（2021新人教版）高中物理必修第一册素养培优课练习3　牛顿运动定律的三类典型问题练习.doc

1、1 素养培优课练习素养培优课练习( (三三) )牛顿运动定律牛顿运动定律 的三类典型问题的三类典型问题 (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 1一物块静止在粗糙的水平桌面上一物块静止在粗糙的水平桌面上，从某时刻开始从某时刻开始，物块受到一方向不变物块受到一方向不变 的水平拉力作用。假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以的水平拉力作用。假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以 a 表表 示物块的加速度大小，示物块的加速度大小，F 表示水平拉力的大小。能正确描述表示水平拉力的大小。能正确描述 F 与与 a 之间关系的之间关系的 图像是图像是() ABCD C设物块所受滑动摩擦力

2、为设物块所受滑动摩擦力为 f，在水平拉力在水平拉力 F 作用下作用下，物块做匀加速直线物块做匀加速直线 运动运动，由牛顿第二定律由牛顿第二定律，Ffma，Fmaf，所以能正确描述所以能正确描述 F 与与 a 之间关之间关 系的图像是系的图像是 C，C 正确。正确。 2如图所示，质量为如图所示，质量为 m2的物体的物体 2 放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板 上上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为 m1的物体的物体，跟物体跟物体 1 相连接的绳相连接的绳 与竖直方向成与竖直方向成角不变，下列说法正确的是角不变，下列说法正确

3、的是() A车厢的加速度大小为车厢的加速度大小为 gtan B绳对物体绳对物体 1 的拉力为的拉力为 m1gcos C底板对物体底板对物体 2 的支持力为的支持力为(m2m1)g D物体物体 2 所受底板的摩擦力为所受底板的摩擦力为 0 A以物体以物体 1 为研究对象进行受力分析为研究对象进行受力分析，如图甲所示如图甲所示，物体物体 1 受到重力受到重力 m1g 和拉力和拉力 FT作用作用，根据牛顿第二定律得根据牛顿第二定律得 m1gtan m1a，解得解得 agtan ，则车厢则车厢 的加速度也为的加速度也为 gtan ，将将 FT分解分解，在竖直方向根据二力平衡得在竖直方向根据二力平衡得

4、FT m1g cos ， ，故故 A 2 正确正确，B 错误错误；对物体对物体 2 进行受力分析如图乙所示进行受力分析如图乙所示，可知可知 FNm2gFTm2g m1g cos ， ，Ffm2am2gtan ，故，故 C、D 错误。错误。 3 质量为质量为 2 kg 的物体在水平推力的物体在水平推力 F 的作用下沿水平面做直线运动的作用下沿水平面做直线运动， ， 一段时一段时 间后撤去间后撤去 F，其运动的，其运动的 vt 图像如图所示。则物体与水平面间的动摩擦因数图像如图所示。则物体与水平面间的动摩擦因数和和 水平推力水平推力 F 的大小分别为的大小分别为(g 取取 10 m/s2)() A

5、0.26 NB0.16 N C0.28 ND0.18 N A本题的易错之处是忽略撤去本题的易错之处是忽略撤去 F 前后摩擦力不变前后摩擦力不变。由由 vt 图像可知图像可知，物体物体 在在 610 s 内做匀减速直线运动，加速度大小内做匀减速直线运动，加速度大小 a2| v t| 08 4 | m/s22 m/s2， 设物体的质量为设物体的质量为 m，所受的摩擦力为所受的摩擦力为 Ff，根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有 Ffma2，又因又因为为 Ffmg，解得，解得0.2，由，由 vt 图像可知，物体在图像可知，物体在 06 s 内做匀加速直线运动，内做匀加速直线运动， 加速度大小加速度大

6、小 a1v t 8 2 6 m/s21 m/s2，根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有 FFfma1，解解 得得 F6 N，故，故 A 正确。正确。 4如图所示如图所示，两个质量相同的物体两个质量相同的物体 A 和和 B 紧靠在一起紧靠在一起，放在光滑的水平面放在光滑的水平面 上，如果它们分别受到水平推力上，如果它们分别受到水平推力 F1和和 F2，而且，而且 F1F2，则，则 A 施于施于 B 的作用力的作用力 大小为大小为() AF1BF2 C.F1 F2 2 DF1 F2 2 C选取选取 A 和和 B 整体为研究对象，共同加速度整体为研究对象，共同加速度 aF1 F2 2m ；再选取物体

7、；再选取物体 B 3 为研究对象，受力分析如图所示，根据牛顿第二定律为研究对象，受力分析如图所示，根据牛顿第二定律 FNF2ma，FNF2 maF2mF1 F2 2m F1 F2 2 ，故，故 C 正确。正确。 5如图所示，质量均为如图所示，质量均为 m 的木块的木块 A 和和 B 用一轻弹簧相连，竖直放在光滑用一轻弹簧相连，竖直放在光滑 的水平面上的水平面上，木块木块 A 上放有质量为上放有质量为 2m 的木块的木块 C，三者均处于静止状态三者均处于静止状态。现将木现将木 块块 C 迅速移开，若重力加速度为迅速移开，若重力加速度为 g，则在木块，则在木块 C 移开的瞬间移开的瞬间() A木块

8、木块 B 对水平面的压力迅速变为对水平面的压力迅速变为 2mg B弹簧的弹力大小为弹簧的弹力大小为 mg C木块木块 A 的加速度大小为的加速度大小为 2g D弹簧的弹性势能立即减小弹簧的弹性势能立即减小 C对对 AC 整体分析整体分析，弹簧的弹力弹簧的弹力 F弹 弹 (m2m)g3mg，撤去撤去 C 瞬间瞬间，弹弹 簧的弹力不变，弹性势能不变，故簧的弹力不变，弹性势能不变，故 B、D 错误；对错误；对 A 分析，根据牛顿第二定律分析，根据牛顿第二定律 得得，aF 弹弹 mg m 2g，故故 C 正确正确；由于弹簧的弹力不变由于弹簧的弹力不变，木块木块 B 对水平面的压对水平面的压 力不变，仍

9、然为力不变，仍然为 4mg，故，故 A 错误。错误。 6如图如图，将完全相同的两个物体甲将完全相同的两个物体甲、乙放在光滑的水平桌面上乙放在光滑的水平桌面上，通过一根通过一根 水平绳对其施力，甲是在绳的另一端施以水平绳对其施力，甲是在绳的另一端施以 10 N 的竖直向下的拉力，乙是在绳的的竖直向下的拉力，乙是在绳的 另一端挂一个重另一端挂一个重 10 N 的物体。则两物体的加速度相比的物体。则两物体的加速度相比() A甲的大甲的大B乙的大乙的大 C一样大一样大D无法判断无法判断 A对于甲物体的加速度对于甲物体的加速度 aF M 10 N M ，对于乙对于乙，对整体分析对整体分析，运用牛顿第运用

10、牛顿第 4 二定律得，二定律得，a G mM 10 N mM，可知 ，可知 aa，A 正确，正确，B、C、D 错误。错误。 7如图所示如图所示，A、B 球的质量相等球的质量相等，弹簧的质量不计弹簧的质量不计， ，倾角为倾角为的斜面光滑的斜面光滑， 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，下列说法正确系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，下列说法正确 的是的是() A两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下，大小均为两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下，大小均为 gsin BB 球的瞬时加速度沿斜面向下，小于球的瞬时加速度沿斜面向下，小于 gsin CA 球的瞬时加速度沿斜

11、面向下，大小为球的瞬时加速度沿斜面向下，大小为 2gsin D弹簧有收缩的趋势，弹簧有收缩的趋势，B 球的瞬时加速度向上，球的瞬时加速度向上，A 球的瞬时加速度向下球的瞬时加速度向下， 瞬时加速度都不为零瞬时加速度都不为零 C系统原来静止，根据平衡条件可知，对系统原来静止，根据平衡条件可知，对 B 球有：球有：F 弹弹 mgsin ，对，对 A 球有：球有：F绳 绳 F 弹弹 mgsin ，细线被烧断的瞬间，细线的拉力立即减为零，但弹，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，则：簧的弹力不发生改变，则：B 球受力情况未变，瞬时加速度为零；对球受力情况未变，瞬时加速度为

12、零；对 A 球，根球，根 据牛顿第二定律得：据牛顿第二定律得：aF 合合 m F 弹弹 mgsin m 2gsin ，方向沿斜面向下，故，方向沿斜面向下，故 A、 B、D 错误，错误，C 正确。正确。 8如图所示，质量均为如图所示，质量均为 m 的的 A、B 两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止， 用大小等于用大小等于 mg 的恒力的恒力 F 向上拉向上拉 B，运动距离运动距离 h 时时，B 与与 A 分离分离。下列说法正确下列说法正确 的是的是() AB 和和 A 刚分离时，弹簧长度等于原长刚分离时，弹簧长度等于原长 BB 和和 A 刚分离时，它们的加速度为刚分离

13、时，它们的加速度为 g C弹簧的劲度系数等于弹簧的劲度系数等于mg h D在在 B 与与 A 分离之前，它们做匀加速直线运动分离之前，它们做匀加速直线运动 5 CA、B 分离前分离前，A、B 共同做加速运动共同做加速运动，由于由于 F 是恒力是恒力，而弹力是变力而弹力是变力， 故故 A、B 做变加速直线运动，当两物体要分离时，做变加速直线运动，当两物体要分离时，FAB0。 对对 B：Fmgma，对，对 A：kxmgma， 即即 Fkx 时，时，A、B 分离，此时弹簧处于压缩状态，设用恒力分离，此时弹簧处于压缩状态，设用恒力 F 拉拉 B 前弹前弹 簧压缩量为簧压缩量为 x0， 又又 2mgkx

14、0，hx0 x，Fmg， 解以上各式得解以上各式得 kmg h ，综上所述，选项，综上所述，选项 C 正确。正确。 9如图所示，光滑水平桌面上的物体如图所示，光滑水平桌面上的物体 A 质量为质量为 m1，系一细绳，细绳跨过，系一细绳，细绳跨过 桌沿的定滑轮后悬挂质量为桌沿的定滑轮后悬挂质量为 m2的物体的物体 B， 先用手使先用手使 B 静止静止(细绳质量及滑轮摩擦细绳质量及滑轮摩擦 均不计均不计)。 (1)求放手后求放手后 A、B 一起运动中绳上的张力一起运动中绳上的张力 FT； (2)若在若在 A 上再叠放一个与上再叠放一个与 A 质量相等的物体质量相等的物体 C，绳上张力就增大到，绳上张

15、力就增大到 3 2F T， 求求 m1：m2。 解析解析(1)对对 B 有：有：m2gFTm2a1 对对 A 有：有：FTm1a1 则则 FT m1m2 m1m2g。 。 (2)对对 B 有：有：m2gFT2m2a2 对对 A 和和 C 系统，有：系统，有：FT22m1a2 则则 FT2 2m1m2 2m1m2g 由由 FT23 2F T 得得 2m1m2 2m1m2g 3m1m2g 2 m1m2 所以所以 m1m212。 6 答案答案(1) m1m2 m1m2g (2)12 (建议用时：建议用时：15 分钟分钟) 10如图甲所示如图甲所示，在倾斜角为在倾斜角为的足够长的斜面上的足够长的斜面上

16、，一带有风帆的滑块由静 一带有风帆的滑块由静 止开始沿斜面下滑止开始沿斜面下滑，滑块滑块(连同风帆连同风帆)的质量为的质量为 m，滑块与斜面间的动摩擦因数为滑块与斜面间的动摩擦因数为 ，风帆受到沿斜面向上的空气阻力与滑块下滑的速度大小成正比，即，风帆受到沿斜面向上的空气阻力与滑块下滑的速度大小成正比，即 fkv。 滑块从静止开始沿斜面下滑的滑块从静止开始沿斜面下滑的 vt 图像如图乙所示图像如图乙所示， 图中的倾斜直线是图中的倾斜直线是 t0 时刻时刻 速度图线的切线速度图线的切线。若若 m2 kg，37，g 取取 10 m/s2，则则和和 k 的值分别为的值分别为() 甲甲乙乙 A0.375

17、6 Ns/mB0.3753 Ns/m C0.1256 Ns/mD0.1253 Ns/m B本题的易错之处是忽略滑块达到最大速度后阻力不变本题的易错之处是忽略滑块达到最大速度后阻力不变。 由由vt图像可知图像可知： 滑块做加速度减小的加速运动，最终以最大速度滑块做加速度减小的加速运动，最终以最大速度 vm2 m/s 做匀速直线运动，做匀速直线运动，t 0 时刻滑块的加速度最大时刻滑块的加速度最大， a3 0 10 m/s23 m/s2， 根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律， 有有 mgsin 37mgcos 37kvma，当，当 t0 时，时，v0、a3 m/s2，有，有 12166，当，当 滑块

18、达到最大速度滑块达到最大速度 vm2 m/s 时时，a0，有有 12 N16N2 m/sk0，联立以上联立以上 二式得二式得0.375，k3 Ns/m，故，故 B 正确。正确。 11(多选多选)如图所示如图所示，在光滑水平地面上在光滑水平地面上，水平外力水平外力 F 拉动小车和木块一起 拉动小车和木块一起 做无相对滑动的加速运动做无相对滑动的加速运动。 小车的质量为小车的质量为 M， 木块的质量为木块的质量为 m， 加速度大小为加速度大小为 a， 木块和小车之间的动摩擦因数为木块和小车之间的动摩擦因数为，则在这个过程中则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小为木块受到的摩擦力大小为 () AmgB

19、 mF Mm 7 C(Mm)gDma BD木块与小车无相对滑动，对整体进行受力分析，有木块与小车无相对滑动，对整体进行受力分析，有 F(Mm)a，故故 a F Mm， ，木块与整体的加速度相同木块与整体的加速度相同，也为也为 a，对木块对木块，有有 fma，即即 f mF Mm， ， 故选项故选项 B、D 正确。正确。 12一弹簧测力计的秤盘一弹簧测力计的秤盘 A 的质量的质量 m1.5 kg，盘上放一物体盘上放一物体 B， ，B 的质量的质量 为为 M10.5 kg，弹簧本身质量不计弹簧本身质量不计，其劲度系数其劲度系数 k800 N/m，系统静止时如图系统静止时如图 所示。现给所示。现给

20、B 一个竖直向上的力一个竖直向上的力 F 使它从静止开始向上做匀加速运动，已知使它从静止开始向上做匀加速运动，已知在在 00.2 s 内内，F 是变力是变力，以后以后 F 是恒力是恒力， ，求求 F 的最大值和最小值的最大值和最小值。(g 取取 10 m/s2) 解析解析设刚开始时弹簧压缩量为设刚开始时弹簧压缩量为 x1，则，则 x1 m M g k 0.15 m 设两者刚好分离时弹簧压缩量为设两者刚好分离时弹簧压缩量为 x2，则，则 kx2mgma 在在 00.2 s 时间内，由运动学公式得：时间内，由运动学公式得：x1x21 2at 2 由由解得解得 a6 m/s2 由牛顿第二定律，开始时

21、：由牛顿第二定律，开始时：Fmin(mM)a72 N 最终分离后：最终分离后：FmaxMgMa 即即 FmaxM(ga)168 N。 答案答案168 N72 N 13如图所示如图所示，在倾角为在倾角为37的固定斜面上放置一质量的固定斜面上放置一质量 M 1 kg、长度长度 L 3 m 的薄平板的薄平板 AB，平板上表面光滑，其下端，平板上表面光滑，其下端 B 与斜面底端与斜面底端 C 的距离为的距离为 7 m， 在平板的上端在平板的上端 A 处放一质量处放一质量 m0.6 kg 的滑块。开始时使平板和滑块都静止，的滑块。开始时使平板和滑块都静止， 之后将它们无初速度释放之后将它们无初速度释放，

22、设平板与斜面间设平板与斜面间、滑块与斜面间的动摩擦因数均为滑块与斜面间的动摩擦因数均为 0.5，求：，求：(sin 370.6，cos 370.8，g 取取 10 m/s2) 8 (1)释放瞬间滑块和平板的加速度大小；释放瞬间滑块和平板的加速度大小； (2)滑块离开平板时的速度大小；滑块离开平板时的速度大小； (3)滑块与平板下端滑块与平板下端 B 到达斜面底端到达斜面底端 C 的时间差的时间差t。 解析解析(1)对平板对平板，由于由于 Mgsin 37(Mm)gcos 37，故滑块在平板上滑故滑块在平板上滑 动时动时， 平板静止不动平板静止不动， 加速度为零加速度为零。 对滑块对滑块， 在平

23、板上滑行时加速度在平板上滑行时加速度 a1gsin 37 6 m/s2。 (2)滑块离开滑块离开 B 点时的速度点时的速度 v 2a1L6 m/s。 (3)滑块由滑块由 B 至至 C 时的加速度时的加速度 a2gsin 37gcos 372 m/s2 设滑块由设滑块由 B 至至 C 所用时间为所用时间为 t，则，则 LBCvt1 2a 2t2， 解得解得 t1 s 对平板，滑块滑离后才开始运动，加速度对平板，滑块滑离后才开始运动，加速度 agsin 37gcos 372 m/s2 设平板滑至设平板滑至 C 端所用时间为端所用时间为 t1，则，则 LBC1 2at 2 1 解得解得 t1 7 s 滑块与平板下端滑块与平板下端 B 到达斜面底端到达斜面底端 C 的时间差的时间差 tt1t( 71)s。 答案答案(1)6 m/s20(2)6 m/s (3)( 71)s