高中物理《用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題（二）》 物理同步練習(xí)（人教版必修1）

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111 課后階度練習(xí) A級(jí)　基礎(chǔ)鞏固題 1．用30N的水平外力F拉一個(gè)靜止放在光滑水平面上的質(zhì)量為20kg的物體，力F作用3s后消失．則第5s末物體的速度和加速度分別是 (　　) A．v＝4.5m/s，a＝1.5m/s2 B．v＝7.5m/s，a＝1.5m/s2 C．v＝4.5m/s，a＝0 D．v＝7.5m/s，a＝0 答案：C 解析：有力F作用時(shí)，物體勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度a＝F/m＝1.5m/s2.F作用3s末撤去之后，做勻速運(yùn)動(dòng)，速度大小為v＝at＝4.5m/s，而加速度為零． 2．如果力F在時(shí)間t內(nèi)能使質(zhì)量為m原來(lái)靜止的物體產(chǎn)生位移s，那么 (　　) A．相同的力在相同的時(shí)間內(nèi)使質(zhì)量是一半的原來(lái)靜止的物體移動(dòng)2s距離 B．相同的力在一半的時(shí)間內(nèi)使質(zhì)量是一半的原來(lái)靜止的物體移動(dòng)s的距離 C．相同的力在2倍的時(shí)間內(nèi)使質(zhì)量是2倍的原來(lái)靜止的物體移動(dòng)相同的距離 D．一半的力在相同的時(shí)間內(nèi)使質(zhì)量是一半的原來(lái)靜止的物體移動(dòng)相同的距離 答案：AD 解析：F＝ma，所以a＝F/m， t時(shí)間內(nèi)位移為x＝at2＝. 選項(xiàng)A中，xA＝＝＝2s，故A正確． 選項(xiàng)B中，xB＝＝＝s，故B錯(cuò)誤． 選項(xiàng)C中，xc＝＝＝2s，故C錯(cuò)誤． 選項(xiàng)D中，xD＝＝＝s，故D正確． 3．如右圖表示某小球所受的合力與時(shí)間的關(guān)系，各段的合力大小相同，作用時(shí)間相同，設(shè)小球從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．由此可判定 (　　) A．小球向前運(yùn)動(dòng)，再返回停止 B．小球向前運(yùn)動(dòng)，再返回不會(huì)停止 C．小球始終向前運(yùn)動(dòng) D．小球向前運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后停止 答案：C 解析：開(kāi)始一段，小球做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，然后做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度等于零時(shí)，又開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，依次加速、減速運(yùn)動(dòng)下去，但速度方向不會(huì)發(fā)生改變． 4．如圖所示，ad、bd、cd是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細(xì)桿，每根桿上套著一個(gè)小滑環(huán)(圖中未畫(huà)出)，三個(gè)滑環(huán)分別從a、b、c處釋放(初速為0)，用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達(dá)d所用的時(shí)間，則 (　　) A．t1t2>t3 C．t3>t1>t2 D．t1＝t2＝t3 答案：D 解析：小滑環(huán)下滑過(guò)程中受重力和桿的彈力作用，下滑的加速度可認(rèn)為是由重力沿斜面方向的分力產(chǎn)生的，設(shè)軌跡與豎直方向夾角為θ，由牛頓第二定律知mgcosθ＝ma.① 設(shè)圓心為O，半徑為R，由幾何關(guān)系得，滑環(huán)由開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至d點(diǎn)的位移為x＝2Rcosθ② 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得x＝at2③ 由①②③聯(lián)立解得t＝2. 小圓環(huán)下滑的時(shí)間與細(xì)桿的傾斜情況無(wú)關(guān)，故t1＝t2＝t3. 5．一氣球勻速下降，為了獲得向上的加速度a，需扔掉一部分壓艙物，扔掉壓艙物的質(zhì)量跟氣球原來(lái)質(zhì)量的比值是 (　　) A.　　　　　　　 B. C. D. 答案：D 解析：勻速下降時(shí)，f＝Mg① 扔掉壓艙物后f－(M－Δm)g＝(M－Δm)a② 由①②可得?。? 6．如圖所示，一個(gè)物體由A點(diǎn)出發(fā)分別到達(dá)C1、C2、C3.物體在三條軌道上的摩擦不計(jì)，則 (　　) A．物體到達(dá)C1點(diǎn)時(shí)的速度最大 B．物體分別在三條軌道上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同 C．物體到達(dá)C1的時(shí)間最短 D．在C3上運(yùn)動(dòng)的加速度最小 答案：CD 解析：設(shè)斜面傾角為θ，則a＝gsinθ，θ大的a大，D對(duì)．又設(shè)斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，由v2＝2as有v＝＝，三者高度一樣，即到達(dá)底端速度相等，A錯(cuò)．t＝＝，可見(jiàn)θ大，t短小，B錯(cuò)，C對(duì)． B級(jí)　能力提升題 7．利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以研究快速變化的力的大?。畬?shí)驗(yàn)時(shí)讓某消防隊(duì)員從一平臺(tái)上跌落，自由下落2m后雙腳觸地，接著他用雙腿彎曲的方法緩沖，使自身重心又下降了0.5m，最后停止．用這種方法獲得消防隊(duì)員受到地面沖擊力隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)如圖所示，根據(jù)圖線(xiàn)所提供的信息，以下判斷正確的是 (　　) A．t1時(shí)刻消防員的速度最大 B．t2時(shí)刻消防員的速度最大 C．t3時(shí)刻消防員的速度最大 D．t4時(shí)刻消防員的加速度最小 答案：BD 解析：由圖象可判斷消防隊(duì)員的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，t1時(shí)刻剛產(chǎn)生地面的沖擊力，說(shuō)明此時(shí)消防員剛落地；此后由于地面的沖擊力小于重力，所以合力向下，消防員繼續(xù)加速運(yùn)動(dòng)；t2時(shí)刻消防員受到的沖擊力和重力大小相等而平衡，加速度為零，速度達(dá)到最大；此后由于沖擊力大于重力，合力向上，所以消防員開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)，t3時(shí)刻速度減為零；t4時(shí)刻消防員站穩(wěn)． 8．兩重疊在一起的滑塊，置于固定的、傾角為θ的斜面上，如右圖所示，滑塊A、B的質(zhì)量分別為M、m，A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，B與A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，已知兩滑塊都從靜止開(kāi)始以相同的加速度沿斜面滑下，滑塊B受到的摩擦力 (　　) A．等于零 B．方向沿斜面向上 C．大小等于μ1mgcosθ D．大于等于μ2mgcosθ 答案：BC 解析：把A、B兩滑塊作為一個(gè)整體，設(shè)其下滑的加速度為a，由牛頓第二定律得(M＋m)gsinθ－μ1(M＋m)gcosθ＝(M＋m)a 解得a＝g(sinθ－μ1cosθ) 由于a＜gsinθ，可見(jiàn)B隨A一起下滑過(guò)程中，必然受到A對(duì)它沿斜面向上的摩擦力，設(shè)摩擦力為fB，如右圖所示，由牛頓第二定律得 mgsinθ－fB＝ma 解得fB＝mgsinθ－ma＝mgsinθ－mg(sinθ－μ1cosθ)＝μ1mgcosθ 故本題答案為B、C. 9．質(zhì)量為100t的機(jī)車(chē)從停車(chē)場(chǎng)出發(fā)，經(jīng)225m后，速度達(dá)到54km/h，此時(shí)，司機(jī)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，讓機(jī)車(chē)進(jìn)站，機(jī)車(chē)又行駛了125m才停在站上．設(shè)所受阻力不變，求機(jī)車(chē)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)前所受到的牽引力．(g取10m/s2) 解：在加速階段，初速度v0＝0，末速度v1＝54km/h＝15m/s，位移x1＝225m，由v－v＝2a1x1得，加速度a1＝＝m/s2＝0.5m/s2， 由牛頓第二定律得 F引＋F阻＝ma1①. 減速階段，初速度v1＝15m/s，末速度v2＝0，位移x2＝125m， 由v－v＝2a2x2得 加速度a2＝＝－m/s2＝－0.9m/s2，負(fù)號(hào)表示a2方向與v1方向相反．由牛頓第二定律得 F阻＝ma2＝－1050.9N＝－9104N②， 負(fù)號(hào)表示與v1方向相反．由①②得機(jī)車(chē)的牽引力為F引＝1.4105N. 解析：機(jī)車(chē)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)前在牽引力和阻力共同作用下向前加速；關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，機(jī)車(chē)只在阻力作用下做減速運(yùn)動(dòng)．因加速階段的初、末速度及位移均已知，故可由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速階段的加速度，由牛頓第二定律可求出合力；在減速階段初、末速度及位移已知，同理可以求出加速度，由牛頓第二定律可求出阻力，則由兩階段的力可求出牽引力．解題前應(yīng)對(duì)問(wèn)題先作定性的分析，弄清物理情景，找出解題的關(guān)鍵，以養(yǎng)成良好的思維品質(zhì)和解題習(xí)慣． 10．如右圖所示，物體從光滑斜面上的A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后進(jìn)入水平面(設(shè)經(jīng)過(guò)B點(diǎn)前后速度大小不變)，最后停在C點(diǎn)．每隔0.2秒鐘通過(guò)速度傳感器測(cè)量物體的瞬時(shí)速度，下表給出了部分測(cè)量數(shù)據(jù)．(重力加速度g＝10m/s2) t(s) 0.0 0.2 0.4 … 1.2 1.4 … v(m/s) 0.0 1.0 2.0 … 1.1 0.7 … 求：(1)斜面的傾角α； (2)物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ； (3)t＝0.6s時(shí)的瞬時(shí)速度v. 解：(1)由前三列數(shù)據(jù)可知物體在斜面上勻加速下滑時(shí)的加速度為a1＝＝5m/s2，又mgsinα＝ma1，可得α＝30. (2)由后兩列數(shù)據(jù)可知物體在水平面上勻減速滑行時(shí)的加速度大小為a2＝＝2m/s2， 又μmg＝ma2，可得μ＝0.2. (3)設(shè)從0.4s時(shí)刻再經(jīng)歷時(shí)間t′，物體滑到B點(diǎn)達(dá)到最大速度vm，則vm＝2.0m/s＋a1t′； 又vm－a2[1.2s－(0.4s＋t′)]＝1.1m/s， 解得t′＝0.1s，vm＝2.5m/s， 即物體在斜面上下滑的時(shí)間為0.5s. 則t＝0.6s時(shí)物體在水平面上，其速度為 v＝vm－a2(t－0.5s)＝2.3m/s. 解析：本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律的同時(shí)，也考查了根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)際問(wèn)題的能力，由題中所給數(shù)據(jù)得1.2s、1.4s是在水平面上運(yùn)動(dòng)，找到勻加速和勻減速的聯(lián)系點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的時(shí)刻是解決此題的關(guān)鍵． 11．如右圖所示，傳送帶與水平面夾角為θ＝37，以速度v＝10m/s勻速運(yùn)行著．現(xiàn)在傳送帶的A端輕輕放上一個(gè)小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))，已知小物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，A、B間距離x＝16m，則當(dāng)皮帶輪處于下列兩種情況時(shí)，求小物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端的時(shí)間： (1)輪子順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)； (2)輪子逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)．(已知sin37＝0.6，cos37＝0.8，g取10m/s2) 答案：(1)4s　(2)2s 解析：小物體從A到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，受到三個(gè)力的作用，即重力mg、皮帶支持力FN、皮帶摩擦力Ff.由于摩擦力的方向始終與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反，因此當(dāng)輪子按不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小物體與皮帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向會(huì)有所不同，摩擦力方向也會(huì)不同．所以要先判斷清楚小物體的受力情況后，再根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解． (1)輪子順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)皮帶繞輪順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，物體相對(duì)于皮帶斜向下運(yùn)動(dòng)，因此小物體受皮帶的摩擦力沿皮帶向上，受力情況如下圖甲所示．小物體沿皮帶下滑的加速度為a＝＝10(0.6－0.50.8)m/s2＝2m/s2；小物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端的時(shí)間為t順＝＝s＝4s. (2)輪子及皮帶逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體相對(duì)于皮帶先斜向上運(yùn)動(dòng)，因此小物體受到摩擦力先沿皮帶向下，受力情況如圖乙所示．小物體沿皮帶下滑的加速度a1＝＝10(0.6＋0.50.8)m/s2＝10m/s2.小物體加速到與皮帶運(yùn)行速度v＝10m/s相等時(shí)所需的時(shí)間為：t1＝＝s＝1s.在這段時(shí)間內(nèi)，小物體(相對(duì)地)下滑的距離為x1＝a1t＝0.51012m＝5m.此后，小物體沿皮帶繼續(xù)加速下滑，它相對(duì)于皮帶的運(yùn)動(dòng)方向向下，皮帶對(duì)小物體的摩擦力變?yōu)檠仄蛏希浼铀俣茸優(yōu)閍2＝g(sinθ－μcosθ)＝2m/s2.運(yùn)動(dòng)到B端所需發(fā)生的位移為x2＝(x－x1)＝(16－5)m＝11m.設(shè)此階段所需時(shí)間為t2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得x2＝x－x1＝vt2＋a2t，即11＝10t2＋2t＝10t2＋t，取舍求解得t2＝1s.所以小物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端的時(shí)間為t逆＝t1＋t2＝2s. C級(jí)　高考模擬題 12．(2010高考安徽卷)質(zhì)量為2kg的物體在水平推力F的作用下沿水平面作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后撤去F，其運(yùn)動(dòng)的v－t圖像如圖所示．g取10m/s2，求： (1)物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)； (2)水平推力F的大??； (3)0～10s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)位移的大小． 解析：(1)設(shè)物體做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為Δt2，初速度為v20，末速度為v2t，加速度為a2，則 a2＝＝－2m/s2，設(shè)物體所受的摩擦力為Ff，根據(jù)牛頓第二定律，有－μmg＝ma2 μ＝＝0.2 (2)設(shè)物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為Δt1，初速度為v10，未速度為v1t，加速度為a1，a1＝＝1m/s2 根據(jù)牛頓第二定律得，有F＋Ff＝ma1 F＝μmg＋ma1＝6N (3)由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)位移公式，得 x＝x1＋x2＝v10Δt1＋a1Δt＋v20Δt2＋a2Δt ＝46m 111