2024-2025學(xué)年新教材高中物理第5章牛頓運(yùn)動(dòng)定律習(xí)題課1用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題習(xí)題含解析魯科版必修第一冊(cè)

PAGEPAGE1習(xí)題課1:用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題基礎(chǔ)鞏固1.質(zhì)量為m的物體,放在粗糙的水平地面上,受到一個(gè)水平方向的恒力F的作用而運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)中,物體加速度a的大小()A.和物體的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)B.和物體跟地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)無(wú)關(guān)C.和物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間無(wú)關(guān)D.和恒力F成正比解析由牛頓其次定律可得,物體的加速度a=F-μg可見(jiàn),物體的加速度a與物體的速度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間無(wú)關(guān),與物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)有關(guān),但不與F成正比,故只有選項(xiàng)C正確。答案C2.在交通事故的分析中,剎車(chē)線的長(zhǎng)度是很重要的依據(jù),剎車(chē)線是汽車(chē)剎車(chē)后,停止轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面上發(fā)生滑動(dòng)時(shí)留下的滑動(dòng)痕跡。在某次交通事故中,汽車(chē)的剎車(chē)線長(zhǎng)度是14m,假設(shè)汽車(chē)輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為0.7,g取10m/s2,則汽車(chē)剎車(chē)前的速度為()A.7m/s B.14m/s C.10m/s D.20m/s解析設(shè)汽車(chē)剎車(chē)后滑動(dòng)的加速度大小為a,由牛頓其次定律得μmg=ma,解得a=μg。由勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與位移關(guān)系式=2as,可得汽車(chē)剎車(chē)前的速度為v0==14m/s,因此選項(xiàng)B正確。答案B3.(多選)如圖所示,質(zhì)量為20kg的物體,沿水平面對(duì)右運(yùn)動(dòng),它與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,同時(shí)還受到大小為10N的水平向右的力的作用,則該物體(g取10m/s2)()A.受到的摩擦力大小為20N,方向向左B.受到的摩擦力大小為20N,方向向右C.運(yùn)動(dòng)的加速度大小為1.5m/s2,方向向左D.運(yùn)動(dòng)的加速度大小為0.5m/s2,方向向左解析物體相對(duì)地面運(yùn)動(dòng),故物體受到滑動(dòng)摩擦力,則摩擦力的大小為f=μFN=μmg=20N;滑動(dòng)摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,故摩擦力方向向左;依據(jù)牛頓其次定律得,F-f=ma得a=m/s2=-0.5m/s2,方向向左。答案AD4.某人以肯定的初速度從P點(diǎn)豎直向上拋出一個(gè)小球,1s后小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn),若小球運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的空氣阻力大小不變(不為零)。則又經(jīng)過(guò)1s后()A.小球恰好經(jīng)過(guò)P點(diǎn)B.小球的位置在P點(diǎn)下方C.小球的位置在P點(diǎn)上方D.阻力大小不確定,無(wú)法推斷小球的位置是在P點(diǎn)的上方還是下方解析設(shè)空氣阻力大小為f,由牛頓其次定律得:上升過(guò)程有mg+f=ma上下落過(guò)程有mg-f=ma下可得a上>a下,即上升的加速度比下落的加速度大。依據(jù)位移公式s=at2,知下落1s的位移小于上升1s的位移,所以又經(jīng)過(guò)1s后小球的位置在P點(diǎn)上方。所以C選項(xiàng)是正確的。答案C5.某氣槍子彈的出口速度達(dá)100m/s,若氣槍的槍膛長(zhǎng)0.5m,子彈的質(zhì)量為20g,若把子彈在槍膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)看作勻變速直線運(yùn)動(dòng),則高壓氣體對(duì)子彈的平均作用力為()A.1×102N B.2×102NC.2×105N D.2×104N解析依據(jù)v2=2as,得a=m/s2=1×104m/s2,從而得高壓氣體對(duì)子彈的平均作用力F=ma=20×10-3×1×104N=2×102N。答案B6.一輛汽車(chē)在恒定牽引力作用下由靜止起先沿直線運(yùn)動(dòng),4s內(nèi)通過(guò)8m的距離,此后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),汽車(chē)又運(yùn)動(dòng)了2s停止,已知汽車(chē)的質(zhì)量m=2×103kg,汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的阻力大小不變,求:(1)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽車(chē)的速度大小。(2)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受到的阻力大小。(3)汽車(chē)牽引力的大小。解析(1)汽車(chē)起先做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則s0=t1,解得v0==4m/s。(2)汽車(chē)滑行減速過(guò)程中加速度a2==-2m/s2由牛頓其次定律得-f=ma2解得f=4×103N。(3)起先加速過(guò)程中加速度為a1,則s0=a1由牛頓其次定律得F-f=ma1解得F=f+ma1=6×103N。答案(1)4m/s(2)4×103N(3)6×103N實(shí)力提升1.一物塊靜止在粗糙的水平桌面上。從某時(shí)刻起先,物塊受到一方向不變的水平拉力作用。假設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。以a表示物塊的加速度大小,F表示水平拉力的大小。能正確描述F與a之間關(guān)系的圖像是()解析靜摩擦力隨外力而變更,當(dāng)外力大于最大靜摩擦力時(shí),物體才產(chǎn)生加速度,可利用牛頓其次定律列方程求解。物塊受到拉力和摩擦力作用,依據(jù)牛頓其次定律F-μmg=ma,當(dāng)F≤fmax時(shí),a=0;當(dāng)F>fmax時(shí),a與F成一次函數(shù)關(guān)系,選項(xiàng)C正確。答案C2.如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為50kg的沙發(fā)靜止在水平地面上,甲、乙兩人同時(shí)從背面和側(cè)面分別用F1=120N、F2=160N的力推沙發(fā),F1與F2相互垂直,且平行于地面。沙發(fā)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度g取10m/s2。下列說(shuō)法正確的是()A.沙發(fā)不會(huì)被推動(dòng)B.沙發(fā)將沿著F1的方向移動(dòng),加速度為0.6m/s2C.沙發(fā)將沿著F2的方向移動(dòng),加速度為0.2m/s2D.沙發(fā)的加速度大小為1m/s2解析兩力的合力大小為F==200N,方向在水平面內(nèi)與F1夾角的正弦值為sinθ==0.8,即θ=53°;而最大靜摩擦力fmax=μFN=μmg=0.3×500N=150N,有F>fmax,則沙發(fā)要做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓其次定律有F-fmax=ma,可得a=1m/s2,方向沿水平面與F1成53°,故選D。答案D3.(多選)蹦極運(yùn)動(dòng)的示意圖如圖所示,彈性繩的一端固定在O點(diǎn),另一端和運(yùn)動(dòng)員相連。運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)自由下落,至B點(diǎn)彈性繩自然伸直,經(jīng)過(guò)合力為零的C點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)D,然后彈起。整個(gè)過(guò)程中忽視空氣阻力。分析這一過(guò)程,下列表述正確的是()A.經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的速率最大B.經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的速率最大C.從C點(diǎn)到D點(diǎn),運(yùn)動(dòng)員的加速度增大D.從C點(diǎn)到D點(diǎn),運(yùn)動(dòng)員的加速度不變解析在BC段,運(yùn)動(dòng)員所受重力大于彈力,向下做加速度漸漸減小的變加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)a=0時(shí),速度最大,即在C點(diǎn)時(shí)速度最大,選項(xiàng)B正確。在CD段,彈力大于重力,運(yùn)動(dòng)員做加速度漸漸增大的變減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確。答案BC4.如圖所示,質(zhì)量為m=3kg的木塊放在固定的傾角為θ=30°的足夠長(zhǎng)斜面上,木塊可以沿斜面勻速下滑。若用沿斜面對(duì)上的力F作用于木塊上,使其由靜止起先沿斜面對(duì)上加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)t=2s時(shí)間物體沿斜面上升4m的距離,則推力F為(g取10m/s2)()A.42N B.6N C.21N D.36N解析因木塊能沿斜面勻速下滑,由平衡條件知mgsinθ=μmgcosθ,所以μ=tanθ;當(dāng)在推力作用下加速上滑時(shí),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式s=at2得a=2m/s2,由牛頓其次定律得F-mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得F=36N,D正確。答案D5.用平行于斜面的推力,使靜止的質(zhì)量為m的物體在傾角為θ的光滑斜面上,由底端向頂端做勻加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到斜面中點(diǎn)時(shí),去掉推力,物體剛好能到達(dá)頂點(diǎn),則推力的大小為()A.mg(1-sinθ) B.2mgsinθC.2mgcosθ D.2mg(1+sinθ)解析依據(jù)題意知,勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻減速直線運(yùn)動(dòng)的位移相等,依據(jù)s=知,加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,勻減速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,可以知道勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小相等。勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小a1=,勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2=。因a1=a2,則,計(jì)算得出F=2mgsinθ。所以B選項(xiàng)是正確的,A、C、D錯(cuò)誤。答案B6.一架航模遙控飛行器如圖所示,其質(zhì)量m=2kg,動(dòng)力系統(tǒng)供應(yīng)的恒定升力F=28N。試飛時(shí),飛行器從地面由靜止起先豎直上升。設(shè)飛行器飛行時(shí)所受的空氣阻力恒為f=4N,g取10m/s2。(1)第一次試飛,飛行器飛行t1=8s時(shí)到達(dá)高度H等于多少?(2)其次次試飛,飛行器飛行t2=6s時(shí)遙控器出現(xiàn)故障,飛行器馬上