版物理新教材人教練習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用word版含解析

牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用題組一從受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況1．光滑水平面上靜止一個(gè)物體，現(xiàn)有水平恒力F作用在物體上，使物體的位移為x0時(shí)，立刻換成－4FA．－x0B．x0C．0D．－2x0解析：以F方向?yàn)檎较?，設(shè)開始階段加速度為a，則后一階段加速度為－4a，由運(yùn)動(dòng)規(guī)律：x0＝eq\f(1,2)at2，x′＝at·t－eq\f(1,2)×4at2·x＝x0＋x′.三個(gè)方程聯(lián)立求得x＝－x0，故A正確．答案：A2．假設(shè)灑水車的牽引力不變且所受阻力與車重成正比，未灑水時(shí)，做勻速行駛，灑水時(shí)它的運(yùn)動(dòng)將是()A．做變加速運(yùn)動(dòng)B．做初速度不為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．做勻減速運(yùn)動(dòng)D．繼續(xù)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)解析：a＝eq\f(F合,m)＝eq\f(F－kmg,m)＝eq\f(F,m)－kg，灑水時(shí)質(zhì)量m減小，則a變大，所以灑水車做加速度變大的加速運(yùn)動(dòng)，故A正確．答案：A3．用相同材料做成的A、B兩木塊的質(zhì)量之比為3：2，初速度之比為2：3，它們在同一粗糙水平面上同時(shí)開始沿直線滑行，直至停止，則它們()A．滑行中的加速度之比為2：3B．滑行的時(shí)間之比為1：1C．滑行的距離之比為4：9D．滑行的距離之比為3：2解析：根據(jù)牛頓第二定律可得μmg＝ma，所以滑行中的加速度為：a＝μg，所以加速度之比為1：1，A錯(cuò)誤；根據(jù)公式t＝eq\f(Δv,a)，可得eq\f(t1,t2)＝eq\f(\f(Δv1,a),\f(Δv2,a))＝eq\f(2,3)，B錯(cuò)誤；根據(jù)公式v2＝2ax可得eq\f(x1,x2)＝eq\f(\f(v\o\al(2,1),2a),\f(v\o\al(2,2),2a))＝eq\f(4,9)，C正確、D錯(cuò)誤．答案：C4．如圖，固定的斜面AB與水平面BC在B處平滑連接，傾角α＝30°，一質(zhì)量m＝1kg的物體，從斜面上A點(diǎn)由靜止自由滑下，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為4m/s.若斜面光滑，物體與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，g取10m/s2，求：(1)物體在斜面下滑時(shí)的加速度．(2)AB段的長度．(3)物體在水平面上滑行的時(shí)間．解析：(1)分析物體在斜面上受力情況，由牛頓第二定律得：mgsin30°＝ma1，解得a1＝5m/s2.(2)因?yàn)関2－0＝2a1x，故AB的長度x＝eq\f(v2,2a1)＝1.6m.(3)分析物體在水平面上受力情況，物體在水平面上滑行時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律得μmg＝ma2,0－v＝－a2t物體水平面滑行時(shí)間：t＝eq\f(0－v,－a2)＝4s.答案：(1)5m/s2(2)1.6m(3)4s題組二從運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況5．質(zhì)量為1kg的物體，受水平恒力F的作用，由靜止開始在光滑的水平面上做加速運(yùn)動(dòng)，它在1s內(nèi)的位移為2m，則力F的大小為()A．1NB．2NC．4ND．6N解析：由x＝eq\f(1,2)at2得：a＝eq\f(2x,t2)＝4m/s，對物體由牛頓第二定律得F＝ma＝4N.答案：C6．(多選)如圖甲所示，在粗糙程度相同的水平面上，物塊A在水平向右的外力F作用下做直線運(yùn)動(dòng)，其速度—時(shí)間圖像如圖乙所示．下列判斷正確的是()A．在0～1s內(nèi)，外力F不斷增大B．在1～3s內(nèi)，外力F的大小恒定C．在3～4s內(nèi)，外力F不斷減小D．在3～4s內(nèi)，外力F的大小恒定解析：從圖像可得：第1s內(nèi)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；1～3s內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng)；第4s內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng)．勻速或勻變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的受力都應(yīng)是恒定的，故B、D正確．答案：BD7．高空作業(yè)須系安全帶，如果質(zhì)量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落，從開始跌落到安全帶對人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h(可視為自由落體運(yùn)動(dòng))，此后經(jīng)歷時(shí)間t安全帶達(dá)到最大伸長，若在此過程中該作用力始終豎直向上，則該段時(shí)間安全帶對人的平均作用力大小為()\f(m\r(2gh),t)＋mg\f(m\r(2gh),t)－mg\f(m\r(gh),t)＋mg\f(m\r(gh),t)－mg解析：設(shè)高空作業(yè)人員自由下落h時(shí)的速度為v，則v2＝2gh，得v＝eq\r(2gh)，設(shè)安全帶對人的平均作用力為F，由牛頓第二定律得F－mg＝ma，又v＝at解得F＝eq\f(m\r(2gh),t)＋mg.答案：A8.如圖所示，質(zhì)量為2kg的物體在40N水平推力作用下，從靜止開始1s內(nèi)沿豎直墻壁下滑3m．(取g＝10m/s2)求：(1)物體運(yùn)動(dòng)的加速度大?。?2)物體受到的摩擦力大??；(3)物體與墻壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)．解析：(1)由h＝eq\f(1,2)at2，可得：a＝eq\f(2h,t2)＝eq\f(2×3,12)m/s2＝6m/s2.(2)對物體受力分析如圖所示：水平方向：物體所受合外力為零，F(xiàn)N＝F＝40N豎直方向：取向下為正方向，由牛頓第二定律得：mg－Ff＝ma，可得：Ff＝mg－ma＝8N.(3)物體與墻壁間的滑動(dòng)摩擦力Ff＝μFN所以μ＝eq\f(Ff,FN)＝eq\f(8N,40N)＝.答案：(1)6m/s2(2)8N(3)[素養(yǎng)提升練]9．(多選)如圖所示，總質(zhì)量為460kg的熱氣球，從地面剛開始豎直上升時(shí)的加速度為0.5m/s2，當(dāng)熱氣球上升到180m時(shí)，以5m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng)．若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變，重力加速度g＝10m/s2.關(guān)于熱氣球，下列說法正確的是()A．所受浮力大小為4830NB．加速上升過程中所受空氣阻力保持不變C．從地面開始上升10s后的速度大小為5m/sD．以5m/s勻速上升時(shí)所受空氣阻力大小為230N解析：剛開始豎直上升時(shí)，熱氣球受重力和空氣的浮力，熱氣球的加速度為0.5m/s2，由牛頓第二定律可得熱氣球所受浮力大小為4830N，A項(xiàng)正確；熱氣球加速上升過程中所受空氣阻力是不斷變大的，熱氣球做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到5m/s所用的時(shí)間要大于10s，B、C均錯(cuò)誤；當(dāng)熱氣球以5m/s勻速上升時(shí)，由受力平衡可得熱氣球所受空氣阻力大小為230N，D項(xiàng)正確．答案：AD10.如圖所示，ad、bd、cd是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細(xì)桿，每根桿上套著一個(gè)小滑環(huán)(圖中未畫出)，三個(gè)滑環(huán)分別從a、b、c處釋放(初速度為0)，用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達(dá)d所用的時(shí)間，則()A．t1<t2<t3B．t1>t2>t3C．t3>t1>t2D．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(rèn)為是由重力沿細(xì)桿方向的分力產(chǎn)生的，設(shè)細(xì)桿與豎直方向夾角為θ，由牛頓第二定律知mgcosθ＝ma.①設(shè)圓心為O，半徑為R，由幾何關(guān)系得，滑環(huán)由開始運(yùn)動(dòng)至d點(diǎn)的位移為x＝2Rcosθ.②由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得x＝eq\f(1,2)at2.③由①②③聯(lián)立解得t＝2eq\r(\f(R,g)).小圓環(huán)下滑的時(shí)間與細(xì)桿的傾斜情況無關(guān)，故t1＝t2＝t3.答案：D11．一輛質(zhì)量為×103kg的汽車，經(jīng)過10s由靜止加速到速度為(1)汽車受到的合力．(2)如果關(guān)閉汽車發(fā)動(dòng)機(jī)油門并剎車，設(shè)汽車受到的阻力為×103N，求汽車由108km/h到停下來所用的時(shí)間和所通過的路程．解析：汽車運(yùn)動(dòng)過程如圖所示．(1)由v＝v0＋at得加速度a＝eq\f(v－v0,t)＝eq\f(30－0,10)m/s2＝3m/s2.由F＝ma知汽車受到的合力F＝×103×3N＝×103N.(2)汽車剎車時(shí)，由F＝ma知加速度大小a′＝eq\f(F,m)＝eq\f×103,×103)m/s2＝6m/s2.據(jù)v＝v0＋at知?jiǎng)x車時(shí)間t＝eq\f(v′－v0,a′)＝eq\f(0－30,－6)s＝5s.由x＝eq\f(v′＋v0,2)t知?jiǎng)x車路程x＝eq\f(0＋30,2)×5m＝75m.答案：(1)×103N(2)5s75m12．將一個(gè)物體用彈簧測力計(jì)豎直懸掛起來后，彈簧測力計(jì)的示數(shù)如圖甲所示(彈簧測力計(jì)的量程為100N)，之后將該物體放到粗糙的水平面上如圖乙所示，當(dāng)逐漸增大拉力到43N時(shí)，物體剛好運(yùn)動(dòng)，物體運(yùn)動(dòng)之后只用40N的拉力就能保持向右勻速運(yùn)動(dòng)(g取10m/s2)．求：(1)物體的質(zhì)量為多少千克？物體與地面的最大靜摩擦力為多大？(2)物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為多大？(3)如果將拉力改為60N，并且由靜止拉物體運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過10s時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)速度和位移各為多少？解析：(1)由題給圖形可得G＝80N＝mg，故物體的質(zhì)量m＝8.0kg，物體受到的最大靜摩擦力Ffm＝43N.(2)受力分析如圖，可得：FN＝G＝80N，滑動(dòng)摩擦力：Ff＝F＝40N，μ＝eq\f(Ff,