新教材高中物理第4章习题课牛顿运动定律的综合应用练习(含解析)

新教材高中物理第4章习题课牛顿运动定律的综合应用练习（含

解析）新人教版必修第一册

一、选择题

1. (2019·湖南益阳高一期末)如图所示，在倾角为30°的光滑斜面

上，一质量为2m的小车在沿斜面向下的外力F作用下下滑，在小车下滑

的过程中，小车支架上连接着小球(质量为m)的轻绳恰好水平，则外力F

的大小为( )

A．4.5mg B．2mg

C．2mg D．0.5mg

解析：选A.以小球为研究对象，分析受力情况，小球受重力mg、绳的拉

力T，小球的加速度方向沿斜面向下．则mg和T的合力定沿斜面向下．如图，

由牛顿第二定律得：mg

sin 30°

＝ma，解得a＝2g，再对整体根据牛顿第二定律

可得：F＋(2m＋m)g s in 30°＝3ma；解得F＝4.5mg.

2．某物体做直线运动的v－t图象如图甲所示，据此判断图乙(F表示物体所受合力，x 表示物体的位移)四个选项中正确的是( )

甲

乙

解析：选A.由题图可知前两秒物体做初速度为零的匀加速直线运动，所以前两秒受力为正，恒定，2～4 s沿正方向做匀减速直线运动，所以受力为负，且恒定，4～6 s沿正方向做匀加速直线运动，受力为正，恒定，6～8 s沿正方向做匀减速直线运动，受力为负，恒定，物体一直沿正方向运动，位移不可能为负，综合分析只有A正确．

3．(2019·万州校级月考)如图所示，有两个相同材料物体组成的连接体在斜面上运动，当作用力F一定时，m2所受绳的拉力( )

A ．与θ有关

B ．与斜面动摩擦因数有关

C ．与系统运动状态有关

D ．仅与两物体质量有关 解析：选D .对整体分析由牛顿第二定律得，a ＝F －（m 1＋m 2）g sin θ－μ（m 1＋m 2）g cos θm 1＋m 2＝F m 1＋m 2

－g sin θ－μg cos θ；隔离对m 2分析，有：T －m 2g sin θ－μm 2g cos θ＝m 2a ，解得T ＝m 2F m 1＋m 2

；知绳子的拉力与θ无关，与动摩擦因数无关，与运动状态无关，仅与两物体的质量有关．

4．(多选)(2019·安徽淮南高一期末)质量分别为M 和m 的物块形状大小均相同，将它们通过轻绳跨过光滑定滑轮连接，如图甲所示，绳子平行于倾角为α的斜面，M 恰好能静止在斜面上，不考虑M 、m 与斜面之间的摩擦，若互换两物块位置，按图乙放置，然后释放M ，斜面仍保持静止，则下列说法正确的是( )

A ．轻绳的拉力等于 mg

B ．轻绳的拉力等于Mg

C ．M 运动的加速度大小为(1－s in 2α)g

D ．M 运动的加速度大小为M －m M

g 解析：选AD.第一次放置时M 静止，则由平衡条件可得：Mg s in α＝mg ；第二次按图乙放置时，对整体，由牛顿第二定律得：Mg －mg s in α＝(M ＋m )a ，联立解得：a ＝(1－s in α)g ＝M －m M

g .对M ，由牛顿第二定律：T －mg s in α＝ma ，解得：T ＝mg ，故A 、D 正确，B 、C 错误． 5．(2019·陕西高一期末)如图所示，一长木板在水平地面上运动，在某时刻(t ＝0)将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，己知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上．在物块放到木板上之后，木板运动的速度－时间图象可能是图中的( )

解析：选A.设滑块与木板之间的动摩擦因数是μ1，木板与地面之间的动摩擦因数是μ2，在未达到相同速度之前，木板的加速度为－μ1mg －μ2·2mg ＝ma 1，解得a 1＝－(μ1＋2μ2)g ；

达到相同速度之后，二者共同的加速度为－μ2·2mg ＝2ma 2，解得a 2＝－μ2g ；由加速度可知，图象A 正确．

6．(多选)(2019·山东淄博高一期中)如图所示，甲、乙两车均在光滑的水平面上，质量都是M ，人的质量都是m ，甲车上人用力F 推车，乙车上的人用等大的力F 拉绳子(绳与轮的质量和摩擦均不计)，人与车始终保持相对静止．下列说法正确的是( )

A ．甲车的加速度大小为F M

B ．甲车的加速度大小为0

C ．乙车的加速度大小为2F M ＋m

D ．乙车的加速度大小为0

解析：选BC.对甲：以整体为研究对象，水平方向不受力，所以甲车的加速度大小为0；对乙：以整体为研究对象，水平方向受向左的2F 的拉力，故乙车的加速度大小为2F M ＋m

. 7．(多选)(2019·鹤岗一中高一检测)如图甲所示，物体原来静止在水平面上，用一水平力F 拉物体，在F 从0开始逐渐增大的过程中，物体先静止后又做变加速运动，其加速度随外力F 变化的图象如图乙所示，根据图乙中所标出的数据可计算出(g ＝10 m/s 2

)( )

A ．物体的质量为1 kg

B ．物体的质量为2 kg

C ．物体与水平面间的动摩擦因数为0.3

D ．物体与水平面间的动摩擦因数为0.5

解析：选BC.由题图乙可知F 1＝7 N 时，a 1＝0.5 m/s 2，F 2＝14 N 时，a 2＝4 m/s 2， 由牛顿第二定律得：F 1－μmg ＝ma 1，F 2－μmg ＝ma 2，

解得m ＝2 kg ，μ＝0.3，故选项B 、C 正确．

8．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F 的作用，F 的大小与时间t 的关系如图甲所示，物块速度v 与时间t 的关系如图乙所示．取重力加速度g ＝10 m/s 2.由这两个图象可以求得物块的质量m 和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为( )

A ．0.5 kg ，0.4

B ．1.5 kg ，0.4

C ．0.5 kg ，0.2

D ．1 kg ，0.2

解析：选A.由F －t 图和v －t 图可得，物块在2～4 s 内所受外力F ＝3 N ，物块做匀加速直线运动，a ＝Δv Δt ＝42

m/s 2＝2 m/s 2，F －F f ＝ma ，即3－10μm ＝2m ① 物块在4～6 s 所受外力F ＝2 N ，物块做匀速直线运动，

则F ＝F f ，F ＝μmg ，即10μm ＝2②

由①②解得m ＝0.5 kg ，μ＝0.4，故A 正确．

9．(2019·亭湖校级月考)一长轻质薄硬纸片置于光滑水平地面上，其上放质量均为1 kg 的A 、B 两物块，A 、B 与薄硬纸片之间的动摩擦因数分别为μ1＝0.3，μ2＝0.2，水平恒力F 作用在A 物块上，如图所示．已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10 m/s 2.下列说法正确的是( )

A ．若F ＝1.5 N ，则A 物块所受摩擦力大小为1.5 N

B ．无论力F 多大，A 与薄硬纸片都不会发生相对滑动

C ．无论力F 多大，B 与薄硬纸片都不会发生相对滑动

D ．若F ＝8 N ，则B 物块的加速度为4.0 m/s 2

解析：选B.A 与纸板间的最大静摩擦力为f A ＝μm A g ＝0.3×1×10 N ＝3 N ，B 与纸板间的最大静摩擦力为f B ＝μm B g ＝0.2×1×10 N ＝2 N ．若F ＝1.5 N ＜f A ，AB 与纸板保持相对静止，整体在F 作用下向左匀加速运动，根据牛顿第二定律得F －f ＝m A a ，所以A 物块所受摩擦力f ＜F ＝1.5 N ，故A 错误；当B 刚要相对于纸板滑动时静摩擦力达到最大值，由牛顿第二定律得f B ＝m B a 0，又f B ＝μm B g 得a 0＝2 m/s 2；对整体，有F 0＝(m A ＋m B )a 0＝2×2 N ＝4 N ，即达到4 N 后，B 将相对纸板运动，此时B 受到的摩擦力f ＝2 N ．对A 受力分析，A 受到的摩擦力也为2 N ，所以A 的摩擦力小于最大静摩擦力，故A 和纸板间不会发生相对运动．当拉力为8 N 时，B 与纸板间的摩擦力即为滑动摩擦力为2 N ，此后增大拉力，不会改变B 的受力，其加速度大小均为2 m/s 2，无论力F 多大，A 和纸带之间不会发生相对滑动，故B 正确，C 、D 错误．

二、非选择题

10．如图所示，A 、B 、C 三个物体以轻质细绳相连，m A ＝2 kg ，m B ＝3 kg ，m C ＝1 kg ，A 、C 与水平桌面间的动摩擦因数μ＝0.25，g ＝10 m/s 2，求：

(1)系统的加速度大小；

(2)绳1和绳2中的张力大小．

解析：(1)对A 、B 、C 系统由牛顿第二定律得 m B g －μ(m A ＋m C )g ＝(m A ＋m B ＋m C )a

解得a ＝m B g －μ（m A ＋m C ）g m A ＋m B ＋m C

＝3.75 m/s 2. (2)设绳1的张力大小为F 1，对C 由牛顿第二定律得 F 1－μm C g ＝m C a

解得F 1＝m C a ＋μm C g ＝6.25 N

设绳2的张力大小为F 2，对A 、C 整体由牛顿第二定律得 F 2－μ(m A ＋m C )g ＝(m A ＋m C )a

解得F 2＝(m A ＋m C )a ＋μ(m A ＋m C )g ＝18.75 N . 答案：(1)3.75 m/s 2 (2)6.25 N 18.75 N

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