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高中教科版第三章 牛顿运动定律5 牛顿运动定律的应用同步训练题
展开2020-2021学年新人教版必修第一册
4.5牛顿运动定律的应用 课时作业12(含解析)
1.如图所示,水平地面上有两个完全相同的木块A、B,在水平推力F作用下运动,用FAB代表A、B间的相互作用力( )
A.若地面是完全光滑的,则FAB=F
B.若地面是完全光滑的,则FAB=F
C.若地面的动摩擦因数为μ,则FAB=F
D.若地面的动摩擦因数为μ,则FAB=2F
2.如图所示,在横截面为正三角形的容器内放有一小球,容器内各面与小球恰好接触,图中a、b、c为容器的三个侧面、将它们以初速度v0竖直向上抛出,运动过程中容器所受空气阻力与速率成正比,下列说法正确的是
A.上升过程中,小球对c有压力且逐渐变大
B.上升过程中,小球受到的合力逐渐变大
C.下落过程中,小球对a有压力且逐渐变大
D.下落过程中,小球对容器的作用力逐渐变大
3.如图所示,木块A质量为1kg,木块B的质量为4kg,叠放在水平地面上,AB间的最大静摩擦力为1N,B与地面间的动摩擦因数为0.1,今用水平力F作用于B,则保持A、B相对静止的条件是F不超过(g=10m/s2)( )
A.1N B.4N C.10N D.6N
4.如图所示,A、B两个物体叠放在一起,静止在光滑水平地面上, 物体质量mA=2 kg,mB=3 kg,物体A与B之间的动摩擦因数μ=0.2。物体间的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2。现对物体B施加一个水平向右的恒力F,为使物体A与物体B相对静止,则恒力的最大值是( )
A.10N B.8N C.6 N D.4 N
5.如图所示,两个质量为、的物体置于光滑水平面上,中间用轻质弹簧秤连接,两个大小为、的水平拉力分别作用在、上,则达到稳定状态后,下列说法正确的是( )
A.弹簧秤的示数是
B.弹簧秤的示数是
C.在突然撤去的瞬间,的加速度大小为6
D.在突然撤去的瞬间,的加速度大小为4
6.如图所示,甲叠放在物体乙上,甲、乙两物体质量均为2m,甲、乙之间以及与地面之间的动摩擦因数均为μ,一水平外力F向右拉乙,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.要使甲、乙一起运动,则F最大值为
B.要使甲、乙一起运动,则F最大值为
C.若,则甲的加速度为
D.若,则甲的加速度为
7.如图所示,足够长的传送带与水平面间夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数。则图中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是( )
A. B. C. D.
8.A、B两物体的质量关系是mA>mB ,让他们从同一高度同时开始下落,运动中他们受到的阻力相等,则
A.两物体同时到达地面
B.物体A先到达地面
C.两物体下落过程中加速度大小相等
D.物体A下落的加速度大于物体B下落的加速度
9.如图所示,光滑斜面与倾斜传送带在同一个平面内,传送带以速度v0逆时针匀速转动,现有一滑块从斜面上由静止释放,若滑块与传送带间的动摩擦因数恒定,规定沿斜面向下的速度方向为正方向,则滑块在传送带上滑动时的速度随时间变化的图线可能是( )
A. B.
C. D.
10.如图所示,放置在水平地面上的质量为M的直角劈上有一个质量为m的物体,若物体在直角劈上匀速下滑,直角劈仍保持静止,那么下列说法正确的是( )
A.物体与斜面间的动摩擦因数
B.物体与斜面间的动摩擦因数
C.直角劈对地面的压力大于
D.地面对直角劈没有摩擦力作用
11.如图所示,水平传送带长为L=10m,运行速率v=2m/s,在其左端无初速度放上一物块,若物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,则物块从左到右的运动过程中( )
A.刚放上时物块受到的是滑动摩擦力
B.物块一直做匀加速直线运动
C.物块在传送带上的运动时间为5s
D.物块在传送带上留下的划痕长度为1m
12.如图所示,物块B放在物块A上,随物块A一起沿倾角为θ=30°的斜面匀速下滑,物块A的横截面为正三角形,物块B在A上刚好不滑动,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,则( )
A.物块A与斜面间的动摩擦因数为
B.物块B与物块A间的动摩擦因数为
C.轻轻拿起B,A会加速下滑
D.轻轻拿走B,A仍沿斜面匀速下滑
13.三角形传送带以1m/s的速度逆时针匀速转动,两边的传送带长都是2m且与水平方向的夹角均为37°。现有两个小物块A、B从传送带顶端都以1m/s的初速度沿传送带下滑,物块与传送带间的动摩擦因数都是0.5,下列说法正确的是( )
A.物块A、B同时到达传送带底端
B.物块A先到达传送带底端
C.物块A、B在传送带上的划痕长度不相同
D.传送带对物块A无摩擦力作用
14.建设房屋时,保持底边L不变,要设计好屋顶的倾角θ,以便下雨时落在房顶的雨滴能尽快地滑离屋顶,雨滴下滑时可视为小球做无初速度、无摩擦的运动。下列说法正确的是( )
A.倾角θ越大,雨滴下滑时的加速度越大
B.倾角θ越大,雨滴对屋顶压力越大
C.倾角θ越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度越大
D.倾角θ越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的时间越短
15.如图所示,质量为10kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端,物体A处于静止状态,此时弹簧的拉力为5N时。若小车以1m/s2的加速度向右运动后,则(g=10m/s2)( )
A.物体A相对小车静止
B.物体A受到的摩擦力减小
C.物体A受到的摩擦力向右
D.物体A受到的弹簧拉力增大
16.公路上行驶的两汽车之间需要保持一定的安全距离。当前车突然停止时,后车司机可以采取刹车措施,使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下,人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s。当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h的速度匀速行驶时,汽车的安全距离为105m。。
(1)求晴天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数;
(2)已知雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的,若雨天时安全距离为70m,则汽车在雨天安全行驶的最大速度为多大?
参考答案
1.B
【解析】
【分析】
【详解】
AB.若地面是光滑的,对整体运用牛顿第二定律得:整体的加速度
再对B运用牛顿第二定律得
故B正确,A错误;
CD.若地面是粗糙的,动摩擦因数设为,对整体运用牛顿第二定律得:整体的加速度
再对B运用牛顿第二定律得
解得
故CD错误。
故选B。
2.D
【解析】
【分析】
【详解】
AB.小球和正三角形容器为共加速系统,上升过程中,以整体为研究对象,根据牛顿第二定律:
系统加速度竖直向下且大于重力加速度,小球加速度向下,所以容器底面c对小球无作用力,a、b侧面对小球的作用力竖直向下,以小球为研究对象,根据牛顿第二定律:
系统速度减小,加速度减小,小球受到的合外力减小,AB错误;
CD.下落过程中,以整体为研究对象,根据牛顿第二定律:
系统加速度竖直向下且小于重力加速度,小球加速度向下,所以a、b侧面对小球无作用力,底面c对小球的作用力竖直向上,根据牛顿第二定律:
系统的速度增大,加速度减小,小球的加速度减小,底面c对小球的作用力增大,根据牛顿第三定律可知小球对容器的作用力逐渐变大,C错误;D正确。
故选D。
3.C
【解析】
【分析】
【详解】
根据牛顿第二定律,对A有
Fmax=mAa
代入数据解得
a=1m/s2
对整体有
F-μ(mA+mB)g=(mA+mB)a
代入数据解得
F=10N
故C正确,ABD错误。
故选C。
4.A
【解析】
【分析】
【详解】
A、B两物体恰好发生相对滑动时,一起做匀加速直线运动,整体根据牛顿第二定律得
当A与B恰好发生相对滑动时,B对A的摩擦力达到滑动摩擦力,即
联立上两式,此时恒力最大值为
故选A。
5.C
【解析】
【分析】
【详解】
AB.以两物体组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律可知,系统的加速度
方向水平向左,设弹簧秤的拉力是F,以m2为研究对象,由牛顿第二定律得
得
故AB错误;
C.弹簧的弹力不能突变,在突然撤去F2的瞬间,m1受力情况不变,m1受的合力不变,由牛顿第二定律可知,m1的加速度不变仍为6m/s2,故C正确;
D.弹簧的弹力不能突变,在突然撤去F2的瞬间,m2不再受F2的作用,m2受的合力等于弹簧的弹力,则
故D错误。
故选C。
6.D
【解析】
【分析】
【详解】
AB.要使甲、乙一起运动,甲所受的最大静摩擦力提供甲的最大加速度,对整体受力分析,根据牛顿第二定律可知
对甲进行受力分析有
故要使甲、乙一起运动,则F最大值为
选项AB错误;
CD.若,则甲乙一起加速运动,对整体,根据牛顿第二定律可知
解得
故C错误,D正确。
故选D。
7.D
【解析】
【分析】
【详解】
开始阶段滑动摩擦力沿传送带向下,由牛顿第二定律知
因此
小木块加速到和传送带速度相等时,由于
即
小木块不会匀速运动,然后小木块会继续加速,滑动摩擦力变为沿传送带向上,由牛顿第二定律知
因此
由公式知
.
注意摩擦力是被动力,速度相等时摩擦力会突变。所以D正确,ABC错误。
故选D。
8.BD
【解析】
【分析】
【详解】
根据受力情况知,物体下落时
且
又因为mA>mB,所以
,
故选BD.
9.ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A.滑块在传送带上受到重力、传送带的支持力和摩擦力作用,合力是重力沿斜面的分力和摩擦力的合力,若传送带对滑块的摩擦力小于重力沿斜面的分力,则滑块一直做加速运动,故A正确;
BCD.若传送带对滑块的摩擦力大于重力沿斜面的分力,滑块先做匀减速直线运动,若滑块的速度足够大,传送带足够短,则滑块在速度没有减小到0就通过了传送带,滑块的位移大于传送带的长度,则滑块一直做匀减速运动;若滑块的速度比较小,在滑块的速度减小到0时,滑块的位移仍小于传送带的长度,则滑块的速度等于0时,仍然在传送带上.由于传送带沿斜面向上运动,滑块在传送带上受到沿斜面向上的摩擦力,将沿斜面向上做加速运动,由运动的对称性可知,若传送带的速度足够大,则滑块返回出发点的速度大小仍然等于v1,故CD正确,B错误。
故选ACD。
10.BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.物体在直角劈上匀速下滑,说明物体重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力
解得
故A错误,B正确;
C.将M、m视为整体,根据牛顿第二定律,两物体均没有竖直向下的加速度,则系统的总重力等于对地面的压力,根据牛顿第三定了,直角劈对地面的压力等于,故C错误;
D.将M、m视为整体,根据牛顿第二定律,两物体均没有水平方向的加速度,故水平方向不能受到地面的摩擦力,故D正确。
故选BD。
11.AD
【解析】
【分析】
【详解】
A.物块刚放上时传送带时,物块与传送带间有相对运动,故物块受到的是滑动摩擦力,选项A正确;
B.物块刚放上时传送带时,物块做匀加速直线运动,当与传送带速度相等后,与传送带一起做匀速运动,选项B错误;
C.物块在传送带上匀加速运动的加速度
匀加速运动的时间为
匀加速运动的位移为
则物块在水平传送带上匀速运动的时间
所以物块在传送带上的运动时间为5.5s,选项C错误;
D.匀加速运动的位移为
此时传送带的位移
所以物块在传送带上留下的划痕长度为1m,选项D正确。
故选AD。
12.AD
【解析】
【分析】
【详解】
A.因为两物体一起匀速下滑,对AB整体进行受力分析,则
解得
故A正确;
B.对B受力分析得
解得
故B错误;
CD.轻轻拿走B仍然满足
因此物体做匀速直线运动,故C错误,D正确。
故选AD。
13.AC
【解析】
【分析】
【详解】
ABD.两个小物块和从传送带顶端都以的初速度沿传送带下滑,因为
所以传送带对两小物块的滑动摩擦力分别沿传送带向上,大小相等,那么两小物块沿传送带向下的加速度大小相等,滑到传送带底端时的位移大小相等,因此物块、同时到达传送带底端,A正确,B错误,D错误;
C.对物块,划痕的长度等于的位移减去传送带的位移,由牛顿第二定律得
解得
由运动学公式得
解得
传送带运动位移
对传送带的划痕长度为
对物块,划痕长度等于的位移加上传送带的位移,同理得出对传送带的划痕长度为
物块、在传送带上的划痕长度不相同,C正确。
故选AC。
14.AC
【解析】
【分析】
【详解】
屋檐的倾角为θ,底边为L,设屋顶的坡面长度为s,雨滴下滑时加速度为a
AB.对水滴做受力分析,只受重力mg和屋顶对水滴的支持力N,垂直于屋顶方向
平行于屋顶方向
可知,倾角θ越大,N越小,则由牛顿第三定律知雨滴对屋顶的压力
所以倾角θ越大,雨滴对屋顶压力越小,雨滴下滑的加速度为
则倾角θ越大,雨滴下滑时的加速度越大,故A正确,B错误;
CD.设从O到M的时间为t,水滴的运动位移为
由位移时间公式得
则
故当θ=时,用时最短,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度为
知倾角θ越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度越大,故C正确,D错误。
故选AC。
15.AC
【解析】
【分析】
【详解】
ABC.由题意得知,物体A与平板车的上表面间的最大静摩擦力
若小车加速度为时,则由牛顿第二定律,物体受到的合力为
所以,此时平板车对物体A的摩擦力f为,方向向右,且为静摩擦力,所以物体A相对于车仍然静止,故B错误,AC正确;
D.物体A相对于车仍然静止,则受到的弹簧的拉力大小不变,故D错误。
故选AC。
16.(1)0.6 ; (2)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)设路面干燥时,汽车与地面的动摩擦因数为,刹车时汽车的加速度大小为,安全距离为,反应时间为,由牛顿第二定律和运动学公式得
式中和分别为汽车的质量和刹车前的速度。
(2)设在雨天行驶时,汽车与地面的动摩擦因数为,依题意有
设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为,安全行驶的最大速度为,为雨天安全距离。由牛顿第二定律和运动学公式得
联立并代入数据解得
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