2024-2025學年高中物理課時分層作業(yè)19用牛頓運動定律解決問題二含解析新人教版必修1

PAGE6-課時分層作業(yè)(十九)用牛頓運動定律解決問題(二)(時間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．(多選)如圖是消遣節(jié)目中設計的“導師戰(zhàn)車”．當坐在戰(zhàn)車中的導師按下按鈕時，戰(zhàn)車就由靜止起先沿長10m的傾斜直軌道向下運動；某時刻起先減速，到達站在軌道末端的學員面前時，恰好靜止，整個過程歷時4s．將加速、減速過程分別視為勻變速直線運動，則()A．戰(zhàn)車運動過程中導師先失重后超重B．戰(zhàn)車運動過程中所受外力不變C．戰(zhàn)車加速過程中的加速度肯定等于減速過程中的加速度D．戰(zhàn)車運動過程中的最大速度為5m/sAD[“導師戰(zhàn)車”沿斜面先加速后減速，戰(zhàn)車上的導師先失重后超重，A正確；戰(zhàn)車所受的合外力先沿斜面對下后沿斜面對上，外力不同，B錯誤；因不知加速和減速的時間關系，故不能推斷兩個過程中加速度的大小關系，C錯誤；設最大速度為vm，則整個過程的平均速度為eq\f(vm,2)，由eq\f(vm,2)t＝x可得vm＝5m/s，D正確．]2．如圖所示的四腳支架常常運用在架設高壓線路、通信的基站塔臺等領域．現(xiàn)有一質(zhì)量為m的四腳支架置于水平地面上，其四根鐵質(zhì)支架等長，與豎直方向均成θ角，重力加速度為g，則地面對每根支架的作用力大小為()A．eq\f(mg,4sinθ)B．eq\f(mg,4cosθ)C．eq\f(1,4)mgtanθD．eq\f(1,4)mgB[由結構的對稱性可知，四根支架的作用力大小相等，與豎直方向的夾角均為θ，依據(jù)力的合成與分解學問可得4Fcosθ＝mg，解得F＝eq\f(mg,4cosθ)，B正確．]3．在離地高h處，沿豎直方向同時向上和向下拋出兩個小球，它們的初速度大小均為v，不計空氣阻力，兩球落地的時間差為()A．eq\f(2v,g)B．eq\f(v,g)C．eq\f(2h,v)D．eq\f(h,v)A[做豎直上拋的小球，再次回到拋出點之后到落到地面上的時間與向下拋出的小球落地時間相等，因此兩球落地的時間差為豎直上拋的小球從拋出到回到拋出點的時間，故Δt＝eq\f(2v,g)，選項A正確．]4．(多選)如圖甲所示，豎直電梯中質(zhì)量為m的物體置于壓力傳感器P上，電腦可描繪出物體對P的壓力F隨時間的改變圖線；圖乙中K、L、M、N四條圖線是電梯在四種運動狀態(tài)下由電腦獲得的F-t圖線，由圖線分析電梯的運動狀況，下列結論中正確的是()A．由圖線K可知，此時電梯肯定處于勻加速上升狀態(tài)B．由圖線L可知，此時電梯的加速度大小肯定等于gC．由圖線M可知，此時電梯肯定處于靜止狀態(tài)D．由圖線N可知，此時電梯加速度的方向肯定先向上后向下BD[由圖乙可知，圖線M的支持力等于重力，電梯可能處于靜止也可能處于勻速直線運動狀態(tài)，C錯誤；圖線L的支持力FN＝2mg，由FN－mg＝ma可知，電梯的加速度a＝g方向豎直向上，B正確；由圖線K可知，物體對P的壓力大于重力且漸漸增大，電梯的加速度肯定方向豎直向上且越來越大，A錯誤；由圖線N可知，物體對P的壓力先大于mg，后小于mg，故電梯的加速度方向先豎直向上后豎直向下，D正確．]5．如圖所示，一質(zhì)量為m的沙袋用不行伸長的輕繩懸掛在支架上，一練功隊員用垂直于繩的力將沙袋緩慢拉起使繩與豎直方向的夾角為θ＝30°，且繩繃緊，則練功隊員對沙袋施加的作用力大小為()A．eq\f(mg,2)B．eq\f(\r(3),2)mgC．eq\f(\r(3),3)mgD．eq\r(3)mgA[如圖，建立直角坐標系對沙袋進行受力分析由平衡條件有：Fcos30°－Tsin30°＝0Tcos30°＋Fsin30°－mg＝0聯(lián)立可解得：F＝eq\f(mg,2)，故選A.]6．如圖所示，用完全相同的輕彈簧A、B、C將兩個相同的小球連接并懸掛，小球處于靜止狀態(tài)，彈簧A與豎直方向的夾角為30°，彈簧C水平，則彈簧A、C的伸長量之比為()A.eq\r(3)∶4 B．4∶eq\r(3)C．1∶2 D．2∶1D[以兩球和彈簧B為整體作為探討對象，整體受重力G、輕彈簧A的彈力FA和輕彈簧C的彈力FC三個力的作用．如圖所示，依據(jù)平衡條件可知，水平方向上有FAsin30°＝FC，在豎直方向有FAcos30°＝G，又依據(jù)胡克定律可知FA＝kxA，F(xiàn)C＝kxC聯(lián)立解得eq\f(xA,xC)＝eq\f(2,1)，選項D正確．]二、非選擇題(14分)7．豎直升降的電梯內(nèi)的天花板上懸掛著一只彈簧測力計，如圖所示．彈簧測力計的鉤上懸掛一個質(zhì)量m＝4kg的物體，試分析下列各種狀況下電梯詳細的運動(g取10m/s2)：(1)當彈簧測力計的示數(shù)T1＝40N，且保持不變；(2)當彈簧測力計的示數(shù)T2＝32N，且保持不變；(3)當彈簧測力計的示數(shù)T3＝44N，且保持不變．(彈簧均處于伸長狀態(tài))[解析](1)當T1＝40N時，依據(jù)牛頓其次定律T1－mg＝ma1，解得這時電梯的加速度a1＝eq\f(T1－mg,m)＝eq\f(40－4×10,4)m/s2＝0m/s2，由此可見電梯處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)．(2)當T2＝32N時，依據(jù)牛頓其次定律T2－mg＝ma2，這時電梯的加速度a2＝eq\f(T2－mg,m)＝eq\f(32－40,4)m/s2＝－2m/s2，即電梯的加速度方向豎直向下，電梯加速下降或減速上升．(3)當T3＝44N時，依據(jù)牛頓其次定律T3－mg＝ma3，這時電梯的加速度a3＝eq\f(T3－mg,m)＝eq\f(44－40,4)m/s2＝1m/s2即電梯的加速度方向豎直向上，電梯加速上升或減速下降．[答案](1)靜止或勻速直線運動狀態(tài)(2)加速下降或減速上升(3)加速上升或減速下降一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．圖甲中的塔吊是現(xiàn)代工地必不行少的建筑設備，圖乙為150kg的建筑材料被吊車豎直向上提升過程的簡化運動圖象，g取10m/s2，下列推斷正確的是()甲乙A．前10s的懸線的拉力恒為1500NB．46s末塔吊的材料離地面的距離為22mC．0～10s材料處于失重狀態(tài)D．在30～36s鋼索最簡單發(fā)生斷裂B[由圖可知前10s內(nèi)材料的加速度a＝0.1m/s2，由F－mg＝ma可解得懸線的拉力為1515N，選項A錯誤．由圖象面積可得整個過程材料上升的高度是28m，下降的高度為6m,46s末塔吊的材料離地面的距離為22m，選項B正確.0～10s材料加速度向上，材料處于超重狀態(tài)，F(xiàn)>mg，鋼索最簡單發(fā)生斷裂，選項C錯誤．因30～36s材料加速度向下，材料處于失重狀態(tài)，F(xiàn)<mg，在30～36s鋼索最不簡單發(fā)生斷裂，選項D錯誤．]2．(多選)如圖所示，小球A放在真空容器B內(nèi)，小球的直徑恰好等于正方體B的邊長，將它們以初速度v0豎直上拋，A、B一起上升的過程中，下列說法正確的是()A．若不計空氣阻力，A、B間肯定沒有彈力B．若不計空氣阻力，A、B間肯定有彈力C．若考慮空氣阻力，A對B的上板肯定有壓力D．若考慮空氣阻力，A對B的下板肯定有壓力AC[若不計空氣阻力，整體做豎直上拋運動，處于完全失重狀態(tài)，則A對B沒有壓力，B對A也沒有支持力，故A正確，B錯誤；若考慮空氣阻力，以整體為探討對象，依據(jù)牛頓其次定律得：上升過程加速度大于g，再以球A為探討對象，依據(jù)牛頓其次定律分析：A受到的合力大于重力，A除受到重力外，還應受到向下的壓力．因此B對A的壓力向下，即A對B的上板肯定有壓力，C正確，D錯誤．]3.如圖所示，物體在水平力F作用下，靜止在斜面上，若略微減小水平推力F，而物體仍能保持靜止，設斜面對物體的靜摩擦力為Ff，物體所受的支持力為FN，則()A．Ff和FN都肯定減小B．Ff和FN都不肯定減小C．Ff不肯定減小，F(xiàn)N肯定減小D．Ff肯定減小，F(xiàn)N不肯定減小C[對物體受力分析如圖所示，在y軸方向上，F(xiàn)N－Fsinθ－Gcosθ＝0，由此公式可推斷出當F減小時，F(xiàn)N肯定減小，在x軸方向上，若靜摩擦力Ff沿斜面對上，則有Ff＋Fcosθ－Gsinθ＝0，可見當F減小時，F(xiàn)f增大；若Ff沿斜面對下，則有Fcosθ－Ff－Gsinθ＝0，可見當F減小時，F(xiàn)f減?。纱丝梢钥闯?，當F減小時，F(xiàn)f不肯定減小，故選項C正確．]4．如圖所示，100個大小相同、質(zhì)量均為m且光滑的小球，靜止放置于兩個相互垂直且光滑的平面上．平面AB與水平面的夾角為30°.則第2個小球?qū)Φ?個小球的作用力大小為()A．eq\f(mg,2) B．48mgC．49mg D．98mgC[以第3個到第100個這98個小球的整體為探討對象，這個整體受到三個力的作用，即重力、斜面的支持力和第2個小球?qū)Φ?個小球的作用力，由于整體處于平衡狀態(tài)，那么沿斜面方向的受力應平衡，所以有F23＝98mgsin30°＝49mg，故C選項正確．]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)一物體以25m/s的初速度做豎直上拋運動，求：(1)經(jīng)過2s位移大小是多少？速度是多少？(2)經(jīng)過4s產(chǎn)生的位移大小是多少？路程是多少？(g取10m/s2)[解析](1)物體以25m/s的初速度做豎直上拋運動，依據(jù)位移時間關系公式，有：x＝v0t－eq\f(1,2)gt2＝25×2m－eq\f(1,2)×10×22m＝30m依據(jù)速度時間關系公式，有：v＝v0－gt＝25m/s－10×2m/s＝5m/s，方向豎直向上．(2)物體上升的時間為t0＝eq\f(v0,g)＝eq\f(25,10)s＝2.5s上升的高度為H＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)×10×2.52m＝31.25m下降的位移為h＝eq\f(1,2)g(t1－t0)2＝eq\f(1,2)×10×(4－2.5)2m＝11.25m故位移為x＝H－h(huán)＝31.25m－11.25m＝20m路程為s＝H＋h＝31.25m＋11.25m＝42.5m.[答案](1)30m5m/s，方向豎直向上(2)20m42.5m6．(14分)如圖甲所示，風箏是借助于風對其作用力和牽線對其拉力的作用，才得以在空中處于平衡狀態(tài)的．如圖乙所示風箏平面AB與水平面的夾角為30°，牽線與風箏平面AB的夾角為53°，風箏質(zhì)量為300g，求風對風箏的作用力的大小．(設風對風箏的作用力與風箏平面垂直，g取10m/s2)甲乙[解析]風