2024高中物理第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律7用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題二精練含解析新人教必修1

PAGEPAGE6用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二）1．(2014·徐州一中高一檢測)關(guān)于超重與失重的說法正確的是()A．游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(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】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對(duì)；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．【答案】D2．(2013·昆明八中檢測)如圖4－7－7所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑，斜劈保持靜止，則地面對(duì)斜劈的摩擦力()圖4－7－7A．等于零B．不為零，方向向右C．不為零，方向向左D．不為零，v0較大時(shí)方向向左，v0較小時(shí)方向向右【解析】物塊勻速下滑，由平衡條件可知物體受到斜劈的作用力的合力豎直向上，依據(jù)牛頓第三定律可知物塊對(duì)斜劈的作用力的合力豎直向下，故斜劈沒有相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的趨勢，即不受地面對(duì)它的摩擦力，選項(xiàng)A正確．【答案】A3.如圖4－7－8所示，質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員的兩腳各用750N的水平力蹬著兩豎直墻壁勻速下滑，若他從離地12m高處無初速勻加速下滑2s可落地，則此過程中他的兩腳蹬墻的水平力均應(yīng)等于(g＝10m/s2)()圖4－7－8A．150N B．300NC．450N D．600N【解析】勻速下滑時(shí)由平衡條件知2×μ×750＝600①加速下滑時(shí)a＝eq\f(2×12,4)m/s2＝6m/s2②600－2μFN＝60a①②③聯(lián)立得FN＝300N，B對(duì)．【答案】B4．某物體受四個(gè)力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，保持其他三個(gè)力的大小和方向均不變，使另一個(gè)大小為F的力的方向轉(zhuǎn)過90°，則欲使物體仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，必需再加上一個(gè)大小為多少的力()A．F B．eq\r(2)FC．2F D．【解析】物體受四個(gè)力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，F(xiàn)與其余三個(gè)力的合力等大、反向，設(shè)為F′，當(dāng)F轉(zhuǎn)過90°時(shí)，F(xiàn)′與F夾角為90°，又F′＝F，兩力的合力F合＝eq\r(2)F，故需加一個(gè)與F合方向相反、大小為eq\r(2)F的力．故B正確．【答案】B5．(多選)(2014·深圳高一檢測)如圖4－7－9所示，氫氣球受風(fēng)力作用而使拉住它的細(xì)繩與地面的夾角為θ，在細(xì)繩被剪斷的瞬間，氣球所受外力的合力為(氫氣球的重力忽視不計(jì))()圖4－7－9A．與原來繩子的拉力大小相等，方向相反B．沿風(fēng)力方向，大小等于風(fēng)力C．沿豎直方向向上，大小等于氣球所受的浮力D．與原來繩子的拉力方向相反，大小等于風(fēng)力與浮力的合力【解析】氫氣球受到三個(gè)力的作用：豎直向上的浮力、風(fēng)力、沿著繩子方向的拉力，三個(gè)力的合力為零，故風(fēng)力和浮力的合力與繩子的拉力等大反向；當(dāng)把繩子剪斷后，氫氣球受到的風(fēng)力和浮力和沒剪斷之前相等，所以兩者的合力沿著繩子的反方向，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．【答案】AD6．在粗糙水平地面上與墻平行放著一個(gè)截面為半圓的柱狀物體A，A與豎直墻之間放一光滑圓球B，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)對(duì)B施加一豎直向下的力F，F(xiàn)的作用線通過球心，設(shè)墻對(duì)B的作用力為F1，A對(duì)B的作用力為F2，地面對(duì)A的作用力為F3.若F緩慢增大而整個(gè)裝置仍保持靜止，截面圖如圖4－7－10所示，則在此過程中()圖4－7－10A．F1保持不變，F(xiàn)3緩慢增大B．F1緩慢增大，F(xiàn)3保持不變C．F2緩慢增大，F(xiàn)3緩慢增大D．F2緩慢增大，F(xiàn)3保持不變【解析】如圖甲所示，球B受到四個(gè)力作用，且保持靜止，則有F2cosθ＝F＋mg，θ不變．若F緩慢增大，則F2也增大，而F2sinθ＝F1，則F1也增大．對(duì)于整體而言，受力分析圖如圖乙所示，地面對(duì)A的摩擦力Ff＝F1，地面對(duì)A的支持力FN＝F＋G總，F(xiàn)f和FN均緩慢增大，所以F3＝FN也緩慢增大，C正確．甲乙【答案】C7．直升機(jī)懸停在空中向地面投放裝有救災(zāi)物資的箱子，如圖4－7－11所示．設(shè)箱子初速度為零，箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比，且運(yùn)動(dòng)過程中箱子始終保持圖示姿態(tài)．在箱子下落過程中，下列說法正確的是()圖4－7－11A．箱內(nèi)物體對(duì)箱子底部始終沒有壓力B．箱子剛從飛機(jī)上投下時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力最大C．箱子接近地面時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力比剛投下時(shí)大D．若下落距離足夠長，箱內(nèi)物體有可能不受底部支持力而“飄起來”【解析】箱子剛投下時(shí)不受阻力，整體加速度為g，對(duì)于物體有：mg－FN＝mg，即FN＝0，此時(shí)物體對(duì)箱子底部的壓力為零，故B錯(cuò)，隨著箱子的下落，因受空氣阻力作用，對(duì)整體應(yīng)用牛頓其次定律得：(M＋m)g－kv2＝(M＋m)a，隨著下落速度的增大，加速度越來越小，對(duì)物體應(yīng)用牛頓其次定律得：mg－FN＝ma，隨著加速度的減小，支持力越來越大，由牛頓第三定律可得壓力也越來越大，故A錯(cuò)，C對(duì)；若下落距離足夠長，最終重力與阻力平衡，加速度a為零，箱子將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)對(duì)物體有：mg＝FN，因此物體不行能“飄起來”，故D錯(cuò)．【答案】C8．(2013·遼寧試驗(yàn)中學(xué)高一檢測)疊羅漢是一種二人以上層層疊成各種造型的嬉戲消遣形式，也是一種高難度的雜技．圖示為六人疊成的三層靜態(tài)造型，假設(shè)每個(gè)人的重力均為G，下面五人的背部均呈水平狀態(tài)，則最底層正中間的人的一只腳受到水平地面的支持力約為()圖4－7－12A.eq\f(3,4)G B．eq\f(7,8)GC.eq\f(5,4)G D．eq\f(3,2)G【解析】設(shè)最底層的人對(duì)中間層兩人每只腳的支持力為F1，對(duì)上面三人由平衡條件可得4F1＝3G，故F1＝eq\f(3,4)G.設(shè)最底層中間的人每只腳受到的支持力為F2，由平衡條件得G＋2F1′＝2F2，其中F1′為F1的反作用力，解得F2＝eq\f(5,4)G，C正確．【答案】C9．(多選)如圖4－7－13所示，電燈懸掛于兩墻壁之間，更換水平繩OA使連接點(diǎn)A向上移動(dòng)，而保持O點(diǎn)位置和OB繩的位置不變，則在A點(diǎn)向上移動(dòng)的過程中()圖4－7－13A．繩OB的拉力漸漸增大B．繩OB的拉力漸漸減小C．繩OA的拉力先增大后減小D．繩OA的拉力先減小后增大【解析】在繩OA的連接點(diǎn)A向上移動(dòng)的過程中，結(jié)點(diǎn)O始終處于平衡狀態(tài)．取結(jié)點(diǎn)O為探討對(duì)象，受力狀況如圖所示，圖中FTOA、FTOB、F3分別是繩OA、繩OB、電燈對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力，F(xiàn)3′是FTOA和FTOB的合力，且F3′與F3大小相等．在A點(diǎn)向上移動(dòng)的過程中，F(xiàn)3的大小和方向都保持不變，F(xiàn)TOB的方向保持不變．由圖可知，當(dāng)繩OA垂直于OB時(shí)，繩OA的拉力最小，所以繩OA的拉力先減小后增大，繩OB的拉力漸漸減小，選項(xiàng)B、D正確．【答案】BD10．(2014·重慶三中高一期末)如圖4－7－14用繩AC和BC吊起一個(gè)重50N的物體，兩繩與豎直方向的夾角分別為30°和45°，求繩AC和BC對(duì)物體的拉力．(結(jié)果可以帶根號(hào))圖4－7－14【解析】對(duì)懸點(diǎn)C受力分析，因?yàn)镃點(diǎn)平衡，所以有FACcos30°＋FBCcos45°＝GFACsin30°＝FBCsin45°解得：FAC＝50(eq\r(3)－1)NFBC＝25(eq\r(6)－eq\r(2))N【答案】50(eq\r(3)－1)N25(eq\r(6)－eq\r(2))N11．(2014·西安高一檢測)如圖4－7－15所示，球重為G，半徑為R，墻壁頂點(diǎn)A光滑，現(xiàn)用一細(xì)繩拉著球，使它沿光滑的豎直墻壁緩慢向上運(yùn)動(dòng)，若繩所能承受的最大拉力為T，求：圖4－7－15(1)球心能達(dá)到的最高點(diǎn)到A點(diǎn)的距離？(2)球心到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，墻壁對(duì)球的壓力．【解析】(1)設(shè)球心能到達(dá)的最高點(diǎn)到A的距離為L，球受力分析如圖，由平衡條件得：G＝Tsinθ由幾何學(xué)問可知：sinθ＝eq\r(L2－R2)/L聯(lián)立上述方程解得：L＝TR/eq\r(T2－G2)(2)N＝Tcosθ＝Teq\r(1－sinθ2)＝eq\r(T2－G2)【答案】(1)TR/eq\r(T2－G2)(2)eq\r(T2－G2)12．一質(zhì)量為m＝40kg的小孩站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上．電梯從t＝0時(shí)刻由靜止起先上升，在0到6s內(nèi)體重計(jì)示數(shù)F的改變?nèi)鐖D4－7－16所示．試求在這段時(shí)間內(nèi)電梯上升的高度．(取重力加速度g＝10m/s2)圖4－7－16【解析】由F－t圖象可知，在0～2s內(nèi)視重F1＝440N，而小孩的重力mg＝400N，所以電梯和小孩由靜止起先向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓其次定律得F1－mg＝ma1，電梯上升的高度h1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)，由以上兩式解得a1＝1m/s2，h1＝2m；在2～5s內(nèi)，視重F2＝400N＝mg，電梯和小孩向上做勻速運(yùn)動(dòng)，勻速運(yùn)動(dòng)