统编人教版高中必修第一册《5牛顿运动定律的应用》课时作业-高中物理试题

课时作业(十九)用牛顿运动定律解决问题(一)A组基础落实练1．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：C2．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：A3．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：A4．A、B两物体以相同的初速度在同一水平面上滑动，两物体与水平面间的动摩擦因数相同，且mA＝3mB，则它们所能滑行的距离xA、xB的关系为()A．xA＝xBB．xA＝3xBC．xA＝eq\f(1,3)xBD．xA＝9xB解析：物体沿水平面滑动时做匀减速直线运动，加速度a＝eq\f(μmg,m)＝μg与质量无关，由0－veq\o\al(2,0)＝－2ax和题设条件知xA＝xB.答案：A5．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为力大小为()A.eq\f(m\r(2gh),t)＋mgB.eq\f(m\r(2gh),t)－mgC.eq\f(m\r(gh),t)＋mgD.eq\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：A6．雨滴从空中由静止落下，若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大，如图所示的图象能正确反映雨滴下落运动情况的是()解析：对雨滴受力分析，由牛顿第二定律得：mg－F阻＝ma.雨滴加速下落，速度增大，阻力增大，故加速度减小，在v­t图象中其斜率变小，故C项正确．答案：C7．某市规划建设一新机场，请你帮助设计飞机跑道．飞机质量为5×104kg，假设飞机在加速滑行过程中牵引力恒为F＝8×104N，受到的阻力恒为Ff＝2×104N，起飞速度v＝(1)从开始滑行到起飞的过程中飞机的位移是多大？(2)如果飞机在达到起飞速度的瞬间因故需要停止起飞，立即采取制动措施后能以4m/s2的加速度减速，为确保飞机不滑出跑道，则跑道的长度至少多长？解析：(1)飞机从静止开始做匀加速运动到离开地面升空过程中滑行的位移为x1，根据牛顿第二定律得：a1＝eq\f(F－Ff,m)＝eq\f(8×104－2×104,5×104)m/s2＝1.2m/s2x1＝eq\f(v2－0,2a1)＝eq\f(802－0,2×1.2)m＝eq\f(8000,3)m(2)飞机匀减速直线运动的位移x2，x2＝eq\f(0－v2,2a2)＝eq\f(－6400,－2×4)m＝800m所以跑道的长度至少为x＝x1＋x2＝eq\f(8000,3)m＋800m≈3467m答案：(1)eq\f(8000,3)m(2)3467m8.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)＝0.2.答案：(1)6m/s2(2)8N(3)0.2B组能力提升练9.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：D10.质量为0.8kg的物体在一水平面上运动，如图a、b分别表示物体不受拉力作用和受到水平拉力作用时间的v­t图象，则拉力和摩擦力之比为()A．9:8B．3:2C．2:1D．4:3解析：由v­t图象可知，图线a为仅受摩擦力的运动，加速度大小a1＝1.5m/s2；图线b为受水平拉力和摩擦力的运动，加速度大小为a2＝0.75m/s2；由牛顿第二定律列方程得ma1＝Ff·ma2＝F－Ff，解得eq\f(F,Ff)＝3:2，选项B正确．答案：B11．一物体沿斜面向上以12m/s的初速度开始滑动，它沿斜面向上以及沿斜面向下滑动的v­t图象如图所示，求斜面的倾角以及物体与斜面的动摩擦因数(g取10m/s2)．解析：由题图可知上滑过程的加速度a上＝eq\f(12,2)m/s2＝6m/s2，下滑过程的加速度a下＝eq\f(12,3)m/s2＝4m/s2上滑过程和下滑过程对物体受力分析如图由牛顿第二定律得上滑过程的加速度a上＝eq\f(mgsinθ＋μmgcosθ,m)＝gsinθ＋μgcosθ下滑过程的加速度a下＝gsinθ－μgcosθ，解得θ＝30°，μ＝eq\f(\r(3),15).答案：30°eq\f(\r(3),15)12．一辆质量为1.0×103kg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6.0×103N，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＝1.0×103×3N＝3.0×103N.(2)汽车刹车时，由F＝ma知加速度大小a′＝eq\f(F,m)＝eq\f(6.0×103,1.0×103)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)3.0×103N(2)5s75m13．如图所示，一人用与水平方向成θ＝37°角的斜向下的推力F推一个重G＝100N的箱子在水平面上匀速前进，箱子与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.(1)求推力F的大小；(2)若人不改变推力F的大小，只把力的方向变为水平方向去推这个静止的箱子，推力的作用时间t＝3.0s后撤去，则箱子最远运动多长距离？解析：(1)选箱子为研究对象，其受力如图所示．由平衡条件知：Fcos37°＝Ff1＝μFN①FN＝G＋Fsin37°②联立①②得：F＝eq\f(μG,cos37°－μsin37°)＝100N(2)受力分析及运动过程如图所示．前3s内：a1＝eq\f(F－Ff2,m)＝eq\f(F－μmg,m)＝5m/s2，3s末：v1＝a1t1＝15m/s.前