人教版必修1 4.7用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二） 作業(yè).docx

課時(shí)訓(xùn)練22用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題(二)題組一共點(diǎn)力作用下的平衡1.物體在共點(diǎn)力作用下,下列說法中正確的是() a.物體的速度在某一時(shí)刻等于零時(shí),物體就一定處于平衡狀態(tài)b.物體相對另一物體保持靜止時(shí),物體一定處于平衡狀態(tài)c.物體所受合力為零時(shí),就一定處于平衡狀態(tài)d.物體做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),物體處于平衡狀態(tài)解析:處于平衡狀態(tài)的物體,從運(yùn)動(dòng)形式上是處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),從受力上來看,物體所受合外力為零。某一時(shí)刻速度為零的物體,受力不一定為零,故不一定處于平衡狀態(tài),a錯(cuò);物體相對于另一物體靜止時(shí),該物體不一定靜止,如當(dāng)另一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí),該物體也做變速運(yùn)動(dòng),此物體處于非平衡狀態(tài),故b錯(cuò);c選項(xiàng)符合平衡條件的判斷,為正確選項(xiàng);物體做勻加速運(yùn)動(dòng),所受合力不為零,故不是平衡狀態(tài),d錯(cuò)。答案:c2.如圖所示,兩根等長的輕繩將日光燈懸掛在天花板上,兩繩與豎直方向的夾角都為45,日光燈保持水平,所受重力為g,左右兩繩的拉力大小分別為()a.g和gb.g和gc.g和gd.g和g解析:由對稱性可知兩繩的拉力大小應(yīng)相等,所以排除c選項(xiàng);由平衡條件可知豎直方向上2fcos 45=g,f=g,選項(xiàng)b正確。答案:b3.(多選)如圖所示,電燈懸掛于兩墻壁之間,更換水平繩oa使連接點(diǎn)a向上移動(dòng),而保持o點(diǎn)的位置不變,則a點(diǎn)向上移動(dòng)時(shí)()a.繩ob的拉力逐漸增大b.繩ob的拉力逐漸減小c.繩oa的拉力先增大后減小d.繩oa的拉力先減小后增大解析:該題是動(dòng)態(tài)平衡問題,取結(jié)點(diǎn)o為研究對象,繩oa、ob的拉力的合力f與燈的重力g大小相等、方向相反,始終不變。由平行四邊形定則畫出矢量圖如圖所示。由圖可知,在a點(diǎn)上移的過程中,先變小后增大,一直減小,故選b、d。答案:bd題組二超重和失重4.下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)中,能在繞地球飛行的太空實(shí)驗(yàn)艙中完成的是()a.用天平測量物體的質(zhì)量b.用彈簧測力計(jì)測物體的重力c.用溫度計(jì)測艙內(nèi)的溫度d.用水銀氣壓計(jì)測艙內(nèi)氣體的壓強(qiáng)解析:繞地球飛行的太空實(shí)驗(yàn)艙處于完全失重狀態(tài),處于其中的物體也處于完全失重狀態(tài),物體對水平支持物沒有壓力,對懸掛物沒有拉力。用天平測量物體質(zhì)量時(shí),利用的是物體和砝碼對盤的壓力產(chǎn)生的力矩,壓力為0時(shí),力矩也為零,因此在太空實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)不能完成。同理,水銀氣壓計(jì)也不能測出艙內(nèi)壓強(qiáng)。物體處于失重狀態(tài)時(shí),對懸掛物沒有拉力,因此彈簧測力計(jì)不能測出物體的重力。溫度計(jì)是利用了熱脹冷縮的性質(zhì),因此可以測出艙內(nèi)溫度。故只有選項(xiàng)c正確。答案:c5.下列說法中正確的是()a.體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)b.蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài)c.舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)d.游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)解析:當(dāng)加速度方向豎直向下時(shí),物體處于失重狀態(tài);當(dāng)加速度方向豎直向上時(shí),物體處于超重狀態(tài)。蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下降的過程中加速度方向均豎直向下,且a=g,為完全失重狀態(tài),所以b項(xiàng)正確。而a、c、d三項(xiàng)中運(yùn)動(dòng)員均為平衡狀態(tài),f=mg,既不超重也不失重。答案:b6.如圖所示,一個(gè)盛水的容器底部有一小孔。靜止時(shí)用手指堵住小孔不讓它漏水,假設(shè)容器在下述幾種運(yùn)動(dòng)過程中始終保持平動(dòng),且忽略空氣阻力,則()a.容器自由下落時(shí),小孔向下漏水b.將容器豎直向上拋出,容器向上運(yùn)動(dòng)時(shí),小孔向下漏水;容器向下運(yùn)動(dòng)時(shí),小孔不向下漏水c.將容器水平拋出,容器在運(yùn)動(dòng)中小孔向下漏水d.將容器斜向上拋出,容器在運(yùn)動(dòng)中小孔不向下漏水解析:題中幾種運(yùn)動(dòng),對整體分析,都只受重力作用,運(yùn)動(dòng)加速度為g,方向向下,容器中的水處于完全失重,對容器底部無壓力。故在底部的小孔處水不會(huì)漏出。答案:d7.某人在地面上最多能舉起60 kg的物體,而在一個(gè)加速下降的電梯里最多能舉起80 kg的物體。求:(1)此電梯的加速度為多大?(2)若電梯以此加速度上升,則此人在電梯里最多能舉起物體的質(zhì)量是多少?(g取10 m/s2)解析:(1)站在地面上的人,最大舉力f=m1g=6010 n=600 n在加速下降的電梯內(nèi),人的最大舉力f仍為 600 n,由牛頓第二定律得m2g-f=m2a所以加速度a=g-=(10-) m/s2=2.5 m/s2。(2)在加速上升的電梯里,人的舉力不變,同理得f-m3g=m3a所以m3= kg=48 kg。答案:(1)2.5 m/s2(2)48 kg(建議用時(shí):30分鐘)1.(多選)下列幾種情況中,物體處于平衡狀態(tài)的是() a.靜止在粗糙平面上的物體b.沿光滑斜面自由下滑的物體c.豎直上拋的物體在到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)d.在不光滑的水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)的木塊解析:物體處于平衡狀態(tài)的條件是所受合力為零,其表現(xiàn)為靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng),因而a、d兩項(xiàng)正確。又因沿斜面自由下滑的物體,其加速度為a=gsin ;上拋運(yùn)動(dòng)的物體在最高點(diǎn)時(shí)v=0,但a=g,并非平衡狀態(tài),故b、c兩項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:ad2.如圖所示,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑,斜劈保持靜止,則地面對斜劈的摩擦力()a.等于零b.不為零,方向向右c.不為零,方向向左d.不為零,v0較大時(shí)方向向左,v0較小時(shí)方向向右解析:物塊勻速下滑,由平衡條件可知物體受到斜劈的作用力的合力豎直向上,根據(jù)牛頓第三定律可知物塊對斜劈的作用力的合力豎直向下,故斜劈沒有相對地面運(yùn)動(dòng)的趨勢,即不受地面對它的摩擦力,選項(xiàng)a正確。答案:a3.某物體受四個(gè)力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài),保持其他三個(gè)力的大小和方向均不變,使另一個(gè)大小為f的力的方向轉(zhuǎn)過90,則欲使物體仍保持靜止?fàn)顟B(tài),必須再加上一個(gè)大小為多少的力()a.fb.fc.2fd.3f解析:物體受四個(gè)力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),f與其余三個(gè)力的合力等大、反向,設(shè)為f,當(dāng)f轉(zhuǎn)過90時(shí),f與f夾角為90,又f=f,兩力的合力f合=f,故需加一個(gè)大小為f的力。答案:b4.如圖所示,置于水平地面的三腳架上固定著一質(zhì)量為m的照相機(jī)。三腳架的三根輕質(zhì)支架等長,與豎直方向均成30角,則每根支架承受的壓力大小為()a.mgb.mgc.mgd.mg解析:設(shè)每根支架對照相機(jī)的支持力大小均為fn,由受力平衡得3fncos 30=mg,解得fn=mg,由牛頓第三定律可知支架承受的壓力大小也為mg,選項(xiàng)d正確。答案:d5.如圖所示,在托盤測力計(jì)上放一個(gè)重力為5 n的斜木塊,斜木塊的斜面傾角為37,現(xiàn)將一個(gè)重量為5 n的小鐵塊無摩擦地從斜面頂端滑下,在小鐵塊下滑的過程中,測力計(jì)的示數(shù)為(g取10 n/kg)()a.8.2 nb.7 nc.7.4 nd.10 n解析:小鐵塊對斜面壓力的豎直分量和斜面的重力之和是對托盤的壓力fn=gcos 37sin 37+mg=(50.80.6+5) n=7.4 n,小鐵塊對斜面壓力的水平分量產(chǎn)生對托盤的水平方向的靜摩擦力,從而在托盤與測力計(jì)的水平的接觸桿間產(chǎn)生彈力,而不能測量,甚至影響測量,故c正確。答案:c6.(多選)在由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)的電梯里,某同學(xué)把一測量加速度的小探頭(重力不計(jì))固定在一個(gè)質(zhì)量為 1 kg 的手提包上進(jìn)入電梯,到達(dá)某一樓層后停止。該同學(xué)將采集到的數(shù)據(jù)分析處理后列在下表中:物理模型勻加速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)間段(s)3.083.0加速度(m/s2)0.400-0.40為此,該同學(xué)在計(jì)算機(jī)上畫出了很多圖象,請你根據(jù)上表數(shù)據(jù)和所學(xué)知識判斷下列所示的圖象(設(shè)f為手提包受到的拉力,g取9.8 m/s2)中正確的是()解析:由題意可知,電梯在14 s內(nèi)一直向上運(yùn)動(dòng),位移x一直增大,故選項(xiàng)d錯(cuò)誤;前3 s做勻加速直線運(yùn)動(dòng),最后3 s做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小不隨時(shí)間改變,故選項(xiàng)b錯(cuò)誤,選項(xiàng)a正確;由f1-mg=ma1,f1=m(g+a1)=10.2 n,中間8 s內(nèi),f2=mg=9.8 n,最后3 s內(nèi),f3-mg=ma2,f3=m(g+a2)=9.4 n,故選項(xiàng)c正確。答案:ac7.(多選)原來做勻速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)內(nèi),有一被伸長的彈簧拉住的具有一定質(zhì)量的物體a,物體a靜止在地板上,如圖所示?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)物體a突然被彈簧拉向右方,由此可判斷,此時(shí)升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況可能是()a.加速上升b.減速上升c.加速下降d.減速下降解析:升降機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),物體a靜止在升降機(jī)的地板上,說明物體a受到的靜摩擦力與彈簧的拉力平衡。物體a突然被彈簧拉向右方,說明摩擦力減小,其原因只能是物體a與地板間的正壓力減小,物體a處于失重狀態(tài),具有向下的加速度,即升降機(jī)可能減速上升或加速下降。答案:bc8.半圓柱體p放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的豎直擋板mn,在p和mn之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體q,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示是這個(gè)裝置的截面圖,若用外力使mn保持豎直且緩慢地向右移動(dòng),在q落到地面以前,發(fā)現(xiàn)p始終保持靜止。在此過程中,下列說法中正確的是()a.mn對q的彈力逐漸減小b.q所受的合力逐漸增大c.地面對p的摩擦力逐漸增大d.p、q間的彈力先減小后增大解析:對q進(jìn)行受力分析如圖所示,q受重力(g)、p對它的支持力(fn)、擋板對它的彈力(f)。fn=,f=gtan 。當(dāng)mn保持豎直且緩慢地向右移動(dòng)時(shí),變大,fn、f均變大,但q所受合力為0,故選項(xiàng)a、b、d均錯(cuò);將p、q看作一個(gè)整體,因水平方向擋板對它們的彈力f變大,故地面對p的摩擦力逐漸增大,選項(xiàng)c正確。答案:c9.某人在a=2 m/s2勻加速下降的升降機(jī)中最多能舉起m1=75 kg的物體,則此人在地面上最多可舉起多大質(zhì)量的物體?若此人在一勻加速上升的升降機(jī)中最多能舉起m2=50 kg的物體,則此升降機(jī)上升的加速度為多大?(g取10 m/s2)解析:設(shè)此人在地面上的最大“舉力”是f,那么他在以不同的加速度運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)中最大“舉力”仍為f,以物體為研究對象進(jìn)行受力分析,物體的受力示意圖如圖所示,且物體運(yùn)動(dòng)的加速度和升降機(jī)相同。當(dāng)升降機(jī)以加速度a1=2 m/s2勻加速下降時(shí),對物體有m1g-f=m1a1,f=m1(g-a1),得f=75(10-2) n=600 n。設(shè)人在地面上最多可舉起質(zhì)量為m0的物體,則f=m0g,m0= kg=60 kg。當(dāng)升降機(jī)以a2勻加速上升時(shí),對物體有f-m2g=m2a2,a2=-g= m/s2=2 m/s2。所以升降機(jī)勻加速上升的加速度大小為2 m/s2。答案:60 kg2 m/s210.如圖所示,用不可伸長的輕繩ac和bc吊起一質(zhì)量不計(jì)的沙袋,繩ac和bc與天花板的夾角分別為60和30?，F(xiàn)緩慢往沙袋中注入沙子。重力加速度g取10 m/s2。(1)當(dāng)注入沙袋中的沙子質(zhì)量m=10 kg時(shí),求繩ac和bc上的拉力大小fac和