2024-2025學(xué)年高中物理第四章第7節(jié)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題二練習(xí)含解析新人教版必修1

PAGE8-用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二）[隨堂檢測]1．(2024·哈爾濱高一檢測)如圖所示是我國長征火箭把載人神舟飛船送上太空的情景．宇航員在火箭放射與飛船回收的過程中均要經(jīng)受超重與失重的考驗(yàn)，下列說法正確的是()A．火箭加速上升時(shí)，宇航員處于失重狀態(tài)B．火箭加速上升時(shí)的加速度漸漸減小時(shí)，宇航員對(duì)座椅的壓力小于其重力C．飛船加速下落時(shí)，宇航員處于超重狀態(tài)D．飛船落地前減速下落時(shí)，宇航員對(duì)座椅的壓力大于其重力解析：選D.火箭加速上升時(shí)，加速度方向向上，宇航員處于超重狀態(tài)，A錯(cuò)誤；火箭上升的加速度漸漸減小時(shí)，由于加速度方向向上，宇航員仍處于超重狀態(tài)，對(duì)座椅的壓力大于其重力，B錯(cuò)誤；飛船加速下落時(shí)，加速度方向向下，處于失重狀態(tài)，宇航員對(duì)座椅的壓力小于其重力，C錯(cuò)誤；飛船在落地前減速，加速度方向向上，宇航員處于超重狀態(tài)，宇航員對(duì)座椅的壓力大于其重力，D正確．2．(2024·浙江衢州高一期中)如圖所示，一人站在電梯中的體重計(jì)上，隨電梯一起運(yùn)動(dòng)．下列各種狀況中，體重計(jì)的示數(shù)最大的是()A．電梯勻減速上升，加速度的大小為1.0m/s2B．電梯勻加速上升，加速度的大小為1.0m/s2C．電梯勻減速下降，加速度的大小為0.5m/s2D．電梯勻加速下降，加速度的大小為0.5m/s2解析：選B.電梯減速上升，加速度向下，由牛頓其次定律mg－F＝ma，解得F＝m(g－a)＝9N；電梯勻加速上升，加速度向上，由牛頓其次定律F－mg＝ma，解得F＝m(g＋a)＝11N；電梯勻減速下降，加速度向上，由牛頓其次定律F－mg＝ma，解得F＝m(g＋a)＝10.5N；電梯勻加速下降，加速度向下，由牛頓其次定律mg－F＝ma，解得F＝m(g－a)＝9.5N.3．(多選)(2024·會(huì)寧高一檢測)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(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，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(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，則下列說法正確的是()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(yùn)動(dòng)D．物體在勻速階段受到的靜摩擦力向右解析：選BC.當(dāng)把物體無初速度地輕放在傳送帶的左端時(shí)，物體相對(duì)傳送帶向左運(yùn)動(dòng)，故物體所受到的滑動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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(duì)靜止，不再受到摩擦力的作用，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)，B、C對(duì)．4.如圖所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ＝30°，傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，始終保持v0＝2m/s的速率運(yùn)行．現(xiàn)把一質(zhì)量為m＝10kg的工件(可看為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在傳送帶的底端，經(jīng)時(shí)間t＝1.9s，工件被傳送到h＝1.5m的高處，并獲得了與傳送帶相同的速度，取g＝10m/s2.求：(1)工件與傳送帶之間的滑動(dòng)摩擦力Ff的大小；(2)工件與傳送帶之間的相對(duì)位移Δx的大小．解析：(1)由題意知高h(yuǎn)對(duì)應(yīng)的傳送帶長為L＝eq\f(h,sin30°)＝3m工件速度達(dá)到v0之前，從靜止起先做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，位移為x1，有x1＝vt1＝eq\f(v0,2)t1因工件最終獲得了與傳送帶相同的速度，所以達(dá)到v0之后工件將勻速運(yùn)動(dòng)，有L－x1＝v0(t－t1)解得：t1＝0.8s，x1＝0.8m所以加速運(yùn)動(dòng)階段的加速度為a＝eq\f(v0,t1)＝2.5m/s2在加速運(yùn)動(dòng)階段，依據(jù)牛頓其次定律，有Ff－mgsinθ＝ma解得：Ff＝75N.(2)在時(shí)間t1內(nèi)，傳送帶運(yùn)動(dòng)的位移為x＝v0t1＝1.6m所以在時(shí)間t1內(nèi)，工件相對(duì)傳送帶的位移大小為Δx＝x－x1＝0.8m.答案：(1)75N(2)0.8m[課時(shí)作業(yè)]一、單項(xiàng)選擇題1．(2024·合肥一中高一檢測)關(guān)于超重與失重的說法正確的是()A．游泳運(yùn)動(dòng)員浮在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)B．在超重現(xiàn)象中，物體的重力是增大的C．處于完全失重狀態(tài)的物體，其重力肯定為零D．假如物體處于失重狀態(tài)，它必定有豎直向下的加速度解析：選D.失重是指彈力小于重力、合力豎直向下的情形，即加速度方向向下，故D正確；游泳運(yùn)動(dòng)員處于靜止?fàn)顟B(tài)，合力為零，既不失重，也不超重，A錯(cuò)誤；不管是超重還是失重，物體的重力是不變的，B、C錯(cuò)誤．2．應(yīng)用物理學(xué)問分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)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(yùn)動(dòng)，直至將物體拋出．對(duì)此現(xiàn)象分析正確的是()A．手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中，物體始終處于超重狀態(tài)B．手托物體向上運(yùn)動(dòng)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：選D.手托物體拋出的過程，必有一段加速過程，其后可以減速，可以勻速，當(dāng)手和物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體既不超重也不失重；當(dāng)手和物體減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物體從靜止到運(yùn)動(dòng)，必有一段加速過程，此過程物體處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)物體離開手的瞬間，物體只受重力，此時(shí)物體的加速度等于重力加速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；重物和手有共同的速度和加速度時(shí)，二者不會(huì)分別，故物體離開手的瞬間，物體向上運(yùn)動(dòng)，物體加速度等于重力加速度，但手的加速度大于重力加速度，并且方向豎直向下，所以選項(xiàng)D正確．3.(2024·廈門高一檢測)3名中國航天員搭乘的“神舟十號(hào)”載人飛船返回艙，在內(nèi)蒙古中部草原上順當(dāng)著陸．返回艙在重返大氣層時(shí)，速度可達(dá)幾千米每秒．為保證返回艙平安著陸，在下降過程中要利用著陸傘使返回艙減速．如圖所示為神舟十號(hào)返回艙主著陸傘打開，返回艙減速下降過程，在這過程中()A．返回艙處于失重狀態(tài)B．返回艙處于超重狀態(tài)C．航天員受到的重力變小了D．航天員受到的重力與返回艙對(duì)他的作用力相等解析：選B.返回艙減速下降時(shí)，加速度方向向上，故返回艙處于超重狀態(tài)．但返回艙的重力不變，故選項(xiàng)B對(duì)，A、C錯(cuò)；由于返回艙處于超重狀態(tài)，里面的人也處于超重狀態(tài)，故航天員受到的重力小于返回艙對(duì)他的作用力，選項(xiàng)D錯(cuò)．4.(2024·江蘇啟東中學(xué)高一月考)電梯的頂部掛一個(gè)彈簧測力計(jì)，彈簧測力計(jì)下端掛了一個(gè)重物，電梯勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為10N，在某時(shí)刻電梯中的人視察到彈簧測力計(jì)的示數(shù)變?yōu)?N，關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是(g取10m/s2)()A．電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2B．電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2C．電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2D．電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2解析：選A.電梯勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)重物由平衡條件得mg＝F；m＝1kg，當(dāng)彈簧測力計(jì)的示數(shù)變?yōu)?N時(shí)，對(duì)重物由牛頓其次定律得mg－F′＝ma，得a＝2m/s2，加速度方向向下，其運(yùn)動(dòng)狀況可能向上減速或向下加速，故只有A正確．5.如圖所示，一乒乓球用細(xì)繩系于盛有水的容器底部，某時(shí)刻細(xì)繩斷開，在乒乓球上升到水面的過程中，臺(tái)秤示數(shù)()A．變大 B．不變C．變小 D．先變大后變小解析：選C.同體積的水比乒乓球的質(zhì)量大，在乒乓球加速上升的過程中，水和乒乓球系統(tǒng)的重心加速下降，處于失重狀態(tài)，臺(tái)秤示數(shù)變小，故選C.6．若貨物隨升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖所示(豎直向上為正)，則貨物受到升降機(jī)的支持力F與時(shí)間t關(guān)系的圖象可能是()解析：選B.依據(jù)v－t圖象可知電梯的運(yùn)動(dòng)狀況：加速下降→勻速下降→減速下降→加速上升→勻速上升→減速上升，依據(jù)牛頓其次定律F－mg＝ma可推斷支持力F的改變狀況：失重→等于重力→超重→超重→等于重力→失重，故選項(xiàng)B正確．7．在“探究超重和失重規(guī)律”時(shí)，某體重為G的同學(xué)站在一壓力傳感器上完成一次下蹲和起立的動(dòng)作．傳感器和計(jì)算機(jī)相連，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得到壓力隨時(shí)間t改變的圖象，則下列圖象中可能正確的是()解析：選D.下蹲過程從靜止→向下運(yùn)動(dòng)→靜止，加速度方向先向下后向上，物體先失重后超重；起立過程從靜止→向上運(yùn)動(dòng)→靜止，加速度方向先向上后向下，物體先超重后失重，故D正確．8.如圖所示，在臺(tái)秤的托盤上放一支架，支架上固定一個(gè)電磁鐵A，電磁鐵正下方有一鐵塊B，電磁鐵不通電時(shí)，臺(tái)秤的示數(shù)為G，當(dāng)接通電路，在磁鐵被吸引起來的過程中，臺(tái)秤的示數(shù)將()A．不變 B．變大C．變小 D．忽大忽小解析：選B.解決這類問題可將整個(gè)裝置視為整體，判別整體的加速度是向上還是向下，再利用整體的超重和失重的特點(diǎn)推斷即可．電磁鐵A對(duì)鐵塊B的引力是非接觸力，且B離A越近，受到的引力越大，所以電磁鐵A通電后，B上升的運(yùn)動(dòng)是加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)．將整個(gè)裝置視為整體，鐵塊向上加速，整體處于超重狀態(tài)，整體對(duì)臺(tái)面的壓力將大于物體的重力，臺(tái)秤示數(shù)變大，選項(xiàng)B正確．二、多項(xiàng)選擇題9.原來做勻速運(yùn)動(dòng)的木箱內(nèi)，有一被伸長彈簧拉住具有肯定質(zhì)量的物體A靜止在木箱的底板上，如圖所示．現(xiàn)發(fā)覺物體A突然被彈簧拉向右方．由此可推斷，木箱的運(yùn)動(dòng)可能是()A．加速下降 B．減速上升C．勻速向右運(yùn)動(dòng) D．加速向左運(yùn)動(dòng)解析：選ABD.原來拉力與摩擦力平衡，現(xiàn)物體A被拉動(dòng)，表明最大靜摩擦力減小了，因此物體A對(duì)底板的壓力減小了，物體A處于失重狀態(tài)，所以木箱有豎直向下的加速度，加速下降或減速上升，即選項(xiàng)A、B正確；另一種緣由是木箱向左加速運(yùn)動(dòng)，由于慣性，物體A向右運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．10.(2024·江西南昌高一檢測)為了節(jié)約能量，某商場安裝了智能化的電動(dòng)扶梯，無人乘行時(shí)，扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)得很慢，有人站上扶梯時(shí)，它會(huì)先漸漸加速，再勻速運(yùn)轉(zhuǎn)．一顧客乘扶梯上樓，恰好經(jīng)驗(yàn)了這兩個(gè)過程，如圖所示．則在加速過程中，下列說法中正確的是()A．顧客受到三個(gè)力的作用B．顧客處于超重狀態(tài)C．扶梯對(duì)顧客沒有摩擦力的作用D．顧客對(duì)扶梯的壓力等于顧客的重力解析：選AB.以人為探討對(duì)象，加速過程中，人受到靜摩擦力、重力、支持力三個(gè)力的作用下沿電梯加速上升，A正確；顧客有豎直向上的加速度，因此顧客處于超重狀態(tài)，B正確；顧客受到水平方向的靜摩擦力作用，C錯(cuò)誤；顧客處于超重狀態(tài)，對(duì)扶梯的壓力大于顧客的重力，D錯(cuò)誤．11.(2024·山東青島高一月考)如圖所示，小球B放在真空容器A內(nèi)，球B的直徑恰好等于正方體A的邊長，將它們以初速度v0豎直向上拋出，下列說法中正確的是()A．若不計(jì)空氣阻力，上升過程中，A對(duì)B有向上的支持力B．若考慮空氣阻力，上升過程中，A對(duì)B的壓力向下C．若考慮空氣阻力，下落過程中，B對(duì)A的壓力向上D．若不計(jì)空氣阻力，下落過程中，B對(duì)A沒有壓力解析：選BD.將容器以初速度v0豎直向上拋出后，若不計(jì)空氣阻力，以整體為探討對(duì)象，依據(jù)牛頓其次定律得到加速度為g，再以容器A為探討對(duì)象，上升和下落過程其合力等于其重力，則B對(duì)A沒有壓力，A對(duì)B也沒有支持力，故A錯(cuò)誤，D正確；若考慮空氣阻力，以整體為探討對(duì)象，依據(jù)牛頓其次定律得到：上升過程加速度大于g，再以球B為探討對(duì)象，依據(jù)牛頓其次定律分析：B受到的合力大于重力，B除受到重力外，還應(yīng)受到向下的壓力．A對(duì)B的壓力向下，故B正確；若考慮空氣阻力，以整體為探討對(duì)象，依據(jù)牛頓其次定律得到：下落過程加速度小于g，再以B為探討對(duì)象，依據(jù)牛頓其次定律分析：A受到的合力小于重力，B除受到重力外，還應(yīng)受到向上的力，即A對(duì)B的支持力向上，B對(duì)A的壓力向下，故C錯(cuò)誤．12.如圖所示，水平傳送帶以速度v1勻速運(yùn)動(dòng)，小物體P、Q由通過定滑輪且不行伸長的輕繩相連，t＝0時(shí)刻P在傳送帶左端具有速度v2，P與定滑輪間的繩水平，t＝t0時(shí)刻P離開傳送帶．不計(jì)定滑輪質(zhì)量和摩擦，繩足夠長．正確描述小物體P速度隨時(shí)間改變的圖象可能是()解析：選BC.若v1>v2，且P受到的滑動(dòng)摩擦力大于Q的重力，則可能先向右勻加速，加速至v1后隨傳送帶一起向右勻速，此過程如圖B所示，故B正確．若v1>v2，且P受到的滑動(dòng)摩擦力小于Q的重力，此時(shí)P始終向右減速，減速到零后反向加速．若v2>v1，P受到的滑動(dòng)摩擦力向左，起先時(shí)加速度a1＝eq\f(FT＋μmg,m)，當(dāng)減速至速度為v1時(shí)，摩擦力反向，若有FT>μmg，此后加速度a2＝eq\f(FT－μmg,m)，故C正確，A、D錯(cuò)誤．三、非選擇題13.一小圓盤靜止在桌布上，位于方桌的水平桌面的中心．桌布的一邊與桌的AB邊重合，如圖所示．已知圓盤與桌布間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，圓盤與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，現(xiàn)突然以恒定加速度a將桌布抽離桌面，加速度的方向是水平的且垂直于AB邊．若圓盤最終未從桌面掉下，則加速度a滿意的條件是什么？(g表示重力加速度)解析：設(shè)圓盤的質(zhì)量為m，桌長為l，在桌布從圓盤下抽出的過程中，圓盤的加速度為a1，則μ1mg＝ma1桌布抽出后，圓盤在桌面上做勻減速運(yùn)動(dòng)，以a2表示加速度的大小，則μ2mg＝ma2設(shè)圓盤剛離開桌布時(shí)的速度為v1，移動(dòng)的距離為x1，離開桌布后在桌面上再運(yùn)動(dòng)距離x2后便停下，有veq\o\al(2,1)＝2a1x1veq\o\al(2,1)＝2a2x2所以eq\f(x2,x1)＝eq\f(a1,a2)＝eq\f(μ1,μ2)圓盤沒有從桌面上掉下的條件是x1＋x2≤eq\f(1,2)l設(shè)桌布從圓盤下抽出所經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間為t，在這段時(shí)間內(nèi)桌布移動(dòng)的距離為x，有x＝eq\f(1,2)at2，x1＝eq\f(1,2)a1t2而x＝eq\f(1,2)l＋x1可得x1＝eq\f(μ1gl,2（a－μ1g）)由以上各式解得a≥eq\f(μ1＋2μ2,μ2)μ1g.答