高中物理 4.5牛頓第二定律的應用同步訓練（含解析）粵教版必修1.doc

4.5 牛頓第二定律的應用一、單項選擇題1某消防隊員從一平臺上跳下，下落2 m后雙腳觸地，接著他用雙腿變曲的方法緩沖，使自身重心又下降了0.5 m，在著地過程中地面對他雙腿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v22gh自身減速v22ah由牛頓第二定律列方程nmgma解之得nmg(1h/h)5mg. 答案：b2. 如圖459所示，ad、bd、cd、是豎直平面內三根固定的細桿，a、b、c、d位于同一圓周上，a點為圓周的最高點，d點為最低點每根桿上都套著一個小滑環(huán)(圖中未畫出)三個滑環(huán)分別從a、b、c處釋放(初速度為0)，用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達d所用的時間，則()圖459at1t2t2t3ct3t1t2dt1t2t3解析：小滑環(huán)下滑過程中受重力和桿的彈力作用，下滑的加速度是由重力沿斜面方向的分力產(chǎn)生的，設軌跡與豎直方向夾角為，由牛頓第二定律知mgcos ma設圓心為o，半徑為r，由幾何關系得，滑環(huán)由開始運動至d點的位移s2rcos 由運動學公式得sat2由聯(lián)立解得t2 小圓環(huán)下滑的時間與細桿的傾斜情況無關，故t1t2t3.答案：d3. 將物體豎直上拋，假設運動過程中空氣阻力不變，其速度時間圖象如圖4510所示，則物體所受的重力和空氣阻力之比為()圖4510a110 b101c91 d81解析：由圖象可知物體豎直上升和下落的加速度大小分別為a111 m/s2，a29 m/s2物體在豎直向上運動的過程中，由牛頓第二定律得gffma1物體在豎直向下運動的過程中，由牛頓第二定律得gffma2由得，故b正確答案：b4. 質量為2 kg的物體靜止在足夠大的水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小視為相等從t0時刻開始，物體受到方向不變、大小呈周期性變化的水平拉力f的作用，f隨時間t的變化規(guī)律如圖4511所示重力加速度g取10 m/s2，則物體在t0至t12 s這段時間的位移大小為()圖4511a18 m b54 m c72 m d198 m解析：將物體的運動過程按受力的變化分段計算，前3秒，f1fmg0，物體處于靜止狀態(tài)36秒，f2fmg4 n，a2 m/s2，s2at232 m9 m69秒，f3fmg0，物體做勻速運動，s3vtat1t2233 m18 m912秒，f4fmg，a2 m/s2，s4v3t3at(63232)m27 mss2s3s454 m，故b正確答案：b二、雙項選擇題5. 圖4512為蹦極運動的示意圖彈性繩的一端固定在o點，另一端和運動員相連運動員從o點自由下落，至b點彈性繩自然伸直，經(jīng)過合力為零的c點到達最低點d，然后彈起整個過程中忽略空氣阻力分析這一過程，下列表述正確的是()圖4512a經(jīng)過b點時，運動員的速率最大b經(jīng)過c點時，運動員的速率最大c從c點到d點，運動員的加速度增大d從c點到d點，運動員的加速度不變解析：在bc段，運動員所受重力大于彈力，向下做加速度逐漸減小的變加速運動，當a0時，速度最大，即在c點時速度最大，b對在cd段，彈力大于重力，運動員做加速度逐漸增大的變減速運動，c對故選bc.答案：bc6. 沿平直軌道運動的車廂中的光滑水平桌面上用彈簧拴著一個小球，彈簧處于自然長度，如圖4513所示，當旅客看到彈簧的長度變短時，他對車廂運動狀態(tài)變化的判斷可能正確的是()圖4513a車廂向右方運動，速度在增加b車廂向右方運動，速度在減小c車廂向左方運動，速度在增加d車廂向左方運動，速度在減小解析：分析小球的受力，小球受到重力、支持力和彈簧的彈力因彈簧由原長縮短，則小球受到向右的彈力，即小球的合力向右，根據(jù)牛頓第二定律，小球的加速度一定向右，則加速度向右有兩種可能的運動；速度向右，與加速度同向，則速度增大，故a正確，b錯誤；速度向左，與加速度反向，則速度減小，故c錯誤，d正確答案：ad7. 一物體放置在傾角為的斜面上，斜面固定于加速上升的電梯中，加速度為a，如圖4514所示在物體始終相對斜面靜止的條件下，下列說法中正確的是()圖4514a當一定時，a越大，斜面對物體的支持力越小b當一定時，a越大，斜面對物體的摩擦力越大c當a一定時，越大，斜面對物體的支持力越小d當a一定時，越大，斜面對物體的摩擦力越小解析：以斜面上的物體為研究對象，其受力情況如右圖所示建立坐標系，依題意，根據(jù)牛頓第二運動定律列方程：x：fcos nsin 0y：ncos fsin gma 由、式解得：nm(ga)cos fm(ga)sin 由式可分析出：選項a錯，選項c正確由式可分析出：選項b正確，選項d錯答案：bc8. 利用傳感器和計算機可以研究快速變化的力的大小實驗時讓某消防隊員從一平臺上跌落，自由下落2 m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0.5 m，最后停止用這種方法獲得消防隊員受到地面沖擊力隨時間變化的圖線如圖4515所示，根據(jù)圖線所提供的信息，以下判斷正確的是()圖4515at1時刻消防員的速度最大bt2時刻消防員的速度最大ct3時刻消防員的速度最大dt4時刻消防員的加速度最小解析：由圖象可判斷消防隊員的運動過程，t1時刻剛產(chǎn)生地面的沖擊力，說明此時消防員剛落地；此后由于地面的沖擊力小于重力，所以合力向下，消防員繼續(xù)加速運動；t2時刻消防員受到的沖擊力和重力大小相等而平衡，加速度為零，速度達到最大；此后由于沖擊力大于重力，合力向上，所以消防員開始做減速運動，t3時刻速度減為零；t4時刻消防員站穩(wěn)答案：bd9. 兩重疊在一起的滑塊，置于固定的、傾角為的斜面上，如圖4516所示，滑塊a、b的質量分別為m、m，a與斜面間的動摩擦因數(shù)為1，b與a之間的動摩擦因數(shù)為2，已知兩滑塊都從靜止開始以相同的加速度沿斜面滑下，滑塊b受到的摩擦力()圖4516a等于零 b方向沿斜面向上c大小等于1mgcos d大小等于2mgcos 解析：把a、b兩滑塊作為一個整體，設其下滑的加速度為a，由牛頓第二定律得(mm)gsin 1(mm)gcos (mm)a解得ag(sin 1cos )由于agsin ，可見b隨a一起下滑過程中，必然受到a對它沿斜面向上的摩擦力，設摩擦力為fb，如右圖所示，由牛頓第二定律得mgsin fbma解得fbmgsin mamgsin mg(sin 1cos )1mgcos 故本題答案為b、c.答案：bc三、非選擇題10. (1)如圖4517所示，在水平方向加速前進的車廂中，掛著小球的懸線與豎直方向成30角，放在車廂地板上的物塊a靜止不動，若a的質量為0.5 kg，則a受到的摩擦力大小為_ n，方向為_(g取10 m/s2)圖4517解析：小球、物體a均相對車廂靜止，它們加速度相同對小球受力分析，合力方向水平向右，由牛頓第二定律得agtan 30，對物體a，合力等于摩擦力，fmamgtan 302.9 n.答案：2.9水平向右圖4518(2)如圖4518所示，在傾角為30的光滑斜面的小車上，勁度系數(shù)是500 n/m的輕彈簧下端連接著一個質量為1 kg的物體，若小車以 m/s2的加速度勻加速向右運動，物體與小車保持相對靜止，這時彈簧伸長量為_(g10 m/s2)解析：物體與小車保持相對靜止，有相同的加速度，物體受三個力如右圖所示，建立如圖所示直角坐標系，對物體由牛頓第二定律有fcos 30nsin 30mafsin 30ncos 30mg0 解得fm(acos 30gsin 30)6.5 n所以彈簧的伸長量l0.013 m.答案：0.013 m11一列1.2103 t的火車，開動6 min后速度達到54 km/h.若運動阻力為車重的5103倍，求：(1)火車的加速度(2)機車的牽引力(g10 m/s2)解析：火車質量m1.2103 t1.2106 kg火車啟動時間t6 min360 s火車達到的速度v54 km/h15 m/s火車受到的阻力f51031.210610 n6104 n.(1)由加速度的定義得a m/s2 m/s20.04 m/s2.(2)由牛頓第二定律得ffmaffma(61041.2106) n1.1105 n.答案：(1)0.04 m/s2(2)1.1105 n12民用航空客機的機艙除通常的艙門外還設有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機在著陸后，打開緊急出口的艙門，會自動生成一個由氣囊組成的斜面，機艙中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上來若某型號的客機緊急出口離地面高度為4.0 m，構成斜面的氣囊長度為5.0 m要求緊急疏