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1、人教版（新课程标准）高中物理必修1第四章牛顿运动定律单元练习一、单选题1.在水平冰面上，一辆质量为1x103kg的电动雪橇做匀速直线运动，关闭发动机后，雪橇滑行一段距离后停下来，其运动的v-t图象如图所示，那么关于雪橇运动情况以下判断正确的是（）A.关闭发动机后，雪橇的加速度为-2 m/s2 B.雪橇停止前30s内通过的位移是150 mC.雪橇与水平冰面间的动摩擦因数约为0.03 D.雪橇匀速运动过程中发动机的功率为5xl03W2.如图所示，某段滑雪场的雪道倾角为30。，质 量 为5 0 k g的运动员从距底端高为1 0 m 处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度大小为3 m/s2。取重力加速
2、度大小g=10m/s2。该运动员在雪道上下滑的过程中克服摩擦力所做的功为（）3.运动物体所受空气阻力与速度有关，速度越大，空气阻力就越大。雨滴形成后从高空落下，最后匀速落向地面。能反映雨滴在空中运动的整个过程中其速度变化的是（）4.2020年 5 月 5 日，长征五号B 运载火箭在海南文昌首飞成功，正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。如图，火箭点火后刚要离开发射台竖直起飞时（）A.火箭处于平衡状态 B.火箭处于失重状态 C.火箭处于超重状态 D.空气推动火箭升空5.图为“歼 20”战机在珠海航展上进行大仰角沿直线加速爬升的情景，能正确表示此时战机所受合力方向的是A.B.C.D.6.荡
3、秋千是人们平时喜爱的一项休闲娱乐活动。如图所示，某同学正在荡秋千，A 和 B 分别为运动过程中的最低点和一个最高点。若忽略空气阻力，则下列说法正确的是（）A.在经过A 位置时，该同学处于失重状态B.在 B 位置时，该同学受到的合力为零C.由 A 到 B 过程中，该同学的机械能守恒D.在 A 位置时，该同学对秋千踏板的压力大于秋千踏板对该同学的支持力7.一质量为1kg的质点静止的处于光滑的水平面上，从 t=0时起受到如图所示水平外力F 作用，下列说法正确 的 是（）A.02s内外力的平均功率是12.5WB.第 2 秒内外力所做的功是4JC.前 2 秒的过程中，第 2 秒末外力的瞬时功率最大 D.
4、第 1秒末外力的瞬时功率为6W8.宇航员乘坐宇宙飞船环绕地球做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（）A.宇航员处于完全失重状态 B.宇航员处于超重状态C.宇航员的加速度等于零 D.地球对宇航员没有引力9.某机动车以恒定的功率在平直公路上行驶，所受的阻力的大小等于车重的0.2倍，机动车能达到的最大速度为20m/s。则当机动车的加速度为3m/s2时，其速度为（重力加速度g 取 10m/s2）（）A.2m/s B.4m/s C.8m/s D.lOm/s10.质量为m 的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P,且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v,那么当汽车的车速
5、为：时，汽车的瞬时加速度的大小为（）A.-B3 C.曳 D.空m mv mv mv11.如图所示，光滑水平面A B与竖直面内的粗糙半圆形导轨在B 点相接，导轨半径为R。一个质量为m 的物体将弹簧压缩至A 点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，它经过B 点的速度为V I,之后沿半圆形导轨运动，到达C 点的速度为V2。重力加速度为g。在本题的求解过程中，没有直接利用牛顿运动定律，其原因有（）A.弹簧推物块过程中，由于弹簧弹力不是恒力，因此牛顿运动定律不成立B.物块脱离弹簧到B 的过程，满足动量守恒的条件，可以不使用牛顿运动定律C.物块从B 到 C 的过程，受变力作用、做曲线运
6、动，因此牛顿运动定律求解会很繁琐D.物块从B 到 C 的过程，机械能不守恒，这不满足牛顿运动定律应用的条件12.物体放在水平地面上，在水平拉力的作用下，沿水平方向运动，在 0 6 s内其速度与时间关系的图象和拉力的功率与时间关系的图象如下图所示，由图象可以求得物体的质量为（取 g=10m/s2）（）13.物体受到水平推力F 的作用在粗糙水平面上做直线运动。通过力和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t 变化的规律分别如图甲、乙所示。取 g=10m/s2,则下列说法正确的是（）甲 乙A.物体的质量m=lkg B.物体与水平面间的动摩擦因数-0.5C.第 2 s内物体克服摩擦力做的功W=2J
7、D.前 2 s内推力F 做功的平均功率P=3W14.一质量为2kg的物块静止放在粗糙水平地面上。从 t=0 时刻开始，物块受到水平推力的作用并开始运动，t=2 s 时撤去水平推力，t=6 s 时物块停止运动，此过程中物块的运动速度v 与时间t 变化的关系图像如图所示，重力加速度g=10m/s2。则（）A.水平推力大小为ION B.t=1 s 时刻水平推力的瞬时功率为50WC.整个过程中物块克服摩擦力做功为150J D.物块与水平地面之间的动摩擦因数为0.515.如图所示，某滑草场有两个坡度不同的斜草面A B和 AB，（均可看作斜面）。质量不同的甲、乙两名游客先后乘坐同一滑草板从A 点由静止开始
8、分别沿A B和 AB，滑下，最后都停在水平草面上，斜草面和水平草面平滑连接，滑草板与草面之间的动摩擦因数处处相同，下列说法正确的是（）A.甲沿斜面下滑的时间比乙沿斜面下滑的时间长 B.甲、乙经过斜面底端时的速率相等C.甲、乙最终停在水平草面上的同一位置 D.甲沿斜面下滑过程中克服摩擦力做的功比乙的大16.2019年 5 月 2 1 日，中国选手王宇在国际田联世界挑战赛南京站跳高比赛中，以2 米 31的优异成绩夺得冠军。如图所示，跳高运动员离开地面后，在空中经历了上升和下落两个过程，则运动员（）A,上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态B.上升过程处于失重状态，下落过程处于超重状态C.上升和
9、下落过程均处于超重状态D.上升和下落过程均处于失重状态17.如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2 m 的 A、B 两个物体，A、B 间的最大静摩擦力为nmg,现用水平拉力F 拉 B,使 A、B 以同一加速度运动，则拉力F 的最大值为（）m mA.|img B.2pmg C.311mg D.4pmg18.起重机通过一绳子将货物向上吊起的过程中（忽略绳子的重力和空气阻力），以下说法正确的是（）A.当货物匀速上升时，绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力是一对平衡力B.无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力大小都等于货物对绳子的拉力大小C.无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力大小总大于货物的重力大小D.
10、若绳子质量不能忽略且货物匀速上升时，绳子对货物的拉力大小一定大于货物的重力19.如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F 的拉力作用，而左端的情况各不相同：中弹簧的左端固定在墙上，中弹簧的左端受大小也为F 的拉力作用，中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零，以 h、1 2、1 3、14依次表示四个弹簧的伸长量，则 有（）。|W W W V-砥A 2 B./4=3 I3 D2 1 420.如图所示，轻弹簧上端固定，下端拴着一带正电小球Q,Q 在 A 处时弹簧处于原长状态，Q 可在C 处静
11、止。若将另一带正电小球q 固定在C 正下方某处时，Q 可在B 处静止。在有小球q 的情况下，将 Q 从 A 处由静止释放，则 Q 从 A 运动到C 处的过程中（）Ocq A.Q 运动到C 处时速率最大C.Q 的机械能不断增大B.Q、q 两球与弹簧组成的系统机械能不断减少D.加速度大小一直减小二、综合题21.如图所示，质量为M=lkg的滑板静止在足够大的粗糙水平地面上，左端紧靠固定的挡板，滑板A B段是半径为R=0.8m的四分之一光滑圆弧面，BC段是一较长的粗糙水平面，两段相切于B 点。将一质量为m=lkg的滑块从A 点由静止释放，它经B 点后沿BC方向运动，最后和滑板相对静止。已知滑块与滑板B
12、C段间的动摩擦因数阳=0.3,滑板与地面间的动摩擦因数2=0.1,重力加速度取g=10m/s2,滑块可视为质点。求：(1)滑块运动到B 点时对滑板的压力；(2)滑块与滑板间因摩擦而产生的热量。22.在星球M 上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P 轻放在弹簧上端，P 由静止向下运动，物体的加速度a 与弹簧的压缩量x 间的关系如图中实线所示。在另一星球N 上用完全相同的弹簧，改用物体Q 完成同样的过程，其 a-x 关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M 的半径是星球N 的 3 倍，求：(1)Q 和 P 的质量之比是多少；(2)星球M 和星球N 的密度之比为多少。2
13、3 .如图，用“打夯”的方式把松散的地面夯实。某次打夯时，两人同时通过绳子对重物各施加一个恒力，力的大小均为32 0N,方向都与竖直方向成37。，重物离开地面30c m 后停止施力，最后重物落地并把地面砸深2 c m。己知重物的质量为5 0k g,g取 l Om tf ,c o s37=0.8 o S R：（计算结果保留两位有效数字）（1）两人同时用力时重物的加速度大小；（2）重物刚落地时的速度大小；（3）重物对地面的平均冲击力大小。2 4.如图所示，倾 角。=30。的传送带A B 长 L=1 6.2 5 m,以速度v=5 m/s逆时针传动，先把质量M=0.5 k g 的木块轻轻地放在传送带的
14、最上端B 处，木块与传送带间的动摩擦因数产白。当木块被传送t=l s时，一颗质量 m=1 0g 的子弹以速度vo=5 OOm/s沿木块运动的反方向击中木块并穿出，穿出速度vi=2 5 0m/s,以后每隔1 s就有一颗相同的子弹以相同的方式射入和射出木块、设子弹穿过木块的时间极短，且子弹和木块之间的作用力保持恒定，木块质量不变且可视为质点，g=1 0m/s2，求：（1）在被第一颗子弹击中前，木块运动的距离；（2）木块在到达传送带最下端A 之前，最多能被多少颗子弹击中；（3）在木块由B 运动到A 的过程中，子弹和木块组成的系统所产生的总热量以及传送带对木块做的总功。答案解析部分一、单选题1.【答案
15、】D【解析】A.关闭发动机后，雪橇的加速度为a=臂 m/s2=0.5 m/s2A 不符合题意；B.雪橇停止前30s内通过的位移是s=1 x（30+1 0）x l 0m=2 00mB 不符合题意；C.关闭发动机后a=0.5 m/s2解得产0.05C 不符合题意；D.雪橇匀速运动过程中发动机的功率为P=Fv=|im g v=5 x 1 03WD 符合题意。故答案为：Do2 .【答案】C【解析】根据牛顿第二定律m,g sin 30o-f=ma解 得 f MOON则克服摩擦力所做的功wf=/焉=1 00 x 2 0J=2 000J故答案为：Co3.【答案】C【解析】下落的过程中速度越来越大，受到空气阻
16、力越来越大，根据牛顿第二定律mg-/=m a加速度越来越小，速度增加的越来越慢，在vt图象中斜率越来越小，因此C符合题意，ABD不符合题意。故答案为：C。4 .【答案】C【解析】A.火箭点火后刚要离开发射台竖直起飞时，火箭向上得到的反冲力大于其本身的重力，火箭具有向上的加速度，不是处于平衡状态，A不符合题意；B C.当物体做向下加速运动或向上减速运动时，物体处于失重状态；当物体做向上加速运动或向下减速运动时，物体处于超重状态。火箭刚要离开发射台时，是在向上做加速运动，此时火箭处于超重状态，B 不符合题意，C 符合题意；D.火箭点火后，火箭向下喷出高速大量气体，根据反冲运动，火箭本身获得向上的很
17、大反冲力来推动火箭升空，D 不符合题意。故答案为：C。5.【答案】B【解析】“歼 20”战机大仰角沿直线加速爬升，说明加速度方向与速度方向相同，合外力方向与加速度方向又相同，所以合力方向与速度方向相同，即为方向。故答案为：Bo6.【答案】C【解析】A.在 A 位置时，该同学的加速度竖直向上，处于超重状态，A 不符合题意；B.在 B 位置时，该同学的速度为零，向心力为零，即沿绳子方向的合力为零，其合力等于重力沿圆弧切向分力，不为零，B 不符合题意；C.该同学由A 到 B 的过程中，受到重力和拉力，拉力的方向始终与速度方向垂直，拉力不做功，只有重力做功，机械能守恒，C 符合题意；D.根据牛顿第三定
18、律知，在 A 位置时，该同学对秋千踏板的压力等于秋千踏板对该同学的支持力，D 不符合题意。故答案为：Co7.【答案】C【解析】A B.由图可知，0 1s内，水平外力Fi=3N,质点位于光滑水平面上，由牛顿第二定 律 有 F i=m 的解得%=3m/s2第 1s末物体的速度=3m/s第 1s内的位移为%!=1 彳=|m外力做的功为Wi=/逐1=|j第 2 s内物体的加速度为F2=m a2解得 a2-2m/s2第 2s末物体的速度v2 v-i +a2t2=5m/s第 2 s内 物 体 发 生 的 位 移 为+之。2%=4m外力做的功为w2=F2X2=8故 0 2s内平均功率是P=%产=等W=6.2
19、5WA B 不符合题意：C D.第 1s 末功率为 Pi=F/i=3 x 3W=9W第 2s 末功率为 P2=F2V2=2 x 5W=10WPC 符合题意，D 不符合题意。故答案为：C8.【答案】A【解析】A B.宇航员乘坐宇宙飞船环绕地球做匀速圆周运动时，万有引力充当做圆周运动的向心力，则宇航员处于完全失重状态，A 符合题意，B 不符合题意；C.宇航员随宇宙飞船做匀速圆周运动，则加速度不等于零，C 不符合题意；D.地球对宇航员仍有引力作用，D 不符合题意。故答案为：A。9.【答案】C【解析】设汽车质量为m,则汽车行驶时的阻力Ff=0.2mg当机动车的加速度为3m/s2时，据牛顿第二定律F-F
20、 f=ma解得 F=O.Smg汽车的功率p=Fv当汽车速度最大时，汽车所受的牵引力F=Ff则 有P=Fvm解 得v=8m/s故答案为：C。10.【答案】C【解析】汽车速度达到最大后，将匀速前进，此时牵引力尸 1 与摩擦力r大小相等，根据功率与速度关系公 式 P=F v 和共点力平衡条件有F i=fP=F1v当汽车的车速为:时，牵引力为匕 有此时根据牛顿第二定律有F2-f =m a联立以上方程可以得到mv故答案为：Co11.【答案】C【解析】A.牛顿运动定律既适用于恒力作用规律也适用于变力作用规律，A 不符合题意；B.物块脱离弹簧到B 的过程，由于水平面光滑，在水平方向上不受其他力，做匀速直线运
21、动，可以不使用牛顿运动定律，但该过程没有碰撞产生，所以不使用牛顿运动定律的原因，不是满足动量守恒，B 不符合题意；C.物块从B 到 C 的过程，受重力，摩擦力，轨道给的支持力，其中摩擦力和支持力为变力，且做曲线运动，因此牛顿运动定律求解会很繁琐，直接使用动能定理比较方便，C 符合题意；D.牛顿运动定律适用于一切宏观低速运动，无论机械能守恒不守恒，都适用，D 不符合题意。故答案为：Co12.【答案】B【解析】匀速运动时拉力等于摩擦力，Fz=a-=v 3匀加速运动拉力为恒力，V随时间均匀增大，所以P 随 t 均匀增大F尸 =5N,Fl-f=maV可得m=与 kgo故答案为：Bo13.【答案】C【解
22、析】A.由速度-时间图线知，在 23 s内，物体做匀速直线运动，可知推力等于摩擦力，可知4 2 N,在卜2 s内，物体做匀加速直线运动，由速度-时间图线知a=：m/s2=2m/s2根据牛顿第二定律得F2-f=ma代入数据解得m=0.5kgA 不符合题意；B.物体与水平面间的动摩擦因数=焉=(=0 4 0B 不符合题意；C.第 2s 内的位移 到=gat?x 2 x m =lm则物体克服摩擦力做功W=fx2=2xlJ=2JC 符合题意；D.前 2 s内位移久=之或？=3 x 2 x 12m=lm则推力F 做功的大小WF=F2X=3X1J=3J则平均功率P=?=|W=1.5WD不符合题意。故答案为
23、：C。14.【答案】C【解析】AD.物体加速运动时的加速度的=M=5 m/s 2减速运动时的加速度。2=詈=2.5 m/s2由牛顿第二定律F-卜 i m g=m a if=(i m g =m a 2解得口=0.25F=15 NAD不符合题意；B.t=l s时刻物体的速度为vi=a t i=5 m/s则水平推力的瞬时功率为P i=Fvi=7 5 WB不符合题意；C.整个过程中物块位移 =g x 6 x 10 m=3 0 m克服摩擦力做功为W f=|i m g x=15 0 JC符合题意。故答案为：C o15 .【答案】C【解析】A B.设滑道的倾角为。，动摩擦因数为小滑沙者在由斜面滑到水平面的过
24、程中，由动能定理m g h-umgcosd -=-m v2 0产 S i n d 2由于A B，与水平面的夹角小于AB与水平面的夹角，所以得知甲在B点的速率大于乙在B，点的速率。对滑沙者受力分析，由牛顿第二定律得mgsind-fimgcosd=ma故滑沙者在斜面上下滑的加速度a=gsind-g c o s6可知，倾角大的下滑时的加速度大，再根据速度关系丫=a t 知，乙下滑时间较长，AB不符合题意；C.再对滑沙者滑行全过程用动能定理可知mgh.-iimgcQsG-fimgs=0-0得九一 九 c o t e s=o即 hcotd+s=-水平位移为/icotO+s=；为定值，与斜面的倾角无关，所
25、以他们将停在离出发点水平位移相同的位置，C符合题意；D.由A B分析知，甲到达地面时的速率大于乙到达地面时的速率，而质量的不同，因此无法比较克服摩擦力做功的多少，D 不符合题意。故答案为：Co16.【答案】D【解析】A B CD.加速度方向向上超重，加速度方向向下是失重，上升过程运动员减速上升，加速度方向向下，处于失重状态，下落过程运动员加速下降，加速度方向向下，处于失重状态，ABC不符合题意D 符合题意。故答案为：D。17.【答案】C【解析】解：当 A B间的静摩擦力达到最大时拉力F 达到最大，根据牛顿第二定律得对 A 物体：pfmg=ma得 a=|ig对整体：F=(2m+m)a得：F=3m
26、a=3pmg故答案为：C.18.【答案】B【解析】绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力是作用力和反作用力，A 不符合题意；无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力总是作用力和反作用力，故它们大小相等，B 符合题意；当货物减速上升时，加速度向下，绳子对货物的拉力大小一定小于货物的重力大小，此时货物处于失重状态，C 不符合题意；若绳子质量不能忽略且货物匀速上升时，绳子对货物的拉力大小一定等于货物的重力，D 不符合题意.故答案为：B19.【答案】B【解析】由于弹簧质量不考虑，所以四种情况下弹簧的伸长量只由力F 决定，因它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，即 F 相同，则弹簧的伸长量相同，A
27、CD不符合题意，B 符合题意。故答案为：B。2 0.【答案】B【解析】A.q在C正下方某处时，Q在B处受力平衡，速率最大，A不符合题意；B.从A到C,电场力做负功，系统机械能减小转化为电势能，B符合题意；C.Q的机械能等于Q的动能与重力势能之和，由 功 能 关 系 有=W弹 玳 电而弹簧弹力一直做负功，即W理 0 ,库仑力也一直做负功，即Wl（!0,则A E 2 一句）代入数值可得Q=6【解析】（1）利用动能定理求解物体到达最低点的速度，对处在最低点的物体进行受力分析，结合此时物体的速度，利用向心力公式求解物体对轨道的压力；(2)分别对两个物体进行受力分析，利用牛顿第二定律求解物体各自的加速度
28、；利用运动学公式求解物体与传送带的相对位移，摩擦力产生的热量用摩擦力的大小乘以两物体相对运动的距离即可。2 2.【答案】(1)解：设星球M 和星球N表面重力加速度分别为9M和9N，P、Q两物体质量分别为mP和 mQ,由牛顿第二定律 可 知m g -kx=m a由图可知=等mp X Qk _ _ao_WQ 2X0解 得*6(2)解：由(1)可 知柴=3由 G 7r=m g即 G M =gR2M =pnR3联解可得冒=1PN【解析】(1)对物体进行受力分析，利用牛顿第二定律求解物体的加速度，进而求解质量之比：(2)当不考虑天体自转，天体表面物体受到的重力等于万有引力，结合万有引力定律求解质量，结合
29、中心天体的体积求解密度。2 3.【答案】(1)解：从两人刚开始同时用力到重物压实地面后停下的整个过程，可分解为匀加速运动、竖直上抛运动和匀减速运动三个子过程，对应的加速度大小分别为a i、22=8和 23在加速过程，根据牛顿第二定律2F COS。一 m g =小的解得加速度 即=0.24m/s2(2)解：设两人刚停止用力时重物的速度为v o ,刚落地时速度为v,根 据 说=2 a*V2-VQ=2 gh联立解得v=2,5m/s(3)解：在最后的减速过程，有FN-m g =m a30 v2=2a 3/1 0解得地面对重物的阻力FN X 8.3 x 103N根据牛顿第三定律，重物对地面的平均冲击力F
30、N=Fw=8.3 x 103N【解析】（1）对物体进行受力分析，利用牛顿第二定律求解物体的加速度；（2）结合物体的加速度，利用运动学公式求解物体的末速度即可；（3）同理，利用运动学公式求解物体的加速度，利用牛顿第二定律求解物体的受力。24.【答案】（1）解：木块开始下滑的加速度Mgsind+/iMgcosd=Ma解得 a=1 Om/s2达到与传送带共速的时间L =：=0.5s位 移 S i =我=1.25m然后物块随传送带一起匀速下滑，则在0.5s 内下滑的距离S 2=2=2.5m则在被第一颗子弹击中前，木块运动的距离s =S i+S 2=3.7 5m（2）解：子弹穿过木块的过程中，动量守恒，
31、设向下为正方向，则有M v-m v o=M v J m v i代入数据得解得v（=0即木块从速度为零继续开始下滑3.7 5m 后遇到第二颗子弹，以此类推.，则由于传送带总长度为1 6.25m,则笠“4.3,则木块在到达传送带最下端A 之前，最多能被4 颗子弹击中。（3）解：对子弹和木块系统，每颗子弹穿过木块时产生的热能Qi 玲）一弓小说+得”避）带入数据解得Qi=943.7 5J则产生的总热量Q=4Q,=37 7 5J木块每一次下滑由动能定理Wi+Mgs-s i n 0 =解得 忆=_ 3.1 25J则 4 次下滑过程中传送带功对木块做功为Wf=4 W）=-1 2.5J第 4 颗子弹穿过木块后
32、，木块距离底端还有1.25m 的距离，此过程中木块加速下滑正好到达与传送带共速,则此过程中传送带对物块做功W2+M gsx-s i n e =|M v2解得 W2=3.1 25J则整个过程中传送带对木块做的总功W =W+W2=-9.37 5J【解析】（1）对物体进行受力分析，在沿斜面方向和垂直于斜面两个方向上分解，在沿斜面方向利用牛顿第二定律求解物体的加速度，结合运动学公式求解位移即可；（2）子弹和物体两个物体组成系统动量守恒，利用动量守恒定律列方程分析求解即可；（3）利用运动学公式求解物体与传送带的相对位移，摩擦力产生的热量用摩擦力的大小乘以两物体相对运动的距离即可；对物体进行受力分析，结合物体的初末速度，对物体的运动过程应用动能定理求解外力做功。