高中物理5 牛顿运动定律的应用完美版教学课件ppt

4.5 《牛顿运动定律》的应用

1. A、B两物体的质量之比mA∶mB＝1∶2，它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速滑行，直到停止，其速度—时间图像如图所示。则该过程A、B两物体所受摩擦力之比fA∶fB与A、B两物体运动位移之比xA∶xB分别为(　　   )

   A. 1∶1，1∶2          B. 1∶1，2∶1

   C. 1∶2，1∶2          D. 1∶2，1∶4

2. 如图甲所示，质量m＝1 kg 的物体静止在水平地面上，用水平拉力F作用于物体上，作用一段时间后撤去F，物体滑行一段距离后停下来。物体运动的速度—时间图像如图乙所示。g取10 m/s2，由图线可以求得水平力F和物体与地面之间的动摩擦因数μ分别为(　　)

   A. F＝9 N，μ＝0.3     B. F＝6 N，μ＝0.3

   C. F＝8 N，μ＝0.2     D. F＝6 N，μ＝0.2

3. 质量一定的某物体放在粗糙的水平面上处于静止状态，若用一个方向始终沿水平方向，大小从零开始缓慢增大的变力F作用在物体上，物体的加速度a与F的关系图像如图所示，g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 则下列说法正确的是(　　)

   A. 物体的质量为4 kg

   B. 物体与水平面间的动摩擦因数为0.2

   C. 物体与水平面间的最大静摩擦力为20 N

   D. F为20 N时，物体的速度为8 m/s

4. 如图，一物体沿光滑斜面由静止开始从顶端下滑到底端，若用h、s、v、a分别表示物体下降的高度、位移、速度和加速度，t表示所用的时间，则选项中的图像正确的是(　　)

A                   B                 C                   D

5. 一名跳伞运动员从悬停在高空的直升机中跳下，研究人员利用运动员随身携带的仪器记录下了他的运动情况，通过分析数据，画出了运动员从跳离飞机到落地的过程中在空中沿竖直方向运动的v-t图像如图所示，则对运动员的运动，下列说法正确的是(　　)

   A. 0～10 s内位移大小为100 m

   B. 10～15 s内加速度逐渐增大

   C. 0～10 s内运动员所受阻力逐渐增大

   D. 10～15 s内运动员所受阻力逐渐增大

6. 如图甲所示，地面上有一质量为M的物体，用力F向上提它，力F变化而引起物体加速度a变化的函数关系如图乙所示， 则以下说法中不正确的是(　　)

   A. 当F小于图中A点值时，物体的重力Mg＞F，物体不动

   B. 图中A点值即为物体的重力值

   C. 物体向上运动的加速度和力F成正比

   D. 图线延长线和纵轴的交点B的数值的绝对值等于该地的重力加速度

7. 航母上飞机起飞的水平跑道长度L＝70 m，一架质量m＝2.0×104 kg的飞机从跑

   道的始端开始，在大小恒为F＝7.2×105 N的动力作用下，做匀加速直线运动到

   跑道末端，飞机在运动中受到的平均阻力大小F1＝2×104 N，飞机可视为质点，

   飞机起飞过程航空母舰静止不动。飞机的安全起飞速度为56  m/s，求：

   (1) 飞机在水平跑道运动的加速度大小。

   (2) 飞机到达跑道末端时速度v大小。

   (3) 为保证安全，飞机沿跑道加速运动的距离s至少是多少。

8. 如图所示，小孩与冰车的总质量m＝20 kg。大人用恒定拉力使冰车由静止开始沿水平冰面移动，拉力F＝20 N，与水平面的夹角θ＝37°。已知冰车与冰面间的动摩擦因数μ＝0.05，重力加速度g 取10 m/s2， sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：

   (1) 小孩与冰车受到的支持力大小。

   (2) 小孩与冰车的加速度大小。

   (3) 拉力作用t＝8 s时间内，冰车位移的大小。

9. 2019年7月26日，长征二号丙运载火箭在西昌卫星发射中心顺利升空，我国首次成功试验了火箭回收技术，成为继美国之后，第二个掌握该技术的国家，在某次实验中，科研组控制质量m＝100 kg的实验火箭从距离地面h＝100 m的高处，以v0＝20 m/s的初速度开始匀减速竖直下降，落至指定位置时速度恰为0，g取10 m/s2，在火箭匀减速下落的过程中，求：

   (1) 火箭加速度a的大小。

   (2) 火箭受到气体反推作用力F的大小。

10. 据有关资料表明，我国歼-15舰载战斗机的质量m＝2.0×104 kg，降落时在水平甲板上受阻拦索的拦阻，速度从v0＝75 m/s减小到零，只需要2.5 s。若将上述运动过程简化为匀减速直线运动，求该战斗机在此过程中：

   (1) 加速度a的大小。

   (2) 所受合力F的大小。

11. 如图所示，质量为50 kg的滑雪运动员，在倾角θ＝37°的斜坡顶端，从静止开始匀加速下滑50 m到达坡底，用时10 s。若g取10  m/s2，求：

   (1) 运动员下滑过程中的加速度大小。

   (2) 运动员到达坡底时的速度大小。

   (3) 运动员受到的合外力大小。

12. 质量m＝1×103 kg的汽车在平直路面上进行测试。汽车在F＝2×103 N的恒定牵

   引力作用下，从静止开始加速到v＝30 m/s的速度时关闭发动机，此后汽车做匀

   减速运动，再经过60 s停止运动。整个过程中汽车受到的阻力不变。求：

   (1) 汽车受到的阻力f的大小。

   (2) 汽车加速过程中的加速度a的大小。

   (3) 汽车加速过程中通过的位移x的大小。

13. 用F＝135 N的水平力拉质量m＝30 kg的箱子，使箱子在水平地面上由静止开始做匀加速直线运动，当箱子的速度达到v＝10 m/s时撤去力F。已知箱子运动过程中所受滑动摩擦力的大小f＝75 N，重力加速度g取10 m/s2。求：

   (1) 箱子与地面间的动摩擦因数。

   (2) 水平力F的作用时间。

   (3) 在撤去力F后，箱子在水平地面上滑行的最大距离。

14. 如图甲所示，在高速公路的连续下坡路段通常会设置避险车道，供发生紧急情况的车辆避险使用，本题中避险车道是主车道旁的一段上坡路面。 一辆货车在行驶过程中刹车失灵，以v0＝90 km/h的速度驶入避险车道，如图乙所示。设货车进入避险车道后牵引力为零，货车与路面间的动摩擦因数μ＝ 0.30，重力加速度大小g取10 m/s2。

   (1) 为了防止货车在避险车道上停下后发生溜滑现象，该避险车道上坡路面的倾角θ应该满足什么条件？设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，结果用θ的正切值表示。

   (2) 若避险车道路面倾角为15°，求货车在避险车道上行驶的最大距离。(已知sin 15°＝0.26，cos 15°＝0.97，结果保留3位有效数字)

参考答案

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13. 解析：(1) 箱子运动过程中所受摩擦力f＝μmg，解得μ＝0.25。

(2) 设箱子在水平地面上做匀加速运动的加速度大小为a1，根据牛顿第二定律有F－f＝ma1，根据运动学公式v＝a1t，解得力F作用时间 t＝5.0 s。

(3) 设撤去力F后，箱子在水平地面上减速滑行的加速度大小为a2，滑行的最大距离为x，则μmg＝ma2，解得a2＝2.5 m/s2，根据运动学公式有v2＝2a2x，解得 x＝20 m。

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