2020-2021學(xué)年物理新教材人教版必修第一冊(cè)分級(jí)訓(xùn)練：4.5 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用含解析

1、攀上山峰，見識(shí)險(xiǎn)峰，你的人生中，也許你就會(huì)有蒼松不懼風(fēng)吹和不懼雨打的大無(wú)畏精神，也許就會(huì)有臘梅的凌寒獨(dú)自開的氣魄，也許就會(huì)有春天的百花爭(zhēng)艷的畫卷，也許就會(huì)有鋼鐵般的意志。祝：學(xué)子考試順利，學(xué)業(yè)有成第四章 運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系5 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用【基礎(chǔ)鞏固】1.一個(gè)原來(lái)靜止在光滑平面上的物體,質(zhì)量是7 kg,在14 n 的恒力作用下開始沿直線運(yùn)動(dòng),則該物體5 s末的速度大小及5 s內(nèi)通過(guò)的位移大小分別為()a.8 m/s25 m b.2 m/s25 mc.10 m/s25 m d.10 m/s12.5 m答案:c2.如圖甲所示,小物塊從足夠長(zhǎng)的光滑斜面頂端由靜止自由滑下.下滑位移為x時(shí)的速度為v,其

2、x-v2圖像如圖乙所示,g取10 m/s2,則斜面傾角為() 甲 乙a.30b.45c.60d.75答案:a3.如圖所示,ad、bd、cd是豎直平面內(nèi)三根固定的光滑細(xì)桿,a、b、c、d位于同一圓周上,a點(diǎn)為圓周的最高點(diǎn),d點(diǎn)為最低點(diǎn).每根桿上都套著一個(gè)小滑環(huán)(圖中未畫出),三個(gè)滑環(huán)分別從a、b、c處由靜止釋放.用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達(dá)d點(diǎn)所用的時(shí)間,則()a.t1t2t2t3 c.t3t1t2 d.t1=t2=t3解析:設(shè)圓的半徑為r,取一根滑桿ed,如圖所示.設(shè)ade=,由直角三角形得xed=2rcos;滑環(huán)沿ed下滑時(shí),a=gcos;由位移公式得t=2xa=22rcosgcos

3、=2rg,可知時(shí)間t與傾角無(wú)關(guān),所以滑環(huán)沿三根細(xì)桿下滑所用的時(shí)間是相等的,選項(xiàng)d正確.答案:d4.在光滑水平面上以速度v運(yùn)動(dòng)的物體,從某一時(shí)刻開始受到一個(gè)跟運(yùn)動(dòng)方向共線的力f的作用,其速度圖像如圖甲所示.那么它受到的力f隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像是圖乙中的()甲 a b c d乙答案:a5.質(zhì)量為0.5 kg的物體在水平面上以一定的初速度運(yùn)動(dòng),a、b分別是物體不受拉力和受到水平拉力作用時(shí)的v-t圖線,則拉力與摩擦力大小之比為()a.12b.32c.31d.21解析:物體不受水平拉力時(shí),加速度大小為a1=vt=64 m/s2=1.5 m/s2,物體受到水平拉力作用時(shí),加速度大小為a2=vt=12-68

4、 m/s2=0.75 m/s2,根據(jù)牛頓第二定律得ff=ma1,f-ff=ma2,可得fff=32,故選項(xiàng)b正確.答案:b6.一架質(zhì)量m=5.0103 kg的噴氣式飛機(jī),從靜止開始在跑道上滑行,經(jīng)過(guò)距離x=5.0102 m,達(dá)到起飛速度v=60 m/s.在這個(gè)過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重力的2%.g取10 m/s2,飛機(jī)滑行時(shí)受到的牽引力多大?解析:飛機(jī)在加速過(guò)程中,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v2=2ax,所以a=v22x=3.6 m/s2.由牛頓第二定律得f-0.02mg=ma,所以f=0.02mg+ma=1.9104 n.答案:1.9104 n【拓展提高】7.(多選)如圖所示,水平傳送帶以恒定速度

5、v向右運(yùn)動(dòng).將質(zhì)量為m的物體q無(wú)初速度地放在水平傳送帶的左端a處,經(jīng)過(guò)t時(shí)間后,q的速度也變?yōu)関;再經(jīng)t時(shí)間,物體q到達(dá)傳送帶的右端b處,則()a.前t時(shí)間內(nèi)物體q做勻加速運(yùn)動(dòng),后t時(shí)間內(nèi)物體q做勻減速運(yùn)動(dòng)b.后t時(shí)間內(nèi)物體q與傳送帶之間無(wú)摩擦力c.前t時(shí)間內(nèi)物體q的位移與后t時(shí)間內(nèi)物體q的位移大小之比為12d.物體q由傳送帶左端運(yùn)動(dòng)到右端相對(duì)傳送帶的位移大小為vt2解析:前t時(shí)間內(nèi)物體q受到滑動(dòng)摩擦力作用,做勻加速直線運(yùn)動(dòng),后t時(shí)間內(nèi)物體q與傳送帶間沒有摩擦力,做勻速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)a錯(cuò)誤,選項(xiàng)b正確;前t時(shí)間內(nèi)的位移x1=vt2,后t時(shí)間內(nèi)的位移x2=vt,位移之比為12,選項(xiàng)c正確;物體q

6、在前t時(shí)間內(nèi)與傳送帶存在相對(duì)運(yùn)動(dòng),x=x帶-x1=vt2,選項(xiàng)d正確.答案:bcd8.(多選)如圖所示,一傾角=37的足夠長(zhǎng)斜面固定在水平地面上.當(dāng)t=0時(shí),一滑塊以初速度v0=10 m/s沿斜面向上運(yùn)動(dòng).已知滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,下列說(shuō)法正確的是()a.滑塊一直做勻變速直線運(yùn)動(dòng)b.t=1 s時(shí),滑塊速度減為0,然后沿斜面向下運(yùn)動(dòng)c.t=2 s時(shí),滑塊恰好又回到出發(fā)點(diǎn)d.t=3 s時(shí),滑塊的速度大小為4 m/s解析:設(shè)滑塊上滑時(shí)的加速度大小為a1,由牛頓第二定律可得mgsin+mgcos =ma1,解得a1=10 m/

7、s2,上滑時(shí)間t1=v0a1=1 s,上滑的距離x1=12v0t1=5 m,因?yàn)閙gsinmgcos,滑塊速度減小為0后,滑塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)b正確;設(shè)滑塊下滑時(shí)的加速度大小為a2,由牛頓第二定律得mgsin-mgcos=ma2,解得a2=2 m/s2,經(jīng)1 s,滑塊下滑的距離x2=12a2t22=1 m5 m,滑塊未回到出發(fā)點(diǎn),選項(xiàng)c錯(cuò)誤;因上滑和下滑過(guò)程中的加速度不同,故滑塊全程不是勻變速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)a錯(cuò)誤;t=3 s時(shí),滑塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng),此時(shí)的速度v=a2(t-t1)=4 m/s,選項(xiàng)d正確.答案:bd9.如圖所示,質(zhì)量m=2 kg的物體靜止在水平地面的a處,a、b間距l(xiāng)=20

8、m,用大小為30 n、沿水平方向的力f拉此物體,經(jīng)t0=2 s拉至b處.cos 37=0.8,sin 37=0.6,g取10 m/s2.(1)求物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù);(2)用大小為30 n,與水平方向成37的力f斜向上拉此物體,使物體從a處由靜止開始運(yùn)動(dòng)并能到達(dá)b處,求該力作用的最短時(shí)間t.解析:(1)物體做勻加速運(yùn)動(dòng),l=12a0t02,所以a0=2lt02=22022 m/s2=10 m/s2;由牛頓第二定律f-ff=ma0,ff=30 n-210 n=10 n,所以=ffmg=10210=0.5.(2)設(shè)f作用的最短時(shí)間為t,物體先以大小為a的加速度勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t,撤去f后,以大小為a的加速度勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t到達(dá)b處,速度恰為0.由牛頓第二定律有fcos 37-(mg-fsin 37)=ma,所以a=f(cos 37+sin 37)m-g=11.5 m/s2.a=ffm=g=5 m/s2.由于勻加速階段的末速度即為勻減速階段的初速度,因此有at=at,l=12at2+12at2,t=1.03 s.答案:(1)0.5(2)1.03 s【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】10.如圖所示,螺旋管道內(nèi)徑均勻,內(nèi)壁光滑,螺距均為d=0.1 m,共5匝,螺旋橫截面的半徑r=0.2 m,半徑r比管道內(nèi)徑大得多,一小球自管道a端從靜止開始下滑,求它到達(dá)管道b端時(shí)的速度大小和所用的時(shí)間.解析:采用整體轉(zhuǎn)