2024高中物理第四章牛頓運動定律7用牛頓運動定律解決問題二課后作業(yè)含解析新人教版必修1

PAGEPAGE7用牛頓運動定律解決問題（二）eq\o(\s\up7(限時：45分鐘),\s\do5())一、單項選擇題1.在粗糙水平地面上放著一個截面為半圓的柱狀物體A，A與豎直墻之間放一光滑球B，整個裝置處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)對B施加一豎直向下的力F，力F的作用線通過球心，設(shè)墻對B的作用力為F1，B對A的作用力為F2，地面對A的支持力為F3.若F緩慢增大而整個裝置仍保持靜止，截面如圖所示，則在此過程中(C)A．F1保持不變，F(xiàn)3緩慢增大 B．F1緩慢增大，F(xiàn)3保持不變C．F2緩慢增大，F(xiàn)3緩慢增大 D．F2緩慢增大，F(xiàn)3保持不變解析：把A、B看做整體，在豎直方向上由平衡條件得F＋mAg＋mBg＝F3，據(jù)此可知當F緩慢增大時，F(xiàn)3緩慢增大．隔離B進行受力分析，B受到豎直向下的重力mBg、力F、墻對B水平向右的作用力F1、A對B斜向左上方的作用力F′2，設(shè)F′2的方向與豎直方向夾角為α，由平衡條件得F′2cosα＝F＋mBg，F(xiàn)′2sinα＝F1，由這兩式可知當F緩慢增大時，F(xiàn)′2緩慢增大，F(xiàn)1也緩慢增大，由牛頓第三定律可知，B對A的作用力F2也緩慢增大．所以選項C正確．2．質(zhì)量為m的人站在電梯中，電梯加速上升，加速度大小為eq\f(1,3)g，g為重力加速度，則人對電梯底部的壓力為(D)A.eq\f(1,3)mg B．2mgC．mg D.eq\f(4,3)mg解析：設(shè)電梯對人向上的作用力為N，由牛頓其次定律可得N－mg＝eq\f(1,3)mg，解得N＝eq\f(4,3)mg，由牛頓第三定律可知人對電梯底部的壓力N′＝eq\f(4,3)mg.3．應(yīng)用物理學問分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學習更加好玩和深化．例如平伸手掌托起物體，由靜止起先豎直向上運動，直至將物體拋出．對此現(xiàn)象分析正確的是(D)A．手托物體向上運動的過程中，物體始終處于超重狀態(tài)B．手托物體向上運動的過程中，物體始終處于失重狀態(tài)C．在物體離開手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度D．在物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度解析：手托物體由靜止起先向上運動，肯定先做加速運動，物體處于超重狀態(tài)；而后可能勻速上升，也可能減速上升，選項A、B錯誤．在物體離開手的瞬間，二者分別，不計空氣阻力，物體只受重力，物體的加速度肯定等于重力加速度；要使手和物體分別，手向下的加速度肯定大于物體向下的加速度，即手的加速度大于重力加速度，選項C錯誤，D正確．4.質(zhì)量為M的皮帶輪工件放置在水平桌面上．一細繩繞過皮帶輪的皮帶槽，一端系一質(zhì)量為m的重物，另一端固定在桌面上．如圖所示，工件與桌面、繩之間以及繩與桌面邊緣之間的摩擦都忽視不計，桌面上繩子與桌面平行，則重物下落過程中，工件的加速度大小為(A)A.eq\f(2mg,M＋4m) B.eq\f(2mg,M＋2m)C.eq\f(mg,2M) D.eq\f(mg,M＋m)解析：相等時間內(nèi)重物下落的距離是工件運動距離的2倍，因此，重物的加速度也是工件加速度的2倍，設(shè)繩子上的拉力為F，依據(jù)牛頓其次定律有：eq\f(mg－F,m)＝2·eq\f(2F,M)，解得：F＝eq\f(Mmg,M＋4m)，工件加速度為：a＝eq\f(2F,M)＝eq\f(2mg,M＋4m)，所以A正確．5．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)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6N解析：物體靜止時，彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈力F彈＝3N，當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，當加速度大于a＝6m/s2，物體離開左擋板，彈簧長度變短，當加速度小于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．當加速度a＝6m/s2時，物體受重力、支持力和彈力，故選項C錯誤．二、多項選擇題6．關(guān)于超重和失重，下列說法中正確的是(BD)A．處于超重狀態(tài)的物體，其重力增加了B．電梯加速上升的過程中，其內(nèi)部的人處于超重狀態(tài)C．電梯減速下降的過程中，其內(nèi)部的人處于失重狀態(tài)D．做自由落體運動的物體處于完全失重狀態(tài)解析：處于超重狀態(tài)的物體，其重力大小不變，選項A錯誤；電梯加速上升的過程中，加速度方向豎直向上，其內(nèi)部的人處于超重狀態(tài)，選項B正確；電梯減速下降的過程中，加速度方向豎直向上，其內(nèi)部的人仍處于超重狀態(tài)，選項C錯誤；假如物體以加速度g豎直下落，則物體處于完全失重狀態(tài)，選項D正確．7．如圖所示，一水平方向足夠長的傳送帶以恒定的速率v1沿順時針方向運動，把一質(zhì)量為m的物體無初速度地輕放在左端，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，則下列說法正確的是(BC)A．物體始終受到摩擦力作用，大小為μmgB．物體最終的速度為v1C．起先階段物體做勻加速直線運動D．物體在勻速階段受到的靜摩擦力向右解析：當把物體無初速度地輕放在傳送帶的左端時，物體相對傳送帶向左運動，故物體所受到的滑動摩擦力大小為Ff＝μmg，方向水平向右；所以物體將向右做勻加速運動，由于傳送帶足夠長，物體將加速到v1，之后與傳送帶保持相對靜止，不再受到摩擦力的作用，故選項A、D錯，B、C對．8.某同學站在電梯地板上，利用速度傳感器和計算機探討一觀光電梯在升降過程中的狀況，右圖所示是計算機顯示的觀光電梯在某一段時間內(nèi)速度改變的狀況(豎直向上為正方向)．依據(jù)圖象供應(yīng)的信息，可以推斷下列說法中正確的是(BD)A．在0～5s內(nèi)，觀光電梯在加速上升，該同學處于失重狀態(tài)B．在5～10s內(nèi)，該同學對電梯地板的壓力等于他所受的重力C．在10～20s內(nèi)，觀光電梯在減速下降，該同學處于失重狀態(tài)D．在20～25s內(nèi)，觀光電梯在加速下降，該同學處于失重狀態(tài)解析：由題圖可知，在0～5s內(nèi)，電梯加速上升，加速度方向向上，該同學處于超重狀態(tài)，選項A錯誤；在5～10s內(nèi)，電梯做勻速運動，該同學受力平衡，選項B正確；在10～20s內(nèi)，電梯減速上升，加速度方向向下，該同學處于失重狀態(tài)，選項C錯誤；在20～25s內(nèi)，電梯加速下降，加速度方向向下，該同學處于失重狀態(tài)，選項D正確．三、非選擇題9．某飛機場利用如圖所示的傳送帶將地面上的貨物運輸?shù)斤w機上，傳送帶與地面的夾角θ＝30°，傳送帶兩端A、B的距離L＝10m，傳送帶以v＝5m/s的恒定速度勻速向上運動．在傳送帶底端A輕放上一質(zhì)量m＝5kg的貨物，貨物與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝eq\f(\r(3),2).求貨物從A端運輸?shù)紹端所需的時間．(g取10m/s2)答案：3s解析：以貨物為探討對象，由牛頓其次定律得μmgcos30°－mgsin30°＝ma，解得a＝2.5m/s2貨物勻加速運動時間t1＝eq\f(v,a)＝2s貨物勻加速運動位移x1＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)＝5m然后貨物做勻速運動，運動位移x2＝L－x1＝5m勻速運動時間t2＝eq\f(x2,v)＝1s貨物從A到B所需的時間t＝t1＋t2＝3s.10.如圖所示，長度l＝2m，質(zhì)量M＝eq\f(2,3)kg的木板置于光滑的水平地面上，質(zhì)量m＝2kg的小物塊(可視為質(zhì)點)位于木板的左端，木板和小物塊間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，現(xiàn)對小物塊施加一水平向右的恒力F＝10N，取g＝10m/s2.求：(1)將木板M固定，小物塊離開木板時的速度大小；(2)若木板M不固定，m和M的加速度a1、a2的大??；(3)若木板M不固定，小物塊從起先運動到離開木板所用的時間．答案：(1)4m/s(2)4m/s23m/s2(3)2s解析：(1)對小物塊進行受力分析，由牛頓其次定律得F－μmg＝ma解得a＝4m/s2小物塊離開木板，有v2＝2al解得v＝4m/s.(2)對m，由牛頓其次定律：F－μmg＝ma1解得a1＝4m/s2對M，由牛頓其次定律：μmg＝Ma2解得a2＝3m/s2.(3)由位移公式知x1＝eq\f(1,2)a1t2，x2＝eq\f(1,2)a2t2小物塊從起先運動到離開木板x1－x2＝l聯(lián)立解得t＝2s.11．如圖甲所示，在粗糙的水平地面上，放有一塊質(zhì)量為m＝1kg，初速度為v0的木塊，現(xiàn)在加水平恒力F，方向與初速度的方向在同一條直線上，通過試驗發(fā)覺不同的F，物塊在地面運動的時間t不同，且當－2N≤F＜2N時，eq\f(1,t)與F的關(guān)系如圖乙所示(設(shè)v0的方向為正、滑動摩擦力等于最大靜摩擦力)，則(1)物塊的初速度為多少？(2)物塊與地面間的動摩擦因數(shù)為多少？(3)物塊運動的時間t可能等于0.4s嗎？說明緣由．答案：(1)2m/s(2)0.2(3)見解析解析：(1)物塊做勻減速運動至靜止μmg－F＝ma①0＝v0－at②由①②得：eq\f(1,t)＝eq\f(μg,v0)－eq\f(1,mv0)F③由③式和圖線斜率可得：eq\f(1,mv0)＝eq\f(1,2)又因m＝1kg則v0＝2m/s.(2)由③式和圖線截距可得：eq\f(μg,v0)＝1則μ＝0.2.(3)不行能．當－2N≤F＜2N時，由圖線可知運動時間大于等于0.5s；而當F的大小超過2N時，物體就不行能靜止，所以運動時間為無窮.12.一彈簧一端固定在傾角為37°的光滑斜面的底端，另一端拴住質(zhì)量為m1＝4kg的物塊P，Q為一重物，已知Q的質(zhì)量為m2＝8kg，彈簧的質(zhì)量不計，勁度系數(shù)k＝600N/m，系統(tǒng)處于靜止，如圖所示．現(xiàn)給Q施加一個方向沿斜面對上的力F，使它從靜止起先沿斜面對上做勻加速運動，已知在前0.2s時間內(nèi)，F(xiàn)為變力，0.2s以后，F(xiàn)為恒力，求力F的最大值與最小值．(sin37°＝0.6，g取10m/s2)答案：最大值72N，最小值36N解析：從受力角度看，兩物體分別的條件是兩物體間的正壓力為0，從運動學角度看，一起運動的兩物體恰好分別時，兩物體在沿斜面方向上的加速度和速度仍相等．設(shè)剛起先時彈簧壓縮量為x0則(m1＋m2