高中物理《用牛頓運動定律解決問題（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　基礎(chǔ)鞏固題 1．用30N的水平外力F拉一個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，物體勻加速運動，加速度a＝F/m＝1.5m/s2.F作用3s末撤去之后，做勻速運動，速度大小為v＝at＝4.5m/s，而加速度為零． 2．如果力F在時間t內(nèi)能使質(zhì)量為m原來靜止的物體產(chǎn)生位移s，那么 (　　) A．相同的力在相同的時間內(nèi)使質(zhì)量是一半的原來靜止的物體移動2s距離 B．相同的力在一半的時間內(nèi)使質(zhì)量是一半的原來靜止的物體移動s的距離 C．相同的力在2倍的時間內(nèi)使質(zhì)量是2倍的原來靜止的物體移動相同的距離 D．一半的力在相同的時間內(nèi)使質(zhì)量是一半的原來靜止的物體移動相同的距離 答案：AD 解析：F＝ma，所以a＝F/m， t時間內(nèi)位移為x＝at2＝. 選項A中，xA＝＝＝2s，故A正確． 選項B中，xB＝＝＝s，故B錯誤． 選項C中，xc＝＝＝2s，故C錯誤． 選項D中，xD＝＝＝s，故D正確． 3．如右圖表示某小球所受的合力與時間的關(guān)系，各段的合力大小相同，作用時間相同，設(shè)小球從靜止開始運動．由此可判定 (　　) A．小球向前運動，再返回停止 B．小球向前運動，再返回不會停止 C．小球始終向前運動 D．小球向前運動一段時間后停止 答案：C 解析：開始一段，小球做勻加速直線運動，然后做勻減速直線運動，當(dāng)速度等于零時，又開始做勻加速直線運動，依次加速、減速運動下去，但速度方向不會發(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，每根桿上套著一個小滑環(huán)(圖中未畫出)，三個滑環(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)由開始運動至d點的位移為x＝2Rcosθ② 由運動學(xué)公式得x＝at2③ 由①②③聯(lián)立解得t＝2. 小圓環(huán)下滑的時間與細(xì)桿的傾斜情況無關(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)量跟氣球原來質(zhì)量的比值是 (　　) A.　　　　　　　 B. C. D. 答案：D 解析：勻速下降時，f＝Mg① 扔掉壓艙物后f－(M－Δm)g＝(M－Δm)a② 由①②可得?。? 6．如圖所示，一個物體由A點出發(fā)分別到達(dá)C1、C2、C3.物體在三條軌道上的摩擦不計，則 (　　) A．物體到達(dá)C1點時的速度最大 B．物體分別在三條軌道上的運動時間相同 C．物體到達(dá)C1的時間最短 D．在C3上運動的加速度最小 答案：CD 解析：設(shè)斜面傾角為θ，則a＝gsinθ，θ大的a大，D對．又設(shè)斜面長為L，由v2＝2as有v＝＝，三者高度一樣，即到達(dá)底端速度相等，A錯．t＝＝，可見θ大，t短小，B錯，C對． B級　能力提升題 7．利用傳感器和計算機可以研究快速變化的力的大?。畬嶒灂r讓某消防隊員從一平臺上跌落，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員受到地面沖擊力隨時間變化的圖線如圖所示，根據(jù)圖線所提供的信息，以下判斷正確的是 (　　) A．t1時刻消防員的速度最大 B．t2時刻消防員的速度最大 C．t3時刻消防員的速度最大 D．t4時刻消防員的加速度最小 答案：BD 解析：由圖象可判斷消防隊員的運動過程，t1時刻剛產(chǎn)生地面的沖擊力，說明此時消防員剛落地；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)加速運動；t2時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，所以消防員開始做減速運動，t3時刻速度減為零；t4時刻消防員站穩(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與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ1，B與A之間的動摩擦因數(shù)為μ2，已知兩滑塊都從靜止開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B隨A一起下滑過程中，必然受到A對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的機車從停車場出發(fā)，經(jīng)225m后，速度達(dá)到54km/h，此時，司機關(guān)閉發(fā)動機，讓機車進(jìn)站，機車又行駛了125m才停在站上．設(shè)所受阻力不變，求機車關(guān)閉發(fā)動機前所受到的牽引力．(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)號表示與v1方向相反．由①②得機車的牽引力為F引＝1.4105N. 解析：機車關(guān)閉發(fā)動機前在牽引力和阻力共同作用下向前加速；關(guān)閉發(fā)動機后，機車只在阻力作用下做減速運動．因加速階段的初、末速度及位移均已知，故可由運動學(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)對問題先作定性的分析，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點由靜止開始下滑，經(jīng)過B點后進(jìn)入水平面(設(shè)經(jīng)過B點前后速度大小不變)，最后停在C點．每隔0.2秒鐘通過速度傳感器測量物體的瞬時速度，下表給出了部分測量數(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摩擦因數(shù)μ； (3)t＝0.6s時的瞬時速度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時刻再經(jīng)歷時間t′，物體滑到B點達(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間為0.5s. 則t＝0.6s時物體在水平面上，其速度為 v＝vm－a2(t－0.5s)＝2.3m/s. 解析：本題考查牛頓運動定律的同時，也考查了根據(jù)實驗數(shù)據(jù)處理實際問題的能力，由題中所給數(shù)據(jù)得1.2s、1.4s是在水平面上運動，找到勻加速和勻減速的聯(lián)系點B對應(yīng)的時刻是解決此題的關(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勻速運行著．現(xiàn)在傳送帶的A端輕輕放上一個小物體(可視為質(zhì)點)，已知小物體與傳送帶之間的動摩擦因數(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，求小物體從A端運動到B端的時間： (1)輪子順時針方向轉(zhuǎn)動； (2)輪子逆時針方向轉(zhuǎn)動．(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的運動過程中，受到三個力的作用，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運動的方向相反，因此當(dāng)輪子按不同方向轉(zhuǎn)動時，小物體與皮帶的相對運動方向會有所不同，摩擦力方向也會不同．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)合運動學(xué)公式求解． (1)輪子順時針方向轉(zhuǎn)動時，帶動皮帶繞輪順時針方向轉(zhuǎn)動，物體相對于皮帶斜向下運動，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端運動到B端的時間為t順＝＝s＝4s. (2)輪子及皮帶逆時針方向轉(zhuǎn)動時，物體相對于皮帶先斜向上運動，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行速度v＝10m/s相等時所需的時間為：t1＝＝s＝1s.在這段時間內(nèi)，小物體(相對地)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，它相對于皮帶的運動方向向下，皮帶對小物體的摩擦力變?yōu)檠仄蛏希浼铀俣茸優(yōu)閍2＝g(sinθ－μcosθ)＝2m/s2.運動到B端所需發(fā)生的位移為x2＝(x－x1)＝(16－5)m＝11m.設(shè)此階段所需時間為t2，由運動學(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端運動到B端的時間為t逆＝t1＋t2＝2s. C級　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運動，一段時間后撤去F，其運動的v－t圖像如圖所示．g取10m/s2，求： (1)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)； (2)水平推力F的大小； (3)0～10s內(nèi)物體運動位移的大小． 解析：(1)設(shè)物體做勻減速直線運動的時間為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)物體做勻加速直線運動的時間為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)由勻變速直線運動位移公式，得 x＝x1＋x2＝v10Δt1＋a1Δt＋v20Δt2＋a2Δt ＝46m 111