。它们处于静止状态，现拿掉物块A，则拿掉A的瞬间，间的相互作用力大小为（g取）(   )

A.100 N B.80 N C.50 N D.40 N

二、多选题(共24分)

9、(6分)如图所示，绷紧的水平传送带足够长，且始终以的恒定速率运行．初速度大小为的小墨块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带．若从小墨块滑上传送带开始计时，小墨块在传送带上运动5s后与传送带的速度相同，则(   )

A.小墨块未与传送带速度相同时，受到的摩擦力方向水平向右

B.根据运动学知识可知

C.小墨块在传送带上的痕迹长度为4.5m

D.小墨块在传送带上的痕迹长度为12.5m

10、(6分)如图所示，水平传送带左右两端相距20 m，沿顺时针方向以恒定速率运行。一小物块从与传送带等高的水平台面上以滑上传送带，若小物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度取，下列说法中正确的是(   )
 

A.小物块在传送带上先向左做匀减速直线运动，然后向右做匀加速直线运动

B.小物块将从传送带左端滑出

C.若只增大传送带的速度，可以使小物块从右端离开传送带

D.若小物块的速度为8 m/s，小物块将以4 m/s的速度从传送带右端滑出

11、(6分)如图所示，物块A从弧形滑槽上的某一固定高度滑下后，以速度又滑上粗糙的水平传送带。若传送带不动，A滑下后，从离开滑槽进入传送带左端开始计时，经过时间滑至传送带右端某处便停止下来而不会掉下去。若传送带以恒定速率做逆时针转动，A从同一高度滑下后，从离开滑槽进入传送带左端开始计时，直到又返回传送带左端，所用时间为，则以下判断正确的是(   )

A.若,则 B.若,则 C.若,则 D.若,则

12、(6分)传送带广泛地应用于物品的传输、分拣、分装等工作中，某煤炭企业利用如图所示的三角形传送带进行不同品质煤的分拣，传送带以6 m/s的速度逆时针匀速转动，两边的传送带长都是1 m，且与水平方向的夹角均为37°.现有两方形煤块（可视为质点）从传送带顶端静止释放，煤块与传送带间的动摩擦因数均为0.5，下列说法正确的是(   )
 

A.煤块在传送带上的划痕长度不相同

B.煤块受到的摩擦力方向都与其运动方向相反

C.煤块A比煤块B后到达传送带底端

D.煤块A运动至传送带底端时速度大小为

三、计算题(共28分)

13(本题 14 分)为了方便上下楼推送货物，某大型超市仓库，安装如图所示的自动倾斜式扶手电梯（无阶梯），一仓库管理员站在电梯上推一货物，使货物与电梯保持相对静止，电梯的倾角，货物质量，货物与电梯之间的动摩擦因数，电梯向上做匀速运动，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知，。求：

（1）当管理员沿着电梯方向以的推力推货物时，货物受到的摩擦力大小和方向。

（2）当管理员沿水平方向以的推力推货物时，货物受到摩擦力的大小和方向；

（3）当管理员沿水平方向推货物时，为保证货物始终相对电梯静止，则水平推力F的范围是多少。

14(本题 14 分)如图所示为某快递车间传送装置的简化示意图，长度的传送带与水平面与之间的夹角为，传送带在电动机的带动下以的速度向下运动，现将一包裹（可视为质点）无初速度地轻放在传送带上A点，已知包裹与传送带间的动摩擦因数（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力的大小），重力加速度g取，求：

（1）包裹加速到与传送带同速时的时间和位移；

（2）包裹从A运动到底部B的时间。

四、实验题(共16分)

15、(16分)为了测量两个质量不等沙袋的质量,由于没有可直接测量的工具(如天平、弹簧秤等),某实验小组应用下列器材测量:轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略)、一套总质量m=0.5kg的砝码、细线、米尺、秒表,他们根据所学的物理知识改变实验条件进行多次测量,选择合适的变量得到线性关系,作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量(g取10m/s2)。具体操作如下:

实验装置如图所示,设左右两边沙袋的质量分别为m2,m1。

从m中取出质量为的砝码放在右边沙袋中,剩余砝码都放在左边沙袋中,发现质量为m1的沙袋下降,质量为m2的沙袋上升。

1.用米尺测出质量为m1的沙袋从静止开始下降的距离h,用秒表测出沙袋m1的下降时间t,则可求沙袋的加速度大小为a=__________(用h、t表示)。
2.改变,测量相应的加速度a,得到多组及a的数据,作出__________(选填“”或“”)图线。
3.若求得图线的斜率k=4m/(kg·s2),截距为b=2rn/s2,沙袋的质量m1=__________kg, m2=__________kg。

参考答案

1、答案：D

解析：以物体A为研究对象，由平衡条件可知B对A的摩擦力大小等于：

A.以B为研究对象，B受A和地面向右的摩擦力及向左的拉力作用，所以，因此木块受到地面的摩擦力为，A错误；

B.根据力的作用的相互性，地面受到B的摩擦力为，B错误；

C.若木板B以2v的速度运动，由于压力大小和接触面的粗糙程度不变，所以木块A受到的摩擦力大小不变，仍为，C错误；

D.若用2F的力作用在木板B上，木块A受到的摩擦力不变，大小仍为，D正确。

故选D。

2、答案：B

解析：A.时间内小物块向左做匀减速直线运动，时刻小物块向左速度减为零，此时离A处的距离达到最大，故A错误；

B.时刻前小物块相对传送带向左运动，之后小物块相对传送带静止，时刻小物块相对传送带滑动的距离达到最大，故B正确；

C.时间内小物块先减速，后反向加速，小物块受到大小不变，方向始终向右的摩擦力作用，故C错误；

D.时刻小物块向右速度增加到与皮带相等，时刻之后小物块与皮带保持相对静止随水平传送带一起匀速运动，摩擦力消失，故D错误。

故选B。

3、答案：C

解析：

4、答案：B

解析：设滑块通过Q点时的速度大小为v，滑块离开传送带后在空中运动的时间为t，根据平抛运动的规律有，，设滑块的质量为m，传送带轮子的半径为R，因滑块通过Q点时，滑块到达Q点时恰好对传送带无压力，其所受重力恰好提供向心力，故有，联立解得，选项B正确。

故选B。

5、答案：C

解析：设物块和长木板恰好发生相对滑动时的拉力为，加速度为，根据牛顿第二定律，，解得，选项A、B错误；水平力时，根据牛顿第二定律，，解得，物块受到的摩擦力大小为8 N，选项C正确；水平力时，解得，长木板受到的摩擦力大小约为9.3 N，选项D错误。

6、答案：D

解析：对小球受力分析，小球受重力和水平方向轻绳的拉力，由于小车沿斜面下滑，则小球的合力方向沿斜面向下，根据几何关系可知，小球的合力，则小球的加速度，对小车和小球整体受力分析，根据牛顿第二定律可得，联立解得，选项D正确。

7、答案：A

解析：由于半圆柱体光滑，则无摩擦力，系统处于静止状态，两球受轻绳的拉力相等且方向与圆相切，两球在与圆相切的方向上有：，由于，所以，选项A正确，选项B错误；在半径方向上：，由于，所以，选项C错误；剪断轻绳时球的加速度为，由于，所以A的加速度大于B的加速度，选项D错误。

8、答案：C

解析：弹簧的弹力，拿掉物块A后，对于整体：，解得；对于B：，解得间的相互作用力。选项C正确。

9、答案：AD

解析：A、小墨块未与传送带速度相同时，相对传送带向左运动，故受到传送带的摩擦力方向水平向右，故A正确；

B、小墨块在摩擦力的作用下做匀变速运动，小墨块在传送带上运动5s后与传送带的速度相同，故加速度，方向向右，故B错误；

CD、小墨块向左减速运动时，对小墨块有：，，联立解得：；小墨块向左减速的过程中，对传送带的位移为：，小墨块向右加速运动时，对小墨块有：，，对传送带，因而小墨块在传送带上的痕迹长度为：，解得：，故C错误，D正确．

10、答案：BD

解析：小物块上传送带后，速度减为零前，做匀减速直线运动，加速度，小物块速度减为零过程中向左运动的位移，可知小物块直接从传送带左端滑出，选项A错误，选项B正确；若只增大传送带的速度，小物块向左运动的位移不变，所以小物块将从传送带左端滑出，选项C错误；若小物块的速度为8 m/s，小物块速度减为零过程中向左运动的位移，则小物块速度先减为零，然后向右加速运动，加速到与传送带速度相等时的位移，然后和传送带保持相对静止做匀速直线运动从传送带右端滑出，选项D正确。

11、答案：ACD

解析：BC、当传送带不动时，物块滑上传送带后做匀减速运动到零，若，物块返回时先做匀加速直线运动，然后做匀速直线运动，则返回的时间大于开始匀减速运动到零的时间，所以,故B错误，C正确。

A、若，物块返回时，一直做匀加速直线运动，根据对称性，返回的时间与匀减速运动到零的时间相等，则,故A正确。

D、若，物块返回时，一直做匀加速直线运动，根据对称性，返回的时间与匀减速运动到零的时间相等，则,故D正确。

故选：ACD。

12、答案：AD

解析：煤块A开始受到的摩擦力方向沿传送带方向向下，与运动方向相同，煤块B下滑过程中受到的摩擦力方向沿传送带方向向上，与运动方向相反，选项B错误；对煤块A根据牛顿第二定律可得，解得，煤块A达到与传送带共速的时间，位移，故不可能与传送带共速，煤块A一直以向下加速，达到底部的时间设为，则有，解得，达到底端的速度为，选项D正确；对煤块B根据牛顿第二定律可得，解得，煤块B达到底部的时间设为，则有，解得，所以A先达到底部，选项C错误；煤块A相对于传送带的位移，煤块B相对于传送带的位移，所以煤块在传送带上的划痕长度不相同，选项A正确。故选AD。

13、

（1）答案：18N；方向沿斜面向下

解析：当管理员沿着电梯方向以的推力推货物时，由题知，货物重力沿斜面向下的分力大小

货物匀速运动，根据平衡条件可知，摩擦力方向沿斜面向下，大小为

（2）答案：12N；方向沿斜面向上

解析：当管理员沿水平方向以的推力推货物时，根据正交分解，则沿斜面方向上有

货物匀速上升，根据平衡条件可知，摩擦力方向沿斜面向上，大小为

（3）答案：

解析：当F较大时，货物有沿斜面向上运动的趋势，则静摩擦力达到最大静摩擦力，方向沿斜面向下，根据正交分解，沿斜面方向上

垂直斜面方向上

又

联立解得

当F较小时，货物有沿斜面向下运动的趋势，则静摩擦力达到最大静摩擦力，方向沿斜面向上，根据正交分解，沿斜面方向上

垂直斜面方向上

又

联立解得

故水平推力F的范围是

14、

（1）答案：1s;5m

解析：开始阶段包裹受到的滑动摩擦力沿传送带向下，包裹做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得：

解得加速度大小为：；

包裹加速到与传送带同速时的时间

此过程的位移为：；

（2）答案：1.5s

解析：因为，达到共同速度后，包裹随传送带一起匀速运动，

故到达B点的速度为，匀速运动的时间

故包裹从A运动到底部B的时间。

15、答案：1.
2.
3.3; 1.5

解析：1. 沙袋由静止匀加速下降.由匀变速直线运动公式有 ,则。
2.对沙袋和砝码整体,根据牛顿第二定律得: ,解得故要表示线性函数,应该作图线。
3.从上面的方程可以得到图线斜率 ,纵截距,代入数据解得。