高中物理粤教1练习：课时素养评价 十九 牛顿运动定律的应用

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精【新教材】2020-2021学年高中物理粤教版必修1练习：课时素养评价十九牛顿运动定律的应用课时素养评价十九牛顿运动定律的应用(25分钟·60分）一、选择题（本题共6小题,每题6分，共36分)1.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,轮胎在地面上发生滑动时留下的划痕。在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g取10m/s2，则汽车刹车前的速度大小为 （）A.7m/s B.14m/s C.10m/s D.20m/s【解析】选B。设汽车刹车后滑动过程中的加速度大小为a,由牛顿第二定律得：μmg=ma，解得:a=μg。由QUOTE=2ax，可得汽车刹车前的速度大小为：v0=QUOTE=QUOTEm/s=14m/s，因此B正确。2.如图所示,一个物体从A点由静止出发分别沿三条光滑轨道到达C1、C2、C3，则()A.物体到达C1时的速度最大B.物体分别在三条轨道上的运动时间相同C。物体在与C3连接的轨道上运动的加速度最小D.物体到达C3的时间最短【解析】选D.物体在斜面上的加速度a=gsinθ,在与C3连接的轨道上运动的加速度最大,C错误;斜面长L=QUOTE,由v2=2aL得:v=QUOTE,故到C1、C2、C3时物体速度大小相等，A错误；由L=QUOTEat2即QUOTE=QUOTEgsinθ·t2解得t=QUOTE×QUOTE,沿AC3运动的时间最短,B错误，D正确。【加固训练】如图所示，质量为m=3kg的木块放在倾角θ=30°的足够长的固定斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑.若用沿斜面向上的推力F作用于木块上，使其由静止开始沿斜面向上加速运动，经过t=2s时间木块沿斜面上升4m的距离，则推力F的大小为(g取10m/s2) （）A。42N B。6N C。21N D.36N【解析】选D。木块能沿斜面匀速下滑，由二力平衡知：mgsinθ=μmgcosθ；当在推力作用下加速上滑时,由运动学公式x=QUOTEat2得a=2m/s2，由牛顿第二定律得:F—mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得F=36N，D正确.3。如图所示，在行驶过程中，如果车距不够,刹车不及时，汽车将发生碰撞,车里的乘客可能受到伤害。为了尽可能地减小碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊。假定乘客质量为70kg，汽车车速为108km/h（即30m/s)，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5s,安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小为 （）A。420N B。600N C.800N D.1000N【解析】选A。从踩下刹车到车完全停止的5s内,乘客的速度由30m/s减小到0,视为匀减速运动,则有a=QUOTE=—QUOTEm/s2=—6m/s2.根据牛顿第二定律知安全带及安全气囊对乘客的作用力F=ma=70×（—6）N=—420N,负号表示力的方向跟初速度方向相反，所以选项A正确.4.在共和国成立70周年大庆之日，全国各地的人们会在夜晚燃放美丽的焰火。按照设计,某种装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后，在4s末到达距地面100m的最高点时炸开,形成各种美丽的图案,假设礼花弹从炮筒中竖直射出时的初速度是v0,上升过程中所受的阻力大小始终是自身重力的k倍，那么v0和k分别等于（重力加速度g取10m/s2） ()A.25m/s,1。25 B。40m/s，0.25C.50m/s,0。25 D.80m/s,1。25【解析】选C。根据h=QUOTEat2，解得a=12.5m/s2，所以v0=at=50m/s；上升过程中礼花弹所受的阻力大小f=kmg，则a=QUOTE=（k+1）g=12。5m/s2,解得k=0.25,故选项C正确.5.如图所示,一倾角θ=37°的足够长的斜面固定在水平地面上。当t=0时,滑块以初速度v0=10m/s从斜面上某位置沿斜面向上运动，已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,下列说法正确的是（）A.滑块一直做匀变速直线运动B。t=1s时，滑块速度减为零，然后静止在斜面上C。t=2s时，滑块恰好又回到出发点D。t=3s时，滑块的速度大小为4m/s【解析】选D。设滑块上滑时的加速度大小为a1,由牛顿第二定律可得mgsinθ+μmgcosθ=ma1，解得a1=10m/s2,上滑时间t1=QUOTE=1s，上滑的距离x1=QUOTEv0t1=5m，因mgsinθ〉μmgcosθ，所以滑块上滑到速度为零后将向下运动,选项B错误;设滑块下滑时的加速度大小为a2，由牛顿第二定律可得mgsinθ—μmgcosθ=ma2，解得a2=2m/s2,t=2s时,滑块下滑的距离x2=QUOTEa2(t—t1）2=1m<5m,滑块未回到出发点,选项C错误;因上滑和下滑过程中的加速度不同,故滑块全程不做匀变速直线运动，选项A错误；t=3s时,滑块沿斜面向下运动,此时的速度v=a2（t—t1)=4m/s,选项D正确。6。如图所示,一小车上有一个固定的水平横杆,左边有一轻杆与竖直方向成θ角并与横杆固定，下端连接一小铁球,横杆右边用一根细线吊一质量相等的小铁球。当小车做匀变速直线运动时,细线与竖直方向成α角，若θ<α，重力加速度为g,则下列说法正确的是 (）A。轻杆对小铁球的弹力方向与细线平行B.轻杆对小铁球的弹力方向沿轻杆方向向上C。轻杆对小铁球的弹力方向既不与细线平行也不沿着轻杆方向D。小车一定以加速度gtanα向右运动【解析】选A。设细线对小铁球的弹力为F线，由牛顿第二定律得F线sinα=ma，F线cosα=mg,可得tanα=QUOTE,设轻杆对小铁球的弹力与竖直方向夹角为β,大小为F杆，由牛顿第二定律可得F杆cosβ=mg，F杆sinβ=ma,可得tanβ=QUOTE=tanα，可见轻杆对小铁球的弹力方向与细线平行，A正确，B、C错误；小车的加速度a=gtanα,方向向右，而运动方向可能向右,也可能向左,故D错误。二、计算题（本题共2小题,共24分.要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位)7.(10分）如图，一个质量为10kg的物体，沿水平地面向右运动，经过O点时速度大小为11m/s,此时对物体施加一个水平向左、大小为12N的恒力F。物体与水平面间的动摩擦因数为0。1,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,求:(1）物体能运动到O点右侧的最大距离;（2)8s末物体的速度大小.【解析】(1）物体向右运动时受到向左的摩擦力f=μFN=μmg=10N物体做匀减速运动,设加速度大小为a1,由牛顿第二定律得：F+f=ma1解得a1=QUOTE=2.2m/s2当向右运动的速度减为0时，向右运动的距离最大,0-QUOTE=—2a1xm解得xm=QUOTE=27。5m。（2)物体做匀减速运动,设经时间t1速度减为0,0=v0—a1t1解得t1=5s之后物体向左做匀加速运动,设加速度大小为a2，由牛顿第二定律得：F-f=ma28s末物体速度大小为v=a2（t—t1)=0.6m/s。答案：（1)27。5m(2)0.6m/s8.(14分）如图所示，一足够长的固定粗糙斜面与水平面夹角θ=30°。一个质量m=1kg的小物体（可视为质点)，在F=10N的沿斜面向上的拉力作用下,由静止开始沿斜面向上运动。已知斜面与物体间的动摩擦因数μ=QUOTE，g取10m/s2。（1)求物体在拉力F作用下运动的加速度大小a1；（2)若力F作用1.2s后撤去,求物体在上滑过程中距出发点的最大距离.【解析】(1)对物体受力分析,根据牛顿第二定律得：物体受到斜面对它的支持力FN=mgcosθ=5QUOTEN,物体的加速度a1=QUOTE=QUOTE=2.5m/s2。(2）力F作用t0=1.2s时,速度大小为v=a1t0=3m/s，物体向上滑动的距离x1=QUOTEa1QUOTE=1.8m.此后它将向上做匀减速运动,其加速度大小a2=QUOTE=7。5m/s2。这一过程物体向上滑动的距离x2=QUOTE=0。6m。整个上滑过程物体距出发点的最大距离x=x1+x2=2。4m。答案：(1）2.5m/s2（2）2。4m(15分钟·40分)9.（6分）（多选）如图所示,质量为m的小球置于倾角为θ的斜面上，被一个竖直挡板挡住。现用一个水平力F拉斜面,使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动，重力加速度为g,忽略一切摩擦，以下说法正确的是 （）A.斜面对小球的弹力为QUOTEB。斜面和竖直挡板对小球弹力的合力为maC.若增大加速度a，斜面对小球的弹力一定增大D。若增大加速度a,竖直挡板对小球的弹力一定增大【解析】选A、D。对小球受力分析如图所示，把斜面对小球的弹力N2进行正交分解,竖直方向有N2cosθ=mg，水平方向有N1-N2sinθ=ma，所以斜面对小球的弹力为N2=QUOTE,A正确;挡板对小球的弹力N1=ma+mgtanθ,随a增大而增大,斜面对小球的弹力N2=QUOTE与a无关,故C错误,D正确。小球受到的斜面、挡板的弹力和重力的合力为ma,故B错误。10。(6分）(多选)如图所示，质量为m=1kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0。3,当物体运动的速度为v0=10m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F=2N的恒力,在此恒力作用下（g取10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力）()A.物体经10s速度减为零B.物体经2s速度减为零C.物体的速度减为零后将保持静止D.物体的速度减为零后将向右运动【解析】选B、C。物体向左运动时受到向右的滑动摩擦力,f=μFN=μmg=3N，根据牛顿第二定律得a=QUOTE=QUOTEm/s2=5m/s2,方向向右，物体的速度减为零所需的时间t=QUOTE=QUOTEs=2s,B正确,A错误;物体的速度减为零后，由于F小于最大静摩擦力，物体将保持静止,C正确，D错误。11。(6分）（多选）(模型建构-—传送带模型)如图所示,水平传送带A、B两端相距x=3。5m，工件与传送带间的动摩擦因数μ=0。1。工件滑上A端瞬时速度vA=4m/s，到达B端的瞬时速度设为vB,则下列说法中正确的是 ()A.若传送带不动，则vB=3m/sB。若传送带逆时针匀速转动,vB一定等于3m/sC。若传送带顺时针匀速转动，vB一定等于3m/sD.若传送带顺时针匀速转动,vB可能等于3m/s【解题指南】解答本题需明确以下三点：(1）若传送带不动,由匀变速直线运动规律可知QUOTE—QUOTE=2ax,a=μg,可求出vB。(2）若传送带以逆时针匀速转动，工件的受力情况不变，工件的运动情况跟传送带不动时的一样。（3)若传送带顺时针匀速转动时，要根据传送带的速度大小进行分析。【解析】选A、B、D。若传送带不动,工件的加速度:a=-QUOTE=—μg=—0.1×10m/s2=—1m/s2,由QUOTE-QUOTE=2ax,得：vB=QUOTE=QUOTEm/s=3m/s,故A正确;若传送带逆时针匀速转动，工件的受力情况不变,由牛顿第二定律得知,工件的加速度仍为a=-μg,工件的运动情况跟传送带不动时一样,则vB=3m/s，故B正确；若传送带以小于3m/s的速度顺时针匀速转动,工件滑上传送带时所受的滑动摩擦力方向水平向左，做匀减速运动,工件的加速度仍为a=—μg，工件的运动情况跟传送带不动时一样，则vB=3m/s;若以大于4m/s的速度顺时针匀速转动,则开始时物体受到的摩擦力向右，物体做加速运动,vB大于3m/s;故C错误,D正确。【加固训练】（多选)质量m=2kg、初速度v0=8m/s的物体沿着粗糙水平面向右运动,物体与地面之间的动摩擦因数μ=0。1，同时物体还受到一个如图所示的随时间变化的水平拉力F的作用,设水平向右为拉力的正方向,且物体在t=0时刻开始运动，g取10m/s2,则以下结论正确的是 （)A.0～1s内，物体的加速度大小为2m/s2B。1～2s内，物体的加速度大小为2m/s2C。0～1s内，物体的位移为7mD。0～2s内,物体的总位移为11m【解析】选B、D。0～1s内，物体的加速度大小a1=QUOTE=QUOTEm/s2=4m/s2,A项错误；1～2s内物体的加速度大小a2=QUOTE=QUOTEm/s2=2m/s2，B项正确;物体运动的v-t图像如图所示,故0~1s内物体的位移为x1=QUOTE×1m=6m，C项错误；0～2s内物体的总位移x=x1+x2=(6+QUOTE×1)m=11m，D项正确。12。(22分）（2020·广州高一检测）某同学到广州塔“小蛮腰”参观，为了测量电梯运行的相关数据,该同学带了一个电子台秤，并站在电梯内的台秤上观察台秤数据变化.电梯静止时他观察到台秤的示数为50kg。在启动时示数变为52。5kg，这个示数持续了10s后又恢复到50kg,电梯匀速运动了80s，靠近观光层时台秤的示数变为45k