【學(xué)與練】高中物理粵教2019版必修1：第4章5課時評價作業(yè)二十二牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用習(xí)題

課時評價作業(yè)（二十二）牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用A級合格達(dá)標(biāo)1.雨滴從空中由靜止落下，若雨滴下落時空氣對它的阻力隨雨滴下落速度的增大而增大，如圖所示的圖像能正確反映雨滴下落運(yùn)動情況的是（）ABCD答案：C2.用30N的水平外力F，拉一個靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為20kg的物體，力F作用3s后消失.則第5s末物體的速度和加速度分別是（）A.v＝4.5m/s，a＝1.5m/s2B.v＝7.5m/s，a＝1.5m/s2C.v＝4.5m/s，a＝0D.v＝7.5m/s，a＝0解析：力F作用下a＝eq\f(F,m)＝eq\f(30,20)m/s2＝1.5m/s2，3s末的速度v＝at＝4.5m/s，3s末后撤去拉力后F＝0，a＝0，物體做勻速運(yùn)動，故C正確.答案：C3.（多選）如圖所示，質(zhì)量為2kg的物體在水平恒力F的作用下在地面上做勻變速直線運(yùn)動，位移隨時間的變化關(guān)系為s＝t2＋t，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.4，g取10m/s2，以下結(jié)論正確的是（）A.勻變速直線運(yùn)動的初速度為1m/sB.物體的位移為12m時速度為7m/sC.水平恒力F的大小為4ND.水平恒力F的大小為12N解析：根據(jù)s＝v0t＋eq\f(1,2)at2＝t2＋t，知v0＝1m/s，a＝2m/s2，A正確；根據(jù)v2－veq\o\al(2,0)＝2as，得v＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋2as)＝eq\r(1＋2×2×12)m/s＝7m/s，B正確；根據(jù)牛頓第二定律，得F－μmg＝ma，解得F＝ma＋μmg＝12N，C錯誤，D正確.故選ABD.答案：ABD4.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倍解析：由自由落體規(guī)律可知v2＝2gH，緩沖減速過程v2＝2ah，由牛頓第二定律列方程F－mg＝ma，解得F＝mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(H,h)))＝5mg，故B正確.答案：B5.如圖（a）所示，橡皮筋彈弓夜光飛箭是一種常見的小玩具，它利用橡皮筋將飛箭彈射升空，再徐徐下落，其運(yùn)動可簡化為如下過程：飛箭以初速度v0豎直向上射出，在t2時刻恰好回到發(fā)射點(diǎn)，其速度隨時間的變化關(guān)系如圖（b）所示.則下列關(guān)于飛箭運(yùn)動的描述中正確的是（）A.上升和下落過程運(yùn)動時間相等B.上升和下落過程中平均速度大小相等C.0～t2過程中加速度先減小后增大D.0～t2過程中所受阻力先減小后增大解析：0～t1時間為上升過程，t1～t2時間為下落過程，由題圖可知（t2－t1）>t1，上升和下落過程運(yùn)動時間不相等，A錯誤.上升和下落過程中，位移大小相等，但所用時間不等，故平均速度的大小不相等，B錯誤.vt圖像的斜率表示加速度，根據(jù)圖像可知，0～t2過程中加速度一直減小，C錯誤.根據(jù)牛頓第二定理，結(jié)合圖像可知，0～t1過程中mg＋f＝ma1，物體向上運(yùn)動加速度減小，故阻力減?。籺1～t2過程中mg－f＝ma2，物體向下運(yùn)動加速度減小，故阻力增大，綜上所述，0～t2過程中所受阻力先減小后增大，D正確.故選D.答案：D6.如圖所示，一質(zhì)量為1kg的小型遙控?zé)o人機(jī)，在恒定升力F＝16N的作用下豎直起飛，經(jīng)過3s后，無人機(jī)達(dá)到最大速度6m/s，改變升力，此后無人機(jī)勻速上升.假設(shè)無人機(jī)豎直飛行時所受的阻力大小不變，重力加速度g取10m/s2.則該無人機(jī)（）A.起飛時的加速度大小為4m/s2B.在豎直上升過程中所受阻力的大小為2NC.豎直向上加速階段位移大小為12mD.上升至離地面30m處所需的最短時間為6.5s解析：由題意知無人機(jī)以恒定升力起飛時的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝2m/s2，選項A錯誤；由牛頓第二定律得F－f－mg＝ma，解得f＝4N，選項B錯誤；豎直向上加速階段x1＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)，x1＝9m，選項C錯誤；勻速階段t2＝eq\f(h－x1,v)＝3.5s，無人機(jī)從地面起飛豎直上升至離地面h＝30m處所需的最短時間t＝t1＋t2＝6.5s，選項D正確.故選D.答案：DB級等級提升7.航模興趣小組設(shè)計出一架遙控飛行器，其質(zhì)量m＝2kg，動力系統(tǒng)提供的恒定升力F＝28N.試飛時，飛行器從地面由靜止開始豎直上升.設(shè)飛行器飛行時所受的阻力大小不變，g取10m/s2.（1）第一次試飛，飛行器飛行t1＝8s時到達(dá)高度H＝64m.求飛行器所受阻力f的大小；（2）第二次試飛，飛行器飛行t2＝6s時遙控器出現(xiàn)故障，飛行器立即失去升力.求飛行器能達(dá)到的最大高度h；（3）為了使飛行器不致墜落到地面，求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時間t3.解析：（1）第一次飛行中，設(shè)加速度為a1.由勻加速運(yùn)動可得H＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1).由牛頓第二定律得F－mg－f＝ma1.解得f＝4N.（2）第二次飛行中，設(shè)失去升力時的速度為v1，上升的高度為s1，由勻加速運(yùn)動可得s1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,2)，設(shè)失去升力后的加速度為a2，上升的高度為s2，由牛頓第二定律得mg＋f＝ma2.由運(yùn)動學(xué)公式v1＝a1t2，s2＝eq\f(veq\o\al(2,1),2a2)，解得h＝s1＋s2＝42m.（3）設(shè)失去升力下降階段加速度為a3，恢復(fù)升力后加速度為a4，恢復(fù)升力時速度為v3.由牛頓第二定律得mg－f＝ma3；F＋f－mg＝ma4.且eq\f(veq\o\al(2,3),2a3)＋eq\f(veq\o\al(2,3),2a4)＝h，v3＝a3t3.解得t3＝eq\f(3\r(2),2)s（或2.1s）.答案：（1）4N（2）42m（3）eq\f(3\r(2),2)s（或2.1s）8.如圖所示，一個質(zhì)量為1kg的小物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）以8.0m/s的初速度由底端沖上傾角為37°的斜面，經(jīng)過1s速度減小到0，然后物體下滑，整個過程斜面始終靜止在粗糙的水平地面上.已知物體與斜面間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，斜面體的質(zhì)量M＝3kg.求：（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（1）物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)；（2）物體返回到斜面底端時的速度大??；（3）物體下滑過程中地面對斜面體的支持力和摩擦力大小.解析：（1）設(shè)物體沿斜面向上做勻減速運(yùn)動，加速度大小為a，則有0＝v0－at，則得加速度大小a＝eq\f(v0,t)＝eq\f(8,1)m/s2＝8m/s2，方向沿斜面向下.物體受到重力、斜面的支持力和摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma，解得μ＝0.25.（2）設(shè)物體沿斜面向上運(yùn)動距離L時速度減為零.根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式得L＝eq\f(veq\o\al(2,0),2a)＝eq\f(82,2×8)m＝4m，物體從最高點(diǎn)回到斜面底端的過程，有mgsinθ－μmgcosθ＝ma′，代入數(shù)據(jù)得a′＝4m/s2，物體返回到斜面底端時的速度v′＝eq\r(2a′L)＝eq\r(2×4×4)m/s＝4eq\r(2)m/s.（3）以物體和斜面體組成的系統(tǒng)為研究對象，則在豎直方向上，有Mg＋mg－FN＝ma′sinθ，代入數(shù)據(jù)解得FN＝37.6N，在水平方向上，有f＝ma′cosθ＝1×4×0.8N＝3.2N.答案：見解析9.（多選）如圖所示，把一本書放在水平桌面上保持靜止，下列說法中正確的是（）A.書對桌面的壓力是彈力，是由于桌面發(fā)生形變而產(chǎn)生的B.書對桌面的壓力在數(shù)值上等于書受到的重力C.書保持靜止是由于書對桌面的壓力與桌面對書的支持力是一對平衡力D.書對桌面的壓力與桌面對書的支持力是一對作用力和反作用力解析：書對桌面的壓力是彈力，是由于書發(fā)生形變而產(chǎn)生的，選項A錯誤；書對桌面的壓力在數(shù)值上等于書受到的重力，選項B正確；書保持靜止是由于書的重力與桌面對書的支持力是一對平衡力，選項C錯誤；書對桌面的壓力與桌面對書的支持力是一對作用力和反作用力，選項D正確.答案：BD10.神舟飛船完成了預(yù)定空間科學(xué)和技術(shù)實驗任務(wù)后，返回艙開始從太空向地球表面預(yù)定軌道返回.返回艙開始時通過自身制動發(fā)動機(jī)進(jìn)行調(diào)控減速下降，穿越大氣層后在一定高度打開阻力降落傘進(jìn)一步減速下降.這一過程中，若返回艙所受的空氣阻力與速度的平方成正比，比例系數(shù)（空氣阻力系數(shù)）為k，所受空氣浮力不變，且認(rèn)為返回艙是豎直降落，從某時刻開始計時，返回艙運(yùn)動的v-t圖像如圖所示，圖中AB是曲線在A點(diǎn)的切線，切線與橫軸交點(diǎn)B的坐標(biāo)為（8，0），CD是曲線AD的漸近線.假如返回艙總質(zhì)量為M＝400kg，g取10m/s2，求：（1）返回艙在這一階段的運(yùn)動狀態(tài)；（2）在開始時刻v0＝160m/s時，返回艙的加速度大??；（3）空氣阻力系數(shù)k的數(shù)值.解析：（1）由速度圖像可以看出，圖線的斜率的絕對值逐漸減小到零，即做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動，直至勻速運(yùn)動.（2）開始時v0＝160m/s，過A點(diǎn)切線的斜率大小就是此時加速度的大小，則a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(0－160,8)m/s2＝－20m/s2，