1、第四章 牛顿运动定律建议用时 实际用时 设定分值 实际得分90 分钟 100 分一、选择题（本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有的小题有多个，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分）1.如图 4-1 所示，一个人站在自动扶梯的水平台阶上随扶梯匀速上升，它受到的力有 （ ）A.重力、支持力B.重力、支持力、摩擦力C.重力、支持力、摩擦力、斜向上的拉力D.重力、支持力、压力、摩擦力2.如图 4-2 所示，一个楔形物体 放在固定的粗糙斜面上， 上表面水平且光滑，下表面M M粗糙，在其上表面上放
2、一光滑小球 ，楔形物体由静止释放，则小球在碰到斜面前的m运动轨迹是（ ）A.沿斜面方向的直线 B.竖直向下的直线C.无规则的曲线 D.抛物线3. 一光滑斜劈，在力 F 推动下向左做匀加速直线运动，且斜劈上有一木块恰好与斜劈保持相对静止，如图 4-3 所示，则木块所受合力的方向为（ ）A.水平向左 B.水平向右C.沿斜面向下 D.沿斜面向上4. 在日常生活中，小巧美观的冰箱贴使用广泛。一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上静止不动时，它受到的磁力（ ）A.小于受到的弹力B.大于受到的弹力C.和受到的弹力是一对作用力与反作用力D.和受到的弹力是一对平衡力图 4-1图 4-2图 4-35.如图 4-4 所
3、示，固定斜面的倾角为 30，现用平行于斜面的力 拉着质量为 的物体F m沿斜面向上运动，物体的加速度大小为 ，若该物体放在斜面上沿斜面下滑时的加a速度大小也为 ，则力 的大小是（ ）a FA. B. C. D.12mg mg 32mg 13mg6.如图 4-5 所示，一个物体由 点出发分别到达 、 、 。物体在三条轨道上的摩擦不计，则（ ）A C1 C2 C3A.物体到达 点时的速度最大C1B.物体分别在三条轨道上的运动时间相同C.物体到达 点的时间最短C1D.物体在 上运动的加速度最小AC37.如图 4-6 所示，弹簧测力计外壳质量为 ，弹簧及挂钩的质量忽略不计，挂钩吊着一质量为m0的重物，
4、现用一方向竖直向上的外力 拉着弹簧测力计，使其向上做匀加速直线运动，则m F弹簧测力计的读数为（ ）A. B. C. D.mgmm0+mmg m0m0+mF mm0+mF8.如图 4-7 所示，质量 为 的物体悬挂在轻质的支架上，斜梁 与竖直方向的夹角为 。m OB 设水平横梁 和斜梁 作用于 点的弹力分别为 和 。以下结果正确的是（ ）OA OB O F1 F2sin cos =A.F1=mg B.F1mgsin C.F2=mg D.F2 mgcos9.某 人 在 地 面 上 用 弹 簧 测 力 计 称 得 其 体 重 为 490 N。 他 将 弹 簧 测 力 计 移 至 电 梯 内 称 其
5、 体 重 ， 至 时 间 段 内 ， 弹t0 t3簧 测 力 计 的 示 数 如 图 4-8 所 示 ， 电 梯 运 行 的 图 象 （ 图 4-9） 可 能 是 （ 取 电 梯 向 上 运 动 的 方 向 为 正 ）（ v - t）A B C D图 4-8 图 4-9图 4-38图 4-4图 4-5图 4-6图 4-710.如 图 4-10 所 示 ， 轻 绳 一 端 系 在 质 量 为 的 物 体 上 ， 另 一 端 与 套 在 粗 糙 竖 直 杆 上 的m A MN轻 圆 环 相 连 接 。 用 水 平 力 拉 住 绳 子 上 一 点 ， 使 物 体 及 圆 环 静 止 在 图 中 虚
6、线 所 在B F O A B的 位 置 。 现 稍 微 增 加 力 使 点 缓 慢 地 移 到 实 线 所 示 的 位 置 ， 这 一 过 程 中 圆 环 仍 保F O B持 在 原 来 位 置 不 动 。 则 此 过 程 中 ， 圆 环 对 杆 的 摩 擦 力 和 圆 环 对 杆 的 弹 力 的 变 化F1 F2情 况 是 （ ）保持不变， 逐渐增大A.F1 F2逐渐增大， 保持不变B.F1 F2逐渐减小， 保持不变C.F1 F2保持不变， 逐渐减小D.F1 F2二、填空题（本题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分，请将正确的答案填到横线上）11.“探究加速度与物体质量、物体受力的关系
7、”的实验装置如图 4-11 甲所示。甲 乙图 4-11（1 ） 在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图 4-11 乙所示。计时器打点的时间间隔为 0.02 s。从比较清晰的点起，每五个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度 。 （结果保留两位有效数字）a m/s2（2）平衡摩擦力后，将五个相 同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度 与砝码盘中砝码总重力 的实验数据如下表：来源:学| 科|网a F砝码盘中 砝码个数总重力 /NF 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980加速度
8、/（m ）a s-2 0.69 1.18来源:学科网 ZXXK 1.66 2.18 2.70图 4-10请根据实验数据在图 4-12 中作出 图线。a-F（ 3） 根 据 提 供 的 实 验 数 据 作 出 的 图 线 不 通 过 原 点 。 请 说 明 主 要 原a-F因 。12.某探究小组设计了 “用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。如图 4-13 所 示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和
9、滑块撞击挡板的声音。用刻度尺测出小球下落的高度 、滑块释放点与挡板处的高度差 和沿斜面运动的位移 。 （空气阻力对本实验的影H h x响可以忽略）（1）滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为 。（2）滑块与斜面间的动摩擦因数为 。（3）以下能引起实验误差的是 。a.滑块的质量b.当地重力加速度的大小c.长度测量时的读数误差d.小球落地和滑块撞击挡板不同时三、计算题（本题共 3 小题，共 44 分。解答时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位）13.（15 分）如图 4-14 所示，两个质量均为 的小环套在一水平放置的粗糙长杆上，两根长度均为 的轻绳一m l
10、端系在小环上，另一端系在质量为 的木块上，两个小环之间的距离也为 ，小环保持静止。试求：M l（1）小环对杆的压力；（2）小环与杆之间的动摩擦因数 至少为多大？图 4-12图 4-13图 4-14来源:Zxxk.Com14.（14 分）质量为 10 kg 的物体在 200 N 的水平推力作用下，从粗糙斜面的F底端由静 止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角 37，如图 4-15 所示。力 作用 2 s F后撤去，物体在斜面上继续上滑了 1.25 s 后，速度减为 0。求：物体与斜面间的动摩擦因数 和物体的总位移 。 （已知 sin 370.6 ，cos 370.8， 取 10 ）x
11、g m/s215.（15 分）在研究摩擦力的实验中，将木块放在水平长木板上。 如图 4-16a 所示，用力沿水平方向拉木块，拉力从 0 开始逐渐增大。分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力，并用计算机绘制出摩擦力 随Ff拉力 的变化图象，如图 4-16b 所示。已知木块的质量为 8.0 kg，重力加速度 取 10 ，sin 37F g m/s20.6，cos 370.8。a b c图 图 4-16（1）求木块与长木板间的动摩擦因数；（2）如图 4-16c 所示，木块受到恒力 50 N 作用，方向与水平方向成 37角斜向右上方，求木块从F 静止开始沿水平面做匀变速直线运动的加速度；（3）在（
12、2）中拉力 作用时间 2.0 s 后撤去，计算再经过多长时间木块停止运动？F t1图 4-15参考答案1. A 解析：人站在扶梯上匀速上升，处于平衡状态，受重力和扶梯对他的支持力。故选项 A 正确。2. B 解析：对小球进行受力分析可知：小球所受的重力和支持力均沿竖直方向，小球在水平方向上不受力。根据牛顿第一定律可知，小球在水平方向上的运动状态不变，又因楔形物体由静止释放，故小球在水平方向上无运动，只沿竖直方向向下做直线运动。故选项 B 正确。3. A 解析：木块与斜劈一起向左做匀加速直线运动时，加速度方向水平向左，根据牛顿第二定律知，木块所受合力的方向水平向左，故选项 A 正确。4. D 解
13、析：因磁性冰箱贴静止不动，在水平方向上受到两个力：磁力与弹力，应为平衡力，所以选项D 正确，选项 A、B、C 错误。5. B 解析：根据牛顿第二定律得，向上拉时， sin 30 ，物体放在斜面上下滑时，F-mg -Ff=masin 30 ，解得 ，故选项 B 正确。mg -Ff ma F mg6. CD 解析：设斜面高为 ，斜面倾角 为 ，则斜面长为 ，根据牛顿第二定律物体下滑的h x=hsin加速度为 sin ，所以在 上运动的加速度最小，选项 D 正确；根据 和 得物体a=g AC3 x=12at2 v=at到达底端的时间 ， ，所以物体在 上运动的时间最短，物体在三条轨道上t= 1sin
14、 2hg v= 2gh AC1到达底端的速度大小相等，故选项 C 正确，选项 A、B 错误。7.D 解析：设弹簧测力计向上的加速度是 ，选整体为研究对象，根据牛顿第二定律得，力 拉着质量为a F的外壳和质量为 的重物运动的加速度 ，选重物为研究对象，根据牛顿第二定律m0 ma=F-m0g-mgm0+m得 ，则读数 ，F1-mg=maF1=mg+ma=mg+m（ F-m0g-mg）m0+m = mm0+mF故选项 D 正确。8.D 解析：以 点为研究对象，受力如图 4-17 所示。由受力图根据平衡条件可得Otan ， 。故选项 D 正确。F1=mg F2=mgcos 图 4-179. AD 解析
15、:从题图可以看出， 时间内，该人的视重小于其重力， 时间内，视重正好等于t0 t1 t1 t2其重力，而在 时间内，视重大于其重力。根据题中所设的正方向可知， 时间内，该人具t2 t3 t0 t1有向下的加速度， 时间内，该人处于平衡状态，而在 时间内，该人则具 有向上的加速度，t1 t2 t2 t3所以电梯可能的运动图象为 A、D ，故选项 A、D 正确。10. A 解析：设圆环 的质量为 。以整体为研究对象，受力情况如图 4-18 甲所示，根据平衡条件得B MF2=FF1=（ M+m） g由式可知，杆对圆环的摩擦力 大小保持不变，由牛顿第三F1定律得，圆环对杆的摩擦力 也保持不变。F1再以
16、结点 为研究对象，受力情况如图 4-18 乙所示。根据平衡O条件得到： tan ，当 点由虚线位置缓慢地移到实线所示的位置时， 增大，则 增大，而F=mg O F，所以 增大，故选项 A 正确。F2=F2=F F211.（1）0.16 （2）见解析 （3）忘记加入砝码盘的重力解析：（1）由题意可知计数点间的时间间隔 0.1 s。T 5T0由 和 0.16 cm mx aT2 x 1.610-3可得 0.16 。a m/s2（2） 图线如图 4-19 所示。a-F（3）平衡小车与桌面之间的摩擦力 图线仍不通过原点， a-F可能是在计算总重力 时忘记加入砝码盘的重力，使作出的图线向左平移造成的。F
17、12.（1） （2） （3）cdxH (h-x2H) 1x2-h2解析:（1）同时听到声音说明小球与滑块运动的时间相同，设都为 ，则小球做自由落体运动， t H甲 乙图 4-18图 4-19，滑块沿斜面下滑做匀加速直线运动， ，由以上两式可得 。12gt2 x 12at2 ag xH（2）对滑块进行受力分析如图 4-20 所示，由牛顿第二定律得沿斜面方向：sin mg -Ff ma垂直斜面方向：cos 0FN-mg 又有： Ff FN由以上三式联立解得 sin cos ，a g - g 将 代入可得： 。ag xH (h-x2H) 1x2-h2（3）由动摩擦因 数的表达式可知选 c、d。13.
18、（1） ，方向竖直向下 （2）12Mg mg 3M3（ M+2m）解析：（1）以木块和两个小环作为整体进行受力分析，由平衡条件得 ，即2FN （ M 2m） g FN12Mgmg由牛顿第三定律知小环对杆的压力 ，方向竖直向下。FN 12Mg+mg（2）对木块受力分析由平衡条件得cos 302FT Mg临界状态，小环受到的静摩擦力达到最大值，则有sin 30 ，FT FN解得动摩擦因数最小为 。 min3M3（ M+2m）14. 0.25 16.25 m 解析：设力 作用时物体沿斜面上升的加速度大小为 ，撤去 力 后其加速度大小变为F a1 F，则 a2 a1t1 a2t2有力 作用时，物体受力
19、为重力 、推力 、支持力 、摩擦力 ，如图F mg F FN1 Ff14-21 所示。在沿斜面方向上，由牛顿第二定律可得cos sin F -mg -Ff1ma1 （ cos sin ）Ff1 FN1 mg F 撤去力 后，物体受重力 、支持力 、摩擦力 ，在沿斜面方向上，由牛顿第二定律得来源:Z.xx.k.ComF mgFN2 Ff2mgsin Ff2ma2图 4-20图 4-21 cos Ff2 FN2mg 联立式，代入数据得 8 ， 5 ， 0.25。a2 m/s2 a1 m/s2 物体运动的总位移 m16.25 m 。x12a1t21 12a2t22 (12522+1281.252)15. （1）0.4 （2）2.5 （3）1.25 s 解析：（1）由题图 b 知：木块所受到的滑动摩擦力 32 Nm/s2 Ff根据 ，解得 0.4。Ff FN （2）根据牛顿第二定律得 cos ， sin ， F -Ff maF FN mgFf FN联立解得 2.5 。a m/s2（3）撤去 后，加速度 4 F a g m/s2继续 滑行的时间 s1.25 s。tat1a 2.52.04
