2024-2025學(xué)年高中物理第3章牛頓運動定律5牛頓運動定律的應(yīng)用作業(yè)含解析教科版必修1

PAGE6-牛頓運動定律的應(yīng)用(時間：40分鐘分值：100分)(15分鐘50分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．用30N的水平外力F拉一靜止在光滑的水平面上質(zhì)量為20kg的物體，力F作用3秒后消逝，則第5秒末物體的速度和加速度分別是()A．v＝7.5m/s，a＝1.5m/s2B．v＝4.5m/s，a＝1.5m/s2C．v＝4.5m/s，a＝0D．v＝7.5m/s，a＝0C[由牛頓其次定律知前3秒內(nèi)F＝ma1即a1＝eq\f(F,m)＝eq\f(30,20)m/s2＝1.5m/s2；3秒末物體速度v＝a1·t＝1.5m/s2×3s＝4.5m/s；3秒后F消逝，物體所受合外力為零，則a2＝0；物體做勻速直線運動，故選項C正確．]2.如圖所示，放在光滑水平面上的一個物體，同時受到兩個水平方向力的作用，其中水平向右的力F1＝5N，水平向左的力F2＝10N，當(dāng)F2由10N漸漸減小到零的過程中，物體的加速度大小是()A．漸漸減小 B．漸漸增大C．先減小后增大 D．先增大后減小C[F2由10N減到5N的過程中F合＝F2－F1＝ma，a方向沿F2方向且漸漸減??；當(dāng)F2<5N后，F(xiàn)合＝F1－F2＝ma，a方向沿F1方向且漸漸增大；故加速度先減小后反向增大，選項C正確．]3．質(zhì)量為1kg的物體，受水平恒力作用，由靜止起先在光滑的水平面上做加速運動，它在ts內(nèi)的位移為xm，則F的大小為()A.eq\f(2x,t2) B.eq\f(2x,2t－1)C.eq\f(2x,2t＋1) D.eq\f(2x,t－1)A[由x＝eq\f(1,2)at2得：a＝eq\f(2x,t2)m/s2，對物體由牛頓其次定律得：F＝ma＝1×eq\f(2x,t2)N＝eq\f(2x,t2)N，故A正確．]4．(多選)如圖所示，質(zhì)量為m2的物體2放在正沿平直軌道向右行駛的車廂底板上，并用豎直細(xì)繩通過光滑定滑輪連接質(zhì)量為m1的物體1，與物體1相連接的繩與豎直方向成θ角，則()A．車廂的加速度為gtanθB．繩對物體1的拉力為eq\f(m1g,cosθ)C．底板對物體2的支持力為(m2－m1)gD．物體2所受底板的摩擦力為m2gsinθAB[對物體1受力分析知，mgtanθ＝ma，得a＝gtanθ，故選項A正確；繩的拉力設(shè)為F，則有F·cosθ＝m1g，F(xiàn)＝eq\f(m1g,cosθ)，故選項B正確；對物體2受力分析知，豎直方向上，F(xiàn)＋FN＝m2g，得FN＝m2g－eq\f(m1g,cosθ)，選項C錯誤；水平方向上f＝m2a＝m2gtanθ，故選項D錯誤．]5．某消防隊員從一平臺上跳下，下落2m后雙腳觸地，接著他用雙腿彎曲的方法緩沖，使自身重心又下降了0.5m，在著地過程中地面對他雙腳的平均作用力估計為()A．自身所受重力的2倍B．自身所受重力的5倍C．自身所受重力的8倍D．自身所受重力的10倍B[消防隊員下落H＝2m后末速度為v，由運動學(xué)公式v2＝2gH；緩沖減速下降了h＝0.5m；由運動學(xué)公式得0－v2＝－2ah而a＝eq\f(gH,h)；由牛頓其次定律得緩沖過程FN－mg＝ma，解得N＝mg＋ma＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(H,h)))g＝5mg，故選項B正確．]6．(多選)如圖所示，光滑斜面CA、DA、EA都以AB為底邊．三個斜面的傾角分別為75°、45°、30°.物體分別沿三個斜面由頂端從靜止滑究竟端，下面說法中正確的是()A．物體沿DA滑究竟端時具有最大速率B．物體沿EA滑究竟端所需時間最短C．物體沿CA下滑，加速度最大D．物體沿DA滑究竟端所需時間最短CD[設(shè)底邊AB長為L，則傾角為θ的斜面長度為x＝eq\f(L,cosθ)；由牛頓其次定律得，物體沿斜面下滑時加速度a＝gsinθ，故當(dāng)θ＝75°時加速度最大，故選項C正確；由v2＝2ax可得，物體沿斜面滑究竟端時的速度為v＝eq\r(2ax)＝eq\r(2gsinθ·\f(L,cosθ))＝eq\r(2gLtanθ)，當(dāng)θ＝75°時，v最大，選項A錯誤；由x＝eq\f(1,2)at2得，t＝eq\r(\f(2x,a))＝eq\r(\f(2\f(L,cosθ),gsinθ))＝eq\r(\f(2L,gsinθcosθ))＝eq\r(\f(4L,gsin2θ))，當(dāng)θ＝45°時，t最小，選項B錯誤，選項D正確．]二、非選擇題(14分)7．樓梯口一傾斜的天花板與水平地面成θ＝37°，一裝潢工人手持木桿綁著刷子粉刷天花板，工人所持木桿對刷子的作用力始終保持豎直向上，大小為F＝10N，刷子的質(zhì)量為m＝0.5kg，刷子可視為質(zhì)點，刷子與板間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，天花板長為L＝4m，取sin37°＝0.6，試求：(1)刷子沿天花板向上的加速度大小；(2)工人把刷子從天花板底端推到頂端所用的時間．[解析](1)以刷子為探討對象，分析受力狀況，作出受力圖，如圖所示．依據(jù)牛頓其次定律得(F－mg)sinθ－f＝ma(F－mg)cosθ－N＝0又f＝μN，聯(lián)立解得a＝2m/s2.(2)刷子做勻加速運動，初速度為零，位移為L＝4m，則L＝eq\f(1,2)at2得到t＝eq\r(\f(2L,a))＝2s.[答案](1)2m/s2(2)2s(25分鐘50分)一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1．如圖所示，左右?guī)в泄潭〒醢宓拈L木板放在水平桌面上，物體M放于長木板上靜止，此時彈簧對物體的壓力為3N，物體的質(zhì)量為0.5kg，物體與木板之間無摩擦，現(xiàn)使木板與物體M一起以6m/s2的加速度向左沿水平方向做勻加速運動時()A．物體對左側(cè)擋板的壓力等于零B．物體對左側(cè)擋板的壓力等于3NC．物體受到4個力的作用D．彈簧對物體的壓力等于6NA[物體靜止時，彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈力F彈＝3N，當(dāng)物體向左加速運動時，若物體對左擋板的壓力為零，由牛頓其次定律知F彈＝ma，解得a＝6m/s2，當(dāng)加速度大于a＝6m/s2，物體離開左擋板，彈簧長度變短，當(dāng)加速度小于a＝6m/s2時，物體對左擋板產(chǎn)生壓力，彈簧長度不變，所以可知選項A正確，B、D錯誤．當(dāng)加速度a＝6m/s2時，物體受重力、支持力和彈力，故選項C錯誤．]2．在液體中下落的物體最終會達到一個恒定的速度，稱之為收尾速度．一小鐵球質(zhì)量為m，用手將它完全放入水中后靜止釋放，最終鐵球的收尾速度為v，若鐵球在水中所受浮力保持不變恒為F，重力加速度為g，關(guān)于小鐵球，下列說法正確的是()A．若測得小鐵球從釋放至達到收尾速度所用時間為t，則小鐵球下落的位移為eq\f(vt,2)B．若測得小鐵球下落h時的加速度為a，則小鐵球此時的速度為eq\r(2ah)C．若測得某時小鐵球的加速度大小為a，則小鐵球此時受到的水的阻力為m(a＋g)－FD．若測得小鐵球下落t時間，通過的位移為y，則該過程的平均速度肯定為eq\f(y,t)D[小球釋放到達收尾速度過程中，阻力增大，加速度減小，做加速度減小的加速運動，不能通過勻變速直線運動的運動學(xué)公式和推論進行求解，故A錯誤；因為該過程中的加速度在變更，不能通過v2＝2ah求解小球的速度，故B錯誤；依據(jù)牛頓其次定律得，mg－F－f＝ma，解得小鐵球受到水的阻力f＝mg－F－ma，故C錯誤；依據(jù)平均速度的定義式，位移為y，時間為t，則平均速度為eq\f(y,t)，故D正確．]3．(多選)在光滑水平面上有一物體受水平恒力F的作用而運動，在其正前方固定一個足夠長的輕質(zhì)彈簧，如圖所示，當(dāng)物體與彈簧接觸并將彈簧壓至最短的過程中，下列說法正確的是()A．物體接觸彈簧后即做減速運動B．物體接觸彈簧后先加速后減速C．當(dāng)彈簧處于壓縮量最大時，物體的加速度不等于零D．當(dāng)物體的速度為零時，它所受的合力不為零BCD[由牛頓其次定律知物體先做加速度減小的加速運動，后做加速度增大的減速運動，故選項A錯誤，B正確；當(dāng)拉力F等于彈簧彈力時，物體加速度為零，但速度最大；由于慣性，物體會接著運動，彈簧會進一步被壓縮，當(dāng)物體速度為零時，彈簧彈力大于拉力F，合力不為零，故選項C、D正確．]4.(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的小球置于傾角為θ的斜面上，被一個豎直擋板攔?。F(xiàn)用一個水平力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度為a的勻加速直線運動，重力加速度為g，忽視一切摩擦，以下說法正確的是()A．斜面對小球的彈力為eq\f(mg,cosθ)B．斜面和豎直擋板對小球彈力的合力為maC．若增大加速度a，斜面對小球的彈力肯定增大D．若增大加速度a，豎直擋板對小球的彈力肯定增大AD[對小球受力分析如圖所示，把斜面對小球的彈力N2進行正交分解，豎直方向有N2cosθ＝mg，水平方向有N1－N2sinθ＝ma，所以斜面對小球的彈力為N2＝eq\f(mg,cosθ)，A正確．N1＝ma＋mgtanθ.由于N2＝eq\f(mg,cosθ)，即與a無關(guān)，故當(dāng)增大加速度a時，斜面對小球的彈力不變，擋板對小球的彈力N1隨a增大而增大，故C錯誤，D正確．小球受到的合力為ma，故B錯誤．]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(13分)如圖所示，木板與水平地面間的夾角θ可以隨意變更，當(dāng)θ＝30°時，可視為質(zhì)點的一小木塊恰好能沿著木板勻速下滑．若讓該小木塊從木板的底端每次都以v0的速度沿木板向上運動，隨著θ的變更，小木塊沿木板滑行的距離將發(fā)生變更，重力加速度為g.求：甲乙(1)小木塊與木板間的動摩擦因數(shù)；(2)當(dāng)θ＝60°角時，小木塊沿木板向上滑行的距離；(3)當(dāng)θ＝60°角時，小木塊由底端沿木板向上滑行再回到原動身點所用的時間．[解析](1)當(dāng)θ＝30°時，對小木塊受力分析得：mgsinθ＝μN ①N＝mgcosθ ②聯(lián)立①②得：μ＝tanθ＝tan30°＝eq\f(\r(3),3).(2)當(dāng)小木塊向上運動時，設(shè)小木塊的加速度為a1，位移為x，則：mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1veq\o\al(2,0)＝2a1x則：x＝eq\f(v\o\al(2,0),2gsinθ＋μcosθ)θ＝60°x＝eq\f(v\o\al(2,0),2gsin60°＋μcos60°)＝eq\f(\r(3)v\o\al(2,0),4g).(3)θ＝60°，當(dāng)小木塊向上運動時，時間t1＝eq\f(v0,a1)＝eq\f(\r(3)v0,2g)當(dāng)小木塊向下運動時，小木塊的加速度為a2，則：mgsinθ－μmgcosθ＝ma2解得：a2＝eq\f(\r(3),3)g由x＝eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)得：t2＝eq\f(\r(6)v0,2g)故：t＝t1＋t2＝eq\f(\r(3)＋\r(6)v0,2g).[答案](1)eq\f(\r(3),3)(2)eq\f(\r(3)v\o\al(2,0),4g)(3)eq\f(\r(3)＋\r(6)v0,2g)6．(13分)某探討性學(xué)習(xí)小組利用力傳感器探討小球與豎直擋板間的作用力，試驗裝置如圖所示，已知斜面傾角為45°，光滑小球的質(zhì)量m＝3kg，力傳感器固定在豎直擋板上(g取10m/s2)．求：(1)當(dāng)整個裝置靜止時，力傳感器的示數(shù)；(2)當(dāng)整個裝置向右勻加速直線運動時，力傳感器示數(shù)為36N，此時裝置的加速度大??；(3)某次整個裝置在水平方向做勻加速直線運動時，力傳感器示數(shù)恰好為0，此