高中物理人教必修一4.5牛顿运动定律的应用解析版

1、人教版高一物理必修第一册课堂同步精选练习4.5牛顿运动定律的应用（解析版）一、选择题（本题共3小题，每小题6分，满分18分。在每小题给出的四个选项中,有一个或一个以上选项符合题目要求,全部选对的得3分,选不全的得3分,有选错或不答的得0分。）1.如图,质量为5 kg的物体,在F=20 N的水平拉力作用下,沿粗糙水平桌面做匀加速直线运动,已知桌面与物体间的动摩擦因数=0.2,则物体在运动过程中受到的滑动摩擦力和加速度大小分别为() A.20 N和4 m/s2 B.10 N和2 m/s2C.30 N和6 m/s2 D.20 N和2 m/s2【答案】B【解析】依题意,物体相对于地面向右运动,受到地面

2、的滑动摩擦力方向向左。物体在水平面上运动,F也在水平方向,则物体对地面的压力大小等于物体的重力,即FN=mg,所以物体受到的滑动摩擦力大小为:f=FN=mg=0.250 N=10 N,由牛顿第二定律可得:F-f=ma所以有:a=F-fm=2 m/s2,故选B。一物块以一定的初速度从斜面底端开始沿粗糙的斜面上升,上升至最高点后又从斜面上滑下,物体运动的v-t图象如图所示。g取10 m/s2,则由此可知斜面的倾角为() A.60 B.37 C.30 D.53【答案】C【答案】设斜面的倾角为,上升过程,由题中图象知a上=6 m/s2,根据牛顿第二定律,mg sin +mg cos =ma上,下降过程

3、,由题中图象知a下=4 m/s2,根据牛顿第二定律,mg sin -mg cos =ma下,联立两式可得=30。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,下列图象中可以定性反映雨滴运动情况的是()【答案】BC【答案】当雨滴刚开始下落时,阻力f较小,远小于雨滴的重力G,即fG,故雨滴做加速运动;由于雨滴下落时空气对它的阻力随雨滴下落速度的增大而增大,根据牛顿第二定律知,加速度逐渐减小,故当速度达到某个值时,阻力f会增大到与重力G相等,即f=G,此时雨滴受到平衡

4、力的作用,将保持匀速直线运动,故物体先做加速度逐渐减小的变加速直线运动,最后做匀速直线运动。故B、C正确,A、D错误。二、非选择题（本题共9小题，满分72分）（8分）如图所示,质量m=2.6 kg的金属块放在水平地板上,在与水平方向成=37角斜向上、大小为F=10 N的拉力作用下,以速度v=5.0 m/s向右做匀速直线运动。(cos 37=0.8,sin 37=0.6,取g=10 m/s2)求: (1)金属块与地板间的动摩擦因数;(2)若在运动过程的某一时刻保持力F的大小不变,突然将力的方向变为水平向右,这一时刻金属块的加速度大小为多少?(3)若在匀速直线运动中的某一时刻撤去力F,金属块再经过

5、多长时间停下来?【答案】见解析【答案】(1)设地板对金属块的支持力为FN,金属块与地板间的动摩擦因数为,因为金属块做匀速直线运动,所以有F cos =FNmg=F sin +FN解得:=Fcos37mg-Fsin37=826-6=0.4(2)由牛顿第二定律得F-mg=ma1a1=-213 m/s2-0.15 m/s2负号表示加速度方向与速度方向相反,大小为0.15 m/s2(3)撤去力F后mg=ma2a2=4 m/s2由t=vat=1.25 s（8分）如图所示,一块磁铁放在铁板ABC上的A处,其中AB长为1 m,BC长为0.8 m,BC与水平面间的夹角为37,磁铁与铁板间的引力为磁铁重力的0.

6、2倍,磁铁与铁板间的动摩擦因数=0.25,现在给磁铁一个水平向左的初速度v0=4 m/s。不计磁铁经过B处的机械能损失。(g=10 m/s2)则: (1)求磁铁第一次到达B处的速度大小;(2)求磁铁在BC上向上运动的加速度大小;(3)请分析判断磁铁最终能否第二次到达B处。【答案】见解析【答案】(1)分析磁铁在水平面上的受力情况,由牛顿第二定律可得:(mg+kmg)=ma1又因为vB2-v02=2(-a1)xAB由以上两式可得:vB=10 m/s。(2)磁铁在斜面上向上运动时,由牛顿第二定律可得:(mg cos 37+kmg)+mg sin 37=ma2解得:a2=8.5 m/s2。(3)由xm

7、=vB22a2得xm=0.6 m0.8 m故磁铁不会滑出BC面又因(mg cos 37+kmg)2 m)所需时间为多少?(sin 37=0.6,cos 37=0.8) 【答案】(1)0.5(2)2 s【答案】(1)由平衡方程有:F1-mg=0,解得=0.5(2)对A,受力分析如图,由牛顿第二定律有: (F2-mg) cos 37-(F2-mg) sin 37=ma解得a=1 m/s2由s=12at2得,t=2sa=2 s（8分）如图所示,倾角为=37、足够长的斜面体固定在水平地面上,小木块在沿斜面向上的恒定外力F作用下,从斜面上的A点由静止开始向上做匀加速运动,前进了4.0 m抵达B点时,速度

8、为8 m/s。已知木块与斜面间的动摩擦因数=0.5,木块质量m=1 kg(g=10 m/s2,取sin 37=0.6,cos 37=0.8)。(1)求木块所受的外力F;(2)若在木块到B点时撤去外力F,求木块还能沿斜面上滑的距离x和返回B点的速度。【答案】(1)18 N(2)3.2 m855 m/s【答案】(1)v2=2a1xF-mg sin 37-mg cos 37=ma1联立解得:F=18 N(2)mg sin 37+mg cos 37=ma2v2=2a2xmg sin 37-mg cos 37=ma3vB2=2a3x解得:x=3.2 mvB=855 m/s（8分）如图,水平地面上的矩形箱

9、子内有一倾角为的固定斜面,斜面上放一质量为m的光滑球。静止时,箱子顶部与球接触但无压力。箱子由静止开始向右做匀加速运动,然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止,经过的总路程为s,运动过程中的最大速度为v。(1)求箱子加速阶段的加速度大小a。(2)若ag tan ,求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力。【答案】见解析【答案】(1)由匀变速运动公式s1=v22a s2=v22as=s1+s2=v22a+v22a解得a=av22as-v2(2)设球不受车厢作用,应满足N sin =ma,N cos =mg解得a=g tan 减速时加速度由斜面支持力N与左壁支持力P共同决定,当ag tan 时P

10、=0球的受力情况如图所示,应满足N sin =ma,N cos -Q=mg解得Q=m(atan-g)（8分）传送带以恒定速度v=4 m/s 顺时针运行,传送带与水平面的夹角=37。现将质量m=2 kg 的小物品轻放在其底端(小物品可看成质点),平台上的人通过一根轻绳用恒力F=20 N拉小物品,经过一段时间物品被拉到离地面高为H=1.8 m的平台上,如图所示。已知物品与传送带之间的动摩擦因数=0.5,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2,已知sin 37=0.6,cos 37=0.8。则物品从传送带底端运动到平台上所用的时间是多少? 【答案】答案1 s【答案】物品在达到与传送带速度v=4 m/s相等前,有:F