粤教版高中物理必修一4.5牛顿运动定律的应用练习4（含答案）

2022年新教材粤教版（2019）高中物理必修一4.5牛顿运动定律的应用同步练习一、多选题1．绝缘光滑斜面与水平面成α角，质量为m、带电荷量为﹣q（q＞0）的小球从斜面上的h高度处释放，初速度为v0（v0＞0），方向与斜面底边MN平行，如图所示，整个装置处在匀强磁场B中，磁场方向平行斜面向上．如果斜面足够大，且小球能够沿斜面到达底边MN．则下列判断正确的是（）A．匀强磁场磁感应强度的取值范围为0≤B≤mgB．匀强磁场磁感应强度的取值范围为0≤B≤mgcosαC．小球在斜面做变加速曲线运动D．小球到达底边MN的时间t=2ℎ2．一物体悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向运动，运动过程中物体的机械能与物体位移关系的图象如图所示，其中0﹣s1过程的图线为曲线，s1﹣s2过程的图线为直线．根据该图象，下列判断正确的是（）A．0﹣s1过程中物体所受合力一定是变力，且不断减小B．s1﹣s2过程中物体可能在做匀速直线运动C．s1﹣s2过程中物体可能在做变加速直线运动D．0﹣s1过程中物体的动能可能在不断增大3．如图所示，内壁光滑半径大小为R的圆轨道竖直固定在水平桌面上，一个质量为m的小球恰好能通过轨道最高点在轨道内做圆周运动。取桌面为重力势能的参考面，不计空气阻力，重力加速度为g。则小球在运动过程中其机械能E、动能Ek、向心力F向、速度的平方A． B．C． D．4．如图所示，物体A，B，C在水平外力F的作用下在水平面上一起向右做匀速直线运动，则有关A，B，C三个物体的受力情况，下列说法中正确的是（）A．物体A一定受5个力作用B．物体B可能受4个力作用，也可能受5个力作用C．物体C一定受3个力作用D．物体A可能受5个力作用，也可能受6个力作用5．在倾角θ=37°的光滑足够长斜面上有两个用轻弹簧连接的物块A和B，它们的质量分别m1=2kg、m2=3kg，弹簧的劲度系数为k=100N/m，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拉物块A使之沿斜面向上运动，当B刚要离开C时，A的速度为1m/s，加速度方向沿斜面向上，大小为0.5m/s2，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2，则（）A．恒力F=31NB．从用力F拉物块A开始到B刚离开C的过程中，A沿斜面向上运动0.3mC．物块A沿斜面向上运动过程中，A先加速后匀速运动D．A的速度达到最大时，B的加速度大小为0.5m/s26．三角形传送带以1m/s的速度逆时针匀速转动，两边的传送带长都是2m且与水平方向的夹角均为37°．现有两个小物块A、B从传送带顶端都以1m/s的初速度沿传送带下滑，物块与传送带间的动摩擦因数都是0.5，（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）下列说法正确的是（）A．物块A先到达传送带底端B．物块A，B同时到达传送带底端C．传送带对物块A，B均做负功D．物块A，B在传送带上的划痕长度之比为1：37．蹦极是一项非常刺激的体育项目，如图所示，某人从弹性轻绳P点自由下落，到a点绳子恢复原长，b点为人静静悬吊时的平衡位置，c点则是人从P点b自由下落的最低点。下列说法正确的是（）A．人在a到c运动过程中都做减速运动B．人在a到b运动过程中做加速度减小的加速运动，在b点时速度达到最大C．人在b到c运动过程中为加速度增加的减速运动，此阶段人处于超重状态D．此过程中人、绳以及地球组成的系统机械能守恒8．如图①所示，A、B两长方体叠放在一起，放在光滑的水平面上，物体B从静止开始受到一个水平变力的作用，该力与时间的关系如图②所示，运动过程中A、B始终保持相对静止．则在0～2t0时间内，下列说法正确的是（）A．t0时刻，A，B间的静摩擦力最大B．t0时刻，A，B的速度最大C．0时刻和2t0时刻，A，B间的静摩擦力最大D．2t0时刻，A，B离出发点最远二、填空题9．一列有8节车厢的动车组列车，沿列车前进方向看，每两节车厢中有一节自带动力的车厢（动车）和一节不带动力的车厢（拖车）．该动车组列车在水平铁轨上匀加速行驶时，设每节动车的动力装置均提供大小为F的牵引力，每节车厢所受的阻力均为f，每节车厢总质量均为m，则第4节车厢与第5节车厢水平连接装置之间的相互作用力大小为10．如图所示，细线的一端固定于倾角为45°的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球。当滑块至少以加速度a=向左运动时，小球对滑块的压力等于零，当滑块以a=2g的加速度向左运动时，线中拉力FT=。​11．质量为m的带正电的小球穿在光滑的绝缘细杆上，杆与水平面的夹角为α．杆底端B点处固定一个与小球电量相等的正电荷．将球从离B点为2L的A处释放．当小球到达AB中点时，小球加速度为零．整个装置处在真空中，已知静电力常量k和重力加速度g．则球所带的电量q的大小为，球刚释放时的加速度是．三、解答题12．如图所示，左侧的光滑斜面与右侧木板相连，把质量为m=lkg的滑块从斜面上高度h=0.1m处由静止释放，当右侧木板水平放置时，滑块在水平木板上滑行l=0.2m停止．欲使滑块从左侧斜面同一高度由静止下滑，并将右侧的木板向上转动一个锐角θ，形成斜面，使滑块在右侧木板上最远滑行0．lm，假设滑块由左侧斜面底端滑上右侧木板的瞬间速度大小不变．重力加速度g=10m/s2．求：θ的大小及滑块从冲上右侧木板到第一次返回最低点所用的时间．13．质量m=4kg的物体在F=10N的水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动，撤去F后，经4s物体停下来，求物体做匀速直线运动的速度和撤去力F后的位移．

答案解析部分1．【考点】对单物体(质点)的应用；左手定则；洛伦兹力【解析】【解答】解：AB、带电荷量为﹣q（q＞0）的小球以初速度为v0（v0＞0）平行于NM方向运动，小球能够沿斜面到达底边MN，说明洛伦兹力小于重力垂直于斜面向下的分力，即0≤qv0B≤mgcosα；解得磁感应强度的取值范围为0≤B≤mgcosαqC、由于小球在下滑过程中，速度的变化，不会影响重力与支持力的合力，因此小球受力恒定，故小球做匀变速曲线运动，故C错误；D、小球做类平抛运动，则在斜面上，沿着斜面方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据力的分解法则，及牛顿第二定律，则小球的加速度a=mgsinαm再由运动学公式可得ℎsinα=1故选：BD．【分析】根据左手定则判断洛伦兹力方向，根据垂直斜面方向的受力情况确定磁感应强度的大小；根据牛顿第二定律确定下滑过程中加速度的大小，并由此分析运动情况，根据位移时间关系求解时间．2．【考点】对单物体(质点)的应用；功能关系【解析】【解答】解：A、由于除重力和弹簧的弹力之外的其它力做多少负功物体的机械能就减少多少，所以E﹣x图象的斜率的绝对值等于物体所受拉力的大小，由图可知在O～s1内斜率的绝对值逐渐增大，故在O～s1内物体所受的拉力是不断增大的，而合力先减小后反向增大的．A不符合题意．B、由于物体在s1～s2内E﹣x图象的斜率的绝对值不变，故物体所受的拉力保持不变．如果拉力等于物体所受的重力，故物体做匀速直线运动．B符合题意．C、由于物体在s1～s2内所受的拉力保持不变，故加速度保持不变，故物体不可能做变加速直线运动，C不符合题意．D、如果物体在0～s1内所受的绳子的拉力小于物体的重力，则物体加速向下运动，故物体的动能不断增大，D符合题意．故答案为：BD．【分析】除重力和弹簧的弹力之外的其它力做多少负功物体的机械能就减少多少；知道Es图象的斜率的绝对值等于物体所受拉力的大小．以上两点是解决这类题目的突破口．3．【考点】对单物体(质点)的应用【解析】【解答】AB．小球通过轨道最高点时恰好与轨道间没有相互作用力，则在最高点：mg=mv高2R，则在最高点小球的动能：ECD．小球从最高点到最低点，由动能定理得：mg⋅2R=12mv低2−F向故答案为：CD

【分析】利用小球通过最高点可以求出小球的机械能大小；由于只有重力做功所以机械能保持不变；利用动能定理可以求出动能的表达式；利用牛顿第二定律可以求出向心力的表达式及速度平方的表达式。4．【考点】整体法隔离法【解析】【解答】解：AD、物体A受重力、地面的支持力、B对A的压力，拉力F，及受地面的摩擦力，所以物体A的受力个数为5个．故A正确、D错误．B、对于B，受重力、A对B的支持力、C对B的压力，受C对B的摩擦力，所以B受4个力，故B错误；C、对于C，受重力、支持力和B对C的摩擦力三个力．故C正确．故选：AC．【分析】隔离对分别物体受力分析，通过受力平衡条件分析物体受力的个数．5．【考点】对单物体(质点)的应用【解析】【解答】解：A、当B刚离开C时，B对挡板的弹力为零，有：kx2=2mgsinθ，解得弹簧的伸长量x2=根据牛顿第二定律得，F﹣m1gsinθ﹣kx2=m1a，解得：F=31N，故A正确；B、开始A处于静止状态，弹簧处于压缩，根据平衡有：mgsinθ=kx1，解得弹簧的压缩量x1=mgsinθ可知从静止到B刚离开C的过程中，A发生的位移x=x1+x2=0.3m，故B正确；C、对整体，根据牛顿第二定律可知F﹣（m1+m2）gsinθ=（m1+m2）a，解得a=0.2，故A先加速运动，后做加速度较小的加速运动，故C错误；D、当A的加速度为零时，A的速度最大，设此时弹簧的拉力为FT，则：F﹣FT﹣m2gsinθ=0所以FT=F﹣m2gsinθ=31﹣3×10×0.6N=13N以B为研究对象，则：FT﹣m2sinθ=ma′所以：a′=0.75m/s2．故D错误故选：AB【分析】未加拉力F时，物体A对弹簧的压力等于其重力的下滑分力；物块B刚要离开C时，弹簧的拉力等于物体B重力的下滑分力，根据平衡条件并结合胡克定律求解出两个状态弹簧的形变量，得到弹簧的长度变化情况，从而求出A发生的位移；根据牛顿第二定律求出F的大小；当A的加速度为零时，A的速度最大，根据合力为零求出弹簧的拉力，从而结合牛顿第二定律求出B的加速度．6．【考点】滑动摩擦力；正交分解；对单物体(质点)的应用；传送带模型【解析】【解答】解：A、对A，因为mgsin37°＞μmgcos37°，则A物体所受摩擦力沿斜面向上，向下做匀加速直线运动，B所受摩擦力沿斜面向上，向下做匀加速直线运动，两物体匀加速直线运动的加速度相等，位移相等，则运动的时间相等．故A错误，B正确．C、传送带对A、B的摩擦力方向与速度方向相反，都做负功．故C正确．D、对A，划痕的长度等于A的位移减为传送带的位移，以A为研究对象，由牛顿第二定律得：a=2m/s2由运动学公式得运动时间分别为：t=1s．所以皮带运动的位移为x=vt=1m．所以A对皮带的划痕为：△x1=2m﹣1m=1m对B，划痕的长度等于B的位移加上传送带的位移，同理得出B对皮带的划痕为△x2=3m．所以划痕之比为1：3，故D正确．故选：BCD．【分析】分析A重力沿斜面向下的分力与摩擦力的关系，判断A物体的运动规律，B所受的摩擦力沿斜面向上，向下做匀变速直线运动，结合运动学公式分析求解．7．【考点】对单物体(质点)的应用；功能关系【解析】【解答】AB.在ab段绳的拉力小于人的重力，人受到的合力向下，加速度向下，人向下加速运动，随着绳子的伸长，拉力增大，合力减小，所以向下的加速度减小，当到达b点时加速度减为零，此时速度达到最大；从b到c过程中，绳子的拉力大于重力，加速度向上，人做减速运动，随拉力变大，加速度变大，到达c点时加速度最大，此时速度减为零，所以A不符合题意，B符合题意。C.由以上分析可知，人在b到c运动过程中为加速度增加的减速运动，此阶段因加速度向上，则人处于超重状态，C符合题意；D.此过程中人、绳以及地球组成的系统只有重力和弹力做功，则机械能守恒，D符合题意。故答案为：BCD

【分析】人从a到c过程应该先加速后减速；利用牛顿第二定律可以判别b点的加速度等于0，速度最大；利用加速度方向可以判别人处于超重或失重；整个系统没有外力做功机械能守恒。8．【考点】牛顿定律与图象；整体法隔离法；力与运动的关系【解析】【解答】解：A、C以整体为研究对象，根据牛顿第二定律分析得知，0、2t0时刻整体所受的合力最大，加速度最大，再以A为研究对象，分析可知，A受到的静摩擦力最大．A不符合题意，C符合题意．B、整体在0﹣t0时间内，做加速运动，在t0﹣2t0时间内，向原方向做减速运动，则t0时刻，B速度最大．B符合题意．D、2t0时刻，整体做单向直线运动，位移逐渐增大，则2t0时刻，A、B位移最大．D符合题意．故答案为：BCD【分析】解决这类问题的关键是知道速度最大时加速度为零，位移最大时速度为零。9．【考点】对单物体(质点)的应用【解析】【解答】解：整体受到的牵引力为4F，阻力为8f，根据牛顿第二定律可得加速度为：a=4F−8f8m设第4节车厢与第5节车厢水平连接装置之间的相互作用力大小为T，以前面4节车厢为研究对象，根据牛顿第二定律可得：2F﹣4f﹣T=4ma，即：2F﹣4f﹣T=4m×F−2f2m故答案为：0【分析】以整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得加速度；再以前4节车厢为研究对象求解第4节车厢与第