【文檔】課時作業(yè)5《用牛頓運動定律解決問題一》（物理人教必修1）.doc

課時訓練21用牛頓運動定律解決問題(一)題組一從受力情況確定運動情況1.質(zhì)量為1噸的汽車在平直公路上以10 m/s的速度勻速行駛。阻力大小不變,從某時刻開始,汽車牽引力減小2 000 N,那么從該時刻起經(jīng)過6 s,汽車行駛的路程是() A.50 mB.42 mC.25 mD.24 m解析:牽引力減少2 000 N后,物體所受合力為2 000 N,由F=ma,2 000=1 000a,a=2 m/s2,汽車需t=va=102 s=5 s停下來,故6 s內(nèi)汽車前進的路程x=v22a=10022 m=25 m,選項C正確。答案:C2.如圖所示為兩個等高的光滑斜面AB、AC,將一可視為質(zhì)點的滑塊由靜止在A點釋放。沿AB斜面運動,運動到B點時所用時間為tB;沿AC斜面運動,運動到C點所用時間為tC,則()A.tB=tCB.tBtCC.tBtCD.無法比較解析:設斜面傾角為,對m利用牛頓第二定律解得加速度a=gsin ,解幾何三角形得位移x=hsin,據(jù)x=12at2得t=2xa=2hgsin2=1sin2hg,顯然C對。答案:C3.假設汽車緊急制動后,受到的阻力與汽車所受重力的大小差不多。當汽車以20 m/s的速度行駛時,突然制動,它還能繼續(xù)滑行的距離約為()A.40 mB.20 mC.10 mD.5 m解析:由題意可知關閉發(fā)動機后,汽車的加速度a=g,所以滑行的距離x=v22a=20 m。故選B。答案:B題組二從運動情況確定受力情況4.行車過程中,如果車距不夠,剎車不及時,汽車將發(fā)生碰撞,車里的人可能受到傷害,為了盡可能地減輕碰撞引起的傷害,人們設計了安全帶。假定乘客質(zhì)量為70 kg,汽車車速為90 km/h,從踩下剎車到完全停止需要的時間為5 s,安全帶對乘客的作用力大小約為(不計人與座椅間的摩擦)()A.450 NB.400 NC.350 ND.300 N解析:汽車的速度v0=90 km/h=25 m/s,設汽車勻減速的加速度大小為a,則a=v0t=5 m/s2,對乘客應用牛頓第二定律得F=ma=705 N=350 N,所以C正確。答案:C5.某消防隊員從一平臺上跳下,下落2 m后雙腳著地,接著他用雙腿彎曲的方法緩沖,使自己重心又下降了0.5 m,則在著地過程中地面對他雙腳的平均作用力估計為()A.自身所受重力的2倍B.自身所受重力的5倍C.自身所受重力的8倍D.自身所受重力的10倍解析:消防隊員先自由下落h1=2 m,設腳著地時的速度為v,則h1=v22g雙腳著地后減速,重心再下降h2=0.5 m停下,設消防員在減速運動過程中的加速度大小為a,則h2=v22a解組成的方程組得a=4g。根據(jù)牛頓第二定律得FN-mg=ma,FN=mg+ma=5mg,故B正確。答案:B6.質(zhì)量m=20 kg的物體,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直線運動。02 s 內(nèi)F與運動方向相反,24 s內(nèi)F與運動方向相同。物體的速度時間圖象如圖所示。g取 10 m/s2,物體與水平面間的動摩擦因數(shù) =。解析:由圖象可求出02 s內(nèi)物體運動的加速度大小為a1=5 m/s2,由牛頓第二定律得F+mg=ma1,由圖象可求出24 s內(nèi)物體運動的加速度大小為 a2=1 m/s2。由牛頓第二定律得F-mg=ma2,=a1-a22g=5-1210=0.2。答案:0.2題組三綜合考查7.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m2的物體,放在沿平直軌道向左行駛的車廂底板上,并用豎直細繩通過光滑的定滑輪連接質(zhì)量為m1的物體。當車向左勻加速運動時,與物體m1相連接的繩與豎直方向成角,m2與車廂相對靜止。則()A.車廂的加速度為gsin B.繩對物體m1的拉力FT為m1gcosC.底板對物體m2的支持力FN為(m2-m1)gD.物體m2所受底板的摩擦力Ff為m2gtan 解析:以物體m1為研究對象,分析受力情況如圖甲所示,根據(jù)牛頓第二定律得m1gtan =m1a,得a=gtan ,則車廂的加速度也為gtan 。則繩對物體m1的拉力FT=m1gcos,故選項A錯誤,選項B正確。以物體m2為研究對象,分析其受力情況如圖乙所示,根據(jù)牛頓第二定律有FN=m2g-FT=m2g-m1gcos,Ff=m2a=m2gtan 。故選項C錯誤,選項D正確。答案:BD8.木塊質(zhì)量m=8 kg,在F=4 N的水平拉力作用下,沿粗糙水平面從靜止開始做勻加速直線運動,經(jīng) t=5 s的位移x=5 m。g取10 m/s2,求:(1)木塊與粗糙平面間的動摩擦因數(shù)。(2)若在5 s后撤去F,木塊還能滑行多遠?解析:(1)由x=12at2得a1=2xt2=0.4 m/s2。由牛頓第二定律F-Ff=ma1得Ff=F-ma1=(4-80.4) N=0.8 N,由Ff=mg得=Ffmg=0.8810=0.01。(2)撤去F后,木塊受摩擦力Ff=mg=0.8 N,加速度a2=-g=-0.1 m/s2。5 s末的速度v=a1t=0.45 m/s=2 m/s。x=-v22a=-222(-0.1) m=20 m。答案:(1)0.01(2)20 m(建議用時:30分鐘)1.在交通事故的分析中,剎車線的長度是很重要的依據(jù)。剎車線是指汽車剎車后,停止轉(zhuǎn)動的輪胎在地面上發(fā)生滑動時留下的滑動痕跡。在某次交通事故中,汽車的剎車線長度是14 m,假設汽車輪胎與地面間的動摩擦因數(shù)恒為0.7,g取10 m/s2,則汽車剎車前的速度為() A.7 m/sB.10 m/sC.14 m/sD.20 m/s解析:設汽車剎車后滑動的加速度大小為a,由牛頓第二定律可得mg=ma,所以a=g,由勻變速直線運動的規(guī)律得v02=2as,故汽車剎車前的速度為v0=2as=2gs=14 m/s,選項C正確。答案:C2.質(zhì)量為2 kg的物體靜止在足夠大的水平地面上,物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2,最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小視為相等。從 t=0時刻開始,物體受到方向不變、大小呈周期性變化的水平拉力F的作用,F隨時間t的變化規(guī)律如圖所示。重力加速度g取10 m/s2,則物體在t=0至t=12 s這段時間的位移大小為()A.18 mB.54 mC.72 mD.198 m解析:物體與地面間最大靜摩擦力Ff=mg=0.2210 N=4 N。由題給F-t圖象知03 s內(nèi),F=4 N,說明物體在這段時間內(nèi)保持靜止不動。36 s內(nèi),F=8 N,說明物體做勻加速運動,加速度 a=F-Ffm=2 m/s2。6 s末物體的速度v=at=23 m/s=6 m/s,在69 s內(nèi)物體以6 m/s的速度做勻速運動。912 s內(nèi)又以2 m/s2的加速度做勻加速運動,作v-t圖象如下。故012 s內(nèi)的位移x=(1236)2 m+66 m=54 m。故B項正確。答案:B3.如圖所示,小車以加速度a向右勻加速運動,車中小球質(zhì)量為m,則線對球的拉力為()A.mg2+a2B.m(a+g)C.mgD.ma解析:對小球受力分析如圖,建立直角坐標系則Fcos =maFsin -mg=0由得F=mg2+a2,故選項A正確。答案:A4.(多選)如圖所示,5塊質(zhì)量相同的木塊并排放在水平地面上,它們與地面間的動摩擦因數(shù)均相同,當用力F推第1塊木塊使它們共同加速運動時,下列說法中正確的是()A.由右向左,相鄰兩塊木塊之間的相互作用力依次變小B.由右向左,相鄰兩塊木塊之間的相互作用力依次變大C.第2塊木塊與第3塊木塊之間的彈力大小為0.6FD.第3塊木塊與第4塊木塊之間的彈力大小為0.6F解析:取整體為研究對象,由牛頓第二定律得F-5mg=5ma。再選取1、2兩塊木塊為研究對象,由牛頓第二定律得F-2mg-FN=2ma,聯(lián)立兩式解得FN=0.6F,進一步分析可得,從左向右,相鄰兩塊木塊間的相互作用力是依次變小的。選項B、C正確。答案:BC5.(多選)如圖所示,在光滑地面上,水平外力F拉動小車和木塊一起做無相對滑動的加速運動。小車質(zhì)量是M,木塊質(zhì)量是m,力大小是F,加速度大小是a,木塊和小車之間動摩擦因數(shù)是。則在這個過程中,木塊受到的摩擦力大小是()A.mgB.mFM+mC.(M+m)gD.ma解析:以M、m整體為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律,則a=FM+m,以m為研究對象,摩擦力Ff=ma=mFM+m。答案:BD6.如圖所示,ad、bd、cd是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細桿,每根桿上套著一個小滑環(huán)(圖中未畫出),三個滑環(huán)分別從a、b、c處釋放(初速度為零),用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達d點所用的時間,則()A.t1t2t2t3C.t3t1t2D.t1=t2=t3解析:小滑環(huán)下滑過程中受重力和桿的彈力作用,下滑的加速度可認為是由重力沿桿方向的分力產(chǎn)生的,設桿與豎直方向的夾角為,由牛頓第二定律知mgcos =ma,則a=gcos 設圓心為O,半徑為R,由幾何關系得,滑環(huán)由開始運動至d點的位移x=2Rcos 由運動學公式得x=12at2由聯(lián)立解得t=2Rg即小滑環(huán)下滑的時間與細桿的傾斜程度無關,故t1=t2=t3,選項D正確。答案:D7.蹦極(Bungee Jumping)是一項戶外休閑活動。跳躍者站在約40米以上高度的位置,用橡皮繩固定住后跳下,落地前彈起。如圖所示為蹦極運動的示意圖,彈性繩的一端固定在O點,另一端和運動員相連。運動員從O點自由下落,至B點彈性繩自然伸直,經(jīng)過合力為零的C點到達最低點D,然后彈起,整個過程中忽略空氣阻力。分析這一過程,下列表述正確的是()經(jīng)過B點時,運動員的速率最大經(jīng)過C點時,運動員的速率最大從C點到D點,運動員的加速度增大從C點到D點,運動員的加速度不變A.B.C.D.解析:在BC段,運動員所受重力大于彈力,向下做加速度逐漸減小的變加速運動,當a=0時,速度最大,即在C點時速度最大,對。在CD段,彈力大于重力,運動員做加速度逐漸增大的變減速運動,對,故選B。答案:B8.(多選)如圖所示,一輕質(zhì)彈簧豎直放置在水平地面上,下端固定。彈簧原長為20 cm,勁度系數(shù)k=200 N/m。現(xiàn)用豎直向下的力將彈簧壓縮到10 cm后用細線拴住,此時在彈簧上端放置質(zhì)量為0.5 kg的物塊,g取10 m/s2。在燒斷細線的瞬間,下列說法正確的是()A.物塊的加速度為30 m/s2,方向豎直向上B.物塊的加速度為10 m/s2,方向豎直向下C.物塊的加速度為零D.物塊的速度為零解析:燒斷細線瞬間,物塊受重力和彈力作用,F合=kx-mg=ma,所以a=30 m/s2,方向豎直向上,此時速度來不及變化,仍然為零,故正確選項為A、D。答案:AD9.如圖所示,一水平傳送帶長為 20 m,以2 m/s的速度做勻速運動。已知某物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.1,現(xiàn)將該物體由靜止輕放到傳送帶的A端。求物體被送到另一端B點所需的時間。(g取10 m/s2)解析:物體受重力mg、支持力FN和向前的摩擦力Ff作用,由牛頓第二定律,有Ff=ma,又FN-mg=0,Ff=FN,解得a=g=0.110 m/s2=1 m/s2。當物體做勻加速直線運動達到傳送帶的速度v=2 m/s 時,其位移為s1=v22a=2221 m=2 m20 m,所以物體運動2 m后與傳送帶一起勻速運動。第一段加速運動時間為t1=va=21 s=2 s,第二段勻速運動時間為t2=s-s1v=20-22 s=9 s。所以,物體在傳送帶上運動的總時間為t=t1+t2=2 s+9 s=11 s。答案:11 s10.ABS系統(tǒng)是一種能防止車輪被抱死而導致車身失去控制的安全裝置,全稱防抱死剎車系統(tǒng)。它既能保持足夠的制動力,又能維持車輪緩慢轉(zhuǎn)動,已經(jīng)廣泛應用于各類汽車上。有一汽車沒有安裝ABS系統(tǒng),急剎車后,車輪抱死,在路面上滑動。(1)若車輪與干燥路面間的動摩擦因數(shù)