新教材2020_2021学年高二物理下学期暑假训练6牛顿运动定律

这是一份新教材2020_2021学年高二物理下学期暑假训练6牛顿运动定律，共9页。

例1．一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示．已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为f，则此时箱子对地面的压力大小为( )
A．Mg＋f B．Mg－f
C．Mg＋mg D．Mg－mg
2．(多选)一物体被吊车用钢索竖直向上提升过程的图象如图所示．下列判断正确的是( )
A．物体在加速过程中被吊起的高度为10 m
B．0～10 s内的平均速度大于30～35 s内的平均速度
C．30～35 s内物体处于超重状态
D．前10 s内钢索最容易发生断裂
1．如图所示，一个盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球。容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)( )
A．铁球向左，乒乓球向右
B．铁球向右，乒乓球向左
C．铁球和乒乓球都向左
D．铁球和乒乓球都向右
2．如图所示，质量为m的物体放在质量为M、倾角为θ的斜面体上，斜面体置于粗糙的水平地面上，用平行于斜面的力F拉物体使其沿斜面向下匀速运动，斜面体始终静止，则下列说法正确的是( )
A．地面对斜面体的摩擦力大小为Fcs θ
B．地面对斜面体的支持力为(M＋m)g
C．物体对斜面体的摩擦力的大小为F
D．斜面体对物体的作用力竖直向上
3．(多选)如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”。此过程中( )
A．地球对人的吸引力和人对地球的吸引力大小相等
B．人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力
C．人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小
D．人被向上“托起”时处于超重状态
4．如图甲、乙所示，两车都在光滑的水平面上，小车的质量都是M，人的质量都是m，甲图人推车、乙图人拉绳(绳与轮的质量和摩擦均不计)的力都是F。关于甲、乙两图中车的加速度大小，说法正确的是( )
A．甲图中车的加速度大小为eq \f(F,M)
B．甲图中车的加速度大小为eq \f(F,M＋m)
C．乙图中车的加速度大小为eq \f(2F,M＋m)
D．乙图中车的加速度大小为eq \f(F,M)
5．(多选)如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小球，电梯中有质量为50 kg的乘客，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三。已知重力加速度g取10 m/s2，由此可判断( )
A．电梯可能加速下降，加速度大小为5 m/s2
B．电梯可能减速上升，加速度大小为2.5 m/s2
C．乘客处于超重状态
D．乘客对电梯地板的压力大小为375 N
6．如图所示，几条足够长的光滑直轨道与水平面成不同角度，从P点以大小不同的初速度沿各轨道发射小球，若各小球恰好在相同的时间内到达各自的最高点，则各小球最高点的位置( )
A．在同一水平线上
B．在同一竖直线上
C．在同一抛物线上
D．在同一圆周上
7．“儿童蹦极”中，拴在腰间左右两侧的是悬点等高、完全相同的两根橡皮绳。如图所示，质量为m的小明静止悬挂时，两橡皮绳的夹角为60°，则( )
A．每根橡皮绳的拉力为eq \f(1,2)mg
B．若将悬点间距离变小，则每根橡皮绳所受拉力将变小
C．若此时小明左侧橡皮绳在腰间断裂，则小明此时加速度a＝g
D．若拴在腰间左右两侧的是悬点等高、完全相同的两根轻绳，则小明左侧轻绳在腰间断裂时，小明的加速度a＝g
8．如图所示，物块1、2 间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3质量为m，2、4质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4.重力加速度大小为g，则有( )
A．a1＝a2＝a3＝a4＝0
B．a1＝a2＝a3＝a4＝g
C．a1＝a2＝g，a3＝0，a4＝eq \f(m＋M,M)g
D．a1＝g，a2＝eq \f(m＋M,M)g，a3＝0，a4＝eq \f(m＋M,M)g
9．二十一世纪新能源环保汽车在设计阶段要对其各项性能进行测试．某次新能源汽车性能测试中，如图甲显示的是牵引力传感器传回的实时数据随时间变化的关系，但由于机械故障，速度传感器只传回了第25 s以后的数据，如图乙所示．已知汽车质量为1500 kg，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始做直线运动，设汽车所受阻力恒定．
(1)18 s末汽车的速度是多少？
(2)前25 s内的汽车的位移是多少？
答案与解析
例1．【答案】A
【解析】环在竖直方向上受重力及箱子的杆给它的竖直向上的摩擦力f，受力情况如图甲所示，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力f′，故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力N及环给它的摩擦力f′，受力情况如图乙所示，由于箱子处于平衡状态，可得N＝f′＋Mg＝f＋Mg.根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力，即N′＝Mg＋f，故A正确。
2．(多选)
【答案】AD
【解析】0～10 s内物体加速上升．由v－t图象与时间轴围成的面积表示位移，可知，物体在加速过程中被吊起的高度为h＝eq \f(2×10,2) m＝10 m，故A正确；根据平均速度公式v＝eq \f(v0＋v,2)可知0～10 s内的平均速度的大小等于30～35 s内的平均速度的大小，均为1 m/s，故B错误；30～35 s内物体匀减速上升，加速度向下，拉力小于重力，处于失重状态，故C错误；前10 s内物体做匀加速直线运动，处于超重状态，拉力最大，钢索最容易发生断裂，故D正确。
1．【答案】A
【解析】因为小车突然向右运动，铁球和乒乓球都有向右运动的趋势，但由于与同体积的“水球”相比，铁球质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的水球的运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起加速运动，所以小车加速运动时铁球相对小车向左运动。同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质量小，惯性小，乒乓球相对小车向右运动。
2．【答案】A
【解析】由于斜面体和物体都处于平衡状态，将斜面体和物体看成一个整体，由受力情况可得，地面对斜面体的摩擦力大小为Fcs θ，地面对斜面体的支持力大小为(M＋m)g＋Fsin θ，故A对，B错；隔离物体进行受力分析，斜面体对物体的摩擦力大小为F＋mgsin θ，由牛顿第三定律知，物体对斜面体的摩擦力的大小为F＋mgsin θ，故C错；将斜面体作为施力物体，则斜面体对物体的作用力即为物体受到的支持力与摩擦力的合力，由力的合成可知斜面体对物体的作用力与物体的重力和F的合力大小相等、方向相反，故斜面体对物体的作用力不在竖直方向上，D错。
3．(多选)
【答案】AD
【解析】地球对人的吸引力和人对地球的吸引力是一对相互作用力，等大反向，A正确；相互作用力是两个物体间的相互作用，而人受到的重力和人受到气流的力涉及人、地球、气流三个物体，不是一对相互作用力，B错误；由于风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”，在竖直方向上合力不为零，所以人受到的重力大小不等于气流对人的作用力大小，C错误；人被向上“托起”时加速度向上，处于超重状态，D正确。
4．【答案】C
【解析】对甲图以车和人为研究对象，系统不受外力作用，故甲图中车的加速度为零，A、B错误；乙图中人和车受绳子的拉力作用，以人和车为研究对象，受力大小为2F，所以乙图中车的加速度a＝eq \f(2F,M＋m)，C正确，D错误。
5．(多选)
【答案】BD
【解析】电梯静止不动时，小球受力平衡，有mg＝kx，电梯运行时弹簧的伸长量比电梯静止时小，说明弹力变小了，根据牛顿第二定律，有mg－eq \f(3,4)kx＝ma，即eq \f(1,4)mg＝ma，a＝2.5 m/s2，加速度向下，电梯可能加速下降或减速上升，乘客处于失重状态，A、C错误，B正确；电梯地板对乘客的支持力大小为FN＝m′g－m′a＝500 N－125 N＝375 N，由牛顿第三定律知乘客对电梯地板的压力大小为375 N，D正确。
6．【答案】D
【解析】设某一直轨道与水平面成θ角，末速度为零的匀减速直线运动可逆向看成初速度为零的匀加速直线运动，则小球在直轨道上运动的加速度a＝eq \f(mgsin θ,m)＝gsin θ，由位移公式得l＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(1,2)gsin θ·t2，即eq \f(l,sin θ)＝eq \f(1,2)gt2，不同的倾角θ对应不同的位移l，但eq \f(l,sin θ)相同，即各小球最高点的位置在直径为eq \f(1,2)gt2的圆周上，D正确。
7．【答案】B
【解析】根据平行四边形定则知2Fcs 30°＝mg，得F＝eq \f(\r(3),3)mg，故A错误；根据共点力平衡得2Fcs θ＝mg，当悬点间的距离变小时，θ变小，cs θ变大，可知橡皮绳的拉力变小，故B正确；当左侧橡皮绳断裂，断裂的瞬间，右侧橡皮绳的拉力不变，则重力和右侧橡皮绳拉力的合力与左侧橡皮绳初始时的拉力大小相等，方向相反，合力大小为eq \f(\r(3),3)mg，加速度为eq \f(\r(3),3)g，故C错误；当两侧为轻绳时，左侧绳断裂瞬间，右侧绳上拉力发生突变，将重力沿绳方向和垂直于绳方向正交分解，合力为mgsin 30°，加速度为eq \f(1,2)g，方向沿垂直于右侧绳的方向斜向下，故D错误。
8．【答案】C
【解析】在抽出木板的瞬间，物块1、2与刚性轻杆接触处的形变立即消失，受到的合力均等于各自重力，所以由牛顿第二定律知a1＝a2＝g；而物块3、4间的轻弹簧的形变还来不及改变，此时弹簧对物块3向上的弹力大小和对物块4向下的弹力大小仍为mg，因此物块3满足mg＝F，a3＝0；由牛顿第二定律得物块4满足a4＝eq \f(F＋Mg,M)＝eq \f(M＋m,M)g，所以C对。
9．【解析】(1)0～6 s内由牛顿第二定律得：F1－f＝ma1
6 s末车速为：v1＝a1t1
在6～18 s内，由牛顿第二定律得：F2－f＝ma2
第18 s末车速为：v2＝v1＋a2t2
由图知18 s后汽车匀速直线运动，牵引力等于阻力，故有：
f＝F＝1 500 N
解得：v2＝26 m/s。
(2)汽车在0～6 s内的位移为：x1＝eq \f(v1,2)t1＝90 m
汽车在6～18 s内的位移为x2＝eq \f(v1＋v2,2)t2＝336 m
汽车在18～25 s内的位移为：x3＝v2t2＝182 m
故汽车在前25 s的位移为：x＝x1＋x2＋x3＝608 m。