新教材高中物理课时检测23牛顿运动定律的应用（含解析）新人教版必修1

牛顿运动定律的应用(25分钟60分)一、单项选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)1.雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大,如图所示的图像可以正确反映出雨滴下落运动情况的是()【解析】选C。对雨滴受力分析,由牛顿第二定律得:mg-f=ma。雨滴加速下落,速度增大,阻力增大,故加速度减小,在v-t图像中其斜率变小,故选项C正确。2.如图所示,质量m=1kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为μ=0.3,当物体运动的速度为10m/s时,给物体施加一个与其速度方向相反、大小F=2N的恒力,在此恒力F的作用下(g取10m/s2) ()A.物体经2s速度减为零B.物体经10s速度减为零C.物体速度减为零后将向右运动D.物体速度减为零后将向左运动【解析】选A。物体受到向右的恒力和滑动摩擦力,做匀减速直线运动。滑动摩擦力大小为f=μFN=μmg=3N,根据牛顿第二定律得,F+f=ma,故a==m/s2=5m/s2,方向向右。物体减速到0所需的时间t==s=2s,故A正确、B错误。减速到零后,F<f,物体处于静止状态,故C、D错误。3.一个物体在水平恒力F的作用下,由静止开始在一个粗糙的水平面上运动,经过时间t,速度变为v,如果要使物体的速度变为2v,下列方法正确的是()A.将水平恒力增加到2F,其他条件不变B.将物体质量减小一半,其他条件不变C.物体质量不变,水平恒力和作用时间都增为原来的两倍D.将时间增加到原来的2倍,其他条件不变【解析】选D。由牛顿第二定律得F-μmg=ma,所以a=-μg,对比A、B、C三项,均不能满足要求,故选项A、B、C均错误,由vt=at可得选项D正确。4.A、B两物体以相同的初速度滑上同一粗糙水平面,若两物体的质量为mA>mB,两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同,则两物体能滑行的最大距离xA与xB相比为 ()A=xB A>xBA<xB D.不能确定【解析】选A。通过分析物体在水平面上滑行时的受力情况可以知道,物体滑行时受到的滑动摩擦力μmg为合外力,由牛顿第二定律知:μmg=ma得:a=μg,可见:aA=aB。物体减速到零时滑行的距离最大,由运动学公式可得:=2aAxA,=2aBxB,又因为vA=vB,aA=aB。所以xA=xB,A正确。5.如图所示,物体沿斜面由静止滑下,在水平面上滑行一段距离后停止,物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同,斜面与水平面平滑连接。下图中v、a、f和x分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程。其中正确的是()【解析】选C。物体在斜面上受重力、支持力、摩擦力作用,其摩擦力大小为f1=μmgcosθ,做初速度为零的匀加速直线运动,其v-t图像为过原点的倾斜直线,A错误;加速度大小不变,B错误;其x-t图像的斜率逐渐变大,D错误;物体到达水平面后,所受摩擦力f2=μmg>f1,做匀减速直线运动,所以正确选项为C。6.竖直上抛物体受到的空气阻力f大小恒定,物体上升到最高点所需时间为t1,从最高点再落回抛出点所需时间为t2,上升时加速度大小为a1,下降时加速度大小为a2,则 ()1>a2,t1<t2 1>a2,t1>t21<a2,t1<t2 1<a2,t1>t2【解析】选A。上升过程中,由牛顿第二定律,得mg+f=ma1①设上升高度为h,则h=a1②下降过程,由牛顿第二定律,得mg-f=ma2③h=a2④由①②③④得,a1>a2,t1<t2,A正确。二、非选择题(本题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.(14分)在科技创新活动中,小华同学根据磁铁同性相斥原理设计了用机器人操作的磁力运输车(如图甲所示)。在光滑水平面AB上(如图乙所示),机器人用大小不变的电磁力F推动质量m=1kg的小滑块从A点由静止开始做匀加速直线运动。小滑块到达B点时机器人撤去电磁力F,小滑块冲上光滑斜面(设经过B点前后速率不变),最高能到达C点。(g取10m/s2)机器人用速度传感器测量小滑块在ABC过程的瞬时速度大小并记录如下。求:t/s0……v/(m·s-1)0……(1)机器人对小滑块作用力F的大小。(2)斜面的倾角α的大小。【解析】(1)小滑块从A到B过程中:a1==2m/s2由牛顿第二定律得:F=ma1=2N。(2)小滑块从B到C过程中加速度大小:a2==5m/s2由牛顿第二定律得:mgsinα=ma2则α=30°。答案:(1)2N(2)30°8.(16分)某研究性学习小组利用力传感器研究小球与竖直挡板间的作用力,实验装置如图所示,已知斜面倾角为45°,光滑小球的质量m=3kg,力传感器固定在竖直挡板上。求:(g=10m/s2)(1)当整个装置静止时,力传感器的示数;(2)当整个装置向右匀加速直线运动时,力传感器示数为36N,此时装置的加速度大小;(3)某次整个装置在水平方向做匀加速直线运动时,力传感器示数恰好为0,此时整个装置的运动方向如何?加速度为多大?【解析】(1)以小球为研究对象,设小球与力传感器静止时的作用力大小为F,小球与斜面间的作用力大小为N,对小球受力分析如图所示,由几何关系可知:F=mg=3×10N=30N;(2)竖直方向Ncos45°=mg;水平方向F′-Nsin45°=ma;解得:a=2m/s2;(3)要使力传感器示数为0,则有:Ncos45°=mg;Nsin45°=ma′;解得:a′=10m/s2,方向向左答案:(1)30N(2)2m/s2(3)方向向左10m/s2(15分钟40分)9.(6分)(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,物体与水平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==m/s2=4m/s2,A项错误;1～2s内物体的加速度大小a2==m/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=m=6m,C项错误;0～2s内物体的总位移x=x1+x2=[6+]m=11m,D项正确。10.(6分)行车过程中,如果车距不够,刹车不及时,汽车将发生碰撞,车里的人可能受到伤害,为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害,人们设计了安全带。假定乘客质量为70kg,汽车车速为90km/h,从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5s,安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦,刹车过程可看作匀减速直线运动) ()N【解析】选C。汽车刹车前的速度v0=90km/h=25m/s设汽车匀减速的加速度大小为a,则a==5m/s2对乘客应用牛顿第二定律可得:F=ma=70×5N=350N,所以C正确。11.(6分)(多选)如图所示,质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上,并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1,与物体1相连接的绳与竖直方向成θ角,则(物体1和物体2相对车厢静止)()A.车厢的加速度为gtanθB.绳对物体1的拉力为C.底板对物体2的支持力为(m2-m1)gD.物体2所受底板的摩擦力为m2gsinθ【解析】选A、B。对物体1进行受力分析,且把拉力T沿水平方向、竖直方向分解,有Tcosθ=m1g,Tsinθ=m1a得T=a=gtanθ所以A、B正确。对物体2进行受力分析有N+T′=m2gf静=m2a根据牛顿第三定律,T′=T解得N=m2g-f静=m2gtanθ故C、D错误。12.(22分)如图所示为游乐场中的大型游戏机“跳楼机”,参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40m高处,然后由静止释放,为研究方便,可以认为座椅沿轨道做自由落体运动s后,开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动,且下落到离地面4m高处时速度刚好减小到零,然后再让座椅以相当缓慢的速度稳稳下落,将游客送回地面,取g=10m/s2。求:(1)座椅在自由下落结束时刻的速度大小;(2)在匀减速阶段,座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍。【解析】(1)设座椅在自由下落结束时刻的速度为v,下落时间t1s,由v=gt1代入数据解得v=12m/s即座椅在自由下落结束时刻的速度是12m/s。(2)设座椅自由下落和匀减速运动的总高度为h,总时间为t,所以h=(40-4)m=36