2024年新教材高中物理專練3牛頓運動定律及其應(yīng)用粵教版必修第一冊

專練三牛頓運動定律及其應(yīng)用1．(多選)在水平的路面上有一輛勻速行駛的小車，車上固定一盛滿水的碗．現(xiàn)突然發(fā)覺碗中的水灑出，水灑出的狀況如圖所示，則關(guān)于小車在此種狀況下的運動，下列敘述正確的是()A．小車勻速向左運動B．小車可能突然向左做加速運動C．小車可能突然向右做減速運動D．小車可能突然向左做減速運動【答案】BC【解析】若小車勻速向左運動，則水也勻速運動，速度相等，水不會從碗中灑出，故A錯誤；小車突然向左加速，由于慣性，水還沒有來得及加速，所以小車向左的速度大于水向左的速度，水將向右灑出，故B正確；小車突然向右減速，由于慣性，水還沒有來得及減速，所以小車向右的速度小于水向右的速度，水將向右灑出，故C正確；小車突然向左減速，由于慣性，水還沒有來得及減速，所以小車向左的速度小于水向左的速度，水應(yīng)向左灑出，故D錯誤．2．如圖所示，質(zhì)量為3kg的物塊A與質(zhì)量為2kg的木板B疊放在水平地面上，A與B之間的動摩擦因數(shù)為0.3，B與地面之間的動摩擦因數(shù)為0.1，重力加速度取10m/s2.作用在A上的水平拉力F由0漸漸增大，則B的最大加速度的大小為()A．1m/s2 B．2m/s2C．3.5m/s2 D．4.5m/s2【答案】B【解析】當(dāng)A、B相對滑動后，B加速度最大，則有μABmAg－μB(mA＋mB)g＝mBa，即有0.3×3×10－0.1×(3＋2)×10＝2a，解得a＝2m/s2.故選B．3．如圖所示，質(zhì)量相等的甲、乙兩人所用繩子相同，甲拉住繩子懸在空中處于靜止?fàn)顟B(tài)；乙拉住繃緊繩子的中點把繩子拉斷了，則()A．繩子對甲的拉力小于甲的重力B．繩子對甲的拉力大于甲對繩子的拉力C．乙拉斷繩子前瞬間，繩上的拉力肯定小于乙的重力D．乙拉斷繩子前瞬間，繩上的拉力肯定大于乙的重力【答案】D【解析】甲懸在空中靜止，甲受到平衡力作用，繩子的拉力和甲的重力是一對平衡力，甲受到繩子的拉力等于甲的重力，故A錯誤；繩子對甲的拉力與甲對繩子的拉力是作用力和反作用力，大小相等，故B錯誤；甲、乙質(zhì)量相等，重力相等，繩子相同．甲懸在空中繩子未拉斷，繩子的拉力等于甲的重力．乙拉住繃緊繩子的中點把繩子拉斷了，繩子對乙的拉力大于繩子對甲的拉力，甲、乙重力相等，所以乙拉斷繩子前瞬間，繩受到的拉力肯定大于乙受到的重力，故C錯誤，D正確．4．如圖所示，在光滑斜面上，有一輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面上，有一小球沿著斜面下滑，從小球剛接觸彈簧起先到彈簧壓縮到最低點的過程中，下列說法正確的是()A．小球的加速度將漸漸增大B．小球的加速度將先增大，后減小C．小球的速度將漸漸減小D．小球的速度將先增大，后減小【答案】D【解析】小球接觸彈簧后，彈簧的彈力先小于重力沿斜面對下的分力，小球的合力沿斜面對下，加速度也沿斜面對下，與速度方向相同，故小球做加速運動，因彈力漸漸增大，合力減小，加速度減??；隨著小球向下運動，彈簧的彈力增大，當(dāng)彈簧的彈力大于重力沿斜面對下的分力后，小球的合力沿斜面對上，加速度沿斜面對上，與速度方向相反，小球做減速運動，彈力增大，合力增大，加速度也增大；綜上可知，小球接觸彈簧后速度先增大后減小，加速度先減小后反向增大，壓縮過程中，小球所受合力先變小后變大．小球剛接觸彈簧瞬間速度不是最大，當(dāng)彈力與重力沿斜面對下的分力平衡時，速度最大，D正確，A、B、C錯誤．5．A、B兩物塊靠在一起放置在粗糙的水平面上，如圖所示，外力F作用在A上，推著A、B一起向右加速運動，已知外力F＝10N，mA＝mB＝1kg，A與地面間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.1，B與地面的動摩擦因數(shù)μ2＝0.3，則A、B運動的加速度和A、B之間的彈力FAB分別為()A．a(chǎn)＝3m/s2，F(xiàn)AB＝6NB．a(chǎn)＝2m/s2，F(xiàn)AB＝6NC．a(chǎn)＝3m/s2，F(xiàn)AB＝5ND．a(chǎn)＝2m/s2，F(xiàn)AB＝5N【答案】A【解析】A受摩擦力為fA＝μ1mAg，B受到的摩擦力為fB＝μ2mBg，對A、B整體由牛頓其次定律可得F－fA－fB＝(mA＋mB)a，聯(lián)立解得a＝3m/s2，設(shè)A、B之間的彈力為N，對B由牛頓其次定律可得FAB－fB＝mBa，解得FAB＝6N．故選A．6．如圖所示為雜技“頂竿”表演，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為M的豎直竹竿，竿上有一質(zhì)量為m的人可以看成質(zhì)點，當(dāng)此人沿著豎直竿以加速度a加速下滑時，竿對地面上的人的壓力大小為()A．(M＋m)g＋ma B．(M＋m)g－maC．(M＋m)g D．(M－m)g【答案】B【解析】對竹竿上的人由牛頓其次定律知mg－f＝ma，所以f＝m(g－a)，由牛頓第三定律知竹竿上的人對竹竿的摩擦力豎直向下，對竹竿由平衡條件知Mg＋f′＝FN，f＝f′，由牛頓第三定律知竹竿對底人的壓力FN＝(M＋m)g－ma，故B正確，A、C、D錯誤．7．如圖所示，一車內(nèi)用輕繩懸掛著A、B兩球，車向右做勻加速直線運動時，兩段輕繩與豎直方向的夾角分別為α、θ，且α＝θ，則()A．A球的質(zhì)量肯定等于B球的質(zhì)量B．A球的質(zhì)量肯定大于B球的質(zhì)量C．A球的質(zhì)量肯定小于B球的質(zhì)量D．A球的質(zhì)量可能大于、可能小于也可能等于B球的質(zhì)量【答案】D【解析】對A、B整體探討，依據(jù)牛頓其次定律得(mA＋mB)gtanα＝(mA＋mB)a，解得gtanα＝a，對B探討，依據(jù)牛頓其次定律得mBgtanθ＝mBa，解得a＝gtanθ，因此不論A的質(zhì)量是大于、小于還是等于B球的質(zhì)量，均有α＝θ.故選D．8．如圖所示，一個質(zhì)量為50kg的沙發(fā)靜止在水平地面上，甲、乙兩人同時從背面和側(cè)面分別用F1＝120N、F2＝160N的力推沙發(fā)，F(xiàn)1與F2相互垂直，且平行于地面．沙發(fā)與地面間的動摩擦因數(shù)為0.3.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力(g取10m/s2)，下列說法正確的是()A．沙發(fā)不會被推動B．沙發(fā)將沿著F1的方向移動，加速度為0.6m/s2C．沙發(fā)將沿著F2的方向移動，加速度為0.2m/s2D．沙發(fā)的加速度大小為1m/s2【答案】D【解析】兩推力的合力F＝eq\r(F12＋F22)＝200N，滑動摩擦力f＝μmg＝150N<F，A錯誤；由牛頓其次定律得F－f＝ma，解得a＝1m/s2，加速的方向和合外力的方向一樣，B、C錯誤，D正確．9．在民航機場和火車站可以看到用于對行李進行平安檢查的水平傳送帶．旅客把行李放到傳送帶上時，傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李起先運動，隨后它們保持相對靜止，行李隨傳送帶一起前進．若傳送帶勻速前進的速度v＝0.25m/s，某木箱與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ為0.4，g取10m/s2.則該木箱放在傳送帶上后，傳送帶上將留下一段多長的摩擦痕跡？【答案】eq\f(1,128)m【解析】木箱的加速度為a＝eq\f(μmg,m)＝μg＝4m/s2，和傳送帶共速所需時間為t＝eq\f(v,a)＝eq\f(0.25,4)s＝eq\f(1,16)s，摩擦痕跡的長度為Δx＝vt－eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,128)m.10．某人想測量地鐵啟動過程中的加速度，他在一根細(xì)繩的下端綁上一支圓珠筆，細(xì)繩的上端用電工膠布臨時固定在地鐵的豎直扶手上．在地鐵啟動后的某段加速過程中，細(xì)繩偏離了豎直方向，他用手機拍攝了當(dāng)時情境的照片(如圖)，拍攝方向跟地鐵前進方向垂直．依據(jù)這張照片估算此時地鐵的加速度，加速度方向指向照片的哪個方向？請寫明測量步驟、數(shù)據(jù)、計算過程和結(jié)果．(tan6°＝0.105，tan8°＝0.141，tan10°＝0.176)【答案】1.4m/s2，方向向左【解析】解法一：用量角器測量細(xì)繩與豎直扶手的夾角θ＝8°，圓珠筆所受合力F＝mgtanθ＝ma，地鐵的加速度大小a＝gtanθ＝9.8×0.141m/s2≈1.4m/s2，方向向左．解法二：過筆尾作扶手的垂線，交扶手于A點，用刻度尺測量圓珠筆筆尾到A的距離L＝1.10cm，細(xì)繩上端到A點的距離為H＝8.00cm，則繩的拉力與重力的合力F＝mgeq\f(L,H)＝ma，地鐵的加速度大小a＝geq\f(L,H)＝9.8×eq\f(1.10,8.00)m/s2≈1.4m/s2，方向向左．11．如圖所示是某打印機的分紙、送紙結(jié)構(gòu)的簡扮裝置圖．一疊紙由帶有彈簧支架的托板托起，壓在搓紙輪下方，紙張前端與擋板右側(cè)面平齊．每一次輸紙指令發(fā)出后，搓紙輪的邊緣速度可在時間t1內(nèi)從零勻稱增加到v＝πnD，之后勻速轉(zhuǎn)動至本次輸紙結(jié)束，D為搓紙輪的直徑．正常狀況下搓紙輪與最上面的紙張間不會發(fā)生相對滑動，要求輸紙指令發(fā)出后，搓紙輪必需在時間t2內(nèi)(t2>t1)將最上面的一張紙的前端送達(dá)兩送紙輪的切點處．(1)求兩送紙輪的切點與擋板右側(cè)面的距離x；(2)假如已知每張紙的質(zhì)量均為m，紙張與紙張間的動摩擦因數(shù)均為μ1，重力加速度為g，搓紙輪對紙張的壓力恒為N.為了確保每次勝利輸送一張紙，搓紙輪與紙張間的動摩擦因數(shù)μ2，應(yīng)當(dāng)滿意什么條件？(假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，忽視一張紙的重力)【答案】(1)πnD(t2－eq\f(t1,2))(2)μ2≥μ1＋eq\f(nπmD,Nt1)【解析】(1)依題意可知搓紙輪勻速轉(zhuǎn)動時邊緣的速度為v＝πnD，依據(jù)題意，搓紙輪帶動紙張先做勻加速運動，后勻速運動，勻加速運動的位移為x1＝eq\f(1,2)vt1，勻速運動的位移為x2＝v(t2－t1)，故兩送紙輪的切點與擋板右側(cè)的距離為x＝x1＋x2＝πnDeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t2－\f(t1,2))).(2)第一、二張紙之間的摩擦力為滑動摩擦力f1，滿意f1＝μ1N，設(shè)搓紙輪對最上面的第一張紙的靜摩擦力為f2，則f2≤μ2N，對最上面的那一張紙，要求在時間t1內(nèi)加速到v，依據(jù)牛頓其次定律得f2－f1＝ma，又v＝at1，聯(lián)立解得μ2≥μ1＋eq\f(nπmD,Nt1).12．如圖所示，用F＝7N的水平恒力把質(zhì)量為m＝0.5kg的物塊(可視為質(zhì)點)壓在豎直擋板上，物塊離地面高為H＝6m，物塊由靜止起先向下做勻加速運動，經(jīng)過t＝2s到達(dá)地面，g取10m/s2.(1)求物塊與擋板間的動摩擦因數(shù)μ；(2)若將擋板由豎直位置逆時針轉(zhuǎn)過37°后撤去壓力F，當(dāng)物塊以v0＝2m/s的初速度從擋板上同一位置沿?fù)醢逑禄瑫r，求物塊滑到地面時的速度大小v.(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)【答案】(1)0.5(2)