高中物理《牛顿运动定律》综合训练
一、单选题：本大题共10小题，共40分。
1.如图所示为面粉厂的水平传送带，现将一袋面粉轻放在传送带左端的点，面粉袋传送至右端点时面粉袋恰好与传送带速度相同。若增大传送带的速度，下列说法正确的是( )
A. 摩擦力对面粉袋做的功不变 B. 面粉袋传送时间将缩短
C. 面粉袋到达点时动能增大 D. 系统因摩擦产生的热量不变
2.对于静止在水平桌面上的书，下列说法正确的是( )
A. 书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对相互作用力
B. 书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对平衡力
C. 桌面对书的支持力与书所受的重力是一对相互作用力
D. 书对桌面的压力与书所受的重力是一对平衡力
3.关于物体的惯性，下列说法正确的是( )
A. 速度越大，惯性越大 B. 加速度越大，惯性越大
C. 质量越大，惯性越大 D. 受力越大，惯性越大
4.下列说法正确的是( )
A. 物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性
B. 物体只有受外力作用时才有惯性
C. 物体的速度大时惯性大
D. 力是使物体产生加速度的原因
5.年月日，搭载着名英雄航天员的神舟十二号载人飞船返回舱成功着陆于东风着陆场，标志着神舟十二号返回任务取得圆满成功，航天员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是( )
A. 火箭加速上升时，航天员处于超重状态
B. 火箭加速上升时，航天员对座椅的压力小于自身重力
C. 在飞船绕地球运行时，航天员处于完全失重状态，则航天员的重力消失了
D. 飞船落地前减速下落时，航天员处于失重状态
6.如图所示，水平地面上固定一竖直轻质弹簧，一物体由弹簧正上方某位置由静止开始竖直下落，不计空气阻力。则物体从与弹簧接触到第一次到达最低点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 物体的动能逐渐减小 B. 弹簧的弹性势能逐渐增大
C. 物体的机械能守恒 D. 物体克服弹力做功的功率逐渐增大
7.年央视春晚舞蹈节目锦鲤华丽登场，舞者巧借威亚展现别样东方美，寓意鱼跃龙门好运连连。如图所示，图甲为吊威亚表演者的照片，图乙为其简化示意图，工作人员以速度沿直线水平向左匀速拉轻绳，表演者在空中升起，则在此过程中( )
A. 表演者匀速上升
B. 表演者上升速度越来越小
C. 表演者处于超重状态
D. 经过图示位置时，与的速度大小之比为
8.驾车过拱桥时应减速慢行，以免发生危险。一质量为的轿车以的速率匀速通过一半径为的拱桥，汽车在桥顶时对桥的压力大小为，在平直公路上行驶时对地面的压力大小为，取。下列说法正确的是( )
A. 轿车在拱桥上运动时，始终处于超重状态 B.
C. D.
9.一物块静止在粗糙程度均匀的水平地面上，在内所受水平拉力随时间的变化关系图像如图甲所示，在内的速度图像如图乙所示，最大静摩擦力大于滑动摩擦力，下列说法正确的是( )
A. 物块的质量为 B. 在末物块的速度大小为
C. 在内物块的位移为 D. 在内拉力做功为
10.如图所示，用轻绳将质量为的小球悬挂于质量为的木箱顶部，小球通过一根轻质弹簧与质量同为的小球相连，小球底端与木箱接触而不挤压，木箱通过轻绳悬挂于天花板。已知重力加速度为，现仅剪断其中一根轻绳，下列说法正确的是( )
A. 剪断轻绳瞬间，小球的加速度大小为
B. 剪断轻绳瞬间，轻绳的拉力为
C. 剪断轻绳瞬间，小球的加速度大小为
D. 剪断轻绳瞬间，小球的加速度大小为
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
11.如图所示，轻杆的一端与小球相连，另一端可绕过点的水平轴转动，杆长为，小球质量为。现给小球一初速度使它在竖直面内做圆周运动，若小球通过轨道最低点的速度为，通过轨道最高点的速度为，重力加速度取，则小球通过最低点和最高点时对轻杆作用力的情况是( )
A. 在处为拉力，方向竖直向下，大小为
B. 在处为拉力，方向竖直向下，大小为
C. 在处为拉力，方向竖直向上，大小为
D. 在处为压力，方向竖直向下，大小为
12.放在水平桌面上的书静止不动，下列说法正确的是( )
A. 桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力，这两个力是一对平衡力
B. 物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力
C. 物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对作用力和反作用力
D. 物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同一种性质的力
13.质量为的小球由轻绳和分别系于一轻质细杆的点和点，如图所示，若两绳均伸直，绳水平且长为，绳与水平方向成角。当轻杆绕竖直轴以角速度匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，下列说法正确的是重力加速度为( )
A. 绳的张力不可能为零
B. 绳的张力随角速度的增大而增大
C. 当角速度，绳中才出现张力
D. 若绳突然被剪断，则绳的张力一定发生变化
14.某同学用额定功率、最大拉力的提升装置，把静置于地面上质量为的重物竖直向上提起，该装置先用最大拉力使重物匀加速运动，功率达到额定值后保持不变，经一段时间后匀速上升，不计空气阻力，重力加速度取，则下列说法正确的是( )
A. 重物上升过程中的最大加速度为 B. 重物匀加速上升的时间为
C. 重物上升过程中的最大速度为 D. 重物速度为时，加速度为
15.航空母舰舰载机在起飞的过程中，仅靠自身发动机喷气不足以在飞行甲板上达到起飞速度，如果安装辅助起飞的电磁弹射系统如图甲所示，就能达到起飞速度．电磁弹射系统的一种设计可简化为乙图所示，图中是光滑平行金属直导轨电阻忽略不计，是电磁弹射车，回路中电流恒定，且可当长直导线处理．该电流产生的磁场对弹射车施加力的作用，从而带动舰载机由静止开始向右加速起飞，不计空气阻力，关于该系统，下列说法正确的是
A. 弹射车的速度与运动的时间成正比
B. 间的磁场是匀强磁场
C. 弹射车所受的安培力与电流的大小成正比
D. 若回路中通以交变电流，弹射车也能正常加速
三、实验题：本大题共1小题，共9分。
16.假设某兴趣小组在空间站“梦天”实验舱内测小滑块质量，实验装置如图所示。转台能绕轴匀速转动，装有遮光条的小滑块放置在转台上，细线一端连接小滑块，另一端连接固定在转轴上的力传感器，计算机能通过传感器显示细线的拉力，安装在铁架台上的光电门可以读出遮光条通过光电门的时间，兴趣小组采取了下列步骤：
测量遮光条的宽度
将滑块放置在转台上，使细线刚好伸直
用刻度尺测量出滑块的旋转半径
轻推滑块，使滑块以某一角速度随轴一起匀速转动，记录力传感器和光电门的示数依次增大滑块的角速度，并保证每次都做匀速转动，记录对应的力传感器示数和光电门的示数。
回答下列问题：
本实验水平转台光滑与否对实验 填“有”或“无”影响。
处理数据时，兴趣小组的同学以力传感器的示数为纵轴，以为横轴，建立平面直角坐标系，描点后拟合为一条直线，如图所示，测得图像的斜率为，则滑块的质量为 用题中已知量字母表示。
四、计算题：本大题共4小题，共40分。
17.已知某汽车的质量为，额定功率为，在水平高速公路上直线行驶过程中所受的阻力为。求：
汽车能达到的最大速度；
汽车在此高速公路上以额定功率将速度从提升到，当速度为时，求汽车此时的加速度。
18.如图所示，一位滑雪者，人与装备的总质量为，以的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为，滑雪者受到的阻力包括摩擦和空气阻力为总重力的倍，已知重力加速度大小，求
滑雪者滑下的加速度大小
滑雪者沿山坡滑行的位移大小。
19.某种装置如图所示，左端固定的轻弹簧可以锁定在不同的压缩状态，弹簧原长小于间距离且始终处于弹性限度内。质量的小滑块紧靠弹簧右端，滑块与弹簧不栓接，光滑水平面的右端在点与倾角的传送带平滑连接，传送带以恒定速率顺时针转动，传送带两转轴间的距离，滑块与传送带的动摩擦因数，传送带在点与光滑的圆弧轨道相切，圆弧轨道半径，为圆弧最高点，与圆心等高。已知重力加速度，。
当弹簧锁定后所储存的弹性势能是时，将滑块由静止释放，求滑块到达点时已与弹簧分离的速度的大小
求滑块通过传送带的过程中，因摩擦产生的热量以及电动机因传送滑块多做的功
若轻弹簧锁定位置可调，为了使物块可以进入圆弧轨道，又不会中途脱离圆轨道，求弹簧的弹性势能大小应满足的条件。
20.在很多餐馆中，“机器人服务员”图甲已替代人工进行配送服务。厨师将餐盘放在机器人的水平托盘上，机器人沿如图乙中的的路径同一水平面把餐盘送到目标餐桌。已知半径为的圆弧与直线路径相切。若机器人从第个餐桌左边位置点到点未画出，以的速率做匀速运动，用时。此后，机器人以最大加速度从点开始做匀减速直线运动，到点时速度恰好减为零，用时。已知：每个就餐区域宽为，配送全程餐盘与托盘无相对滑动，餐盘和托盘间的动摩擦因数为，取，求：
机器人匀速率通过段时的最大允许速率以及时间；
机器人在此过程中经过的餐桌数量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】设面粉袋与传送带间的动摩擦因数为，根据牛顿第二定律有，得，
若增大传送带的速度，由于物体始终受到滑动摩擦力，摩擦力不变，位移不变，面粉袋做匀加速运动的加速度不变，由可知，面粉袋传送时间不变，摩擦力不变，位移不变，摩擦力对面粉袋做的功不变，故A正确，B错误；
C.摩擦力对面粉袋做的功不变，由动能定理可知面粉袋到达点时动能不变，故C错误；
D.系统因摩擦产生的热量，增大传送带的速度，则系统因摩擦产生的热量变大，故D错误。
2.【答案】
【解析】解：、书对桌面的压力和桌面对书的支持力是作用力与反作用力，故A正确；
B、书对桌面的压力和桌面对书的支持力是作用力与反作用力，故B错误；
C、桌面对书的支持力与书所受的重力，符合二力平衡的条件，因此它们是平衡力，故C错误；
D、桌面对书的支持力与书所受的重力是一对平衡力，故D错误；
故选：．
二力平衡的条件是：大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一个物体上；
作用力与反作用力的性质为：大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用在两个物体上，力的性质相同，它们同时产生，同时变化，同时消失．
此题主要考查对于二力平衡和相互作用力的性质的理解．二力平衡最重要的条件是看是否作用在同一物体上．
3.【答案】
【解析】解：一切物体在任何情况下都有惯性，惯性大小的唯一量度是质量，与物体是否运动、运动速度的大小、加速度大小以及受力情况都无关，故ABD均错误，C正确；
故选：。
惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性，惯性大小的唯一量度是质量．
本题关键明确惯性大小的唯一量度是质量，与物体是否受力、是否运动无关，难度不大，属于基础题．
4.【答案】
【解析】解：质量是物体惯性大小的唯一的量度，与物体的运动状态是否受力都无关，所以、、都错误。
根据牛顿第一定律可知，力是改变物体的运动状态，使物体产生加速度的原因，所以D正确。
故选：。
惯性是指物体具有的保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，质量是物体惯性大小大小的唯一的量度．
质量是物体惯性大小的唯一的量度，与物体的运动状态无关，只要物体的质量不变，物体的惯性的大小就不变．
5.【答案】
【解析】解：、火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知航天员受到的支持力大于自身的重力，航天员处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，故A正确，B错误；
C、航天员处于完全失重状态时，重力不会变，故C错误；
D、飞船落地前减速下落时，加速度方向向上，可知航天员受到的支持力大于自身的重力，航天员处于超重状态，故D错误。
故选：。
超重时，物体对悬挂物的拉力或对支撑面的压力大于重力，根据牛顿第二定律，物体受到向上的合力，加速度方向向上；失重时，物体对悬挂物的拉力或对支撑面的压力小于重力，根据牛顿第二定律，物体受到向下的合力，加速度方向向下。不论超重还是失重，物体的重力不变。
解决本题的关键理解超失重的力学特征以及运动学特征，记住判断超重时，加速度方向向上；失重时，加速度方向向下即可。
6.【答案】
【解析】A、根据动能的概念结合物体接触弹簧后受力及运动情况，开始一段时间弹力小于重力，加速度向下，物体向下做加速度减小的加速运动，弹力大于重力后加速度向上，物体向上做加速度增大的减速运动，可知物体的动能先增大后减小，故A错误；
C.下落过程中，物体受到的重力做正功，弹簧弹力对物体做负功，根据机械能守恒条件可知，物体的机械能不守恒，C错误；
B.弹簧的形变量越来越大，弹性势能逐渐变大，故B正确；
D.根据可知，接触瞬间弹簧的弹力为零，克服弹力做功的功率为零，到最低点瞬间物体的速度为零，克服弹力做功的功率为零，则物体克服弹力做功的功率先增大后减小，故D错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】D.根据沿绳方向速度大小相等，可知，当时，与的速度大小之比为：，故D错误；
工作人员以速度沿直线水平向左匀速拉轻绳，角变小，则变大，即向上做加速运动，加速度向上，处于超重状态，故AB错误，C正确。
8.【答案】
【解析】【分析】
本题关键对汽车进行运动情况分析和受力情况分析，然后根据牛顿第二定律列式求解；
根据汽车过拱桥时存在竖直向下的加速度分量即可求得汽车的超重还是失重；汽车做圆周运动，在最高点重力和支持力的合力提供向心力；由牛顿第二定律可得的值
【解答】A. 汽车过拱桥时存在竖直向下的加速度分量，处于失重状态，A错误；
汽车在平直公路上行驶时竖直方向上受力平衡，有
汽车过拱桥的速率为，由牛顿第二定律可知，得出，故C正确， BD错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】A、由图可知，内物体做匀速运动，故说明摩擦力大小 ；
内做匀加速运动，加速度
由牛顿第二定律可得
其中，解得，
故A错误；
C、后受到的合力，方向与运动方向相反，物体做匀减速运动，加速度大小
匀减速至停止的时间
则末速度减为零，此后保持静止，故内的位移，故C错误；
D、根据动能定理可知
解得，故D正确；
B、由中分析可知，末的速度大小为零，故B错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】A.剪断前，对小球分析，由平衡条件知 ，在剪断绳的瞬间，弹簧的弹力没有来得及变化，受到重力和弹簧向下的拉力，的合力为向下的，由牛顿第二定律有，得剪断轻绳瞬间，小球的加速度大小为，故A错误；
B.剪断轻绳瞬间，轻绳对小球向上的拉力减为零，弹簧形变不变，小球所受合力向下，具有向下的加速度，在剪断绳的瞬间，弹簧的弹力没有来得及变化，的受力情况没有变化，则所受合力为零，小球的加速度大小为零，对系统，应用牛顿第二定律 ，解得，故B错误；
剪断轻绳瞬间，轻绳的拉力突变为零，若轻绳松弛，则木箱只受重力作用开始以加速度加速下落，对小球，根据牛顿第二定律 ，解得 ，加速下落，则轻绳未松弛，木箱与小球同步，根据系统牛顿第二定律
解得小球的加速度大小为 ，故C错误，D正确。
11.【答案】
【解析】、小球经过最低点时，受重力和杆的弹力，如图，
由于合力提供向心力，即合力向上，故杆对球有竖直向上的拉力，则小球对杆有竖直向下的拉力，由牛顿第二定律得，得，故B错误，A正确；
、在处，假设细杆对球的作用力竖直向下，如图。由牛顿第二定律得，得，即方向竖直向上，则小球对细杆的作用力为压力，方向竖直向下，故C错误，D正确。
12.【答案】
【解析】解：、、书受到的重力和桌面对书的支持力大小相等、方向相反且作用在同一条直线上，都是物体受到的力，是一对平衡力，故A正确，B错误；
C、书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对作用力与反作用力，也是大小相等、方向相反且作用在同一条直线上，故C正确；
D、书对桌面的压力是由于书形变引起的，重力是由于地球的吸引而引起的，不是同一个力，故D错误。
故选：。
一对平衡力是指作用在同一个物体上两个力，大小相等、方向相反且作用在同一条直线上；一对作用力与反作用力是两个物体间的相互作用力，它们也是大小相等、方向相反且作用在同一条直线上，但它们是作用在两个物体上，施力物体与施力物体刚好相反，且力的性质一定相同，同时产生、同时消失．
本题关键要明确一对平衡力与一对作用力与反作用力的区别，初学者往往容易看到大小相等、方向相反且作用在同一条直线上就认为是一对平衡力．
13.【答案】
【解析】【分析】
小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向合力提供向心力，结合牛顿第二定律分析判断。
解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源分析，知道小球竖直方向合力为零，这是解决本题的关键。
【解答】
A.小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力，所以绳在竖直方向上的分力与重力相等，可知绳的张力不可能为零，故A正确；
B.根据竖直方向上平衡得，，解得，可知绳的拉力不变，故B错误；
C.当绳拉力为零时，有：，解得，当角速度，绳将出现弹力，故C正确；
D.由于绳可能没有弹力，故绳突然被剪断，绳的弹力可能不变，故D错误。
故选AC。
14.【答案】
【解析】A.重物上升过程中的最大加速度为，选项A正确
B.重物匀加速上升，，，选项B错误
C.匀加速能达到的最大速度，选项C正确；
D.重物速度为时，物体仍匀加速运动，加速度为，选项D错误。
15.【答案】
【解析】A.沿导轨方向磁场不变，且回路中电流恒定，导轨间距不变，由牛顿第二定律可得：，加速度不变，由可知弹射车的速度与运动的时间成正比，故A正确；
B.根据左手定则可知，、间有竖直向上的磁场，且通电直导线产生的磁场为环形磁场，离导线越远磁场越弱，故不是匀强磁场，故B错误；
C.安培力，当电流增大时，磁感应强度也增大，故弹射车所受的安培力与电流的大小不是正比关系，故C错误；
D.根据右手螺旋定则可知电流方向沿回路时，导轨之间产生竖直向上的磁场，结合左手定则可知电磁弹射车所受安培力方向向右；当电流方向沿回路时，根据右手螺旋定则导轨之间产生竖直向下的磁场，结合左手定则可知电磁弹射车所受安培力方向依然向右，故电流的变化不改变电磁弹射车所受安培力的方向，即电磁弹射系统能够正常工作，故D正确。
16.【答案】无
【解析】在“梦天”实验舱内，处于完全失重状态，滑块对水平台面没有压力，故不论水平转台是否光滑，滑块和水平转台之间都没有摩擦力，本实验水平转台光滑与否对实验无影响。
根据，可得，根据的图像，解得。
17.【答案】解：汽车达最大速度时，根据，可知此时牵引力最小，且
所能达到的最大速度，
代入数据解得：
当时，由公式可得：，
由可得：。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
18.【答案】解：对滑雪者进行受力分析，滑雪者受到重力、支持力和阻力。将重力沿山坡和垂直山坡方向分解，沿山坡方向的分力为，垂直山坡方向的分力为。已知阻力。根据牛顿第二定律沿山坡方向的合力即。将，代入可得：
已知滑雪者做匀加速直线运动，初速度，加速度，时间，根据匀变速直线运动的位移公式，将数值代入可得：。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
19.【答案】解：对段分析，由能量守恒得，
解得。
，又因为，所以滑块在传送带上减速运动，
根据牛顿第二定律，
解得，
设滑块在传送带上运动时间为，则，
解得，
因此时滑块的速度，故可达到传送带顶端，
传送带的位移，
则滑块与传送带的相对位移为，
摩擦产生的热量，
电动机因传送滑块多做的功。
物体不脱离圆轨道有两种情况：一种是最高运动至点，一种是能过点。
物块恰能进入圆弧轨道，即
物块从到，则此时，
物块恰能到达点：物块从到，
物块从到，则此时，
物块恰能到达点：，
物块从到，
物块从到，则此时，
综上所述，弹性势能的取值范围是或。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
20.【答案】机器人在段做匀速圆周运动，餐盘所需向心力由托盘对其的摩擦力提供，设餐盘的质量为，
由牛顿第二定律有，
代入数据解得，
匀减速阶段，对餐盘：，
对机器人，加速度与餐盘相同，则，
得。
对机器人，匀速和匀减速阶段：，
又：，
则餐桌数量桌。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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