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

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7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(本题共5小题，每题6分，共30分)
1．(2020·山东省青州实验中学高一上学期检测)质量为0.8kg的物体在一水平面上运动，如图a、b分别表示物体不受拉力作用和受到水平拉力作用时的v－t图像，则拉力与摩擦力大小之比为( B )
A．9∶8 B．3∶2
C．2∶1 D．4∶3
解析：物体不受水平拉力时，加速度大小为：a1＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(6,4) m/s2＝1.5m/s2；物体受到水平拉力作用时加速度大小为：a2＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(12－6,8) m/s2＝0.75 m/s2；根据牛顿第二定律得：Ff＝ma1；F－Ff＝ma2，可得：F∶f＝3∶2，故A、C、D错误，B正确，故选B。
2．在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10 m/s2，则汽车刹车前的速度为( B )
A．7 m/s B．14 m/s
C．10 m/s D．20 m/s
解析：设汽车刹车后滑动的加速度大小为a，由牛顿第二定律得μmg＝ma，解得a＝μg。由匀变速直线运动速度与位移关系式veq \\al(2,0)＝2ax，可得汽车刹车前的速度为v0＝eq \r(2ax)＝14 m/s，选项B正确。
3．一间新房即将建成时要封顶，考虑到下雨时落至房顶的雨滴能尽快地淌离房顶，要设计好房顶的坡度，设雨滴沿房顶下淌时做无初速度、无摩擦的运动，那么图中所示的四种情况中符合要求的是( C )
解析：设底边长为2l，底面与房顶的夹角为θ，则房顶坡面长x＝eq \f(l,cs θ)，由于房顶光滑，所以加速度a＝gsin θ
由x＝eq \f(1,2)at2得eq \f(l,cs θ)＝eq \f(1,2)gsin θ·t2
所以t＝eq \r(\f(4l,gsin 2θ))
显然当θ＝45°时，时间最短。
4．(2021·内蒙古包头市高一期末)一物块以某一初速度从倾角θ＝37°的固定斜面底端上滑，到达最大高度处后又返回斜面底端，已知物块下滑时间是上滑时间的2倍，则物块与斜面间的动摩擦因数为( C )
A．0.24 B．0.36
C．0.45 D．0.6
解析：物块上滑时，加速度为a1＝eq \f(mgsin 37°＋μmgcs 37°,m)＝gsin 37°＋μgcs 37°
位移l＝eq \f(1,2)a1t2
下滑时加速度为a2＝eq \f(mgsin 37°－μmgcs 37°,m)＝gsin 37°－μgcs 37°
位移为l＝eq \f(1,2)a2·4t2＝2a2t2
联立可得μ＝0.45。故ABD错误，C正确。
5．(多选)已知雨滴下落时受到的空气阻力与速度大小成正比，若雨滴从空中由静止下落，下落过程中所受重力保持不变，下落过程中加速度用a表示，速度用v表示，下落距离用s表示，落地前雨滴已做匀速运动，下列图像中可以定性反映雨滴运动情况的是( BC )
解析：当雨滴刚开始下落时，阻力f较小，远小于雨滴的重力G，即f二、非选择题(共30分)
6．(8分)小明和小红一起去冰雪嘉年华游玩儿，小红与冰车静止在水平冰面上，总质量为m＝30 kg，冰车与冰面间的动摩擦因数为μ＝0.02，小明用21 N的水平恒力推冰车，取重力加速度g＝10 m/s2。求：
(1)小红与冰车的加速度a的大小；
(2)经过4 s小红和冰车运动位移x的大小。
答案：(1)0.5m/s2 (2)4 m
解析：(1)以小红与冰车为研究对象，根据牛顿第二定律可得：F－μmg＝ma
解得：a＝0.5m/s2
(2)经过4 s小红和冰车运动位移x＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(1,2)×0.5×16 m＝4 m
7．(10分)2021·江苏省扬州市高一上学期检测)“歼10”战机装备我军后，在各项军事演习中表现优异，引起了世界的广泛关注。如图所示，一架质量m＝5.0×103 kg的“歼10”战机，从静止开始在机场的跑道上匀加速滑行，经过距离x＝5.0×102 m，达到起飞速度v＝60 m/s。在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍，取g＝10 m/s2。求：
(1)飞机在跑道上滑行的时间；
(2)飞机滑行时的加速度；
(3)飞机滑行时受到的牵引力。
答案：(1)16.7s (2)3.6m/s2 (3)1.9×104 N
解析：(1)飞机匀加速滑行，由x＝eq \f(v0＋v,2)t，得t＝16.7s
(2)飞机匀加速滑行，由v2－0＝2ax 得a＝3.6m/s2
(3)在水平方向上，由牛顿第二定律F－Ff＝ma
得F＝1.9×104 N
8．(12分)(2021·浙江温州市高一开学考试)把质量m＝2 kg的小球竖直上抛，从抛出到落回抛出点的v－t图如图所示，小球运动过程中所受空气阻力大小恒定，取g＝10 m/s2。 求：
(1)小球运动过程中所受阻力大小；
(2)小球落回抛出点时的速度大小；
(3)小球从抛出到落回抛出点的平均速度大小。
答案：(1)4 N (2)v2＝4eq \r(6) m/s (3)0
解析：(1)上升过程加速度大小a1＝eq \f(Δv,Δt)＝12 m/s2
由牛顿第二定律可知mg＋f－ma1
代入数据解得f＝4 N
(2)小球上升的高度为h＝eq \f(v0＋vt,2)t＝eq \f(12,2)×1 m＝6 m
下降时加速度由牛顿第二定律可知mg－f＝ma2
解得a2＝8 m/s2，根据veq \\al(2,2)＝2·a2h，解得v2＝4eq \r(6) m/s
eq \f( 等级考训练,15分钟·满分40分)
一、选择题(本题共3小题，每题6分，共18分)
1．(2021·浙江衢州市高一月考)衢州儿童公园的“跳楼机”深受大人和儿童喜爱。如图是座舱中某人竖直向下运动的速度—时间图像，此人质量为50 kg，g取10 m/s2，则下列说法正确的是( D )
A．0－1.5s座椅对人的作用力小于人对座椅的作用力
B．1.5s－6 s座椅对人的作用力小于人受到的重力
C．0－1 s座椅对人的作用力大小为300 N
D．1.5s－3 s座椅对人的作用力大小为600 N
解析：座椅对人的作用力与人对座椅的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，故A错误；1.5s－6 s内人向下减速运动，加速度方向向上，处于超重状态，即座椅对人的作用力大于人受到的重力，故B错误；由速度时间图像可知，0－1.5s内人向下加速运动的加速度大小为a＝eq \f(9,1.5) m/s2＝6 m/s2，由牛顿第二定律有mg－N＝ma，得N＝mg－ma＝200 N，故C错误；由速度时间图像可知，1.5s－6 s内人向下加速运动的加速度大小为a＝eq \f(9,4.5) m/s2＝2 m/s2，由牛顿第二定律有N－mg＝ma，得N＝mg＋ma＝600 N，故D正确。
2．(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x＝t2＋t，物体与地面间的动摩擦因数为0.4，g取10 m/s2，以下结论正确的是( ABD )
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：根据x＝v0t＋eq \f(1,2)at2对比x＝t2＋t，知v0＝1 m/s，a＝2 m/s2，故A正确；根据v2－veq \\al(2,0)＝2ax得，v＝eq \r(v\\al(2,0)＋2ax)＝eq \r(1＋2×2×12) m/s＝7 m/s，故B正确；根据牛顿第二定律得，F－μmg＝ma，解得F＝ma＋μmg＝12 N，故C错误，D正确。
3．(多选)如图所示，总质量为460 kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5m/s2，当热气球上升到180 m时，以5 m/s的速度向上匀速运动。若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g＝10 m/s2。关于热气球，下列说法正确的是( AD )
A．所受浮力大小为4 830 N
B．加速上升过程中所受空气阻力保持不变
C．从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/s
D．以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N
解析：由牛顿第二定律，所受浮力为F，则F－mg＝ma，F＝m(g＋a)＝460×(10＋0.5)N＝4 830 N，A正确；热气球先加速，后匀速浮力和重力不变，故受空气阻力增大，B错误；气球开始加速度为0.5m/s2，此后加速度将变化，无法确定10 s时气球速度，C错误；匀速上升时F－mg－f＝0，空气阻力f＝F－mg＝(4 830－460×10)N＝230 N，D正确。
二、非选择题(共22分)
4．(10分)如图所示，一儿童玩具静止在水平地面上，一个幼儿沿与水平面成53°角的恒力拉着它沿水平面运动，已知拉力F＝4.0N，玩具的质量m＝0.5kg，经过时间t＝2.0s，玩具移动了距离x＝4.8m，这时幼儿松开手，玩具又滑行了一段距离后停下。
(1)全过程玩具的最大速度是多大；
(2)松开手后玩具还能运动多远。(取g＝10 m/s2。sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6，结果保留两位有效数字)
答案：(1)4.8m/s (2)1.7m
解析：(1)由牛顿第二定律得：
F·cs 53°－μ(mg－F·sin 53°)＝ma①
根据运动学公式知x＝eq \f(1,2)at2②
vm＝at③
由①②③解得μ≈0.67 vm＝4.8m/s
(2)松手后玩具滑行的加速度a1＝μg＝6.7m/s2
滑行距离x＝eq \f(v\\al(2,m),2a1)≈1.7m
5．(12分)2020·浙江省杭州市高一上学期检测)杭州市目前已经拥有多条纯电动巴士。为了研究方便，我们将电动巴士在两个站点A、B之间的运行路线简化为水平方向上的直线运动，电动巴士看成质点，载人后的总质量为8 000 kg，从站点A由静止开始启动，匀加速行驶10 s后速度达到36 km/h；然后保持该速度匀速行驶5分钟后关闭动力，巴士恰能停在站点B，设巴士所受的阻力是自身重力的0.05倍，求：
(1)巴士做匀加速运动的加速度大小；
(2)在匀加速期间巴士自身提供的动力大小；
(3)A、B两个站点之间的距离。
答案：(1)1 m/s2 (2)12 000 N (3)3 150 m
解析：(1)巴士匀加速行驶10 s后的速度：v＝36 km/h＝eq \f(36×1 000,3 600)m/s＝10 m/s；
由a＝eq \f(Δv,Δt)得巴士做匀加速运动的加速度a1＝eq \f(v,t)＝eq \f(10,10)m/s2＝1 m/s2
(2)巴士所受的阻力是：f＝kmg＝0.05×8 000×10N＝4 000 N
由牛顿第二定律可得，在匀加速期间：F－Ff＝ma1
联立可解得在匀加速期间巴士自身提供的动力：F＝12 000 N
(3)巴士做匀加速运动的位移：x1＝eq \f(v,2)t1＝50 m；
巴士做匀速运动的位移：x2＝vt2＝10×5×60 m＝3 000 m；
巴士做匀减速运动阶段，由Ff＝ma2可得，加速度：a2＝eq \f(4 000 N,8 000 kg) ＝0.5m/s2
此阶段的位移为：x3＝eq \f(v2,2a2)＝100 m；
A、B两个站点之间的距离：x＝x1＋x2＋x3＝3 150 m。