【講與練】高中物理人教版(2019)必修1：4.5 牛頓運動定律的應(yīng)用提能作業(yè)習(xí)題

第四章5.合格考訓(xùn)練一、選擇題1．(2023·山東臨沂高一月考)物體在沿斜面向上的力F作用下，沿光滑斜面加速上滑；若某時刻突然撤去力F，則此時物體將(D)A．立即沿斜面下滑B．立即靜止不動C．立即沿斜面勻速上滑D．立即具有沿斜面向下的加速度解析：物體在沿斜面向上的力F作用下，沿光滑斜面加速上滑，速度方向沿斜面向上，若某時刻突然撤去力F，令斜面傾角為θ，對物體進行分析有mgsinθ＝ma，解得a＝gsinθ，加速度方向沿斜面向下，速度沿斜面向上，物體立即沿斜面向上做勻減速直線運動，即物體立即具有沿斜面向下的加速度。故選D。2．(2023·北京西城高一階段練習(xí))如圖是我國航天員在天宮一號目標(biāo)飛行器中進行太空授課時測量航天員質(zhì)量的實驗。航天員把自己固定在支架的一端，另外一名航天員將支架拉開到指定的位置。松手后，支架拉著航天員從靜止返回到艙壁。支架能夠產(chǎn)生一個恒定的拉力F；用光柵測速裝置，測量出支架復(fù)位的速度v和時間t，即可計算出航天員的質(zhì)量m為(B)A.eq\f(Fv,t) B．eq\f(Ft,v)C.eq\f(vt,F) D．eq\f(F,vt)解析：支架復(fù)位過程中，固定在支架上的航天員的加速度為a＝eq\f(v,t)，由牛頓第二定律可得F＝ma，聯(lián)立解得m＝eq\f(Ft,v)，故選B。3．(2023·河南鄭州高一期末)如圖所示，甲圖中質(zhì)點從豎直面內(nèi)的圓環(huán)上，沿三個不同的光滑弦1、2、3上端由靜止開始滑到環(huán)的最低點，所用的時間分別為t1、t2、t3；乙圖中質(zhì)點從豎直面內(nèi)的圓環(huán)上最高點，沿三個不同的光滑弦4、5、6由靜止開始滑到下端所用的時間分別為t4、t5、t6，則(A)A．t1＝t2＝t3，t4＝t5＝t6 B．t1<t2<t3，t4<t5<t6C．t1>t2>t3，t4>t5>t6 D．t2>t3>t1，t6>t5>t4解析：如圖甲、乙所示，質(zhì)點沿豎直面內(nèi)圓環(huán)上的任意一條光滑弦從上端由靜止滑到底端，由牛頓第二定律可知加速度為a＝gsinθ，位移為x＝2Rsinθ，由勻變速直線運動規(guī)律有x＝eq\f(1,2)at2，聯(lián)立解得下滑時間t＝2eq\r(\f(R,g))，相當(dāng)于沿豎直直徑自由下落的時間，有t1＝t2＝t3，t4＝t5＝t6，故選A。4．(多選)一個靜止的質(zhì)點，在0～4s時間內(nèi)只受到力F的作用，力的方向始終在同一直線上，力F隨時間t的變化如圖所示，則關(guān)于質(zhì)點說法正確的是(BD)A．第2s末速度改變方向B．第2s末速度最大C．第3s末速度最大D．質(zhì)點一直沿正方向運動解析：0～2s時，力F的方向不變，可知質(zhì)點的加速度方向不變，質(zhì)點一直做加速直線運動；2～4s時，力F的方向反向，加速度反向，物體沿原方向做減速運動，因為兩段時間內(nèi)加速度大小和方向是對稱的，所以可得第4s末速度為零，所以第2s末速度最大，A、C錯誤，B正確；根據(jù)上面分析可得質(zhì)點速度先增大后減小，速度方向不變，一直沿正方向運動，D正確。5．(多選)(2023·山東濰坊高一統(tǒng)考期末)一質(zhì)量為50kg的游客坐在“跳樓機”內(nèi)，從40m高處自由下落，2s后開始受到恒定的阻力而立即做勻減速運動，到達地面時速度剛好減為零，g取10m/s2。則以下判斷正確的是(BD)A．游客自由下落時所受合力為0B．游客的最大速度的大小為20m/sC．游客做勻減速運動時的加速度大小為15m/s2D．游客做勻減速運動時所受阻力為1000N解析：游客自由下落時，受到合力為重力，故A錯誤；自由下落2s時速度最大，則有v＝gt＝20m/s，故B正確；自由下落2s時位移為h1＝eq\f(1,2)gt2＝20m，由速度位移公式得－2a(h－h(huán)1)＝0－v2，解得游客做勻減速運動時的加速度大小為a＝10m/s2，故C錯誤；由牛頓第二定律可得Ff－mg＝ma，游客做勻減速運動時所受阻力為Ff＝1000N，故D正確。二、非選擇題6．(2023·湖北高一階段檢測)如圖所示，一對父子在水平冰面上玩雪橇，質(zhì)量為33kg的小孩坐在10kg的雪橇上，大人用與水平方向成37°角，斜向上的大小為70N的拉力拉雪橇，5s后撤去拉力，讓雪橇自由滑行。已知雪橇與冰面的動摩擦因數(shù)為0.1，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2。求：(1)小孩所能達到的最大速度；(2)撤去拉力后，3s內(nèi)雪橇的位移是多少？答案：(1)2m/s(2)2m解析：(1)對雪橇以及小孩組成的整體受力分析，如圖所示則有Fcos37°－μFN＝(m1＋m2)a1，(m1＋m2)g＝Fsin37°＋FN，解得a1＝0.4m/s2,5s后撤去拉力時，小孩所能達到的速度最大vmax＝a1t1，解得vmax＝2m/s。(2)撤去F后對雪橇以及小孩組成的整體受力分析，如圖所示則有FN′＝(m1＋m2)g，μFN′＝(m1＋m2)a2解得a2＝1m/s2雪橇以及小孩停止運動所需時間：t0＝eq\f(vmax,a2)＝2s<t2＝3s則撤去拉力后，3s內(nèi)雪橇veq\o\al(2,max)＝2a2x，解得x＝2m。等級考訓(xùn)練一、選擇題1．(2023·四川成都樹德中學(xué)高一期中)我國自主研發(fā)的“直8”消防滅火直升機，已多次在火場大顯“神威”。在某次消防滅火行動中，“直8”通過一根長繩子吊起質(zhì)量為2×103kg的水桶(包括水)，起飛時，在2s內(nèi)將水桶(包括水)由靜止開始豎直向上勻加速提升了4m，重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力，則該段時間內(nèi)繩子拉力大小為(C)A．1.6×104N B．2.0×104NC．2.4×104N D．4.8×104N解析：由勻變速直線運動規(guī)律x＝eq\f(1,2)at2，水桶(包括水)的加速度a＝eq\f(2x,t2)＝2m/s2，以水桶(包括水)為研究對象T－mg＝ma，得繩子拉力T＝mg＋ma＝2×103×10N＋2×103×2N＝2.4×104N，故C正確。2．如圖所示，質(zhì)量m＝2kg的滑塊以v0＝20m/s的初速度沿傾角θ＝37°的足夠長的斜面向上滑動，經(jīng)t＝2s滑行到最高點。g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，下列說法正確的是(A)A．滑塊運動的加速度大小為10m/s2B．滑塊運動的加速度大小為5m/s2C．滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.6D．滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.2解析：滑塊的加速度大小為a＝eq\f(v0,t)＝10m/s2，A正確，B錯誤；對滑塊受力分析有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma，解得μ＝0.5，C、D錯誤。3．(2023·山東菏澤高一統(tǒng)考期末)如圖所示裝置，位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓軌道與水平軌道面相切于M點，與豎直墻相切于A點，豎直墻上另一點B與M的連線和水平面的夾角為60°，C是圓軌道的圓心。已知在同一時刻，a、b兩球分別由A、B兩點從靜止開始沿光滑傾斜直軌道運動到M點；c球由C點自由下落到M點。則(C)A．a(chǎn)球最先到達M點B．b球最先到達M點C．c球最先到達M點D．a(chǎn)、c、b三球依次先后到達M點解析：設(shè)圓軌道半徑為R，據(jù)“等時圓”理論ta＝eq\r(\f(2x,a))＝eq\r(\f(2×2Rsinθ,gsinθ))＝eq\r(\f(4R,g))，B點在圓外，有tb>ta，c球做自由落體運動，有tc＝eq\r(\f(2R,g))，故有tc<ta<tb，故選C。4．(多選)(2023·黑龍江綏化高一校考期末)如圖所示，四軸遙控?zé)o人機是航拍的首要選擇，極其方便。質(zhì)量m＝1kg的能夠垂直起降的小型遙控?zé)o人機，從地面上以最大升力F＝16N豎直起飛，達到最大速度6m/s所用時間為3s，后保持勻速運動。假設(shè)無人機豎直飛行時所受阻力大小不變，g取10m/s2。則該無人機(AD)A．起飛時的加速度大小為2m/s2B．在豎直上升過程中所受阻力Ff的大小為2NC．豎直向上加速階段位移大小為12mD．上升至離地面h＝30m的高空所需的最短時間為6.5s解析：根據(jù)題意，由公式v＝at可得，起飛時的加速度大小為a＝eq\f(v,t)＝2m/s2，故A正確；根據(jù)題意，由牛頓第二定律有F－Ff－mg＝ma，解得Ff＝F－ma－mg＝4N，故B錯誤；根據(jù)題意，由公式x＝v0t＋eq\f(1,2)at2可得，豎直向上加速階段位移大小為x＝eq\f(1,2)at2＝9m，故C錯誤；根據(jù)題意可知，上升至離地面h＝30m的高空，勻速行駛的位移為x1＝h－x＝21m，所用時間為t1＝eq\f(x1,v)＝3.5s，則上升至離地面h＝30m的高空所需的最短時間為t＝3s＋3.5s＝6.5s，故D正確。二、非選擇題5．(2023·北京懷柔高一統(tǒng)考期末)如圖一位滑雪者與裝備的總質(zhì)量為75kg，以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡傾角為30°，在5s的時間內(nèi)滑下的路程為60m(g取10m/s2)。求：(1)滑雪者下滑的加速度大小；(2)滑雪者2s末的速度大?。?3)滑雪者受到的阻力。答案：(1)4m/s2(2)10m/s(3)75N解析：(1)滑雪者沿山坡向下做勻加速直線運動。根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律，有x＝v0t＋eq\f(1,2)at2，解得a＝4m/s2。(2)2s末的速度v2＝v0＋at2＝2m/s＋4×2m/s＝10m/s。(3)對滑雪者進行受力分析：滑雪者在下滑過程中，受到重力mg、山坡的支持力FN以及阻力Ff的共同作用。以滑雪者為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律，沿山坡向下方向有mgsinθ－Ff＝ma解得Ff＝75N。6．(2023·廣東佛山高一統(tǒng)考期末)羽毛球筒口比較小，從球筒取球有一定的技巧。如圖所示，羽毛球愛好者從筒中取出最后一個羽毛球時，一手拿著羽毛球筒，另一個手用較大的力向下迅速敲打筒的上端，使筒獲得一個向下的初速度與手發(fā)生相對運動，里面的羽毛球就可以從上端出來。已知羽毛球筒質(zhì)量為M＝90g(不含球的質(zhì)量)，羽毛球質(zhì)量為m＝5g，羽毛球頭部離筒的上端距離為d＝6.25cm，羽毛球與筒之間的滑動摩擦力為f1＝0.1N，筒與手之間的滑動摩擦力為f2＝2.6N。(重力加速度g取10m/s2，空氣阻力忽略不計，羽毛球不會相對筒向下運動)，求：(1)當(dāng)筒獲得一個初速度后，筒和羽毛球各自的加速度是多大？(2)若要敲打一次就使羽毛球頭部能到達筒口以上，筒獲得的初速度至少為多大？答案：(1)20m/s230m/s2(2)2.5m/s解析：(1)當(dāng)筒獲得一個初速度后，對筒受力分析，由牛頓第二定律f1＋f2－Mg＝Ma1代入數(shù)據(jù)解得，筒的加速度大小為a1＝20m/s2方向豎直向上；對羽毛球受力分析，由牛頓第