第05講 牛頓運動定律的應(yīng)用（分層練習(xí)）2024-2025學(xué)年高一物理同步課堂（人教版2019必修第一冊）解析版

第第頁第05講牛頓運動定律的應(yīng)用1．2023年10月31日，神舟十六號載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸．當(dāng)返回艙距離地面時，返回艙的速度為，此時返回艙底部的4臺反推火箭點火工作，使返回艙觸地前瞬間速度降至，實現(xiàn)軟著陸．若該過程飛船始終豎直向下做勻減速運動，返回艙的質(zhì)量變化和受到的空氣阻力均忽略不計．返回艙的總質(zhì)量為，g取，則4臺反推火箭點火工作時提供的推力大小為（

）A． B． C． D．【答案】D【詳解】根據(jù)運動學(xué)公式可得解得加速度大小為根據(jù)牛頓第二定律可得解得故選D。2．如圖所示，質(zhì)量為30kg的物體A靜止在光滑水平面上，若對A施加兩個大小都是60N且互成120°角的水平力，則2s末時物體A的速度大小為（

）A．0 B．4m/s C．6m/s D．m/s【答案】B【詳解】兩個力的合力為F=2×60×cos60°=60N加速度則2s末時物體A的速度大小為v=at=4m/s故選B。3．如圖所示，A、B兩物體相距時，A在水平向右的拉力作用下，以的速度向右勻速運動，而物體B在水平向左的拉力的作用下以向右做減速運動．兩物體質(zhì)量相同，與地面的動摩擦因數(shù)均為0.2，，則經(jīng)過多長時間A追上B（）

A． B． C． D．【答案】B【詳解】設(shè)兩物體的質(zhì)量都為，A物體做勻速直線運動，則A物體受力平衡，即B物體做勻減速直線運動，對B物體受力分析根據(jù)牛頓第二定律解得，B減速到0所用時間為此時B的位移為此時A的位移為由于可知B速度減為零時，A還未追及，此后B靜止，A繼續(xù)勻速直線運動，繼續(xù)追及的時間則物體A追上物體B所用的時間故選B。4．如圖，質(zhì)量m＝1kg的物塊（可視為質(zhì)點），以速度大小m/s水平向右滑上正在逆時針轉(zhuǎn)動的水平傳送帶，傳送帶AB的長度L＝6m，傳送帶的速度大小v＝2m/s，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)，重力加速度大小，物塊滑離傳送帶時產(chǎn)生的劃痕長度為（

）A．5m B．4m C．9m D．8m【答案】C【詳解】物塊向右減速運動時，根據(jù)牛頓第二定律可得加速度大小為物塊向右減速到速度為0通過的位移大小為可知物塊向右減速到速度為0后反向加速到與傳送帶共速，之后與傳送帶相對靜止一起勻速運動到左端離開，物塊減速時間為此過程中傳送帶的位移大小為此過程中，產(chǎn)生的劃痕長度為加速過程，時間為此過程中物塊的位移大小為此過程中傳送帶的位移大小為此過程中，產(chǎn)生的劃痕長度為物塊滑離傳送帶時產(chǎn)生的劃痕長度為故選C。5．如圖所示，三角形傳送帶以1m/s的速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動，兩邊的傳送帶長都是2m，且與水平方向的夾角均為37°?，F(xiàn)有兩個小物塊A、B從傳送帶頂端都以1m/s的初速度沿傳送帶下滑，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)均為0.5。下列說法中正確的是（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）（）A．物塊A到達(dá)底端的速度比物塊B到達(dá)底端的速度大B．物塊B先到達(dá)傳送帶底端C．物塊A先到達(dá)傳送帶底端D．物塊A、B在傳送帶上的劃痕長度之比為1∶3【答案】D【詳解】ABC．對A，因為mgsin37°＞μmgcos37°則A物體所受摩擦力沿斜面向上，向下做勻加速直線運動，B所受摩擦力沿斜面向上，向下做勻加速直線運動，兩物體勻加速直線運動的加速度相等，位移相等，則運動的時間相等．根據(jù)速度時間公式知，到達(dá)底端的速度大小相等，故ABC錯誤；D．對A，劃痕的長度等于A的位移減為傳送帶的位移，以A為研究對象，由牛頓第二定律得a=2m/s2由運動學(xué)公式其中，可得t=1s所以皮帶運動的位移為x=vt=1m所以A對皮帶的劃痕為△x1=2m-1m=1m對B，劃痕的長度等于B的位移加上傳送帶的位移，同理得出B對皮帶的劃痕為△x2=3m所以劃痕之比為1：3，故D正確；故選D。6．如圖甲所示，長木板B固定在光滑水平面上，可視為質(zhì)點的物體A靜止疊放在B的最左端?，F(xiàn)用F=6N的水平力向右拉A，經(jīng)過5s，A運動到B的最右端，且其v-t圖像如圖乙所示。已知A、B的質(zhì)量分別為1kg、4kg，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2下列說法不正確的是（）A．A的加速度大小為0.5m/s2B．A、B間的動摩擦因數(shù)為0.4C．若B不固定，B的加速度大小為1m/s2D．若B不固定，A運動到B的最右端所用的時間為s【答案】A【詳解】A．根據(jù)v-t圖像可知，物體A的加速度大小為，A錯誤；B．以A為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得：代入數(shù)據(jù)得：，B正確；C．若B不固定，B的加速度大小為，C正確；D．由題圖乙知，木板B的長度為若B不固定，設(shè)A運動到B的最右端所用的時間為t，根據(jù)題意可得代入數(shù)據(jù)解得，D正確。故選A。7．如圖甲所示，物塊的質(zhì)量m＝1kg，初速度v0＝10m/s，在一水平向左的恒力F作用下從O點沿粗糙的水平面向右運動，某時刻F突然反向，大小不變，整個過程中物塊速度的平方隨位置坐標(biāo)變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，g＝10m/s2。下列說法中正確的是（）A．0~5m內(nèi)物塊做勻減速運動B．在t＝1s時刻，恒力F反向C．恒力F大小為10ND．物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.3【答案】ABD【詳解】A．0~5m內(nèi)，由v－v＝2a1x1得v＝2a1x1＋v由題圖乙知2a1＝－20m/s2則a1＝－10m/s2物塊做勻減速運動，故A正確；B．由題圖乙知，物塊的初速度v0＝10m/s，恒力F在5m處反向，在0~5m內(nèi)物塊運動的時間t＝＝1s即在t＝1s時刻，恒力F反向，故B正確；CD．5~13m內(nèi)，由v＝2a2x2得物塊的加速度a2＝＝m/s2＝4m/s2由牛頓第二定律得－F－μmg＝ma1，F(xiàn)－μmg＝ma2聯(lián)立兩式解得F＝7N，μ＝0.3故D正確，C錯誤。故選ABD。8．一質(zhì)量為的卡丁車，沿水平路面行駛，在任意一段時間內(nèi)保持牽引力不變，卡丁車每經(jīng)過速度增大，某時刻關(guān)閉發(fā)動機(jī)后，卡丁車經(jīng)過滑行后停止運動，整個過程中卡丁車受到的阻力為恒力，則（）A．卡丁車受到的牽引力為B．開始時卡丁車的加速度大小為C．關(guān)閉發(fā)動機(jī)這一時刻的速度大小為D．卡丁車受到的阻力為【答案】BD【詳解】開始時卡丁車的加速度大小為關(guān)閉發(fā)動機(jī)后解得關(guān)閉發(fā)動機(jī)這一時刻的速度大小為加速度為卡丁車受到的阻力為加速運動時解得F=600N故選BD。9．如圖所示，球筒中靜置著一個羽毛球。小明左手拿著球筒，右手迅速拍打筒的上端，使筒獲得向下的初速度并與左手發(fā)生相對運動，最后羽毛球（視為質(zhì)點）從筒口上端出來，已知球筒質(zhì)量為（不含球的質(zhì)量），羽毛球質(zhì)量為，球筒與手之間的滑動摩擦力為，球與筒之間的滑動摩擦力為，球頭離筒的上端距離為，重力加速度g取，空氣阻力忽略不計，當(dāng)球筒獲得一個向下的初速度后（）A．靜置時，羽毛球的摩擦力為B．拍打球筒后瞬間，羽毛球受到向上的摩擦力C．拍打球筒后瞬間，羽毛球的加速度為D．僅拍打一次，羽毛球恰能出來，則筒的初速度為【答案】CD【詳解】A．靜置時，根據(jù)平衡條件有故A錯誤；B．拍打球筒后瞬間，球筒相對于羽毛球向下運動，則羽毛球給球筒的摩擦力向上，而根據(jù)牛頓第三定律可知，球筒給羽毛球的摩擦力向下，故B錯誤；C．拍打球筒后瞬間，對羽毛球由牛頓第二定律有解得故C正確；D．僅拍打一次，羽毛球恰能出來，則羽毛球與球筒恰好達(dá)到共速，設(shè)球筒的加速度為，筒的初速度為，則對球筒由牛頓第二定律有解得球筒做勻減速運動，羽毛球做勻加速運動，有，代入數(shù)據(jù)解得故D正確。故選CD。10．如圖所示，一足夠長的、傾角為37°的傳送帶以恒定速率穩(wěn)定運行，一質(zhì)量m=1kg、底部有墨粉的小物體從傳送帶中間某位置平行滑上傳送帶，取物體沿傳送帶向上運動方向為正方向，則物體相對地面的速度隨時間變化的關(guān)系如圖所示，若取，，。則下列說法正確的有（

）A．0—8s內(nèi)物體位移的大小為14mB．物體與傳送帶間動摩擦因數(shù)C．0—4s內(nèi)物體上升的高度為4mD．0—8s內(nèi)物體在傳送帶上留下的墨跡長度為18m【答案】AD【詳解】A．物體運動的位移即v—t圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積，A正確；B．由物體運動v—t圖像可知，在2—6s內(nèi)物體做勻加速直線運動，有，μmgcos37°-mgsin37°=ma經(jīng)過計算有μ=0.875，B錯誤；C．物體運動的位移即v—t圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積，在0—4s內(nèi)由圖知，物體運動的位移為0，則在0—4s內(nèi)物體上升的高度為0，C錯誤；D．由選項A可知，在0—8s內(nèi)物體相對地面走過的位移x=14m，傳送帶相對地面走過的位移x′=vt=4×8m=32m則0—8s內(nèi)物體在傳送帶上留下的墨跡長度為x=x′-x=18m，D正確。故選AD。11．如圖所示，水平傳送帶AB長L=10m，以恒定速率v1=4m/s運行。初速度大小為v2=2m/s的小物塊（可視為質(zhì)點）從與傳送帶等高的光滑水平地面上經(jīng)A點滑上傳送帶。小物塊的質(zhì)量m=1kg，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.4，g取10m/s2。下列說法正確的是（）A．小物體不能夠到達(dá)B端B．小物塊在傳送帶上運動的過程中，距A端的最遠(yuǎn)距離為2mC．小物塊離開傳送帶時的速度大小為4m/sD．小物體在傳送帶上運動時間為1s【答案】AD【詳解】AB．小物塊在水平方向受到摩擦力的作用產(chǎn)生的加速度小物塊從右端滑上傳送帶后一直做勻減速運動，速度減為零時的位移是x，則代入數(shù)據(jù)解得所以小物塊不能到達(dá)B點，速度減為零后反向做勻加速運動，則距A端的最遠(yuǎn)距離為0.5m，故A正確，B錯誤；C．小物塊不能到達(dá)B點，速度減為零后反向做勻加速運動，由對稱性可知，當(dāng)速度等于2m/s時回到傳送帶的A端，即返回A點速度為2m/s，故C錯誤；D．小物塊向左減速度的時間為向右加速的時間仍為t1=0.5s則物體在傳送帶上運動的時間為t=2t1=1s選項D正確。故選AD。12．如圖所示，一小物塊從長1m的水平桌面一端以初速度沿中線滑向另一端，經(jīng)過1s從另一端滑落。物塊與桌面間動摩擦因數(shù)為μ，g取10m/s2。下列、μ值可能正確的是（）A．=2.5m/s B．=1.5m/sC．μ=0.28 D．μ=0.16【答案】BD【詳解】AB．物塊水平沿中線做勻減速直線運動，則由題干知x=1m，t=1s，v>0代入數(shù)據(jù)有v0<2m/s故A不符合題意，B符合題意；CD．對物塊由牛頓第二定律由運動學(xué)公式整理有由于v0<2m/s可得μ<0.2故C不符合題意，D符合題意。故選BD。13．如圖所示，一個人用與水平方向成θ=37°角的斜向下的推力F1推一個質(zhì)量m=30kg的箱子勻速前進(jìn)，如圖（A）所示，箱子與水平地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：（1）推力F1的大??；（2）若該人改用大小為180N，方向與水平方向成37°角斜向上的力F2拉這個靜止的箱子，如圖（B）所示，拉力作用2.5s后撤去，拉力撤去前的加速度的大小以及拉力撤去后箱子最多還能運動多長距離。【答案】（1）300N；（2），【詳解】（1）根據(jù)平衡條件代入數(shù)據(jù)得推力F1=300N（2）根據(jù)牛頓第二定律得解得拉力撤去時速度撤去外力后，根據(jù)牛頓第二定律得，根據(jù)，14．風(fēng)洞實驗室中可產(chǎn)生方向、大小都可以調(diào)節(jié)控制的各種風(fēng)力。如圖所示為某風(fēng)洞里模擬做實驗的示意圖。一質(zhì)量為1kg的小球套在一根固定的直桿上，直桿與水平面夾角θ為30°。現(xiàn)小球在F=20N的豎直向上的風(fēng)力作用下，從A點靜止出發(fā)沿直桿向上運動，已知桿與球間的動摩擦因數(shù)。試求：（1）小球運動的加速度a1；（2）若風(fēng)力F作用1.2s后撤去，求小球上滑過程中距A點的最大距離xm；（3）在上一問的基礎(chǔ)上若從撤去風(fēng)力F開始計時，小球經(jīng)多長時間將經(jīng)過距A點上方為2.25m的B點?！敬鸢浮浚?）2.5m/s2；（2）2.4m；（3）0.2s，0.75s【詳解】（1）在力F作用時，沿桿的方向，小球受到風(fēng)力F的分力、重力的分力以及摩擦力，所以根據(jù)牛頓第二定律有解得（2）剛撤去F時，小球的速度為根據(jù)勻變速直線運動位