1、2020-2021学年高一物理人教版必修一同步课时作业（22）用牛顿运动定律解决问题1.蹦极是一项户外休闲活动,跳跃者站在约40米以上高度的位置,用橡皮绳固定住后跳下,落地前弹起.如图为蹦极运动的示意图,弹性绳的一端固定在O点,另一端和运动员相连,运动员从O点自由下落,至B点弹性绳自然伸直,经过C点时合力为零,到达最低点D后弹起.整个过程中忽略空气阻力.在这个过程中( )A.经过B点时,运动员的速度最大B.从O点到C点,运动员的加速度大小不变C.从B点到C点,运动员的速度不断增大D.从C点到D点,运动员的加速度不断减小2.在升降电梯内的地板上放一体重计,电梯静止时,某同学站在体重计上,体重计示
2、数为50.0 kg。若电梯运动中的某一段时间内,该同学发现体重计示数为如图所示的40.0 kg,则在这段时间内(重力加速度为g)( )A.该同学所受的重力变小了B.电梯一定在竖直向下运动C.该同学对体重计的压力小于体重计对她的支持力D.电梯的加速度大小为,方向一定竖直向下3.如图所示,在光滑斜面上,有一轻质弹簧的一端固定在一个垂直于斜面的挡板上,有一小球A沿着斜面下滑,从小球A刚接触弹簧的瞬间到弹簧压缩到最低点的过程中,下列说法中正确的是( )A.小球的加速度将先增大,后减小B.小球的加速度将先减小,后增大C.小球的速度将先增大,后减小D.小球的速度将先减小,后增大4.如图所示,光滑水平面上放
3、置质量分别为和的3个木块,其中质量为和的木块间用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为。现用水平拉力拉质量为的木块,使3个木块以同一加速度运动,则以下说法正确的是( )A.质量为的木块受到4个力的作用B.当逐渐增大到时,轻绳刚好被拉断C.当逐渐增大到时,轻绳还不会被拉断D.轻绳刚要被拉断时,质量为和的木块间的摩擦力为5.如图所示,三个质量均为m的物块a、b、c,用两根轻弹簧和一根轻绳相连,挂在天花板上,处于静止状态.现将b、c之间的轻绳剪断,下列说法正确的是( )A.在刚剪断轻绳的瞬间,b的加速度大小为gB.在刚剪断轻绳的瞬间,c的加速度大小为2gC.剪断轻绳后,a、b下落过程中,两者一
4、直保持相对静止D.剪断轻绳后,a、b下落过程中加速度相等的瞬间,两者之间的轻弹簧一定处于原长状态6.一质量为的物体在水平恒力F作用下沿直线水平运动,1s末撤去恒力F,其图像如图所示,则恒力F和物体所受阻力的大小是( )A.B.C.D.7.如图甲所示,平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k.其一端固定在倾角为的斜面底端,另一端与物块A连接.质量均为m,且初始时均处于静止状态.现用平行于斜面向上的力拉物块B,使B沿斜面向上做加速度为a的匀加速运动,两物块在开始一段时间内的关系分别对应图乙中图线(时刻的图线相切,时刻对应A图线的最高点),重力加速度为g.则( )A.从0到时刻,拉力F逐渐增大B.时刻,弹
5、簧形变量为C.时刻,弹簧形变量为D.刚分开时的速度为8.以初速度做竖直上抛运动的物体,其落回抛出点时的速度大小为,若物体在运动过程中所受的阻力大小始终不变,则该物体所受的重力与阻力大小之比为( )A.3:4B.4:3C.5:3D.7:69.如图所示,一名消防队员在模拟演习训练中,沿着长为12m的竖立在地面上的钢管往下滑。已知这名消防队员的质量为60kg,他从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑,滑到地面时速度恰好为零。如果他加速时的加速度大小是减速时的2倍,下滑的总时间为3s,g取,那么该消防队员( )A.下滑过程中的最大速度为4m/sB.加速与减速过程中所受摩擦力大小之比为1:7C.加速与
6、减速过程的位移之比为1:4D.加速与减速过程的时间之比为2:110.如图所示,在光滑水平面上,用弹簧水平连接一斜面体,弹簧的另一端固定在墙上,一玩具遥控小车放在斜面上,小车在遥控下运动,稳定时发现弹簧处于压缩状态。下列判断正确的是( )A.小车一定匀速运动B.小车一定匀加速向下运动C.斜面体对小车摩擦力一定沿斜面向上D.地面对斜面体的支持力一定小于斜面体和小车的总重力11.竖直向上抛的物体在上升过程中由于受到空气阻力,加速度大小为,若空气阻力大小不变,那么这个物体下降过程中的加速度大小为( )A. B. gC. D. 12.如图,水平地面上有一楔形物块,其斜面上有一小物块,与平行于斜面的细绳的
7、一端相连,细绳的另一端固定在斜面上. 与之间光滑, 和以共同速度在地面轨道的光滑段向左运动.当它们刚运行至轨道的粗糙段时( )A.绳的张力减小, 对的正压力减小B.绳的张力增加,斜面对的支持力增加C.绳的张力减小,地面对的支持力增加D.绳的张力增加,地面对的支持力减小13.斜面固定在水平面上，面光滑，面粗糙，长度是长度的两倍。三个相同木块通过轻质光滑定滑轮用细线相连，细线平行于斜面，如图所示。用手按住，使其静止在上；现撤去所受手的作用力，则下列关于木块的说法正确的是( )A沿面下滑B沿面上滑C仍静止，所受摩擦力为零D仍静止，所受摩擦力不为零14.如图所示，质量分别为M和m的物块由相同的材料制成
8、，且，重力加速度大小为g，将它们用一根跨过轻而光滑的定滑轮的细线连接。如果按图甲放置在水平桌面上，两物块刚好做匀速运动。如果互换两物块按图乙放置在同一水平桌面上，它们的共同加速度大小为( )A. B.C. D.上述均不对15.一个物块置于粗糙的水平地面上,受到水平方向的推力F作用,推力F随时间t变化的关系如图甲所示,速度v随时间t变化的关系如图乙所示.取,求:1.1s末和3s末物块所受摩擦力的大小和;2.物块与水平地面间的动摩擦因数;3.若6s末撤去外力,物块前7.5s内的位移大小.答案以及解析1.答案：C解析：运动员经过B点时,运动员受向下的重力,此时弹力为零,则加速度向下,加速度与速度同向
9、,速度继续增加,所以此位置的速度不是最大,选项A错误.从O点到B点,运动员的加速度大小为g不变;从B点到C点,开始时重力大于弹力,随弹力的增加,运动员做加速度逐渐减小的加速运动,到达C点时加速度为零,速度最大,选项B错误,C正确.从C点到D点,弹力大于重力,合力向上,随弹力的增加,合力增加,所以运动员的加速度不断增加,选项D错误.2.答案：D解析：该同学在这段时间内处于失重状态,对体重计的压力变小了,而该同学的重力并没有改变,故A错误;以竖直向下为正方向,则有:,解得,方向竖直向下,但速度方向可能是竖直向上,也可能是竖直向下,故B错误,D正确;人对体重计的压力与体重计对人的支持力是一对作用力与
10、反作用力,大小一定相等,故C错误。3.答案：BC解析：小球接触弹簧后,弹簧的弹力先小于重力沿斜面向下的分力,小球的合力沿斜面向下,加速度也沿斜面向下,与速度方向相同,故小球做加速运动,因弹力逐渐增大,合力减小,加速度减小;随着小球向下运动,弹簧的弹力增大,当弹簧的弹力大于重力沿斜面向下的分力后,小球的合力沿斜面向上,加速度沿斜面向上,与速度方向相反,小球做减速运动,弹力增大,合力增大,加速度也增大;综上可知,加速度先减小后反向增大,小球速度先增大后减小,故B、C正确,A、D错误.4.答案：C解析：由于3木块一起做匀加速运动,所以质量为的木块对质量为的木块有水平向右的静摩擦力.质量为的木块受重力
11、、绳的拉力、上下面的弹力和的静摩擦力共5个力的作用,A错误.对系统整体受力分析,得,对质量为的物块受力分析,得;对受力分析,得.联立可得,F增大到时,轻绳上的力才达到临界值,故C正确,B、D错误.5.答案：BD解析：剪断轻绳的瞬间,绳的弹力立即消失,而弹簧弹力保持不变;对b,根据牛顿第二定律可得,解得,方向向下;c上面的弹簧在轻绳剪断前的弹力大小等于三个物块的总重力,即,剪断轻绳后,对c根据牛顿第二定律可得,解得,方向向上,故A错误,B正确.剪断轻绳后,在a、b下落过程中,二者在开始的一段时间内加速度不同,所以两者不会保持相对静止,故C错误.剪断轻绳后,a、b下落过程中加速度相等的瞬间,二者均
12、不受弹簧弹力,即两者之间的轻弹簧一定处于原长状态,此时二者的加速度都为g,故D正确.6.答案：D解析：由图像可知,01s内,物体做匀加速赶线运动,其加速度大小为;13s内,物体做匀减速点线运动,其加速度的大小为。根据牛顿第二定律,01s有,13s有,解得,。故D正确,A、B、C错误。7.答案：BC解析：从0到时刻,对整体,根据牛顿第二定律得,得,则知拉力F逐渐增大;从时刻分离,时间内,对B分析,根据牛顿第二定律得,得,拉力F不变,故A错误;由图可知,时刻分离,此时刻对A根据牛顿第二定律有,解得,开始时有,又,联立解得,故B正确,D错误;由图可知,题时刻A的加速度为零,速度最大,根据牛顿第二定律
13、和胡克定律有,得,故C正确.8.答案：C解析：设物体的质量为m,阻力大小为f,上升的最大高度为h、 则上升时的加速度大小为,下降时的加速度大小为,由运动学公式得: 可得解得9.答案：B解析：设消防队员最大速度为v,则加速过程中的平均速度和减速过程中的平均速度都是,故全程的平均速度是.则,解得,故A错误.设消防队员加速过程和减速过程的加速度大小分别为和.由题知,加速过程有,减速过程有.根据速度公式,有,.联立解得,.故,故B正确.由速度公式得,所以加速与减速过程的时间之比为,故D错误.由位移公式得,加速与减速过程的位移之比为,故C错误。10.答案：D解析：因弹簧处于压缩状态,则小车和斜面的整体在
14、水平方向受到的合外力向左,则小车一定有向左的加速度的分量,即小车的加速度一定沿斜面向下,即小车可能匀加速向下运动,也可能匀减速向上运动,选项A、B错误;若小车匀加速向下运动,则斜面体对小车摩擦力沿斜面向上,若小车匀减速向上运动,则斜面体对小车摩擦力沿斜面向下,选项C错误;对小车和斜面的整体在竖直方向,因小车加速度沿斜面向下,有竖直向下的分量,可知小车失重,即地面对斜面体的支持力一定小于斜面体和小车的总重力,选项D正确;故选D。11.答案：C解析：物体在上升过程中受到重力和阻力,两力方向相同都竖直向下,根据牛顿第二定律可得,所以,物体在下降过程中受到竖直向下的重力和竖直向上的阻力,根据牛顿第二运
15、动定律可得，带入数据可得,选C。12.答案：C解析：在光滑段运动时,物块处于平衡状态,因此有,.当它们刚运行至轨道的粗糙段时,系统有水平向右的加速度,此时有两种可能,一是物块仍相对静止,竖直方向加速度为零,则仍成立,但因此绳的张力将减小,而地面对的支持力不变;二是物块相对于向上滑动,具有向上的加速度,因此绳的张力减小,地面对的支持力增大,C正确.13.答案：C解析：由题意知,AB长度是BC长度的两倍,设AB面的倾角为,BC面的倾角为,可得,可得,所以c仍静止,不受摩擦力作用,所以A、B、D错误;C正确。14.答案：C解析：由甲图可知，物块m匀速运动，故，物块M匀速运动，故。联立解得。乙图中，对M有对m有联立解得，故C正确。15.答案：1.4N8N2.0.43.14m解析：1.当时,物块处于静止状态,所受摩擦力为静摩擦力,由图甲及平衡条件可知;当以后,物块处于运动状态,所受摩擦力为滑动摩擦力,以后,物块做匀速直线运动,由图甲及平衡条件可知;2.从图乙可以看出,在至的过程中,物块做匀加速运动,加速度大小为,根据牛顿第二定律可得,解得物块的质量为,根据滑动摩擦力的计算公式可得,解得;3.撤去外力后物块做匀减速运动,加速度大小为,物块减速的时间为.匀减速的位移为,内的位移为.内的位移为,所以总位移为.