物理4牛顿运动定律(一)

1、4、牛顿运动定律一第i卷（选择题共40分）一、单项选择题（每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。）1. 牛顿在总结c雷恩、j沃利斯和c惠更斯等人的研究结果后，提岀了著名的牛顿第三定律，阐述了作 用力和反作用力的关系，从而与牛顿第一和第二定律形成了完整的牛顿力学体系。下列关于作用力和反作用力 的说法正确的是（）a. 物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力b. 物体对地面的压力和地面对物体的支持力互相平衡c人推车前进，人对车的作用力大于车对人的作用力d.物体在地面上滑行，不论物体的速度多大，物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力始终大小相等 【答案】d【解析】

2、作用力与反作用力同时产生，同时消失，故a错误；物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对 作用力与反作用力，他们作用在两个物体上，故不能相互平衡，所以b错误，人推车前进时，人对车 的作用力与车对人的作用力是一对作用力与反作用力，故大小相等，所以c错误；物体对地面的摩擦 力与地面对物体的摩擦力是一对作用力与反作用力，故大小始终相等，所以d正确。2. 如图所示是滑梯简化图，一小孩从滑梯上/点开始无初速度下滑，在力3段匀加速下滑，在3c段匀减速下 滑，滑到c点恰好静止，整个过程中滑梯保持静止状态。假设小孩在力段和bc段滑动时的动摩擦因数分别为“i和“2 , ab与3c长度相等，则（）a. 整个过程中

3、地面对滑梯始终无摩擦力作用b .动摩擦因数“1 +“2 = 2tan&c小孩从滑梯上/点滑到c点先超重后失重d.整个过程中地面对滑梯的支持力始终等于小孩和滑梯的总重力【答案】b【解析】小孩在段匀加速下滑，地面对滑梯有向右的摩擦力；在bc段匀减速下滑，地面对滑梯有向左的摩 擦力；选项a错误。小孩从滑梯上/点滑到c点先失重后超重，选项c错误。整个过程中地面对滑梯 的支持力先小于小孩和滑梯的总重力，后大于小孩和滑梯的总重力。选项d错误。小孩在mb段加速度 4 =g（sin0-cos0）,在ab段加速度大小勺=g（“2cos0 sin0），由匀变速直线运动规律和题述可知：竺二旦联立解得：动摩擦

4、因数=2tan 2q 2a23. 如图所示.，在圆锥形内部有三根固定的光滑细杆，力、b、c为圆锥底部同一圆周上的三个点，三杆力心bb、 cc与水平底面的夹角分别为60。、45。、30%每根杆上都套着一个小滑环（图中未画出），三个滑环分别 从b、c处由静止释放（忽略阻力），用“、込、心依次表示各滑环到达力、b、c所用的时间，则（）a. / >（2 > 丫3b. ta <t2 <t3c. tx =t3<t2d. / =（3 > t2【答案】d 【解析】三根固定的光滑细杆在水平面上投影相等，设投影长度为d ,则有必= /cos6（t, bb = r/cos45&#

5、176;, cc = d/cos30°,小滑环沿三根光滑细杆下滑，a.两弹簧的伸长量之比为*可求得松脱瞬间小球的加速度为g3选b正确acd错误。d / cos 60： = gsin60t；; d / cos 45° = gsin45t；; d/cos 30° = gsin30y?;联立解得t =t = ,（2= j即/=/，选项d正确1yg sin 60° cos 60"2 g sin 45° cos 451324. 如图所示，两轻质弹簧g、b悬挂一小铁球处于平衡状态，a弹簧与竖直方向成30°角，b弹簧水平，°、b

6、两弹簧的劲度系数分别为岛、k2 ,重力加速度为g ,则（）b. a、b两弹簧的伸长量之比为生kc. 若弹簧b的左端松脱，则松脱瞬间小球的加速度为&2d. 若弹簧b的左端松脱，则松脱瞬间小球的加速度为v3g 【答案】b【解析】将弹簧a的弹力沿水平和竖直方向分解，如图所示，则 7； cos30°=加g,7； sin 30° =7；,结合胡克定律可求得 a、两弹簧的伸长量之比为当，结合牛顿第二定律k、5. 如图所示，水平传送带力、两端相距,工件与传送带间的动摩擦因数尸0.4。工件滑上/端瞬时速度vxi=5m/s ,达到b端的瞬时速度设为vb，则（）a .若传送带不动，则v

7、s=3m/sb若传送带逆时针匀速转动，则仏3m/sc .若传送带以某一速度顺时针匀速转动，则一定仏3m/sd .若传送带以2m/s顺时针匀速转动，则vs=2mls【答案】a【解析】若传送带静止，工件划上传送带后匀减速运动，加速度:卜二v , a要匀减速到0发生的位移2(7"年亠25所以滑动到端时速度还没有减少到。，因此“些解得vs=3m/s , a对。若传送带逆时针转动，则工件相对传送带向右，摩擦力向左，仍是匀减速运动，但减 速到0之前就已经到达b端，末速度与之前匀减速一样仍是y=3m/s , b错。若传送带顺时针转动的速 度大于5m/s ,工件会先匀加速到传送带速度后匀速末速度一定

8、会大于3m/s ,若传送带速度小于工件初 速度5m/s ,工件先减速到传送带速度后匀速，但工件减速的最小速度也就是一直匀减速的末速度 vb=3m!s , c错。若传送带速度是2m/s ,工件也不可能减小到2m/s ,因为当工件减速到3m/s时就 已经到达b端，d错。6. 如图所示，一固定光滑杆与水平方向夹角为&，将一质量为勺的小环套在杆上，通过轻绳悬挂一直质量为加2 的小球，静止释放后，环与小球保持相对静止以相同的加速度为冬一起下滑，此时绳子与竖直方向夹角为， 下列说法正确的是（）bb . ma不变，则加2越大，0越小c . o-fi 与 m,、m2 无关d .杆对小环的作用力大于+【

9、答案】c【解析】以整体为研究对象，分析受力情况，如图，根据牛顿第二定律得： （7+加2）gsino = （/w1 + /?2） a ,得：a = gsino, n = （tn、+ mj gcoso 再对小球研究可知，其合力大小为f = m2gsino ,等于重力沿杆向 下方向的分力，则细线与杆垂直，则由几何知识得，二0，与 环和小球的质量无关.故c正确，abd错误。7 .如图，在光滑的水平面上，叠放着两个质量分别为m的物体（加<m），用一水平恒力作用在加物体上，两物体相对静止地向右运动。现把此水平力作用在m物体上，则以下说法正确的是（）a. 两物体间的摩擦力大小不变b. m受到的合外力与

10、第一次相同c. m受到的摩擦力增大d. 两物体间可能有相对运动【答案】b【解析】用一水平恒力作用在刃物体上，两物体相对静止地向右运动，以7、m组成的整体为研究对象，根据 f牛顿第二定律知，加速度g二，以m为研究对象，根据牛顿第二定律知，两者之间的静摩擦m-y m力f = ma = ,当水平力作用在m物体上时，假设保持相对静止，整体的加速度m + mfmf= a ,隔离对加分析，两者之间的摩擦力f' = ma' =< f ,可知假设成立，两者之间仍然保持相对静止，加速度不变，m受到合外力=ma故b正确，a、c、d错误。m+mm+m8 .物体儿b都静止在同一水平面上，它们的质

11、量分别为刃力、与水平面间的动摩擦因数分别为妙、阳, 用水平拉力f分别拉物体/、b ,所得加速度a与拉力f关系图线如图中力、3所示，则（）a a>mbb “产“莎 a<mbcm产叫d“r% %>伽 【答案】c【解析】物体在水平面上运动时，受水平拉力f、重力加g、水平面的支持力n和滑动摩擦力/作用，根据牛顿第二定律，在水平方向上有:f：f=ma，在竖直方向上有：n-g=o，根据滑动摩擦定律有：/=“n ,联立以上三式解得：a=-ig ,即a与拉力f呈一次函数关系，对照图象可知，图象中两图线的斜 m率关系为：ka>kb ,即：ma<mb ,两图线的纵截距关系为：|如&g

12、t;|仇| ,即：“才>“3，故选项c正 确。9.如图甲所示，轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一小物体（物体与弹簧不连接），初始时物体处于 静止状态。现用竖直向上的拉力f作用在物体上，使物体开始向上做匀加速直线运动，拉力f与物体位移x的关系如图乙所示（g=10m/s2）,则下列结论正确的是（a. 物体与弹簧分离时，弹簧处于压缩状态b. 物体的质量为3 kgc. 物体的加速度大小为5 m/s2d. 弹簧的劲度系数为7. 5 n/cm【答案】c【解析】初始，物体静止在弹簧上面，弹簧弹力与重力平衡，施加f后即为合力所以有10n二加，此后物体匀加 速上升，弹力逐渐变小，当弹簧恢复原长后，物

13、块和弹簧分离，选项a错，合力为30a-mg = ma , 整理得物体重力mg = 20n，质量m = 2kg，选项b错。加速度a = 5m/s2，选项c对。从初始弹簧 弹力等于重力到弹簧恢复原长，位移为4cm ,即弹力等于重力时，弹簧形变量为 x=4cm ,劲度系数k = ! = 5n/cm，选项 d 错。x10 .如图所示，一根轻绳跨过定滑轮，两端分别系着质量为加2的小物块，®放在地面上，加2离地面有一定高度。当刃2的质量发生变化时，®上升的加速度。的大小也将随之变化。已知重力加速度为g,图中能正【答案】d【解析】当m2 > 时，加加速上升，对加冇t-mg =对加?

14、冇= m2a ,联立并化简得a = g可以看出q与不是线性关系，并且当m2 = 时<7 = 0,m2远大于刃时a t g ,加2 +护所以d正确。第ii卷（非选择题共60分）二、实验题（本题共2小题，共16分。）11.（6 分）如图1所示，打点计时器固定在斜面的某处，让一滑块拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下。图2是某 同学实验时打出的某条纸带的一段。图1(o a *c 1 897971（单位：cm）已知打点计时器使用的交流电频率为50hz ,利用该纸带中测出的数据可得滑块下滑的加速度大小。二_ m/s2o为了测出滑块与斜面间的摩擦力，该同学已经测出斜面的长度/及高度力，他还需要测量的

15、物理量是利用测得的量及加速度m表示摩擦力的大小/=h【答案】（1 ） 4.0，滑块质量加f = m（yg-a）【解析】由x = at2可得滑块下滑的加速度大小67 = 4.0m/52o由牛顿第二定律，mgsin0- f = ma ,hsin& = /?/l，联立解得/ = 77?(yg-a)12 . ( 10 分)现要用如图所示的装置探究“加速度与物体受力的关系”。小车所受拉力和及其速度可分别由拉力传感器和 速度传感器记录下来。速度传感器安装在距离厶二48.0cm的长木板的/、b两点。速度传感器拉力传感器速度传感器由(1)实验主要步骤如下： 将拉力传感器固定在小车上； 平衡摩擦力，让小

16、车在没有拉力作用时能做运动； 把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连； 接通电源后自c点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力f的大小及小车分别到达力、3时的速率vax vb ；改变所挂钩码的数量，重复的操作。(2 )下表中记录了实验测得的几组数据，必-巧是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式g 二o表中的第3次实验数据应该为a=m/s2 (结果保留三位一亘效数字' °次数f(n)必一记(碌2 )a ( m/s2 )10.600.770.8021.041.611.6831.422.3442.624.654.8453.005.495.72(

17、3)如图所示的坐标纸上已经绘出了理论上的/f图象。请根据表中数据，在坐标纸上作出由实验测得的-f图线。(4)对比实验结果与理论计算得到的两个关系图线,分析造成上述偏差的主要原因是【答案】(1 )匀速直线(2 )哙122.44(3 )如图(4)没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大 【解析】(1 )平衡摩擦力后，小车在没有拉力作用时， 应该能做匀速直线运动。(2 )小车从a到b匀加速运动，由运动学公式=2al ,得加速度a =(% 一匕)2l将表中第3次实验数据v； - v； = 2.34和厶=0.48m代入上式，解得a = 2.44m/ &(3 )描点后作出a#图象如图所示(4)实验所

18、得图线为直线，但不过原点，当f有一定数值时，小车加速度仍为0 ,说明没有完全平衡 摩擦力，也可能拉力传感器读数存在误差，即读数偏大三、计算题(44分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后的答案的不能得分，有 数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。)13 . ( 10 分)如图所示，一细绳跨过装在天花板上的滑轮，细绳的一端悬挂一质量为m的物体，另一端悬挂一载人的梯 子，人的质量为加，系统处于平衡状态。不计摩擦及滑轮与细绳的质量，要使天花板受力为零，人应如何运 动？【答案】要使天花板受力为零，须使细绳中的拉力为零，物体m应做自由落体运动， 故梯子应以加速度g向上匀加速运

19、动。人对梯子的作用力向上，人应向下加速运动。 最初人梯系统处于平衡状态，即mg = mg+ m梯g 设人与梯子之间的相互作用力为f,人向下的加速度为对梯子运用牛顿第二定律f-加悌g =加梯g兰2m m对人运用牛顿第二定律f + mg = ma，解得q =gm2 m m故人应以g的加速度向下加速运动，才能使天花板受力为零。m14. ( 10 分)倾角为&的光滑斜面上，一劲度系数为的轻弹簧连接质量分别为加|、刃2的甲、乙两小物块。开始时，两 物块在光滑挡板作用下静止在斜面上。现作用在乙物块一平行于斜面向上的力，使乙物块以加速度g匀加速 运动。问：(1 )经多长时间物块甲离开挡板？(2)从开

20、始到物块甲恰好离开挡板的过程中，作用在乙物块上的力的最大值和最小值分别是多大？(1)甲刚好离开挡板时乙车发生的位移【答案】m,gsin | m2gsin0 kk1 9又x = _a广2联立解得：2(% + 加2)gsinka(2 )乙刚开始运动时作用在乙物块上的力最小fn = m2a甲刚好离开挡板时作用在乙物块上的力最大斥吨-(fnagsin0 + m2gsin0) = m2a15 . （ 12 分）如图甲所示，质量为w=1 kg的物体置于倾角为加37。的固定斜面上(斜面足够长)，对物体施一平行于斜 面向上的拉力f , /=2 s时撤去拉力，物体运动的部分v-t图象如图乙所示(g取10 m/s2 , sin37°=0.6 , cos37°=0.8 )求:(1 )拉力f的大小；(2 )4s末物体的速度“乙【答案】()物体在前2 s内沿斜面加速上升，根据牛顿第二定律有：f - mg sin 37° - /limg cos37° =由速度图象可知加速度：a=5 m/s2在第3 s内物体减速上升，根据牛顿第二定律有：-加gsin37° -“刃geos37° = ma2由速度图象可知加速度：a2 =-