高中物理鲁科版(2019)必修1：第5章习题课用牛顿运动定律解决动力学四类常见问题分层作业课件

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第5章习题课:用牛顿运动定律解决动力学四类常见问题12345678910111213141. (多选)如图所示,铁球A和铁块B之间由弹簧相连,并用细线OA挂在天花板上,A、B的质量分别为m和2m,弹簧的劲度系数为k,整个系统静止,下述说法正确的是(　　)A.细线对铁球A的拉力大小为mgB.弹簧的长度为C.弹簧的弹力大小为2mgD.某时刻烧断细绳OA,该时刻铁球A的加速度大小为3gCD1234567891011121314解析 将A、B看成整体,根据平衡条件可知T=(m+2m)g=3mg,故选项A错误;设弹簧的伸长量为x,则对B物块根据胡克定律可知kx=2mg,则x= ,弹簧的长度为原长与伸长量之和,故选项B错误,C正确;某时刻烧断细绳OA,则细线对A的拉力立刻为零,则A受到本身的重力以及弹簧的弹力作用,根据牛顿第二定律有mg+kx=ma,kx=2mg,联立可以得到a=3g,故选项D正确。12345678910111213142. 如图所示,弹簧测力计外壳质量为m0,弹簧及挂钩的质量忽略不计,挂钩吊着一质量为m的重物,现用一方向竖直向上的外力F拉着弹簧测力计,使其向上做匀加速运动,重力加速度为g,则弹簧测力计的示数为(　　)D123456789101112131412345678910111213143. 如图所示,两个质量相同的物体1和2紧靠在一起,放在光滑水平桌面上,如果它们分别受到水平推力F1和F2作用,而且F1>F2,则1施于2的作用力大小为(　　)A.F1 B.F2C1234567891011121314解析 将物体1、2看作一个整体,其所受合力为F合=F1-F2,设物体1、2的质量均为m,由牛顿第二定律得F1-F2=2ma,所以a= 。以物体2为研究对象,受力情况如图所示,由牛顿第二定律得F12-F2=ma,所以F12=F2+ma= ,故选C。12345678910111213144.物体由静止开始做直线运动,则图中上、下两图对应关系正确的是(图中F表示物体所受的合力,a表示物体的加速度,v表示物体的速度)(　　)C1234567891011121314解析 由F=ma可知加速度a与合力F同向,且大小成正比,故F-t图像与a-t图像变化趋势应一致,故选项A、B均错误;当速度v与加速度a同向时,物体做加速运动,加速度a是定值时,物体做匀变速直线运动,故选项C正确,选项D错误。12345678910111213145. 如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物体,A、B间的最大静摩擦力为μmg,现用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度运动,则拉力F的最大值为　　　　。 3μmg 解析 当A、B之间的摩擦力达到最大时的加速度为a,此时拉力最大。对A、B整体有F=3ma,对A有μmg=ma,联立解得F=3μmg。12345678910111213146. 如图所示,质量为m的物块放在倾角为θ的斜面上,斜面的质量为M,斜面与物块无摩擦,地面光滑。现对斜面施加一个水平推力F,要使物块相对斜面静止,力F应为多大?(重力加速度为g)1234567891011121314解析 两物体无相对滑动,说明两物体加速度相同,且沿水平方向。物块受两个力,重力mg和支持力N,且二力合力方向水平,如图所示,可得ma=mgtan θ,即a=gtan θ以整体为研究对象,根据牛顿第二定律得F=(m+M)a=(m+M)gtan θ。答案 (m+M)gtan θ 12345678910111213147. 如图所示,质量分别为m1和m2的物块A、B,用劲度系数为k的轻弹簧相连。当用恒力F沿倾角为θ的固定光滑斜面向上拉两物块,使之共同加速运动时,弹簧的伸长量为多少?解析 对整体分析得F-(m1+m2)gsin θ=(m1+m2)a①隔离A得kx-m1gsin θ=m1a②12345678910111213148. 如图所示,质量分别为mA和mB的A、B两小球分别连在弹簧两端,B端用细线固定在倾角为30°的光滑斜面上,若不计弹簧质量,在细线被剪断瞬间A、B两球的加速度大小分别为(　　)D1234567891011121314解析 在剪断细线之前,A处于平衡状态,所以弹簧的拉力与A的重力沿斜面的分力相等。在剪断细线的瞬间,细线上的拉力立即减为零,而弹簧的伸长量没有来得及发生改变,故弹力不变仍为A的重力沿斜面上的分力,故A球的加速度为零;在剪断细线之前,B受到重力、弹簧对它斜向下的拉力、支持力及细线的拉力,在剪断细线的瞬间,细线上的拉力立即减为零,对B球进行受力分析,则B受到重力、弹簧向下的拉力、支持力。所以根据牛顿第12345678910111213149. 如图所示,向前行驶的车厢内有一面向行驶方向的乘客,乘客在自身重力G与车厢(含座椅)的作用力F的作用下与车厢保持相对静止,座椅旁边有一小球用细线悬挂在车厢的天花板上,悬线与竖直方向成θ角也与车厢相对静止,下列说法正确的是(　　)A.乘客受到的合力方向与运动方向相同B.车厢的速度越大,悬线与竖直方向的夹角θ越大C.车厢对乘客的作用力F一定大于乘客的重力GD.悬线与竖直方向夹角θ增大,车厢对乘客作用力F可能不变C1234567891011121314解析 由题图可知,小球受合力方向与车厢运动方向相反,可知车厢做匀减速运动,乘客受到的合力方向与运动方向也相反,选项A错误;对小球,根据牛顿第二定律可知mgtan θ=ma,可得a=gtan θ,则车厢的加速度越大,悬线与竖直方向的夹角θ越大,但是速度大,θ不一定大,选项B错误;对乘客受力分析可知,车厢对乘客的作用力F= >mg,即F一定大于乘客的重力G,选项C正确;悬线与竖直方向夹角θ增大,则加速度a变大,车厢对乘客作用力F增大,选项D错误。123456789101112131410.(多选)如图所示,质量为m0、中间为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上,光滑槽内有一质量为m的小铁球,现用一水平向右的推力F推动凹槽,小铁球与光滑凹槽相对静止时,凹槽球心和小铁球的连线与竖直方向成α角。则下列说法正确的是(　　)A.小铁球受到的合外力方向水平向左B.F=(m0+m)gtan αC.系统的加速度为a=gtan αD.F=m0gtan αBC1234567891011121314解析 隔离小铁球受力分析得F合=mgtan α=ma且合外力水平向右,故小铁球加速度为gtan α,因为小铁球与凹槽相对静止,故系统的加速度也为gtan α,A错误,C正确。整体受力分析得F=(m0+m)a=(m0+m)gtan α,故选项B正确,D错误。123456789101112131411. 粗糙水平面上放有P、Q两个木块,它们的质量分别为m1、m2,与水平面间的动摩擦因数依次为μ1、μ2。分别对它们施加水平拉力F,它们的加速度a随拉力F变化的规律如图所示。下列判断正确的是(　　)A.m1>m2,μ1>μ2 B.m1>m2,μ1<μ2C.m1μ2 D.m1m2,纵轴的截距b=-μg,把图像延长得到纵轴截距,Q的图像纵截距的绝对值大,说明μ1<μ2,选项B正确。123456789101112131412.(多选)如图所示,两个质量分别为m1=1 kg、m2=4 kg 的物体置于光滑的水平面上,中间用轻质弹簧测力计连接。两个大小分别为F1=30 N、F2=20 N的水平拉力分别作用在m1、m2上,则达到稳定状态后,下列说法正确的是(　　)A.弹簧测力计的示数是25 NB.弹簧测力计的示数是28 NC.在突然撤去F2的瞬间,m2的加速度大小为7 m/s2D.在突然撤去F1的瞬间,m1的加速度大小为13 m/s2BC1234567891011121314123456789101112131413.如图所示,在倾角θ=37°的光滑固定斜面上,物块A、B质量均为m,物块A与轻弹簧相连,物块B用平行于斜面的细线与斜面顶端相连,A、B静止且两者之间的弹力大小为 ,重力加速度为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,某时刻把细线剪断,下列说法正确的是(　　)A.细线剪断前,细线的拉力大小为0.6mgB.细线剪断前,弹簧弹力大小为1.2mgC.细线剪断瞬间,A、B之间的弹力大小为0.5mgD.细线剪断瞬间,A、B之间的弹力大小为0.55mgD1234567891011121314解析 对B受力分析,由平衡条件可得F线+FAB=mgsin θ对A受力分析,由平衡条件可得FAB+mgsin θ=F弹代入数据可得F线=0.1mg,F弹=1.1mg,故A、B错误。剪断细线后,弹簧弹力不变,AB间弹力发生变化,将AB作为整体受力分析有2mgsin θ-F弹=2ma,解得a=0.05g,方向沿斜面向下对B受力分析有mgsin θ-FAB'=ma,解得FAB'=0.55mg,故C错误,D正确。123456789101112131414.如图所示,质量为4 kg的小球用细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上,绳与竖直方向的夹角为37°。已知g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:(1)当汽车以大小为a=2 m/s2的加速度向右匀减速行驶时,细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力;(2)当汽车以大小为a=10 m/s2的加速度向右匀减速行驶时,细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力。1234567891011121314解析 (1)当汽车以a=2 m/s2向右匀减速行驶时,小球受力分析如图所示由牛顿第二定律得T1cos θ=mg,T1sin θ-N=ma代入数据得T1=50 N,N=22 N。(2)当汽车向右匀减速行驶时,设车后壁弹力为0时(临界条件)的加速度为a0,受力分析如图所示。由牛顿第二定律得T2sin θ=ma0,T2cos θ=mg代入数据得a0=gtan θ=10× m/s2=7.5 m/s2因为a=10 m/s2>a01234567891011121314所以小球飞起来,N'=0