2021-2022高中物理第四章牛頓運動定律第6節(jié)用牛頓運動定律解決問題一2作業(yè)含解析新人教版必修120220315174

PAGEPAGE12用牛頓運動定律解決問題(一)1．牛頓第二定律確定了________和____的關(guān)系，使我們能夠把物體的運動情況的__________聯(lián)系起來．2．根據(jù)受力情況確定運動情況，先對物體受力分析，求出合力，再利用__________________求出________，然后利用______________確定物體的運動情況(如位移、速度、時間等)．3．根據(jù)運動情況確定受力情況，先分析物體的運動情況，根據(jù)____________求出加速度，再利用______________確定物體所受的力(求合力或其他力)．4．質(zhì)量為2kg的質(zhì)點做勻變速直線運動的加速度為2m/s2，則該質(zhì)點所受的合力大小是____N.5．某步槍子彈的出口速度達(dá)100m/s，若步槍的槍膛長0.5m，子彈的質(zhì)量為20g，若把子彈在槍膛內(nèi)的運動看做勻變速直線運動，則高壓氣體對子彈的平均作用力為()A．1×102NB．2×102NC．2×105ND．2×104N6．用30N的水平外力F拉一個靜放在光滑水平面上的質(zhì)量為20kg的物體，力F作用3s后消失，則第5s末物體的速度和加速度分別是()A．v＝4.5m/s，a＝1.5m/s2B．v＝7.5m/s，a＝1.5m/s2C．v＝4.5m/s，a＝0D．v＝7.5m/s，a＝0【概念規(guī)律練】知識點一已知受力情況確定運動情況1.圖1一物體放在光滑水平面上，若物體僅受到沿水平方向的兩個力F1和F2的作用．在兩個力開始作用的第1s內(nèi)物體保持靜止?fàn)顟B(tài)，已知這兩個力隨時間的變化情況如圖1所示，則()A．在第2s內(nèi)，物體做加速運動，加速度減小，速度增大B．在第3s內(nèi)，物體做加速運動，加速度增大，速度減小C．在第4s內(nèi)，物體做加速運動，加速度減小，速度增大D．在第6s內(nèi)，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)2．一個滑雪者從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角θ＝30°，滑雪板與雪地的動摩擦因數(shù)是0.04(g取10m/s2)求：(1)滑雪者加速度的大??；(2)滑雪者5s內(nèi)滑下的路程；(3)滑雪者5s末速度的大?。R點二已知運動情況確定受力情況3．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?yán)锏娜丝赡苁艿絺?，為了盡可能地減輕碰撞所引起的傷害，人們設(shè)計了安全帶．假定乘客質(zhì)量為70kg，汽車車速為90km/h，從踩下剎車閘到車完全停止需要的時間為5s，安全帶對乘客的平均作用力大小約為(不計人與座椅間的摩擦)()A．450NB．400NC．350ND．300N4.圖2建筑工人用如圖2所示的定滑輪裝置運送建筑材料．質(zhì)量為70.0kg的工人站在地面上，通過定滑輪將20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則工人對地面的壓力大小為(g取10m/s2)()A．510NB．490NC．890ND．910N5．列車在機(jī)車的牽引下沿平直鐵軌勻加速行駛，在100s內(nèi)速度由5.0m/s增加到15.0m/s.(1)求列車的加速度大小；(2)若列車的質(zhì)量是1.0×106kg，機(jī)車對列車的牽引力是1.5×10【方法技巧練】一、瞬時性問題的分析方法6.圖3如圖3所示，在光滑的水平面上，質(zhì)量分別為m1和m2的木塊A和B之間用輕彈簧相連，在拉力F作用下，以加速度a做勻加速直線運動，某時刻突然撤去拉力F，此瞬時A和B的加速度為a1和a2，則()A．a(chǎn)1＝a2＝0B．a(chǎn)1＝a，a2＝0C．a(chǎn)1＝eq\f(m1,m1＋m2)a，a2＝eq\f(m2,m1＋m2)aD．a(chǎn)1＝a，a2＝－eq\f(m1,m2)a7.圖4如圖4所示，天花板上用細(xì)繩吊起兩個用輕彈簧相連的質(zhì)量相同的小球．兩小球均保持靜止．當(dāng)突然剪斷細(xì)繩時，上面小球A與下面小球B的加速度為()A．a(chǎn)A＝gaB＝gB．a(chǎn)A＝gaB＝0C．a(chǎn)A＝2gaBD．a(chǎn)A＝0aB＝g二、圖象問題的解題技巧8．放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力F的作用，F(xiàn)的大小與時間t的關(guān)系和物塊速度v與時間t的關(guān)系如圖5甲、乙所示．重力加速度g取10m/s2.試?yán)脙蓤D線求出物塊的質(zhì)量及物塊與地面間的動摩擦因數(shù)．圖51.圖6如圖6所示，底板光滑的小車上用兩個量程為30N，完全相同的彈簧測力計甲和乙系住一個質(zhì)量為2kg的物塊．在水平地面上，當(dāng)小車做勻速直線運動時，兩彈簧測力計的示數(shù)均為15N．當(dāng)小車做勻加速直線運動時，彈簧測力計甲的示數(shù)變?yōu)?0N．這時小車運動的加速度大小是()A．1m/s2B．3m/s2C．5m/s2D．7m/s22．雨滴從空中由靜止落下，若雨滴下落時空氣對其的阻力隨雨滴下落速度的增大而增大，如下圖所示的圖象中，能正確反映雨滴下落運動情況的是()3．如圖7所示為某小球所受的合力與時間的關(guān)系，各段的合力大小相同，作用時間相同，設(shè)小球從靜止開始運動．由此可判定()圖7A．小球向前運動，再返回停止B．小球向前運動再返回不會停止C．小球始終向前運動D．小球向前運動一段時間后停止4.圖8如圖8所示，當(dāng)車廂向右加速行駛時，一質(zhì)量為m的物塊緊貼在車廂壁上，相對于車廂壁靜止，隨車一起運動，則下列說法正確的是()A．在豎直方向上，車廂壁對物塊的摩擦力與物塊的重力平衡B．在水平方向上，車廂壁對物塊的彈力與物塊對車廂壁的壓力是一對平衡力C．若車廂的加速度變小，車廂壁對物塊的彈力不變D．若車廂的加速度變大，車廂壁對物塊的摩擦力也變大5．A、B兩物體以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上，若兩物體的質(zhì)量為mA>mB，兩物體與粗糙水平面間的動摩擦因數(shù)相同，則兩物體能滑行的最大距離xA與xB相比為()A．xA＝xBB．xA>xBC．xA<xBD．不能確定6.圖9圖9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(dá)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()①經(jīng)過B點時，運動員的速率最大②經(jīng)過C點時，運動員的速率最大③從C點到D點，運動員的加速度增大④從C點到D點，運動員的加速度不變A．①③B．②③C．①④D．②④7.圖10如圖10所示，小車質(zhì)量為M，光滑小球P的質(zhì)量為m，繩質(zhì)量不計，水平地面光滑，要使小球P隨車一起勻加速運動，則施于小車的水平作用力F是(θ已知)()A．mgtanθB．(M＋m)gtanθC．(M＋m)gcotθD．(M＋m)gsinθ8．搬運工人沿粗糙斜面把一物體拉上卡車，當(dāng)力沿斜面向上，大小為F時，物體的加速度為a1；若保持力的方向不變，大小變?yōu)?F時，物體的加速度為a2A．a(chǎn)1＝a2B．a(chǎn)1<a2<2aC．a(chǎn)2＝2a1D．a(chǎn)2>29．三個完全相同的物塊1、2、3放在水平桌面上，它們與桌面間的動摩擦因數(shù)都相同．現(xiàn)用大小相同的外力F沿圖11所示方向分別作用在1和2上，用eq\f(1,2)F的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速運動．令a1、a2、a3分別代表物塊1、2、3的加速度，則()圖11A．a(chǎn)1＝a2＝a3B．a(chǎn)1＝a2，a2＞a3C．a(chǎn)1＞a3＞a2D．a(chǎn)1＞a2＞a310．如圖12所示．在光滑水平面上有兩個質(zhì)量分別為m1和m2的物體A、B，m1>m2，A、B間水平連接著一輕質(zhì)彈簧測力計．若用大小為F的水平力向右拉B，穩(wěn)定后B的加速度大小為a1，彈簧測力計示數(shù)為F1；如果改用大小為F的水平力向左拉A，穩(wěn)定后A的加速度大小為a2，彈簧測力計示數(shù)為F2.則以下關(guān)系式正確的是()圖12A．a(chǎn)1＝a2，F(xiàn)1>F2B．a(chǎn)1＝a2，F(xiàn)1<F2C．a(chǎn)1<a2，F(xiàn)1＝F2D．a(chǎn)1>a2，F(xiàn)1>F2題號12345678910答案11.如圖13所示的機(jī)車，質(zhì)量為100t，設(shè)它從停車場出發(fā)經(jīng)225m后速度達(dá)到54km/h，此時，司機(jī)關(guān)閉發(fā)動機(jī)，讓機(jī)車進(jìn)站．機(jī)車又行駛了125m才停在站上，設(shè)機(jī)車所受的阻力保持不變，求機(jī)車關(guān)閉發(fā)動機(jī)前所受的牽引力．圖1312．如圖14所示，一架質(zhì)量m＝5.0×103kg的噴氣式飛機(jī)，從靜止開始在機(jī)場的跑道上滑行，經(jīng)過距離x＝5.0×102m，達(dá)到起飛速度v＝60m/s.在這個過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的0.02倍．求：飛機(jī)滑行時受到的牽引力多大？(g取圖14答案課前預(yù)習(xí)練1．運動力受力情況2．牛頓第二定律加速度運動學(xué)公式3．運動學(xué)公式牛頓第二定律4．45．B[根據(jù)v2＝2ax，a＝eq\f(v2,2x)＝eq\f(1002,2×0.5)m/s2＝1×104m/s2，再根據(jù)F＝ma＝20×10－3×1×104N＝2×102N．]6．C[a＝eq\f(F,m)＝eq\f(30,20)m/s2＝1.5m/s2，v＝at＝1.5×3m/s＝4.5m/s.因為水平面光滑，因此5s末物體速度為4.5m/s課堂探究練1．C2．(1)4.65m/s2(2)58.1m(3)23.3解析(1)以滑雪者為研究對象，受力情況如右圖所示．FN－mgcosθ＝0.mgsinθ－Ff＝ma.又因為Ff＝μFN.由以上三式可得：a＝g(sinθ－μcosθ)＝10×(eq\f(1,2)－0.04×eq\f(\r(3),2))m/s2＝4.65m/s2.(2)x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×4.65×52m＝58.1m.(3)v＝at＝4.65×5m/s＝23.3m/點評由物體受力情況求解運動情況的一般步驟是：(1)確定研究對象，對研究對象進(jìn)行受力分析，并畫出物體受力圖；(2)根據(jù)力的合成與分解的方法求出合外力(大小、方向)或?qū)αM(jìn)行正交分解(物體受兩個以上的力作用時一般用正交分解法)；(3)據(jù)牛頓第二定律列方程，并解出物體的加速度；(4)分析物體的運動過程，確定始、末狀態(tài)；(5)選擇恰當(dāng)?shù)倪\動學(xué)公式求解．3．C[汽車的速度v0＝90km/h＝設(shè)汽車勻減速的加速度大小為a，則a＝eq\f(v0,t)＝5m/s2對乘客應(yīng)用牛頓第二定律可得：F＝ma＝70×5N＝350N，所以C正確．]4．B[對建筑材料進(jìn)行受力分析．根據(jù)牛頓第二定律有F－mg＝ma，得繩子的拉力大小等于F＝210N．然后再對人受力分析由平衡知識得Mg＝F＋FN，得FN＝490N，根據(jù)牛頓第二定律可知人對地面的壓力為490N，B對．]5．(1)0.1m/s2(2)5.0×104解析(1)根據(jù)a＝eq\f(vt－v0,t)，代入數(shù)據(jù)得a＝0.1m/s2(2)設(shè)列車在運動中所受的阻力大小為Ff，由牛頓第二定律F合＝F牽－Ff＝ma，代入數(shù)據(jù)解得Ff＝5.0×104N.點評由物體的運動情況，推斷或求出物體所受的未知力的步驟：(1)確定研究對象；(2)分析物體的運動過程，確定始末狀態(tài)；(3)恰當(dāng)選擇運動學(xué)公式求出物體的加速度；(4)對研究對象進(jìn)行受力分析，并畫出受力圖；(5)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求解．6．D[兩物體在光滑的水平面上一起以加速度a向右勻加速運動時，彈簧的彈力F彈＝m1a，在力F撤去的瞬間，彈簧的彈力來不及改變，大小仍為m1a，因此對A來講，加速度此時仍為a，對B物體：取向右為正方向，－m1a＝m2a2，a2＝－eq\f(m1,m2)a，所以只有D7．C[剪斷細(xì)繩之前設(shè)彈簧彈力大小為F，對A、B兩球在斷線前分別受力分析如右圖所示．由二力平衡可得：F＝mg，F(xiàn)繩＝mg＋F＝2mg.剪斷細(xì)繩瞬間，細(xì)繩拉力F繩瞬間消失，而彈簧的彈力F瞬間不發(fā)生變化(時間極短，兩球沒來得及運動)，此時對A、B分別用牛頓第二定律(取豎直向下為正方向)有：mg＋F＝maA，mg－F＝maB，可得：aA＝2g，方向豎直向下，aB＝0，所以C正確．]點評對于彈簧彈力和細(xì)繩彈力要區(qū)別開，①細(xì)繩產(chǎn)生彈力時，發(fā)生的是微小形變，因此細(xì)繩的彈力可以突變；②彈簧發(fā)生的是明顯形變，因此彈簧的彈力不會突變．8．1kg解析由v－t圖象可知，物塊在0～3s內(nèi)靜止，3～6s內(nèi)做勻加速運動，加速度為a,6～9s內(nèi)做勻速運動，結(jié)合F－t圖象可知Ff＝4N＝μmgF－Ff＝2N＝maa＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(6m/s,3s)＝2m/s2由以上各式得m＝1kg課后鞏固練1．C[開始兩彈簧測力計的示數(shù)均為15N，當(dāng)彈簧測力計甲的示數(shù)為10N時，彈簧測力計乙的示數(shù)將增為20N，對物體在水平方向應(yīng)用牛頓第二定律得：20－10＝2×a得：a＝5m/s2，故C2．C[對雨滴受力分析，由牛頓第二定律得：mg－Ff＝ma，雨滴加速下落，速度增大，阻力增大，故加速度減小，在v－t圖象中其斜率變小，故選項C正確．]3．C[由F－t圖象知：第1s，F(xiàn)向前；第2s，F(xiàn)向后．以后重復(fù)該變化，所以小球先加速1s，再減速1s，2s末剛好減為零，以后重復(fù)該過程，所以小球始終向前運動．]4．A[對物塊m受力分析如圖所示．由牛頓第二定律：豎直方向：Ff＝mg，水平方向：FN＝ma，所以選項A正確，C、D錯誤．車廂壁對物塊的彈力和物塊對車廂壁的壓力是一對相互作用力，故B錯誤．]5．A[通過分析物體在水平面上滑行時的受力情況可以知道，物體滑行時受到的滑動摩擦力μmg為合外力，由牛頓第二定律知：μmg＝ma得：a＝μg，可見：aA＝aB.物體減速到零時滑動的距離最大，由運動學(xué)公式可得：veq\o\al(2,A)＝2aAxA，veq\o\al(2,B)＝2aBxB，又因為vA＝vB，aA＝aB.所以：xA＝xB，A正確．]6．B[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(dāng)a＝0時，速度最大，即在C點時速度最大，②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，③對，故選B.]7．B[對小球受力分析如右圖所示，