版物理新教材人教练习牛顿运动定律的应用word版含解析

牛顿运动定律的应用题组一从受力情况确定运动情况1．光滑水平面上静止一个物体，现有水平恒力F作用在物体上，使物体的位移为x0时，立刻换成－4FA．－x0B．x0C．0D．－2x0解析：以F方向为正方向，设开始阶段加速度为a，则后一阶段加速度为－4a，由运动规律：x0＝eq\f(1,2)at2，x′＝at·t－eq\f(1,2)×4at2·x＝x0＋x′.三个方程联立求得x＝－x0，故A正确．答案：A2．假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比，未洒水时，做匀速行驶，洒水时它的运动将是()A．做变加速运动B．做初速度不为零的匀加速直线运动C．做匀减速运动D．继续保持匀速直线运动解析：a＝eq\f(F合,m)＝eq\f(F－kmg,m)＝eq\f(F,m)－kg，洒水时质量m减小，则a变大，所以洒水车做加速度变大的加速运动，故A正确．答案：A3．用相同材料做成的A、B两木块的质量之比为3：2，初速度之比为2：3，它们在同一粗糙水平面上同时开始沿直线滑行，直至停止，则它们()A．滑行中的加速度之比为2：3B．滑行的时间之比为1：1C．滑行的距离之比为4：9D．滑行的距离之比为3：2解析：根据牛顿第二定律可得μmg＝ma，所以滑行中的加速度为：a＝μg，所以加速度之比为1：1，A错误；根据公式t＝eq\f(Δv,a)，可得eq\f(t1,t2)＝eq\f(\f(Δv1,a),\f(Δv2,a))＝eq\f(2,3)，B错误；根据公式v2＝2ax可得eq\f(x1,x2)＝eq\f(\f(v\o\al(2,1),2a),\f(v\o\al(2,2),2a))＝eq\f(4,9)，C正确、D错误．答案：C4．如图，固定的斜面AB与水平面BC在B处平滑连接，倾角α＝30°，一质量m＝1kg的物体，从斜面上A点由静止自由滑下，到达B点时速度为4m/s.若斜面光滑，物体与水平面间动摩擦因数μ＝，g取10m/s2，求：(1)物体在斜面下滑时的加速度．(2)AB段的长度．(3)物体在水平面上滑行的时间．解析：(1)分析物体在斜面上受力情况，由牛顿第二定律得：mgsin30°＝ma1，解得a1＝5m/s2.(2)因为v2－0＝2a1x，故AB的长度x＝eq\f(v2,2a1)＝1.6m.(3)分析物体在水平面上受力情况，物体在水平面上滑行时，根据牛顿第二定律得μmg＝ma2,0－v＝－a2t物体水平面滑行时间：t＝eq\f(0－v,－a2)＝4s.答案：(1)5m/s2(2)1.6m(3)4s题组二从运动情况确定受力情况5．质量为1kg的物体，受水平恒力F的作用，由静止开始在光滑的水平面上做加速运动，它在1s内的位移为2m，则力F的大小为()A．1NB．2NC．4ND．6N解析：由x＝eq\f(1,2)at2得：a＝eq\f(2x,t2)＝4m/s，对物体由牛顿第二定律得F＝ma＝4N.答案：C6．(多选)如图甲所示，在粗糙程度相同的水平面上，物块A在水平向右的外力F作用下做直线运动，其速度—时间图像如图乙所示．下列判断正确的是()A．在0～1s内，外力F不断增大B．在1～3s内，外力F的大小恒定C．在3～4s内，外力F不断减小D．在3～4s内，外力F的大小恒定解析：从图像可得：第1s内物体做匀加速直线运动；1～3s内做匀速运动；第4s内做匀减速运动．匀速或匀变速运动时，物体的受力都应是恒定的，故B、D正确．答案：BD7．高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)，此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为()\f(m\r(2gh),t)＋mg\f(m\r(2gh),t)－mg\f(m\r(gh),t)＋mg\f(m\r(gh),t)－mg解析：设高空作业人员自由下落h时的速度为v，则v2＝2gh，得v＝eq\r(2gh)，设安全带对人的平均作用力为F，由牛顿第二定律得F－mg＝ma，又v＝at解得F＝eq\f(m\r(2gh),t)＋mg.答案：A8.如图所示，质量为2kg的物体在40N水平推力作用下，从静止开始1s内沿竖直墙壁下滑3m．(取g＝10m/s2)求：(1)物体运动的加速度大小；(2)物体受到的摩擦力大小；(3)物体与墙壁间的动摩擦因数．解析：(1)由h＝eq\f(1,2)at2，可得：a＝eq\f(2h,t2)＝eq\f(2×3,12)m/s2＝6m/s2.(2)对物体受力分析如图所示：水平方向：物体所受合外力为零，FN＝F＝40N竖直方向：取向下为正方向，由牛顿第二定律得：mg－Ff＝ma，可得：Ff＝mg－ma＝8N.(3)物体与墙壁间的滑动摩擦力Ff＝μFN所以μ＝eq\f(Ff,FN)＝eq\f(8N,40N)＝.答案：(1)6m/s2(2)8N(3)[素养提升练]9．(多选)如图所示，总质量为460kg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180m时，以5m/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＝10m/s2.关于热气球，下列说法正确的是()A．所受浮力大小为4830NB．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10s后的速度大小为5m/sD．以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230N解析：刚开始竖直上升时，热气球受重力和空气的浮力，热气球的加速度为0.5m/s2，由牛顿第二定律可得热气球所受浮力大小为4830N，A项正确；热气球加速上升过程中所受空气阻力是不断变大的，热气球做加速度减小的加速运动，速度达到5m/s所用的时间要大于10s，B、C均错误；当热气球以5m/s匀速上升时，由受力平衡可得热气球所受空气阻力大小为230N，D项正确．答案：AD10.如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，每根杆上套着一个小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a、b、c处释放(初速度为0)，用t1、t2、t3依次表示各滑环到达d所用的时间，则()A．t1<t2<t3B．t1>t2>t3C．t3>t1>t2D．t1＝t2＝t3解析：小滑环下滑过程中受重力和杆的弹力作用，下滑的加速度可认为是由重力沿细杆方向的分力产生的，设细杆与竖直方向夹角为θ，由牛顿第二定律知mgcosθ＝ma.①设圆心为O，半径为R，由几何关系得，滑环由开始运动至d点的位移为x＝2Rcosθ.②由运动学公式得x＝eq\f(1,2)at2.③由①②③联立解得t＝2eq\r(\f(R,g)).小圆环下滑的时间与细杆的倾斜情况无关，故t1＝t2＝t3.答案：D11．一辆质量为×103kg的汽车，经过10s由静止加速到速度为(1)汽车受到的合力．(2)如果关闭汽车发动机油门并刹车，设汽车受到的阻力为×103N，求汽车由108km/h到停下来所用的时间和所通过的路程．解析：汽车运动过程如图所示．(1)由v＝v0＋at得加速度a＝eq\f(v－v0,t)＝eq\f(30－0,10)m/s2＝3m/s2.由F＝ma知汽车受到的合力F＝×103×3N＝×103N.(2)汽车刹车时，由F＝ma知加速度大小a′＝eq\f(F,m)＝eq\f×103,×103)m/s2＝6m/s2.据v＝v0＋at知刹车时间t＝eq\f(v′－v0,a′)＝eq\f(0－30,－6)s＝5s.由x＝eq\f(v′＋v0,2)t知刹车路程x＝eq\f(0＋30,2)×5m＝75m.答案：(1)×103N(2)5s75m12．将一个物体用弹簧测力计竖直悬挂起来后，弹簧测力计的示数如图甲所示(弹簧测力计的量程为100N)，之后将该物体放到粗糙的水平面上如图乙所示，当逐渐增大拉力到43N时，物体刚好运动，物体运动之后只用40N的拉力就能保持向右匀速运动(g取10m/s2)．求：(1)物体的质量为多少千克？物体与地面的最大静摩擦力为多大？(2)物体与地面间的动摩擦因数为多大？(3)如果将拉力改为60N，并且由静止拉物体运动，经过10s时物体的运动速度和位移各为多少？解析：(1)由题给图形可得G＝80N＝mg，故物体的质量m＝8.0kg，物体受到的最大静摩擦力Ffm＝43N.(2)受力分析如图，可得：FN＝G＝80N，滑动摩擦力：Ff＝F＝40N，μ＝eq\f(Ff,