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    高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 牛顿运动定律的应用课后复习题

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    这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 牛顿运动定律的应用课后复习题,共11页。

    二十五 牛顿运动定律的应用(B)

    【学考达标】  (20分钟 50)

    一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36)

    1.用30 N的水平外力F,拉一个静止在光滑水平面上的质量为20 kg的物体,力F作用3 s后消失。则第5 s末物体的速度和加速度分别是(  )

    Av4.5 m/sa1.5 m/s2

    Bv7.5 m/sa1.5 m/s2

    Cv4.5 m/sa0

    Dv7.5 m/sa0

    【解析】C。力F作用下a m/s21.5 m/s23 s的速度vat4.5 m/s3 s后撤去拉力F0a0,物体做匀速运动,故C正确。

    2.水平面上一个质量为m的物体,在一水平恒力F作用下,由静止开始做匀加速直线运动,经时间t后撤去外力,又经时间2t物体停了下来。则物体受到的阻力应为(  )

    AF    B

    C    D

    【解析】C。设阻力为f,由牛顿第二定律得:Ffma1fma2va1tva2·2t,以上四式联立可得fC正确。

    3.如图所示,一个物体从A点由静止出发分别沿三条光滑轨道到达C1C2C3,则(  )

    A.物体到达C1时的速度最大

    B.物体分别在三条轨道上的运动时间相同

    C.物体在与C3连接的轨道上运动的加速度最小

    D.物体到达C3的时间最短

    【解析】D。物体在斜面上的加速度ag sin θ,故在与C3连接的轨道上运动的加速度最大,故选项C错误;斜面长L,由v22aL得:v,故到C1C2C3时物体速度大小相等,故选项A错误;由Lat2g sin θ·t2知,沿AC3运动的时间最短,故选项B错误,D正确。

    4.如图所示,车的顶棚上用细线吊一个质量为m的小球,车厢底板上放一个质量为M的木块,当小车沿水平面直线运动时,小球细线偏离竖直方向角度为θ,木块和车厢保持相对静止,重力加速度为g,下列说法中正确的是(  )

    A.汽车正向右匀减速运动

    B.汽车的加速度大小为g cos θ

    C.细线对小球的拉力大小为mg

    D.木块受到的摩擦力大小为Mg tan θ

    【解析】D

    以小球为研究对象,分析受力如图,根据牛顿第二定律得mg tan θma,解得ag tan θ,方向水平向右,而速度可能向右,也可能向左,所以汽车可能向右匀加速运动,也可能向左匀减速运动。细线对小球的拉力大小为T,故ABC错误;再对木块受力分析,受重力、支持力和向右的静摩擦力,根据牛顿第二定律,水平方向fMaMg tan θ,故D正确。

    5.一个物体,从高度是h的光滑斜面顶端A开始下滑(如图),物体滑到斜面下端B时,速度大小为(空气阻力不计)(  )

    A      B

    C      D2

    【解析】A。设斜面的角度为θ,对物体受力分析,可知沿斜面向下的合力大小为mg sin θ,根据牛顿第二定律可得,物体的加速度为g sin θ,物体从AB的位移为,根据速度位移公式2axv2可得,下滑到B时的速度为,故选项A正确。

    6.如图,某杂技演员在做手指玩盘子的表演。设该盘的质量为m0.2 kg,手指与盘之间的动摩擦因数μ0.5,最大静摩擦等于滑动摩擦,盘底处于水平状态,且不考虑盘的自转。下列说法正确的是(  )

    A.若手指支撑着盘,使盘保持静止状态,则手对盘的摩擦力大小为1 N

    B.若盘随手指一起水平向右做匀速运动,则手对盘的摩擦力大小为1 N

    C.若盘随手指一起水平向右做匀加速运动,则手对盘的作用力大小为2 N

    D.若盘随手指一起水平向右做匀加速运动,则手对盘的作用力大小不可超过2.24 N

    【解析】D。若手指支撑着盘,使盘保持静止状态,则盘受到重力作用和手指的作用力,二力平衡,则手对盘的摩擦力大小为0,故选项A错误;若手指支撑着盘并一起水平向右匀速运动,盘相对手指静止,不受静摩擦力的作用,故选项B错误;若手指支撑着盘并一起水平向右匀加速运动,则盘受到向右的静摩擦力,但并没有发生相对滑动,所以受到的摩擦力fμmg1 N,手对盘的作用力F N N≈2.24 N,故选项C错误,D正确。

    二、计算题(14分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)

    7.如图所示,质量m2 kg的物体静止在水平地面上,物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍,现对物体施加一个大小F8 N、与水平方向成θ37°角斜向上的拉力,已知sin37°0.6cos37°0.8g10 m/s2

    (1)画出物体的受力图,并求出物体的加速度;

    (2)求物体在拉力作用下5 s末的速度大小;

    (3)求物体在拉力作用下5 s内通过的位移大小。

    【解析】

    (1)对物体受力分析如图:

    由牛顿第二定律得:

    F cos θFfma

    F sin θFNmg

    FfμFN

    解得a1.3 m/s2方向水平向右。

    (2)vat1.3×5 m/s6.5 m/s

    (3)xat2×1.3×52 m16.25 m

    答案:(1)见解析图 1.3 m/s2,方向水平向右

    (2)6.5 m/s (3)16.25 m

    【选考提升】  (20分钟 50)

    8.(7)(多选)如图所示,质量为2 kg的物体在水平恒力F的作用下在地面上做匀变速直线运动,位移随时间的变化关系为st2t,物体与地面间的动摩擦因数为0.4g10 m/s2,以下结论正确的是(  )

    A.匀变速直线运动的初速度为1 m/s

    B.物体的位移为12 m时速度为7 m/s

    C.水平恒力F的大小为4 N

    D.水平恒力F的大小为12 N

    【解析】ABD。根据sv0tat2t2t,知v01 m/sa2 m/s2A正确。根据v2v2as,得v  m/s7 m/sB正确;根据牛顿第二定律,得Fμmgma,解得Fmaμmg12 NC错误,D正确。

    9(7)202022,在7 000多人1010夜的鏖战下湖北省首个小汤山模式医院武汉蔡旬火神山医院成功交付。如图是火神山医院的施工现场,几十台吊车正如火如荼的运行。如图所示,一台吊车用互成角度的绳子吊起货物,两段绳子与水平方向的夹角均为60°。绳的质量不计,且绳子能承受的最大拉力为700 N,已知货物质量为200 kg,重力加速度g10 m/s2。要使绳子不被拉断,则货物上升的最大加速度为(  )

    A0.2 m/s2         B0.4 m/s2

    C0.5 m/s2         D1 m/s2

    【解析】C

    货物受力如图所示,当绳子的拉力达到最大时,货物的加速度最大,根据牛顿第二定律有:2T·sin60°Gma,代入数据解得最大加速度为a0.5 m/s2,故ABD错误,C正确。

    10.(12)在游乐场,有一种大型游乐设施跳楼机,如图所示,参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,提升到离地最大高度64 m处,然后由静止释放,开始下落过程可认为自由落体运动,然后受到一恒定阻力而做匀减速运动,且下落到离地面4 m高处速度恰好减为零。已知游客和座椅总质量为1 500 kg,下落过程中最大速度为20 m/s,重力加速度g10 m/s2。求:

    (1)游客下落过程的总时间;

    (2)恒定阻力的大小。

    【解析】(1)已知下落的最大速度为vm20 m/s

    v2gh1vmgt1

    可知,游客下落过程中自由落体过程对应的时间t12 s

    下落高度h120 m

    设游客匀减速下落过程的高度为h2,加速度为a2

    v2a2h2h264 m4 mh140 m

    可得a25 m/s2

    vma2t20可得游客匀减速下落的时间

    t24 s

    游客下落过程的总时间tt1t26 s

    (2)设匀减速过程中所受阻力大小为Ff

    由牛顿第二定律可得Ffmgma2

    解得Ffm(a2g)2.25×104 N

    答案(1)6 s (2)2.25×104 N

    11.(12)如图所示,质量为1 kg 的小球穿在固定的直杆上,杆与水平方向成37°角,球与杆间的动摩擦因数μ0.5。小球在竖直向上的大小为20 N的拉力F作用下,从杆的下端由静止开始向上运动,经过1 s撤去拉力,g10 m/s2sin37°0.6cos37°0.8,求:

    (1)小球沿杆上滑的加速度大小;

    (2)小球沿杆上滑的最大距离。

    【解析】(1)根据牛顿第二定律

    (Fmg)sin37°μ(Fmg)cos37°ma1

    解得小球上滑的加速度大小

    a12 m/s2

    (2)根据运动学规律

    v1a1t12 m/s

    x1at1 m

    撤去拉力后,小球继续向上运动根据牛顿第二定律mgsin37°μmgcos37°ma2

    解得a210 m/s2

    x20.2 m

    联立以上各式解得小球沿杆上滑的最大距离

    xx1x21.2 m

    答案:(1)2 m/s2 (2)1.2 m

    12.(12)(创新应用题)自制一个加速度计,其构造是:一根轻杆,下端固定一个小球,上端装在水平轴O上,杆可在竖直平面内左右摆动,用白硬纸作为表面,放在杆摆动的平面上,并刻上刻度,可以直接读出加速度的大小和方向。使用时,加速度计右端朝汽车前进的方向,如图所示,g9.8 m/s2

    (1)硬纸上刻度线b在经过O点的竖直线上,则在b处应标的加速度数值是多少?

    (2)刻度线cO点的连线与Ob的夹角为30°,则c处应标的加速度数值是多少?

    (3)刻度线dO点的连线与Ob的夹角为45°。在汽车前进时,若轻杆稳定地指在d处,则0.5 s内汽车速度变化了多少?

    【解析】(1)当轻杆与Ob重合时,小球所受合力为0,其加速度为0,车的加速度亦为0,故b处应标的加速度数值为0

    (2)轻杆与Oc重合时,小球的受力分析如图甲所示,建立直角坐标系,并将轻杆对小球的拉力正交分解,如图乙所示。

     

    则沿水平方向有F sin θma

    竖直方向有F cos θmg0

    联立以上两式可解得小球的加速度a5.66 m/s2,方向水平向右,即c处应标的加速度数值为5.66 m/s2

    (3)若轻杆与Od重合,同理可得mgtan45°ma2

    解得a2gtan45°9.8 m/s2

    方向水平向左,与速度方向相反,

    所以在0.5 s内汽车速度应减少,

    减少量Δva2Δt9.8×0.5 m/s4.9 m/s

    答案:(1)0 (2)5.66 m/s2 (3)减少了4.9 m/s

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