人教版必修1 4.6用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（一） 作業(yè).docx

課時(shí)訓(xùn)練21用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題(一)題組一從受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況1.質(zhì)量為1噸的汽車在平直公路上以10 m/s的速度勻速行駛。阻力大小不變,從某時(shí)刻開始,汽車牽引力減小2 000 n,那么從該時(shí)刻起經(jīng)過6 s,汽車行駛的路程是() a.50 mb.42 mc.25 md.24 m解析:牽引力減少2 000 n后,物體所受合力為2 000 n,由f=ma,2 000=1 000a,a=2 m/s2,汽車需t= s=5 s停下來,故6 s內(nèi)汽車前進(jìn)的路程x= m=25 m,選項(xiàng)c正確。答案:c2.如圖所示為兩個(gè)等高的光滑斜面ab、ac,將一可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊由靜止在a點(diǎn)釋放。沿ab斜面運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)所用時(shí)間為tb;沿ac斜面運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)所用時(shí)間為tc,則()a.tb=tcb.tbtcc.tbtcd.無法比較解析:設(shè)斜面傾角為,對(duì)m利用牛頓第二定律解得加速度a=gsin ,解幾何三角形得位移x=,據(jù)x=at2得t=,顯然c對(duì)。答案:c3.假設(shè)汽車緊急制動(dòng)后,受到的阻力與汽車所受重力的大小差不多。當(dāng)汽車以20 m/s的速度行駛時(shí),突然制動(dòng),它還能繼續(xù)滑行的距離約為()a.40 mb.20 mc.10 md.5 m解析:由題意可知關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后,汽車的加速度a=g,所以滑行的距離x=20 m。故選b。答案:b題組二從運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況4.行車過程中,如果車距不夠,剎車不及時(shí),汽車將發(fā)生碰撞,車?yán)锏娜丝赡苁艿絺?為了盡可能地減輕碰撞引起的傷害,人們?cè)O(shè)計(jì)了安全帶。假定乘客質(zhì)量為70 kg,汽車車速為90 km/h,從踩下剎車到完全停止需要的時(shí)間為5 s,安全帶對(duì)乘客的作用力大小約為(不計(jì)人與座椅間的摩擦)()a.450 nb.400 nc.350 nd.300 n解析:汽車的速度v0=90 km/h=25 m/s,設(shè)汽車勻減速的加速度大小為a,則a=5 m/s2,對(duì)乘客應(yīng)用牛頓第二定律得f=ma=705 n=350 n,所以c正確。答案:c5.某消防隊(duì)員從一平臺(tái)上跳下,下落2 m后雙腳著地,接著他用雙腿彎曲的方法緩沖,使自己重心又下降了0.5 m,則在著地過程中地面對(duì)他雙腳的平均作用力估計(jì)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:消防隊(duì)員先自由下落h1=2 m,設(shè)腳著地時(shí)的速度為v,則h1=雙腳著地后減速,重心再下降h2=0.5 m停下,設(shè)消防員在減速運(yùn)動(dòng)過程中的加速度大小為a,則h2=解組成的方程組得a=4g。根據(jù)牛頓第二定律得fn-mg=ma,fn=mg+ma=5mg,故b正確。答案:b6.質(zhì)量m=20 kg的物體,在大小恒定的水平外力f的作用下,沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)。02 s 內(nèi)f與運(yùn)動(dòng)方向相反,24 s內(nèi)f與運(yùn)動(dòng)方向相同。物體的速度時(shí)間圖象如圖所示。g取 10 m/s2,物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù) =。解析:由圖象可求出02 s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a1=5 m/s2,由牛頓第二定律得f+mg=ma1,由圖象可求出24 s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小為 a2=1 m/s2。由牛頓第二定律得f-mg=ma2,=0.2。答案:0.2題組三綜合考查7.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m2的物體,放在沿平直軌道向左行駛的車廂底板上,并用豎直細(xì)繩通過光滑的定滑輪連接質(zhì)量為m1的物體。當(dāng)車向左勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),與物體m1相連接的繩與豎直方向成角,m2與車廂相對(duì)靜止。則()a.車廂的加速度為gsin b.繩對(duì)物體m1的拉力ft為c.底板對(duì)物體m2的支持力fn為(m2-m1)gd.物體m2所受底板的摩擦力ff為m2gtan 解析:以物體m1為研究對(duì)象,分析受力情況如圖甲所示,根據(jù)牛頓第二定律得m1gtan =m1a,得a=gtan ,則車廂的加速度也為gtan 。則繩對(duì)物體m1的拉力ft=,故選項(xiàng)a錯(cuò)誤,選項(xiàng)b正確。以物體m2為研究對(duì)象,分析其受力情況如圖乙所示,根據(jù)牛頓第二定律有fn=m2g-ft=m2g-,ff=m2a=m2gtan 。故選項(xiàng)c錯(cuò)誤,選項(xiàng)d正確。答案:bd8.木塊質(zhì)量m=8 kg,在f=4 n的水平拉力作用下,沿粗糙水平面從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng) t=5 s的位移x=5 m。g取10 m/s2,求:(1)木塊與粗糙平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。(2)若在5 s后撤去f,木塊還能滑行多遠(yuǎn)?解析:(1)由x=at2得a1=0.4 m/s2。由牛頓第二定律f-ff=ma1得ff=f-ma1=(4-80.4) n=0.8 n,由ff=mg得=0.01。(2)撤去f后,木塊受摩擦力ff=mg=0.8 n,加速度a2=-g=-0.1 m/s2。5 s末的速度v=a1t=0.45 m/s=2 m/s。x= m=20 m。答案:(1)0.01(2)20 m(建議用時(shí):30分鐘)1.在交通事故的分析中,剎車線的長(zhǎng)度是很重要的依據(jù)。剎車線是指汽車剎車后,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,汽車的剎車線長(zhǎng)度是14 m,假設(shè)汽車輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為0.7,g取10 m/s2,則汽車剎車前的速度為() a.7 m/sb.10 m/sc.14 m/sd.20 m/s解析:設(shè)汽車剎車后滑動(dòng)的加速度大小為a,由牛頓第二定律可得mg=ma,所以a=g,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得=2as,故汽車剎車前的速度為v0=14 m/s,選項(xiàng)c正確。答案:c2.質(zhì)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(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小視為相等。從 t=0時(shí)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(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示。重力加速度g取10 m/s2,則物體在t=0至t=12 s這段時(shí)間的位移大小為()a.18 mb.54 mc.72 md.198 m解析:物體與地面間最大靜摩擦力ff=mg=0.2210 n=4 n。由題給f-t圖象知03 s內(nèi),f=4 n,說明物體在這段時(shí)間內(nèi)保持靜止不動(dòng)。36 s內(nèi),f=8 n,說明物體做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度 a=2 m/s2。6 s末物體的速度v=at=23 m/s=6 m/s,在69 s內(nèi)物體以6 m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng)。912 s內(nèi)又以2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng),作v-t圖象如下。故012 s內(nèi)的位移x=(36)2 m+66 m=54 m。故b項(xiàng)正確。答案:b3.如圖所示,小車以加速度a向右勻加速運(yùn)動(dòng),車中小球質(zhì)量為m,則線對(duì)球的拉力為()a.mb.m(a+g)c.mgd.ma解析:對(duì)小球受力分析如圖,建立直角坐標(biāo)系則fcos =mafsin -mg=0由得f=m,故選項(xiàng)a正確。答案:a4.(多選)如圖所示,5塊質(zhì)量相同的木塊并排放在水平地面上,它們與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同,當(dāng)用力f推第1塊木塊使它們共同加速運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說法中正確的是()a.由右向左,相鄰兩塊木塊之間的相互作用力依次變小b.由右向左,相鄰兩塊木塊之間的相互作用力依次變大c.第2塊木塊與第3塊木塊之間的彈力大小為0.6fd.第3塊木塊與第4塊木塊之間的彈力大小為0.6f解析:取整體為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得f-5mg=5ma。再選取1、2兩塊木塊為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得f-2mg-fn=2ma,聯(lián)立兩式解得fn=0.6f,進(jìn)一步分析可得,從左向右,相鄰兩塊木塊間的相互作用力是依次變小的。選項(xiàng)b、c正確。答案:bc5.(多選)如圖所示,在光滑地面上,水平外力f拉動(dòng)小車和木塊一起做無相對(duì)滑動(dòng)的加速運(yùn)動(dòng)。小車質(zhì)量是m,木塊質(zhì)量是m,力大小是f,加速度大小是a,木塊和小車之間動(dòng)摩擦因數(shù)是。則在這個(gè)過程中,木塊受到的摩擦力大小是()a.mgb.c.(m+m)gd.ma解析:以m、m整體為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律,則a=,以m為研究對(duì)象,摩擦力ff=ma=。答案:bd6.如圖所示,ad、bd、cd是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細(xì)桿,每根桿上套著一個(gè)小滑環(huán)(圖中未畫出),三個(gè)滑環(huán)分別從a、b、c處釋放(初速度為零),用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達(dá)d點(diǎn)所用的時(shí)間,則()a.t1t2t2t3c.t3t1t2d.t1=t2=t3解析:小滑環(huán)下滑過程中受重力和桿的彈力作用,下滑的加速度可認(rèn)為是由重力沿桿方向的分力產(chǎn)生的,設(shè)桿與豎直方向的夾角為,由牛頓第二定律知mgcos =ma,則a=gcos 設(shè)圓心為o,半徑為r,由幾何關(guān)系得,滑環(huán)由開始運(yùn)動(dòng)至d點(diǎn)的位移x=2rcos 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得x=at2由聯(lián)立解得t=2即小滑環(huán)下滑的時(shí)間與細(xì)桿的傾斜程度無關(guān),故t1=t2=t3,選項(xiàng)d正確。答案:d7.蹦極(bungee jumping)是一項(xiàng)戶外休閑活動(dòng)。跳躍者站在約40米以上高度的位置,用橡皮繩固定住后跳下,落地前彈起。如圖所示為蹦極運(yùn)動(dòng)的示意圖,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)過合力為零的c點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)d,然后彈起,整個(gè)過程中忽略空氣阻力。分析這一過程,下列表述正確的是()經(jīng)過b點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的速率最大經(jīng)過c點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的速率最大從c點(diǎn)到d點(diǎn),運(yùn)動(dòng)員的加速度增大從c點(diǎn)到d點(diǎn),運(yùn)動(dòng)員的加速度不變a.b.c.d.解析:在bc段,運(yùn)動(dòng)員所受重力大于彈力,向下做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)a=0時(shí),速度最大,即在c點(diǎn)時(shí)速度最大,對(duì)。在cd段,彈力大于重力,運(yùn)動(dòng)員做加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動(dòng),對(duì),故選b。答案:b8.(多選)如圖所示,一輕質(zhì)彈簧豎直放置在水平地面上,下端固定。彈簧原長(zhǎng)為20 cm,勁度系數(shù)k=200 n/m。現(xiàn)用豎直向下的力將彈簧壓縮到10 cm后用細(xì)線拴住,此時(shí)在彈簧上端放置質(zhì)量為0.5 kg的物塊,g取10 m/s2。在燒斷細(xì)線的瞬間,下列說法正確的是()a.物塊的加速度為30 m/s2,方向豎直向上b.物塊的加速度為10 m/s2,方向豎直向下c.物塊的加速度為零d.物塊的速度為零解析:燒斷細(xì)線瞬間,物塊受重力和彈力作用,f合=kx-mg=ma,所以a=30 m/s2,方向豎直向上,此時(shí)速度來不及變化,仍然為零,故正確選項(xiàng)為a、d。答案:ad9.如圖所示,一水平傳送帶長(zhǎng)為 20 m,以2 m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng)。已知某物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,現(xiàn)將該物體由靜止輕放到傳送帶的a端。求物體被送到另一端b點(diǎn)所需的時(shí)間。(g取10 m/s2)解析:物體受重力mg、支持力fn和向前的摩擦力ff作用,由牛頓第二定律,有ff=ma,又fn-mg=0,ff=fn,解得a=g=0.110 m/s2=1 m/s2。當(dāng)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)達(dá)到傳送帶的速度v=2 m/s 時(shí),其位移為s1= m=2 m20 m,所以物體運(yùn)動(dòng)2 m后與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)。第一段加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1= s=2 s,第二段勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2= s=9 s。所以,物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t=t1+t2=2 s+9 s=11 s。答案:11 s10.abs系統(tǒng)是一種能防止車輪被抱死而導(dǎo)致車身失去控制的安全裝置,全稱防抱死剎車系統(tǒng)。它既能保持足夠的制動(dòng)力,又能維持車輪緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類汽車上。有一汽車沒有安裝abs系統(tǒng),急剎車后,