第四章5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用—2020-2021【新教材】人教版(2019)高中物理必修第一冊(cè)課后習(xí)題

1、5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用"基礎(chǔ)鞏固1 .（2019浙江溫州部分高中高一期中）行車(chē)過(guò)程中，如果車(chē)距不夠、剎車(chē)不及時(shí)，汽車(chē)將發(fā)生碰撞，車(chē)?yán)锏娜丝赡苁艿絺?。為了盡可能減輕碰撞所引起的傷害，人們?cè)O(shè)計(jì)了安全帶，如圖所示。假定乘客質(zhì)量為70 kg,汽車(chē)車(chē)速為90 km/h,從踩下剎車(chē)到車(chē)完全停止需要的時(shí)間為5 s,安全帶對(duì)乘客的平均作用力大小約為（不計(jì)人與座椅間的摩擦）（）A.450 NB.400 NC.350 ND.300 N2 .在交通事故的分析中，剎車(chē)線的長(zhǎng)度是很重要的依據(jù)，剎車(chē)線是汽車(chē)剎車(chē)后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面 上發(fā)生滑動(dòng)時(shí)留下的滑動(dòng)痕跡。在某次交通事故中，汽車(chē)的剎車(chē)線長(zhǎng)度是 14 m,

2、假設(shè)汽車(chē)輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為0.7,g取10 m/s2,則汽車(chē)剎車(chē)前的速度為（）A.7 m/sB.14 m/sC.10 m/sD.20 m/s3 .假設(shè)汽車(chē)突然緊急制動(dòng)后所受到的阻力的大小與汽車(chē)所受的重力的大小差不多，當(dāng)汽車(chē)以20 m/s的速度行駛時(shí)突然制動(dòng)，它還能繼續(xù)滑動(dòng)的距離約為（重力加速度g取10 m/s2）（）A.40 mB.20 mD.5 mC.10 m4 .一個(gè)物體在水平恒力 F 的作用下 ,由靜止開(kāi)始在一個(gè)粗糙的水平面上運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間t 速度變?yōu)関。如果要使物體的速度變?yōu)?v,下列方法正確的是(A.將水平恒力增加到2F，其他條件不變B.將物體的質(zhì)量減小一半，其他條件不變C

3、.物體的質(zhì)量不變，水平恒力和作用時(shí)間都增加到原來(lái)的2倍D.將時(shí)間增加到原來(lái)的2倍,其他條件不變5 .某氣槍子彈的出口速度達(dá)100 m/s,若氣槍的槍膛長(zhǎng) 0.5 m,子彈的質(zhì)量為20 g,若把子彈在槍膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)看作勻變速直線運(yùn)動(dòng),則高壓氣體對(duì)子彈的平均作用力為()A.1 X102 NB.2X102 NC.2X105 ND.2X104 N6 .一輛汽車(chē)在恒定牽引力作用下由靜止開(kāi)始沿直線運(yùn)動(dòng),4 s 內(nèi)通過(guò) 8 m 的距離,此后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),汽車(chē)又運(yùn)動(dòng)了 2 s停止，已知汽車(chē)的質(zhì)量m=2X103 kg,汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的阻力大小不變，求：(1)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽車(chē)的速度大小。(2)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受到

4、的阻力大小。(3)汽車(chē)牽引力的大小。7.(2019遼寧大連高一檢測(cè))質(zhì)量為m=2 kg的物體靜止在水平地面上，物體與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 月0.5?，F(xiàn)在對(duì)物體施加如圖所示的力F,F=10 N, 0=37°，且sin 37° =0.6,cos 37° =0.8。經(jīng)t= 10 s后撤去力F，再經(jīng)一段時(shí)間，物體靜止，g取10 m/s2。求： (1)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度 (2)物體運(yùn)動(dòng)的總位移大小。能力提升1.一物塊靜止在粗糙的水平桌面上。從某時(shí)刻開(kāi)始，物塊受到一方向不變的水平拉力作用。假設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。以a表示物塊的加速度大小，F(xiàn)表

5、示水平拉力的大小。能正確描述F與a之間關(guān)系的圖像是（）2.（多選）（2019北京人大附中高一上期末）如圖所示 質(zhì)量為m的小球置于傾角為。的斜面上，被一個(gè)豎直擋板擋住?，F(xiàn)用一個(gè)水平力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g,忽略一切摩擦，以下說(shuō)法正確的是（）A.斜面對(duì)小球的彈力為?cos?B.斜面和豎直擋板對(duì)小球彈力的合力為maC.若增大加速度a,斜面對(duì)小球的彈力一定增大D.若增大加速度a,豎直擋板對(duì)小球的彈力一定增大3.（多選）質(zhì)量m=2 kg、初速度vo=8 m/s的物體沿著粗糙水平面向右運(yùn)動(dòng)，物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù) 尸0.1,同時(shí)物體還受到一個(gè)如圖所示的隨

6、時(shí)間變化的水平拉力F的作用，設(shè)水平向右為拉力的正方向，且物體在t=0時(shí)刻開(kāi)始運(yùn)動(dòng),g取10 m/s2,則以下結(jié)論正確的是（）FNA.01 s內(nèi),物體的加速度大小為2 m/s2B.1 2 s內(nèi)，物體的加速度大小為2 m/s2C.01 s內(nèi)，物體的位移為7 mD.02 s內(nèi)，物體的總位移為 11 m4.(多選)蹦極運(yùn)動(dòng)的示意圖如圖所示 ，彈性繩的一端固定在 。點(diǎn)，另一端和運(yùn)動(dòng)員相連。運(yùn)動(dòng)員從。點(diǎn)自由下落，至B點(diǎn)彈性繩自然伸直，經(jīng)過(guò)合力為零的 C點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn) D,然后彈起。整個(gè)過(guò)程中忽略空氣阻力。分析這一過(guò)程，下列表述正確的是A.經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的速率最大B.經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的速率最大C.從C點(diǎn)

7、到D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員的加速度增大D.從C點(diǎn)到D點(diǎn),運(yùn)動(dòng)員的加速度不變5 .如圖所示，質(zhì)量為m=3 kg的木塊放在固定的傾角為0=30。的足夠長(zhǎng)斜面上，木塊可以沿斜面勻速下滑。若用沿斜面向上的力F作用于木塊上，使其由靜止開(kāi)始沿斜面向上加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t=2 s時(shí)間物體沿斜面上升4 m的距離，則推力F為(g取10 m/s2)()B.6 NA.42 ND.36 NC.21 N6 .用平行于斜面的推力，使靜止的質(zhì)量為 m的物體在傾角為 。的光滑斜面上，由底端向頂端做勻加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到斜面中點(diǎn)時(shí)，去掉推力，物體剛好能到達(dá)頂點(diǎn)，則推力的大小為()A.mg(1-sin B.2mgsin 0C.2mgcos 0D

8、.2 mg(1+sin 7 .一架航模遙控飛行器如圖所示 淇質(zhì)量m=2 kg,動(dòng)力系統(tǒng)提供的恒定升力F=28 N。試飛時(shí)，飛行器從地面由靜止開(kāi)始豎直上升。設(shè)飛行器飛行時(shí)所受的空氣阻力恒為Ff= 4 N,g 取 10 m/s2。(1)第一次試飛，飛行器飛行ti= 8 s時(shí)到達(dá)高度 H等于多少？(2)第二次試飛，飛行器飛行t2= 6 s時(shí)遙控器出現(xiàn)故障，飛行器立即失去升力，求飛行器減速上升階段的加速度的大小。8 .如圖所示，ACD是一滑雪場(chǎng)示意圖，其中AC是長(zhǎng)L=8 m、傾角9=37°的斜坡，CD段是與斜坡平滑連接的水平面。人從A點(diǎn)由靜止下滑，經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)速度大小不變，又在水平面上滑行一段

9、距離后停下。人與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為尸0.25，不計(jì)空氣阻力 已取10 m/s2,sin 37° =0.6,cos 37° =0.8。(1)求人從斜坡頂端 A滑至底端C所用的時(shí)間。(2)人在離C點(diǎn)多遠(yuǎn)處停下？參考答案5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用基礎(chǔ)鞏固1.C 汽車(chē)的速度v0=90 km/h=25 m/s,設(shè)汽車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a,則a二 筍 .5 m/s2,對(duì)乘客應(yīng)用牛頓第二定律可得 F=ma= 70X5 N = 350 N,所以C正確。2.B設(shè)汽車(chē)剎車(chē)后滑動(dòng)的加速度大小為 a,由牛頓第二定律得 gg=ma,解得 a=因。由勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與位移關(guān)系式？?2=2

10、ax,可得汽車(chē)剎車(chē)前的速度為 vo=v2? v?4 m/s,因此選項(xiàng) B 正確。3.B根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律得，汽車(chē)剎車(chē)的加速度a=?= ?=g,則繼續(xù)滑行的距離s=?=20 m,B 項(xiàng)正確。4.D由牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律得F-（mg=ma,所以a=?-9對(duì)比A、B、C三項(xiàng),均不能滿足要求，故均錯(cuò)誤；由v=at得2v=a 2t,所以選項(xiàng)D正確5.B根據(jù)v2=2ax,得a=?= 200正m/s2= 1 x104 m/s2,從而得高壓氣體對(duì)子彈的平均2?2 不 U. 5作用力 F=ma= 20X10-3x1X104 N=2X02 N。6 .點(diǎn)撥|汽車(chē)的運(yùn) 動(dòng)分析:一百!動(dòng)學(xué)公 式求加速度|榆定汽車(chē) 所受各

11、力解析（1）汽車(chē)開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則x0=?+0ti,解得 V0=2?0=4 m/s。 2I?(2)汽車(chē)滑行減速過(guò)程中加速度a2=0?0=-2 m/s2 ?由牛頓第二定律得-Ff=ma?解得 Ff=4X103 No1(3)開(kāi)始加速過(guò)程中加速度為ai,則xo/ai?2由牛頓第二定律得F-Ff=ma i解得 F=Ff+mai=6X103 N。答案(1)4 m/s (2)4 X103 N (3)6 X103 N7 .解析(1)撤去力F前,對(duì)物體進(jìn)行受力分析，如圖甲所示，則有Fsin E+FN=mgFcos &Ff=ma1又 Ff= (jFn聯(lián)立以上各式解得a1 = 0.5 m/s2物體在

12、t= 10 s撤去力F時(shí)速度最大，v=a1t= 5 m/s,此時(shí)物體的位移X1=2-a1t2=25 m。撤去F后,對(duì)物體進(jìn)行受力分析，如圖乙所示，則有Ff'=(Pn'= mg=ma2,解得 a2=5 m/s2撤去力F后，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得2a2X2=v2解得 X2= 2.5 m故物體運(yùn)動(dòng)的總位移為x=xi+x2=27.5 m。答案(1)5 m/s (2)27.5 m能力提升1 .C 靜摩擦力隨外力而改變，當(dāng)外力大于最大靜摩擦力時(shí)，物體才產(chǎn)生加速度，可利 用牛頓第二定律列方程求解。物塊受到拉力和摩擦力作用，根據(jù)牛頓第二定律F- mg=ma,當(dāng)FWFfmax時(shí),a=0;當(dāng)F>Ff

13、max時(shí),a與F成一次函數(shù)關(guān)系，選項(xiàng)C正確。2 .AD對(duì)小球受力分析如圖所示。把斜面對(duì)小球的彈力FN2進(jìn)行正交分解，豎直方向有Fn2cos kmg,水平方向有FNi-FN2sin佐ma,所以斜面對(duì)小球的彈力為 Fn2=，?A正確。 cos?FNi=ma+mgtan 8。由于Fn2=Z?與a無(wú)關(guān)，故當(dāng)增大加速度a時(shí),斜面對(duì)小球的彈力不 -cos?變，擋板對(duì)小球的彈力Fni隨a增大而增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。小球受到的合力為 ma,B項(xiàng)錯(cuò)誤。3.BD 01 s內(nèi)，物體的加速度大小 ai = ?+? 6+0 .1： 2X 7/$2=4 m/s2,A 項(xiàng)錯(cuò)誤;12 s內(nèi)物體的加速度大小a2= ?-?=

14、 6-0.1 2 2x %得位 m/J,B項(xiàng)正確；物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示。m,D項(xiàng)正確。?sin?,.a1=？?.，勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為?sin?a2= ? °因 a1=a2,貝U?sin?=?十算得出F=2mgsin 0b 所故01 s內(nèi)物體的位移為xi=（4+8jxi m=6 m,C項(xiàng)錯(cuò)誤;02 s內(nèi)物體的總位移C (4+6 )X1 一6+ 2m= 114.BC 在BC段，運(yùn)動(dòng)員所受重力大于彈力，向下做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng) a=0時(shí)，速度最大，即在C點(diǎn)時(shí)速度最大，選項(xiàng)B正確。在CD段,彈力大于重力，運(yùn)動(dòng)員做 加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確。5 .D

15、 因木塊能沿斜面勻速下滑，由平衡條件知mgsin 0=叩gcos Q所以ktan Q當(dāng)在 推力作用下加速上滑時(shí)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x=1at2得a=2 m/s2,由牛頓第二定律得F-mgsin - 叩gcos佑ma,解得F=36 N,D正確。6 .B根據(jù)題意知，勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻減速直線運(yùn)動(dòng)的位移相等，根據(jù)x=?%口，加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中?=居,勻減速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中?=粵,可以知道勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻減速 22? 12-2? 2直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小相等。勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小以B選項(xiàng)是正確的，A、C、D錯(cuò)誤7 .解析（1）第一次飛行中，設(shè)加速度為a1由牛頓第二定律得F-mg-Ff=ma1飛行器上升的高度H=2ai?2以上兩式代入數(shù)據(jù)解得H=64 m。(2)第二次飛行中，設(shè)失去升力后的加速度為a2由牛頓第二定律得 mg+Ff=ma2代入數(shù)據(jù)解得a2= 12 m/s2,方向向下。答案(1)64 m (2)12 m/s28 .解析(1)人在斜坡上下滑時(shí)，受力分析如圖所示。設(shè)人沿斜坡下滑的加速度為a,沿斜坡方向，由牛頓第二定律得mgsin 0-Ff=maFf=(FN垂直于