高中物理教科版本冊(cè)總復(fù)習(xí)總復(fù)習(xí) 2023版重點(diǎn)強(qiáng)化卷2牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用

重點(diǎn)強(qiáng)化卷(二)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用(建議用時(shí)：60分鐘)(教師用書獨(dú)具)一、選擇題1．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(cè)量物體的質(zhì)量B．用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)物體的重力C．用溫度計(jì)測(cè)艙內(nèi)的溫度D．用水銀氣壓計(jì)測(cè)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(duì)水平支持物沒有壓力，對(duì)懸掛物沒有拉力．用天平測(cè)量物體質(zhì)量時(shí)，利用的是物體和砝碼對(duì)盤的壓力產(chǎn)生的力矩，壓力為0時(shí)，力矩也為0，因此在大空實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)不能完成．同理，水銀氣壓計(jì)也不能測(cè)出艙內(nèi)氣體壓強(qiáng)．物體處于失重狀態(tài)時(shí)，對(duì)懸掛物沒有拉力，因此彈簧測(cè)力計(jì)不能測(cè)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(cè)出艙內(nèi)溫度．故只有選項(xiàng)C正確．【答案】C2．利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以研究力的大小變化情況．實(shí)驗(yàn)時(shí)讓某同學(xué)從桌子上跳下，自由下落H后雙腳觸地，他順勢(shì)彎曲雙腿，他的重心又下降了h.計(jì)算機(jī)顯示該同學(xué)受到地面支持力N隨時(shí)間變化的圖像如圖1所示．根據(jù)圖像提供的信息，以下判斷錯(cuò)誤的是()圖1A．在0至t2時(shí)間內(nèi)該同學(xué)處于失重狀態(tài)B．在t2至t3時(shí)間內(nèi)該同學(xué)處于超重狀態(tài)C．t3時(shí)刻該同學(xué)的加速度為零D．在t3至t4時(shí)間內(nèi)該同學(xué)的重心繼續(xù)下降【解析】由圖像可以看出，在0至t2時(shí)間內(nèi)該同學(xué)受到地面支持力小于重力，由牛頓第二定律可知該同學(xué)處于失重狀態(tài)，而在t2至t3時(shí)間內(nèi)支持力大于重力，該同學(xué)處于超重狀態(tài)，A、B正確；t3時(shí)刻該同學(xué)受到的支持力最大，且F1大于重力，由牛頓第二定律可知a≠0，C錯(cuò)誤；在t3至t4時(shí)間內(nèi)該同學(xué)受到的支持力逐漸減小，但仍大于重力，故重心繼續(xù)下降，D正確．【答案】C3．如圖2所示，底板光滑的小車上用兩個(gè)量程為20N，完全相同的彈簧測(cè)力計(jì)甲和乙系住一個(gè)質(zhì)量為1kg的物塊．在水平地面上，當(dāng)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)均為10N，當(dāng)小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)甲的示數(shù)變?yōu)?N，這時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小是()圖2A．2m/s2 B．4m/s2C．6m/s2 D．8m/s2【解析】當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)甲的示數(shù)變?yōu)?N時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)乙的示數(shù)變?yōu)?2N，這時(shí)物塊所受的合力為4N．由牛頓第二定律F＝ma得物塊的加速度a＝eq\f(F,m)＝4m/s2，故選項(xiàng)B正確．【答案】B4．行車過程中，如果車距不夠，剎車不及時(shí)，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引起的傷害，人們?cè)O(shè)計(jì)了安全帶，假設(shè)乘客質(zhì)量為70kg，汽車車速為90km/h，從踩下剎車到完全停止需要的時(shí)間為5s，安全帶對(duì)乘客的作用力大小約為(不計(jì)人與座椅間的摩擦)()A．450N B．400NC．350N D．300N【解析】汽車的速度v0＝90km/h＝25m/s，設(shè)汽車勻減速的加速度大小為a，則a＝eq\f(v0,t)＝eq\f(25,5)m/s2＝5m/s2，對(duì)乘客應(yīng)用牛頓第二定律得：F＝ma＝70×5N＝350N，所以選項(xiàng)C正確．【答案】C5．(多選)如圖3所示，質(zhì)量為2kg的物體在水平恒力F的作用下在地面上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，位移隨時(shí)間的變化關(guān)系為x＝t2＋t，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，取g＝10m/s2，以下結(jié)論正確的是()圖3A．勻變速直線運(yùn)動(dòng)的初速度為1m/sB．物體的位移為12m時(shí)速度為7m/sC．水平恒力F的大小為4ND．水平恒力F的大小為12N【解析】根據(jù)x＝v0t＋eq\f(1,2)at2和x＝t2＋t，知v0＝1m/s，a＝2m/s2，故A正確；根據(jù)v2－veq\o\al(2,0)＝2ax得，v＝eq\r(v\o\al(2,0)＋2ax)＝eq\r(1＋2×2×12)m/s＝7m/s，故B正確；根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)－μmg＝ma，解得F＝ma＋μmg＝12N，故C錯(cuò)誤，D正確．【答案】ABD6．已知空氣阻力與速率成正比，某小球在豎直上拋后運(yùn)動(dòng)的全過程中的速度—時(shí)間(v-t)圖像可能正確的是()【解析】設(shè)物體所受的阻力f＝kv，物體的質(zhì)量為m，則在物體上升的過程中有mg＋f＝ma1，即mg＋kv＝ma1，a1＝eq\f(mg＋kv,m)＝g＋eq\f(kv,m)，由于上升過程中物體的速度越來越小，物體的加速度a1越來越小，故v-t圖像的斜率的絕對(duì)值越來越?。谙侣溥^程中有mg－kv＝ma2，a2＝eq\f(mg－kv,m)＝g－eq\f(kv,m)下落過程中物體的速度越來越大，物體的加速度越來越小，則v-t圖像的斜率的絕對(duì)值也越來越小，故A正確．【答案】A7．如圖4所示，質(zhì)量為10kg的物體拴在一個(gè)被水平拉伸的輕質(zhì)彈簧一端，彈簧的拉力為5N時(shí)，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)．若小車以1m/s2的加速度水平向右運(yùn)動(dòng)(g取10m/s2)，則()圖4A．物體相對(duì)小車仍然靜止B．物體受到的摩擦力增大C．物體受到的摩擦力減小D．物體受到的彈簧拉力增大【解析】由初始條件知，靜止時(shí)物體的摩擦力大小為5N，最大靜摩擦力fmax≥5N；當(dāng)小車向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，取向右為正方向，假設(shè)物體仍相對(duì)小車靜止，由牛頓第二定律得5＋f′＝10×1，f′＝5N，因?yàn)閒＝－5N，則A正確，B、C錯(cuò)誤；由于物體沒有滑動(dòng)，彈簧長(zhǎng)度不變，拉力不變，D錯(cuò)誤．【答案】A8．如圖5所示，小球A、B的質(zhì)量分別是m和2m，用輕質(zhì)彈簧相連，然后用細(xì)繩懸掛而靜止，則在剪斷細(xì)繩的瞬間，A、B的加速度分別是()圖5A．a(chǎn)A＝0，aB＝0B．a(chǎn)A＝3g，aB＝0C．a(chǎn)A＝g，aB＝2gD．a(chǎn)A＝0，aB＝3g【解析】物體在某一瞬間的加速度由這一時(shí)刻的合外力決定，此題分析剪斷細(xì)繩瞬間兩球的受力情況是關(guān)鍵．在沒有剪斷前，A、B都靜止，加速度都為零，分別對(duì)A、B進(jìn)行受力分析，如圖甲、乙所示．對(duì)B進(jìn)行受力分析有F彈＝2mg，對(duì)A進(jìn)行受力分析有T＝mg＋F彈′＝3mg.當(dāng)剪斷細(xì)繩瞬間，彈簧形變來不及恢復(fù)，即F彈、F彈′不變，而T立即消失，則A受力如圖丙所示，F(xiàn)合＝mg＋F彈′＝maA，即aA＝3g，B受力不變，合外力為零，加速度為零．【答案】B9．(多選)如圖6所示，在建筑工地上一建筑工人兩手對(duì)稱用水平力將兩長(zhǎng)方形水泥制品P和Q夾緊，并以加速度a豎直向上搬起，P和Q的質(zhì)量分別為2m和3m，水平力為F，P和Q間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，在此過程中 ()圖6A．P受到Q的摩擦力方向一定豎直向下B．P受到Q的摩擦力大小為2μFC．P受到Q的摩擦力大小為(g＋a)D．P受到Q的摩擦力大小為(g＋a)【解析】設(shè)每只手與水泥制品的摩擦力大小均為f1，設(shè)P受到Q的摩擦力大小為f2、方向豎直向上．對(duì)P、Q整體及P分別應(yīng)用牛頓第二定律有2f1－5mg＝5ma，f1＋f2－2mg＝2ma，聯(lián)立解得f2＝－(g＋a)，負(fù)號(hào)說明P受到Q的摩擦力方向向下，A、C正確．【答案】AC二、計(jì)算題10．如圖7所示，在水平桌面的邊角處有一輕質(zhì)光滑的定滑輪，一條不可伸長(zhǎng)的輕繩繞過定滑輪分別與物塊A、B相連，細(xì)繩處于伸直狀態(tài)，物塊A和B的質(zhì)量分別為mA＝8kg和mB＝2kg，物塊A與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，物塊B距地面的高度h＝m，桌面上部分的繩足夠長(zhǎng)．現(xiàn)將物塊B從h高處由靜止釋放，直至A停止運(yùn)動(dòng)．求A在水平桌面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間．(g取10m/s2)圖7【解析】B落地前，以B為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得mBg－T＝mBa1，同理，以A為研究對(duì)象，T－f＝mAa1，NA－mAg＝0，且f＝μN(yùn)A，解得a1＝m/落地前做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移h＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)，解得t1＝eq\r(\f(2h,a1))＝s，勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度v＝a1t1＝m/落地后，A在摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)，由f＝mAa2得a2＝eq\f(f,mA)＝μg＝1m/做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2＝eq\f(v,a2)＝s．A在水平桌面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝t1＋t2＝s.【答案】s11．如圖8所示，水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為m＝10kg的物體，在與水平方向成θ＝37°角的斜向右上方的拉力F＝100N的作用下沿水平地面從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝.求：5s末物體的速度大小和5s內(nèi)物體的位移大?。?sin37°＝，cos37°＝，取g＝10m/s2)圖8【解析】以物體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，如圖所示，由牛頓第二定律得水平方向：Fcosθ－f＝ma ①豎直方向：N＋Fsinθ－mg＝0 ②又f＝μN(yùn) ③聯(lián)立①②③得：a＝6m/s25s末的速度大小為：v＝at＝6×5m/s＝30m/s5s內(nèi)的位移為：x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×6×52m＝75m.【答案】30m/s75m12．如圖9所示，光滑水平面上放著長(zhǎng)L＝2m，質(zhì)量為M＝kg的木板(厚度不計(jì))，一個(gè)質(zhì)量為m＝1kg的小物體放在木板的最右端，m和M之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，開始均靜止．今對(duì)木板施加一水平向右的恒定拉力F，(g取10m/s2)求：圖9(1)為使小物體不從木板上掉下，F(xiàn)不能超過多少．(2)如果拉力F＝10N，小物體能獲得的最大速度．【解析】(1)物塊隨木板運(yùn)動(dòng)的最大加速度為a對(duì)小物體由牛頓第