1、第第 5 5 章章 牛顿运动定律牛顿运动定律 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、单项选择题(本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。每小题只有一个选项符合题目要求。) 1(2020 河北高二学业考试)公交车内的横杆上挂着吊环，如图所示当公交车沿平直公路匀速 行驶时，吊环竖直下垂。下列说法正确的是( ) A当公交车加速时，吊环依然竖直下垂 B当公交车加速时，吊环偏向车行驶方向 C当公交车减速时，吊环依然竖直下垂 D当公交车减速时，吊环偏向车行驶方向 答案 D 解析 当车突然加速或减速时， 吊环由于惯性， 会与车发生相对运动， 不可能竖直下垂， 故 A、 C 错误；当公交车加速时
2、，吊环由于惯性将保持原来的运动状态而偏向车行驶的反方向，故 B 错误；当公交车减速时，吊环由于惯性将保持原来的运动状态而偏向车行驶的方向，故 D 正 确。 22020 年 9 月 15 日，长征十一号运载火箭成功完成海上发射，如图所示。质量为 m 的火箭 离开水面后向上加速运动，不计空气阻力，重力加速度大小为 g，当受到竖直向上的推力大小 为 F 时，火箭的加速度大小为( ) A.Fmg m B.Fmg m C.F m D.Fmg 2m 答案 A 解析 根据牛顿第二定律可知 aFmg m ，故选项 A 正确。 3如图所示，水平地面上停放着一辆车子，车厢里用细线悬挂 A、B 两个小球。现使小车向
3、 右做匀加速直线运动，最终小球与车之间保持相对静止。下列四幅图描绘了两悬线的状态，其 中正确的是( ) 答案 B 解析 设两小球随小车一起向右运动的加速度为 a，细线 OA 与竖直方向的夹角为 1，以两小 球整体为研究对象， 它们受到总的重力(m1m2)g 与细线 OA 的拉力 T1， 有(m1m2)gtan 1(m1 m2)a，解得 tan 1a g；设细线 OB 与竖直方向的夹角为 2，以小球 B 为研究对象，其受到重 力 m2g 及细线 OB 的拉力 T2，有 m2gtan 2m2a，解得 tan 2a g。可见两悬线与竖直方向夹角 相等，即两段悬线在同一条直线上，故 B 正确。 4(2
4、021 云南普洱市一中高一月考)如图所示，在光滑水平面上有物体 A 和 B，质量分别为 m1、m2。它们之间用水平轻杆连接，水平拉力 F(大小未知)作用在 B 上，使 A 和 B 一起以加速 度 a 做匀加速直线运动， 某时刻突然撤去拉力 F， 此瞬时 A 和 B 的加速度大小分别为 a1和 a2。 则( ) Aa1a20 Ba1a；a20 Ca10；a2a Da1a；a2m1 m2a 答案 A 解析 因为物体 A 和 B 之间用水平轻杆连接，在外力撤去的瞬间，轻杆的弹力立即变为 0，这 时物体 A 和 B 所受合力都立即变为 0，所以此瞬时 A 和 B 的加速度大小为 a1a20，故 A 正
5、 确，B、C、D 错误。 5(2021 浙江宁波市高一期末)如图所示是我国用长征火箭发射“嫦娥一号”卫星时的壮观情 景，则下列说法正确的是( ) A火箭对向下喷射气体的作用力小于喷射气体对火箭的作用力 B火箭对向下喷射气体的作用力先产生，喷射气体对火箭的作用力后产生 C喷射气体对火箭向上的作用力大于火箭的重力 D发射过程火箭处于失重状态 答案 C 解析 火箭对向下喷射气体的作用力与喷射气体对火箭的作用力为一对作用力和反作用力， 根 据牛顿第三定律知， 两个物体之间的作用力和反作用力， 总是大小相等， 方向相反， 同时产生， 同时消失，故 A、B 错误；火箭向上发射，即火箭有向上的加速度，根据牛
6、顿第二定律 Fma 知，火箭所受合力与加速度方向相同，故火箭所受合力方向向上，所以喷射气体对火箭向上的 作用力大于火箭的重力，火箭处于超重状态，故 C 正确、D 错误。 6(2021 浙江 1 月选考试题)如图所示，电动遥控小车放在水平长木板上面，当它在长木板上 水平向左加速运动时，长木板保持静止，此时( ) A小车只受重力、支持力作用 B木板对小车的作用力方向水平向左 C木板对小车的作用力大于小车对木板的作用力 D木板对小车的作用力与小车对木板的作用力大小一定相等 答案 D 解析 小车在木板上水平向左加速运动时，受重力、支持力、水平向左的摩擦力，而木板对小 车的作用力是支持力与摩擦力的合力，
7、方向指向左上方，并不是水平向左，故 A、B 错误；根 据牛顿第三定律，木板对小车的作用力与小车对木板的作用力一定大小相等，方向相反，故 C 错误，D 正确。 7在水平面上有一智能实验小车质量为 m16 kg，在恒定牵引力作用下沿着水平面运动，受 到水平面的阻力 f16 N。由传感器测得小车运动速度与时间关系图像如图所示。已知重力加 速度为 g10 m/s2，则小车受到牵引力大小为( ) A32 N B48 N C16 N D64 N 答案 B 解析 由 vt 图像得小车运动的加速度大小为 a2 m/s2，根据牛顿第二定律得牵引力大小满 足 Ffma，得 F48 N，故选项 B 正确。 8如图所
8、示，一滑雪者，人与装备的总质量为 75 kg，以 2 m/s 的初速度沿山坡匀加速直线下 滑，山坡倾角为 30 ，在 5 s 的时间内滑下的路程为 60 m，则滑雪者与雪面之间的动摩擦因数 约为(不计空气阻力，g 取 10 m/s2)( ) A0.05 B0.12 C0.25 D0.30 答案 B 解析 受力分析如图所示： 由运动学公式 sv0t1 2at 2，解得 a4 m/s2，根据牛顿第二定律有 mgsin fma，mgcos N0，fN，联立解得 0.12，故选项 B 正确。 二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。每小题有多个选项符合题目要求，全 部选对得 4
9、 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。) 9如图所示，有人做过这样的实验，用两只完全相同的生鸡蛋中的 A 鸡蛋去撞击静止的 B 鸡 蛋的同一部位，结果每次都是 B 鸡蛋被撞破，下列说法正确的是( ) AA 对 B 的作用力的大小等于 B 对 A 的作用力的大小 BA 对 B 的作用力的大小大于 B 对 A 的作用力的大小 C碰撞瞬间 A 的蛋黄和蛋白由于惯性会对 A 的蛋壳产生向前的作用力 DA 碰撞部分除受 B 的作用力外，还受到 A 的蛋黄和蛋白对它的作用力，而两力的效果有所 抵消 答案 ACD 解析 A 对 B 的作用力和 B 对 A 的作用力为一对作用力与反作用力，一定大小
10、相等，故 A 正 确，B 错误；在撞击瞬间，A 蛋内蛋黄和蛋白由于惯性，会产生对 A 蛋壳向前的作用力，使 A 蛋壳接触处所受的合力比 B 蛋壳的小，因此 B 蛋壳易被撞破，故 C、D 正确。 10(2021 广西崇左市高一期末)如图所示，人用手托着质量为 m 的苹果沿水平方向向左做加 速度为 a 的匀加速直线运动，苹果与手掌间的动摩擦因数为 ，重力加速度为 g，则下列说法 正确的是( ) A手对苹果的作用力方向水平向左 B手对苹果的作用力方向斜向左上方 C手对苹果的摩擦力大小为 ma D手对苹果的摩擦力大小为 mg 答案 BC 解析 苹果的加速度方向水平向左，苹果所受合力方向必定也水平向左，
11、苹果受到重力和手的 作用力，重力竖直向下，故手的作用力应为斜向左上方，A 错误，B 正确；根据牛顿第二定律 可得手对苹果的摩擦力为 fma，方向向左，该摩擦力为静摩擦力，C 正确，D 错误。 11如图甲所示，静止在水平地面上质量为 1 kg 的物体，在 t0 时刻受到水平向右的推力 F 作用，t2 s 时撤去推力，物体运动的 vt 图像如图乙所示，取重力加速度大小 g10 m/s2， 下列说法正确的是( ) A在 01 s 内，物体的加速度大小为 2 m/s2 B物体先向右运动后向左运动 Ct3 s 时，物体与出发点间的距离为 4 m D在 02 s 内，推力 F 大小不变 答案 AC 解析
12、由图乙可知，在 01 s 内，物体做匀加速直线运动，物体的加速度大小 a20 1 m/s2 2 m/s2，故 A 正确；由图乙可知，物体的运动方向一直不变，始终向右，故 B 错误；t3 s 时，物体与出发点间的距离为 s12 2 m21 m12 2 m4 m，故 C 正确；在 01 s 内， 物体做匀加速直线运动，推力 F 大于阻力，在 12 s 内物体做匀速直线运动，推力大小等于 阻力，推力 F 大小变化，故 D 错误。 12现在大型室外活动通常用无人飞机进行航拍。如图所示，一质量 m2.0 kg 的无人飞机在 操作员的操控下由静止开始竖直向上匀加速运动 2 s，然后无人飞机又匀速向上运动
13、3 s，接着 匀减速向上运动 4 s 速度恰好为零，之后悬停进行航拍。已知无人飞机上升过程中的最大速度 为 vm4 m/s，受到的空气阻力恒为 f1 N，重力加速度大小 g10 m/s2，则( ) A无人飞机上升的第一个阶段，受到向上的作用力大小是 25 N B无人飞机上升的第二个阶段，受到向上的作用力大小是 20 N C无人飞机上升的第三个阶段，受到向上的作用力大小是 18 N D无人飞机上升的总高度为 24 m 答案 AD 解析 无人飞机上升的第一阶段的加速度为 a14 2 m/s 22 m/s2，由牛顿第二定律得 F1mg fma1，解得 F1mgma1f(2.0102.021) N25
14、 N，故 A 正确；无人飞机上升的 第二阶段匀速向上运动，由平衡条件可知 F2mgf21 N，故 B 错误；无人飞机上升的第三 阶段加速度为 a204 4 m/s21 m/s2，由牛顿第二定律得 F3mgfma2，解得 F3mg ma2f(2.0102.011) N19 N，故 C 错误；无人飞机上升的总高度为 h 4 2243 4 24 m24 m，故 D 正确。 三、非选择题(本题共 6 小题，共 60 分。) 13(6 分)(2020 四川射洪中学高一月考)“科学探究：加速度与力、质量的关系”的实验装置 如图所示。按图设置好实验装置后，把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码。 (1)某同学正
15、确进行实验后，打出了一条纸带如图所示。计时器打点的时间间隔为 0.02 s。从比 较清晰的点起，每 5 个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度 a _m/s2(结果保留 3 位有效数字)。 (2) 根 据 测 量 的 实 验 数 据 作 出 的 a F 图 线 不 通 过 原 点 ， 请 分 析 其 主 要 原 因 是 _ _。 答案 (1)0.160 (2)平衡摩擦力不足或没有平衡摩擦力 解析 (1)每 5 个点取一个计数点，相邻计数点间的时间间隔为 0.1 s，该小车的加速度 a 3.993.833.683.50 0.22 10 2 m/s20.160 m/s2。 (2
16、)根据图像可知， 当力增大到某值时才有加速度， 原因为平衡摩擦力不足或没有平衡摩擦力。 14(8 分)“科学探究：加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图如图所示。甲图中打点 计时器的电源为交流电源，打点的时间间隔用 T 表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计 了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系” 。 (1)实验步骤如下： 平衡小车所受的阻力：取下小吊盘，将木板_(选填“右端”或“左端”)抬高，用手 轻拨小车，直到打点计时器打出一系列间隔均匀的点； 按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码； 打开打点计时器电源， 释放小车， 获得带有点迹的纸
17、带， 在纸带上标出小车中砝码的质量 m； 按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤； 在每条纸带上清晰的部分， 每 5 个间隔标注一个计数点， 测量相邻计数点的间距 s1、 s2、 ， 求出与不同质量 m 相对应的加速度 a； 以砝码的质量 m 为横坐标，以1 a为纵坐标，在坐标纸上做出 1 am 的关系图线。若加速度与 小车和砝码的总质量成反比，则1 am 的关系图线为一条倾斜直线； (2)回答下列问题： 本实验中， 为了保证在改变小车中砝码的质量时所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的 质量之和 m与小车和车中砝码的质量之和 M 应满足的条件是：m_M(选填“远大于” 或“远小于”)； 如
18、图乙所示，设纸带上三个相邻计数点的间距为 s1、s2、s3，则 a 可用 s1、s3和 T 表示为 a _； 图丙为所得实验图线的示意图，设图中直线的斜率为 k，在纵轴上的截距为 b，若牛顿第二 定律成立，则小车的质量为_。 答案 (1)右端 (2)远小于 s 3s1 50T2 b k 解析 (1)在平衡摩擦力时，取下小吊盘，将木板右端抬高，使木板形成斜面，用手轻拨小车， 直到打点计时器打出一系列间隔均匀的点，则此时说明小车做匀速运动。 (2)实验时，当小吊盘和盘中物块的质量之和远小于小车和车中砝码的总质量时，可以近似认 为小车受到的拉力等于小吊盘和盘中物块受到的重力；两个相邻计数点之间还有
19、4 个点， 打点 计时器的打点时间间隔为 T，计数点间的时间间隔为 t5T，由匀变速直线运动的推论 sat2 可得，加速度为 as 3s1 2t2 s 3s1 50T2 ；设小车所受外力为 F、小车的质量为 M，由牛顿第二定律 有 F(mM)a，变形得1 a M F m F，结合图丙所示图像可得斜率 k 1 F，由截距 b M F ，联立 解得小车的质量为 MbFb k。 15(7 分)(2021 河北张家口市高一月考)小明由滑梯顶部 A 点从静止开始下滑，到滑梯底部 D 点时速度刚好减为零。已知小明与滑梯间的动摩擦因数为 0.8，滑梯 AB 段与水平面夹角为 53 ，CD 段与水平面的夹角为
20、 37 ，由于 BC 段较短且不计能量损失，可认为小明在 B 点、 C 点以及BC 段的运动速率不发生变化， 重力加速度 g10 m/s2(sin 370.6， cos 37 0.8)， 求 AB 与 CD 段的长度之比。 答案 1 8 解析 小明在AB段和CD段的加速度大小分别为a1gsin 53 gcos 53 ， a2gcos 37 gsin 37 根据题意，小明在 B、C 点的速度大小相等，设为 v，AB 段 v22a1s1 CD 段 v22a2s2，解得s1 s2 1 8。 16(9 分)(2021 广东东莞市高一期末)图甲是某游乐场内的滑沙场地示意图，斜坡滑道 AB 长 64 m，
21、倾角 37 ，水平滑道 BC 足够长，斜坡滑道与水平滑道之间是平滑连接的。某游客坐 在滑板上从斜坡的 A 点由静止开始滑下(如图乙所示)， 滑到斜坡底端 B 点后再沿水平滑道滑行 一段距离到 C 点停下。已知游客和滑板的总质量 m60 kg，滑板与斜坡滑道间的动摩擦因数 为 10.5，与水平滑道间的动摩擦因数为 20.4，空气阻力忽略不计，sin 37 0.6，cos 37 0.8，取 g10 m/s2。求： (1)游客从斜坡上滑下的加速度大小； (2)游客滑到 B 点时的速度大小； (3)游客从 A 点滑动到 C 点所用的时间。 答案 (1)2 m/s2 (2)16 m/s (3)12 s
22、解析 (1)根据牛顿第二定律得 mgsin 37 1mgcos 37ma1 解得 a12 m/s2。 (2)根据 v22aL，解得 v16 m/s。 (3)根据 L1 2at 2 1，解得滑到底端的时间 t18 s 设在水平滑道上加速度大小为 a2，根据 2mgma2， 解得 a24 m/s2 则在水平轨道上滑行的时间 t2 v a24 s 从 A 点滑动到 C 点所用的时间 tt1t212 s。 17(14 分)(2021 四川省绵阳江油中学高一月考)放在水平地面上的一物块，受到方向不变的 水平推力 F 的作用，力 F 的大小与时间 t 的关系和物块速度 v 与时间 t 的关系如图所示。重力
23、 加速度 g10 m/s2。求： (1)物块在运动过程中受到的滑动摩擦力大小； (2)物块在 36 s 中的加速度大小； (3)物块与地面间的动摩擦因数。 答案 (1)4 N (2)2 m/s2 (3)0.4 解析 (1)由 vt 图像可知，物块在 69 s 内做匀速运动， 由 Ft 图像知，69 s 的推力 F34 N，故 fF34 N。 (2)由 vt 图像可知，36 s 内物块做匀加速运动， 由 av tv0 t ，得 a2 m/s2。 (3)在 36 s 内，由牛顿第二定律有 F2fma 且 fNmg 由以上各式求得0.4。 18(16 分)如图所示，AB 段为一与水平面成 37 角的
24、光滑斜面，BCDE 段为一传送带，BC 段 水平，角 CDE 也为 37 ，传送带与物体间动摩擦因数为 0.5，转动轮大小不计。有一质量 m 1 kg 的小物块， 用一与斜面平行的 F7 N 的恒力拉动物块从斜面底端由静止开始向上运动， 斜面长为 L8 m， 在以后的运动过程中， 设物块始终未离开斜面或传送带， 传送带以 v10 m/s 的速度逆时针(BEDC 方向)匀速转动，sin 37 0.6，cos 37 0.8，g10 m/s2。 (1)求物块运动到 B 点时的速度大小？ (2)物块运动到 B 点时，撤去拉力 F，物块经过 B 点后速度方向变为水平，大小不变，BC 段距 离为 x1.2
25、 m，求物块运动到 C 点处的速度大小？ (3)当物块经过 C 点时，速度方向变为沿传送带向下，大小不变，CD 段长度为 s8 m。分析 物块能否下滑到 D 点，若不能，请说明理由；若能，求物块从 C 运动到 D 所用时间。 答案 (1)4 m/s (2)2 m/s (3)能，2 s 解析 (1)物块从 A 到 B 过程中，由牛顿第二定律得 Fmgsin 37 ma1 代入数据解得 a11 m/s2 由匀变速运动的速度与位移关系式得 v2B0a1L 代入数据解得 vB4 m/s。 (2)物块在 BC 段上，由牛顿第二定律得 mgma2 代入数据解得 a25 m/s2 由匀变速直线运动的速度与位移关系式得 v2Cv2B2a2s 代入数据解得 vC2 m/s。 (3)tan 37 3 40.5，物块能从 C 点下滑到 D 点。 由牛顿第二定律得 mgsin 37 mgcos 37 ma3 代入数据解得 a32 m/s2 由匀变速直线运动公式得 svCt1 2a3t 2 解得 t2 s。
浙公网安备33030202001339号