物理學(xué)力學(xué)定律應(yīng)用題

物理學(xué)力學(xué)定律應(yīng)用題姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.下列物理量中，不屬于基本物理量的是：

a)長度

b)質(zhì)量

c)時間

d)能量

2.兩個力的大小分別為F1和F2，它們的合力的大小范圍是：

a)F1F2到F1F2

b)F1F2到F1F2

c)F1到F2

d)F2到F1

3.根據(jù)牛頓第二定律，物體的加速度與作用在它上面的力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，下列說法正確的是：

a)物體的加速度越大，作用在它上面的力也越大

b)物體的質(zhì)量越大，作用在它上面的力越小

c)物體的質(zhì)量越小，作用在它上面的力越大

d)以上說法都不正確

4.下列現(xiàn)象中，不能用動量守恒定律解釋的是：

a)彈性碰撞

b)非彈性碰撞

c)摩擦力做功

d)力對物體做功

5.下列關(guān)于力的說法，錯誤的是：

a)力是矢量

b)力的大小與方向無關(guān)

c)力是物體間的相互作用

d)力的合成遵循平行四邊形法則

答案及解題思路：

1.答案：d

解題思路：基本物理量是國際單位制（SI）中的七個基本量，包括長度、質(zhì)量、時間、電流、熱力學(xué)溫度、物質(zhì)的量和發(fā)光強度。能量不屬于基本物理量。

2.答案：a

解題思路：兩個力的合力大小等于它們矢量和的大小，因此合力的大小范圍是從兩個力的大小差（F1F2）到它們的大小和（F1F2）。

3.答案：d

解題思路：牛頓第二定律的公式是F=ma，其中F是力，m是質(zhì)量，a是加速度。從這個公式可以看出，加速度與力成正比，與質(zhì)量成反比。因此，以上說法都不正確。

4.答案：c

解題思路：動量守恒定律適用于沒有外力作用或外力相互抵消的系統(tǒng)。摩擦力做功會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)能的變化，因此不能簡單地用動量守恒定律來解釋。

5.答案：b

解題思路：力是矢量，既有大小也有方向。力的大小與方向是相關(guān)的，因為力的合成和分解都需要考慮這兩個方面。因此，力的大小與方向無關(guān)的說法是錯誤的。二、填空題1.一個物體的質(zhì)量為5kg，受到的合外力為10N，則該物體的加速度為________m/s2。

2.兩個物體進行彈性碰撞，其中一個物體的速度為5m/s，另一個物體的速度為2m/s，碰撞后兩個物體的速度分別為________m/s。

3.力的合成遵循________法則。

4.動量守恒定律的條件是________。

5.摩擦力的大小與________成正比。

答案及解題思路：

1.答案：2m/s2

解題思路：根據(jù)牛頓第二定律，力等于質(zhì)量乘以加速度，即F=ma。由此可得加速度a=F/m。代入數(shù)值，a=10N/5kg=2m/s2。

2.答案：3.33m/s和0.67m/s

解題思路：在彈性碰撞中，動量和動能都守恒。設(shè)兩個物體的質(zhì)量分別為m1和m2，速度分別為v1和v2。根據(jù)動量守恒定律：m1v1m2v2=m1v1'm2v2'，其中v1'和v2'是碰撞后的速度。根據(jù)動能守恒定律：(1/2)m1v12(1/2)m2v22=(1/2)m1v1'2(1/2)m2v2'2。解這個方程組，可以求得碰撞后兩個物體的速度。

3.答案：平行四邊形

解題思路：力的合成遵循平行四邊形法則，即在力的合成中，兩個力的矢量和可以用一個平行四邊形的對角線來表示。

4.答案：系統(tǒng)不受外力作用或系統(tǒng)所受外力之和為零

解題思路：動量守恒定律指出，一個封閉系統(tǒng)（即不受外力作用或系統(tǒng)所受外力之和為零）的總動量保持不變。

5.答案：摩擦系數(shù)和正壓力

解題思路：滑動摩擦力的大小與摩擦系數(shù)和正壓力成正比，即F=μN，其中μ是摩擦系數(shù)，N是正壓力。三、判斷題1.兩個物體進行碰撞時，碰撞后兩個物體的動能總和不變。（）

解答：×

解題思路：此命題忽略了碰撞的實際情況。根據(jù)動能守恒定律，在無外力作用下，理想彈性碰撞中兩個物體的動能總和保持不變。但在實際非彈性碰撞中，部分動能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，如聲能、熱能等，因此碰撞后兩個物體的動能總和會減少。

2.力是矢量，方向與力的作用線相同。（）

解答：√

解題思路：力的定義即為矢量，它具有大小和方向。力的方向通常與作用線方向一致，除非是力的分解或合成情況。

3.力是物體間的相互作用，作用力和反作用力大小相等、方向相反。（）

解答：√

解題思路：這是牛頓第三定律的表述，即對于任何兩個相互作用的物體，作用力和反作用力大小相等、方向相反，作用在同一直線上。

4.動量守恒定律在任何情況下都成立。（）

解答：×

解題思路：動量守恒定律只在系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零的情況下成立。若系統(tǒng)所受外力的矢量和不為零，則動量不守恒。

5.摩擦力的大小與物體間的接觸面積無關(guān)。（）

解答：√

解題思路：根據(jù)摩擦力的定義，摩擦力與物體間的接觸面積無關(guān)，它取決于接觸面之間的粗糙程度以及物體間的正壓力。摩擦力的大小由摩擦系數(shù)和正壓力的乘積決定。四、計算題1.汽車剎車摩擦力計算

問題描述：一輛質(zhì)量為1000kg的汽車以10m/s的速度行駛，突然遇到剎車，剎車后汽車停止運動，求剎車過程中汽車受到的摩擦力大小。

2.物體碰撞作用力計算

問題描述：一輛質(zhì)量為2kg的物體以5m/s的速度水平運動，與一堵墻碰撞后反彈，反彈速度為3m/s，求碰撞過程中物體受到的平均作用力。

3.合力計算

問題描述：一個物體在水平面上受到兩個力的作用，大小分別為10N和15N，方向分別為東和北，求合力的大小和方向。

4.恒力作用下的位移計算

問題描述：一個質(zhì)量為3kg的物體受到一個恒力作用，恒力的大小為8N，方向為水平向東，求物體在2秒內(nèi)的位移。

5.車輛碰撞作用力計算

問題描述：一輛質(zhì)量為2000kg的卡車以10m/s的速度行駛，與一輛質(zhì)量為1000kg的自行車相撞，碰撞后卡車速度減慢到5m/s，自行車速度增加至20m/s，求碰撞過程中兩車受到的平均作用力。

答案及解題思路

1.答案：汽車受到的摩擦力大小為1.5×10^4N。

解題思路：根據(jù)動量定理，摩擦力等于動量的變化率，即F=Δp/Δt。由初速度、最終速度和摩擦力作用時間可計算得到。

2.答案：物體受到的平均作用力大小為18N，方向為水平向東。

解題思路：應(yīng)用動量定理和能量守恒定律，碰撞前后物體的動量和動能變化可計算出作用力的大小和方向。

3.答案：合力大小為17.0N，方向為北偏東45°。

解題思路：根據(jù)矢量相加原則，利用三角函數(shù)求解合力的大小和方向。

4.答案：物體在2秒內(nèi)的位移為6.4m。

解題思路：使用牛頓第二定律，計算出物體的加速度，進而求解出物體的位移。

5.答案：兩車受到的平均作用力分別為8.8×10^3N和9.1×10^3N，方向分別與卡車和自行車的速度變化方向相反。

解題思路：運用動量守恒定律，計算碰撞前后的動量變化，結(jié)合作用力時間，求出平均作用力。五、分析題1.分析一個物體從靜止開始沿水平方向做勻加速直線運動的過程，寫出物體所受力的表達式，并求出物體的加速度。

解題步驟：

（1）根據(jù)牛頓第二定律，物體所受的合外力F等于質(zhì)量m乘以加速度a，即F=ma。

（2）由于物體從靜止開始運動，所以初始速度v0=0，根據(jù)勻加速直線運動的公式v^2=v0^22ax，得到v^2=2ax。

（3）將v^2=2ax代入F=ma，得到F=2ma。

答案：物體所受力的表達式為F=2ma，加速度為a。

2.分析一個物體在水平方向上受到兩個力作用的情況，已知兩個力的大小和方向，求出合力的大小和方向。

解題步驟：

（1）根據(jù)力的合成原理，兩個力的合力F合等于兩個力F1和F2的矢量和。

（2）設(shè)F1和F2的方向分別為θ1和θ2，根據(jù)三角函數(shù)，得到F合=F1cosθ1F2cosθ2i(F1sinθ1F2sinθ2)。

（3）根據(jù)力的合成公式，計算合力的大小F合=sqrt((F1cosθ1F2cosθ2)^2(F1sinθ1F2sinθ2)^2)。

（4）根據(jù)力的合成公式，計算合力的方向α=arctan((F1sinθ1F2sinθ2)/(F1cosθ1F2cosθ2))。

答案：合力的大小為F合，方向為α。

3.分析一個物體在光滑水平面上受到水平向右的推力作用，已知物體的質(zhì)量，求出物體在運動過程中所受的摩擦力。

解題步驟：

（1）根據(jù)牛頓第一定律，物體在光滑水平面上受到的合外力為零，即推力F推等于摩擦力F摩。

（2）由于物體在光滑水平面上，沒有摩擦力的存在，所以F摩=0。

答案：物體在運動過程中所受的摩擦力為0。

4.分析一個物體從靜止開始沿豎直方向做勻加速直線運動的過程，已知物體的質(zhì)量和加速度，求出物體所受的合外力大小。

解題步驟：

（1）根據(jù)牛頓第二定律，物體所受的合外力F等于質(zhì)量m乘以加速度a，即F=ma。

（2）由于物體從靜止開始運動，所以初始速度v0=0，根據(jù)勻加速直線運動的公式v^2=v0^22ah，得到v^2=2ah。

（3）將v^2=2ah代入F=ma，得到F=2mgh。

答案：物體所受的合外力大小為F=2mgh。

5.分析一個物體在斜面上受到重力、支持力和摩擦力作用的情況，已知物體在斜面上沿斜面向上的加速度，求出摩擦力的大小。

解題步驟：

（1）根據(jù)牛頓第二定律，物體在斜面上受到的合外力F合等于質(zhì)量m乘以加速度a，即F合=ma。

（2）將物體在斜面上受到的合外力分解為垂直斜面方向和沿斜面方向，即F合=F垂直斜面F沿斜面。

（3）根據(jù)力的平衡條件，物體在垂直斜面方向受到的支持力F支持等于物體的重力G在垂直斜面方向的分量，即F支持=mgcosα。

（4）根據(jù)力的平衡條件，物體在沿斜面方向受到的摩擦力F摩等于物體的重力G在沿斜面方向的分量減去物體所受的合外力F沿斜面，即F摩=mgsinαF沿斜面。

（5）將F合=ma代入F摩=mgsinαF沿斜面，得到F摩=mgsinαma。

答案：摩擦力的大小為F摩=mgsinαma。六、應(yīng)用題1.一個質(zhì)量為2kg的物體從高度5m的自由下落，求物體落地前的速度。

解答：

物體自由下落，初速度為0，加速度為重力加速度g（約9.8m/s2）。

使用公式\(v^2=u^22as\)，其中\(zhòng)(v\)為最終速度，\(u\)為初速度，\(a\)為加速度，\(s\)為位移。

\(v^2=02\times9.8\times5\)

\(v^2=98\)

\(v=\sqrt{98}\approx9.9\)m/s

物體落地前的速度約為9.9m/s。

2.一個質(zhì)量為1kg的物體在水平面上受到一個大小為10N的力作用，已知物體與水平面的動摩擦系數(shù)為0.2，求物體在運動過程中受到的摩擦力。

解答：

摩擦力\(f\)由公式\(f=\mu\timesN\)計算，其中\(zhòng)(\mu\)為動摩擦系數(shù)，\(N\)為物體所受的正壓力。

在水平面上，正壓力\(N\)等于物體的重力\(mg\)，其中\(zhòng)(m\)為物體質(zhì)量，\(g\)為重力加速度。

\(N=1\times9.8=9.8\)N

\(f=0.2\times9.8=1.96\)N

物體在運動過程中受到的摩擦力為1.96N。

3.一輛質(zhì)量為1000kg的汽車以5m/s的速度勻速行駛，遇到一個質(zhì)量為100kg的障礙物，求碰撞后汽車的末速度。

解答：

假設(shè)碰撞是完全非彈性碰撞，兩車最終以相同速度\(v\)運動。

依據(jù)動量守恒定律，碰撞前后總動量不變。

\(m_1\timesv_1m_2\timesv_2=(m_1m_2)\timesv\)

\(1000\times5100\times0=(1000100)\timesv\)

\(5000=1100\timesv\)

\(v=\frac{5000}{1100}\approx4.55\)m/s

碰撞后汽車的末速度約為4.55m/s。

4.一輛質(zhì)量為800kg的汽車以20m/s的速度行駛，突然緊急剎車，求剎車過程中汽車所受的摩擦力大小。

解答：

使用公式\(f=\frac{mv^2}{2s}\)，其中\(zhòng)(f\)為摩擦力，\(m\)為質(zhì)量，\(v\)為初速度，\(s\)為剎車距離。

\(f=\frac{800\times20^2}{2\times500}\)

\(f=\frac{800\times400}{1000}\)

\(f=320\)N

剎車過程中汽車所受的摩擦力大小為320N。

5.一輛質(zhì)量為2000kg的火車以10m/s的速度勻速行駛，遇到一個障礙物后停車，已知火車的制動距離為500m，求火車的減速度。

解答：

使用公式\(v^2=u^22as\)，其中\(zhòng)(u\)為初速度，\(v\)為末速度，\(a\)為加速度（減速度為負(fù)值），\(s\)為位移