1、素养培优课练习(五)牛顿运动定律的应用(建议用时：40分钟)(教师用书独具)一、选择题1一物块静止在粗糙的水平桌面上，从某时刻开始，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a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小。能正确描述F与a之间关系的图像是()ABCDC设物块所受滑动摩擦力为f，在水平拉力F作用下，物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律，Ffma，Fmaf，所以能正确描述F与a之间关系的图像是C，C正确。2如图所示，质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体，跟物体1相连接的绳与竖直方
2、向成角不变，下列说法正确的是()A车厢的加速度大小为gtan B绳对物体1的拉力为m1gcos C底板对物体2的支持力为(m2m1)gD物体2所受底板的摩擦力为0A以物体1为研究对象进行受力分析，如图甲所示，物体1受到重力m1g和拉力FT作用，根据牛顿第二定律得m1gtan m1a，解得agtan ，则车厢的加速度也为gtan ，将FT分解，在竖直方向根据二力平衡得FT，故A正确，B错误；对物体2进行受力分析如图乙所示，可知FNm2gFTm2g，Ffm2am2gtan ，故C、D错误。3质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的vt图像如图所示。则物
3、体与水平面间的动摩擦因数和水平推力F的大小分别为(g取10 m/s2)()A0.26 NB0.16 NC0.28 N D0.18 NA本题的易错之处是忽略撤去F前后摩擦力不变。由vt图像可知，物体在610 s内做匀减速直线运动，加速度大小a2 m/s22 m/s2，设物体的质量为m，所受的摩擦力为Ff，根据牛顿第二定律有Ffma2，又因为Ffmg，解得0.2，由vt图像可知，物体在06 s内做匀加速直线运动，加速度大小a1 m/s21 m/s2，根据牛顿第二定律有FFfma1，解得F6 N，故A正确。4如图所示，两个质量相同的物体A和B紧靠在一起，放在光滑的水平面上，如果它们分别受到水平推力F
4、1和F2，而且F1F2，则A施于B的作用力大小为()AF1 BF2C DC选取A和B整体为研究对象，共同加速度a；再选取物体B为研究对象，受力分析如图所示，根据牛顿第二定律FNF2ma，FNF2maF2m，故C正确。5如图所示，质量为m1和m2的两个材料相同的物体用细线相连，在大小恒定的拉力F作用下，先沿水平面，再沿斜面，最后竖直向上匀加速运动，不计空气阻力，在三个阶段的运动中，线上拉力的大小()A由大变小B由小变大C始终不变且大小为FD由大变小再变大C在水平面上时，对整体由牛顿第二定律得F(m1m2)g(m1m2)a1，对m1由牛顿第二定律得T1m1gm1a1，联立解得T1F；在斜面上时，对
5、整体由牛顿第二定律得F(m1m2)gcos (m1m2)gsin (m1m2)a2，对m1由牛顿第二定律得T2m1gcos m1gsin m1a2，联立解得T2F；在竖直方向时，对整体由牛顿第二定律得F(m1m2)g(m1m2)a3，对m1由牛顿第二定律得T3m1gm1a3，联立解得T3F。综上分析可知，线上拉力始终不变且大小为F，选项C正确。6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10 N的竖直向下的拉力，乙是在绳的另一端挂一个重10 N的物体。则两物体的加速度相比()A甲的大 B乙的大C一样大 D无法判断A对于甲物体的加速度a，对
6、于乙，对整体分析，运用牛顿第二定律得，a，可知aa，A正确，B、C、D错误。7如图所示，质量均为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分离。下列说法正确的是()AB和A刚分离时，弹簧长度等于原长BB和A刚分离时，它们的加速度为gC弹簧的劲度系数等于D在B与A分离之前，它们做匀加速直线运动CA、B分离前，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，当两物体要分离时，FAB0。对B：Fmgma，对A：kxmgma，即Fkx时，A、B分离，此时弹簧处于压缩状态，设用恒力F拉B前弹簧压缩量为x0，又2mgkx0，
7、hx0x，Fmg，解以上各式得k，综上所述，选项C正确。8如图甲所示，在倾斜角为的足够长的斜面上，一带有风帆的滑块由静止开始沿斜面下滑，滑块(连同风帆)的质量为m，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fkv。滑块从静止开始沿斜面下滑的vt图像如图乙所示，图中的倾斜直线是t0时刻速度图线的切线。若m2 kg，37，g取10 m/s2，则和k的值分别为()甲乙A0.3756 Ns/mB0.3753 Ns/mC0.1256 Ns/m D0.1253 Ns/mB本题的易错之处是忽略滑块达到最大速度后阻力不变。由vt图像可知：滑块做加速度减小的加速运动，
8、最终以最大速度vm2 m/s做匀速直线运动，t0时刻滑块的加速度最大，a m/s23 m/s2，根据牛顿第二定律，有mgsin 37mgcos 37kvma，当t0时，v0、a3 m/s2，有12166，当滑块达到最大速度vm2 m/s时，a0，有12 N16N2 m/sk0，联立以上二式得0.375，k3 Ns/m，故B正确。9(多选)如图所示，在光滑水平地面上，水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车的质量为M，木块的质量为m，加速度大小为a，木块和小车之间的动摩擦因数为，则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小为()Amg BC(Mm)g DmaBD木块与小车无相对滑动，对整
9、体进行受力分析，有F(Mm)a，故a，木块与整体的加速度相同，也为a，对木块，有fma，即f，故选项B、D正确。10(多选)(2020四川绵阳南山中学高一上月考)在倾角为的光滑斜面上有两个用轻弹簧连接的物体A和B，它们的质量分别为3m和2m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一沿斜面向上的恒力F拉物体A使之沿斜面向上运动，当B刚要离开C时，A的加速度方向沿斜面向上，大小为a，则()A物体A始终做匀加速运动B从静止到B刚离开C的过程中，弹簧的弹力先减小后增大C从静止到B刚离开C的过程中，A运动的距离为D恒力F的大小为5mgsin 2maBC物体A受弹簧弹力的作用，而弹簧的
10、弹力是变化的，物体A所受合力就是变化的，因此加速度是变化的，A错误；弹簧开始时是被压缩的，物体A向上运动时，弹簧先恢复原长，后被拉长，弹力先减小后增大，B正确；开始A处于静止状态，弹簧处于压缩状态，根据平衡条件有3mgsin kx1，可得x1，当B刚离开C时，B对挡板的弹力为零，弹簧处于拉伸状态，有kx22mgsin ，解得x2，可知从静止到B刚离开C的过程中，A发生的位移xx1x2，C正确；B刚要离开C时，对A根据牛顿第二定律有F3mgsin kx23ma，解得F5mgsin 3ma，D错误。二、非选择题11如图所示，光滑水平桌面上的物体A质量为m1，系一细绳，细绳跨过桌沿的定滑轮后悬挂质量
11、为m2的物体B，先用手使B静止(细绳质量及滑轮摩擦均不计)。(1)求放手后A、B一起运动中绳上的张力FT；(2)若在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m1：m2。解析(1)对B有：m2gFTm2a1对A有：FTm1a1则FTg。(2)对B有：m2gFT2m2a2对A和C系统，有：FT22m1a2则FT2g由FT2FT得g所以m1m212。答案(1)g(2)1212一弹簧测力计的秤盘A的质量m1.5 kg，盘上放一物体B，B的质量为M10.5 kg，弹簧本身质量不计，其劲度系数k800 N/m，系统静止时如图所示。现给B一个竖直向上的力F使它从静止开始向上做匀加速运动，
12、已知在00.2 s内，F是变力，以后F是恒力，求F的最大值和最小值。(g取10 m/s2)解析设刚开始时弹簧压缩量为x1，则x10.15 m设两者刚好分离时弹簧压缩量为x2，则kx2mgma在00.2 s时间内，由运动学公式得：x1x2at2由解得a6 m/s2由牛顿第二定律，开始时：Fmin(mM)a72 N最终分离后：FmaxMgMa即FmaxM(ga)168 N。答案168 N72 N13(2020黑龙江大庆实验中学高一上月考)如图甲所示，在粗糙的水平地面上，放有一块质量为m1 kg、初速度为v0的物块，现施加水平恒力F，方向与初速度的方向在同一条直线上，通过实验发现F不同，物块在地面运动的时间t不同，且当2 NF2 N时，与F的关系如图乙所示(设v0的方向为正，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，g取10 m/s2)，求：(1)物块的初速度大小；(2)物块与地面间的动摩擦因数；(3)物块运动的时间t可能等于0.4 s吗？说明原因。甲乙解析(1)物块做匀减速运动至静止，有mgFma0v0at由得F由式和图线斜率可得，解得v02 m/s。(2)由式和图线截距可得1，则0.2。(3)不可能；当2 NF2 N时，由图线可知物块的运动时间大于等于0.5 s；而当F的大小超过2 N即最大静摩擦力时，物块不可能静止，所以运动时间不可能等于0.4 s。答案(1)2 m/s(2)0.2(3)见解析