第05讲 牛顿运动定律的应用（分层练习）2024-2025学年高一物理同步课堂（人教版2019必修第一册）解析版

第第页第05讲牛顿运动定律的应用1．2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆．当返回舱距离地面时，返回舱的速度为，此时返回舱底部的4台反推火箭点火工作，使返回舱触地前瞬间速度降至，实现软着陆．若该过程飞船始终竖直向下做匀减速运动，返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计．返回舱的总质量为，g取，则4台反推火箭点火工作时提供的推力大小为（

）A． B． C． D．【答案】D【详解】根据运动学公式可得解得加速度大小为根据牛顿第二定律可得解得故选D。2．如图所示，质量为30kg的物体A静止在光滑水平面上，若对A施加两个大小都是60N且互成120°角的水平力，则2s末时物体A的速度大小为（

）A．0 B．4m/s C．6m/s D．m/s【答案】B【详解】两个力的合力为F=2×60×cos60°=60N加速度则2s末时物体A的速度大小为v=at=4m/s故选B。3．如图所示，A、B两物体相距时，A在水平向右的拉力作用下，以的速度向右匀速运动，而物体B在水平向左的拉力的作用下以向右做减速运动．两物体质量相同，与地面的动摩擦因数均为0.2，，则经过多长时间A追上B（）

A． B． C． D．【答案】B【详解】设两物体的质量都为，A物体做匀速直线运动，则A物体受力平衡，即B物体做匀减速直线运动，对B物体受力分析根据牛顿第二定律解得，B减速到0所用时间为此时B的位移为此时A的位移为由于可知B速度减为零时，A还未追及，此后B静止，A继续匀速直线运动，继续追及的时间则物体A追上物体B所用的时间故选B。4．如图，质量m＝1kg的物块（可视为质点），以速度大小m/s水平向右滑上正在逆时针转动的水平传送带，传送带AB的长度L＝6m，传送带的速度大小v＝2m/s，物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度大小，物块滑离传送带时产生的划痕长度为（

）A．5m B．4m C．9m D．8m【答案】C【详解】物块向右减速运动时，根据牛顿第二定律可得加速度大小为物块向右减速到速度为0通过的位移大小为可知物块向右减速到速度为0后反向加速到与传送带共速，之后与传送带相对静止一起匀速运动到左端离开，物块减速时间为此过程中传送带的位移大小为此过程中，产生的划痕长度为加速过程，时间为此过程中物块的位移大小为此过程中传送带的位移大小为此过程中，产生的划痕长度为物块滑离传送带时产生的划痕长度为故选C。5．如图所示，三角形传送带以1m/s的速度逆时针匀速转动，两边的传送带长都是2m，且与水平方向的夹角均为37°。现有两个小物块A、B从传送带顶端都以1m/s的初速度沿传送带下滑，物块与传送带间的动摩擦因数均为0.5。下列说法中正确的是（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）（）A．物块A到达底端的速度比物块B到达底端的速度大B．物块B先到达传送带底端C．物块A先到达传送带底端D．物块A、B在传送带上的划痕长度之比为1∶3【答案】D【详解】ABC．对A，因为mgsin37°＞μmgcos37°则A物体所受摩擦力沿斜面向上，向下做匀加速直线运动，B所受摩擦力沿斜面向上，向下做匀加速直线运动，两物体匀加速直线运动的加速度相等，位移相等，则运动的时间相等．根据速度时间公式知，到达底端的速度大小相等，故ABC错误；D．对A，划痕的长度等于A的位移减为传送带的位移，以A为研究对象，由牛顿第二定律得a=2m/s2由运动学公式其中，可得t=1s所以皮带运动的位移为x=vt=1m所以A对皮带的划痕为△x1=2m-1m=1m对B，划痕的长度等于B的位移加上传送带的位移，同理得出B对皮带的划痕为△x2=3m所以划痕之比为1：3，故D正确；故选D。6．如图甲所示，长木板B固定在光滑水平面上，可视为质点的物体A静止叠放在B的最左端。现用F=6N的水平力向右拉A，经过5s，A运动到B的最右端，且其v-t图像如图乙所示。已知A、B的质量分别为1kg、4kg，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2下列说法不正确的是（）A．A的加速度大小为0.5m/s2B．A、B间的动摩擦因数为0.4C．若B不固定，B的加速度大小为1m/s2D．若B不固定，A运动到B的最右端所用的时间为s【答案】A【详解】A．根据v-t图像可知，物体A的加速度大小为，A错误；B．以A为研究对象，根据牛顿第二定律可得：代入数据得：，B正确；C．若B不固定，B的加速度大小为，C正确；D．由题图乙知，木板B的长度为若B不固定，设A运动到B的最右端所用的时间为t，根据题意可得代入数据解得，D正确。故选A。7．如图甲所示，物块的质量m＝1kg，初速度v0＝10m/s，在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻F突然反向，大小不变，整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图像如图乙所示，g＝10m/s2。下列说法中正确的是（）A．0~5m内物块做匀减速运动B．在t＝1s时刻，恒力F反向C．恒力F大小为10ND．物块与水平面间的动摩擦因数为0.3【答案】ABD【详解】A．0~5m内，由v－v＝2a1x1得v＝2a1x1＋v由题图乙知2a1＝－20m/s2则a1＝－10m/s2物块做匀减速运动，故A正确；B．由题图乙知，物块的初速度v0＝10m/s，恒力F在5m处反向，在0~5m内物块运动的时间t＝＝1s即在t＝1s时刻，恒力F反向，故B正确；CD．5~13m内，由v＝2a2x2得物块的加速度a2＝＝m/s2＝4m/s2由牛顿第二定律得－F－μmg＝ma1，F－μmg＝ma2联立两式解得F＝7N，μ＝0.3故D正确，C错误。故选ABD。8．一质量为的卡丁车，沿水平路面行驶，在任意一段时间内保持牵引力不变，卡丁车每经过速度增大，某时刻关闭发动机后，卡丁车经过滑行后停止运动，整个过程中卡丁车受到的阻力为恒力，则（）A．卡丁车受到的牵引力为B．开始时卡丁车的加速度大小为C．关闭发动机这一时刻的速度大小为D．卡丁车受到的阻力为【答案】BD【详解】开始时卡丁车的加速度大小为关闭发动机后解得关闭发动机这一时刻的速度大小为加速度为卡丁车受到的阻力为加速运动时解得F=600N故选BD。9．如图所示，球筒中静置着一个羽毛球。小明左手拿着球筒，右手迅速拍打筒的上端，使筒获得向下的初速度并与左手发生相对运动，最后羽毛球（视为质点）从筒口上端出来，已知球筒质量为（不含球的质量），羽毛球质量为，球筒与手之间的滑动摩擦力为，球与筒之间的滑动摩擦力为，球头离筒的上端距离为，重力加速度g取，空气阻力忽略不计，当球筒获得一个向下的初速度后（）A．静置时，羽毛球的摩擦力为B．拍打球筒后瞬间，羽毛球受到向上的摩擦力C．拍打球筒后瞬间，羽毛球的加速度为D．仅拍打一次，羽毛球恰能出来，则筒的初速度为【答案】CD【详解】A．静置时，根据平衡条件有故A错误；B．拍打球筒后瞬间，球筒相对于羽毛球向下运动，则羽毛球给球筒的摩擦力向上，而根据牛顿第三定律可知，球筒给羽毛球的摩擦力向下，故B错误；C．拍打球筒后瞬间，对羽毛球由牛顿第二定律有解得故C正确；D．仅拍打一次，羽毛球恰能出来，则羽毛球与球筒恰好达到共速，设球筒的加速度为，筒的初速度为，则对球筒由牛顿第二定律有解得球筒做匀减速运动，羽毛球做匀加速运动，有，代入数据解得故D正确。故选CD。10．如图所示，一足够长的、倾角为37°的传送带以恒定速率稳定运行，一质量m=1kg、底部有墨粉的小物体从传送带中间某位置平行滑上传送带，取物体沿传送带向上运动方向为正方向，则物体相对地面的速度随时间变化的关系如图所示，若取，，。则下列说法正确的有（

）A．0—8s内物体位移的大小为14mB．物体与传送带间动摩擦因数C．0—4s内物体上升的高度为4mD．0—8s内物体在传送带上留下的墨迹长度为18m【答案】AD【详解】A．物体运动的位移即v—t图像与坐标轴围成的面积，A正确；B．由物体运动v—t图像可知，在2—6s内物体做匀加速直线运动，有，μmgcos37°-mgsin37°=ma经过计算有μ=0.875，B错误；C．物体运动的位移即v—t图像与坐标轴围成的面积，在0—4s内由图知，物体运动的位移为0，则在0—4s内物体上升的高度为0，C错误；D．由选项A可知，在0—8s内物体相对地面走过的位移x=14m，传送带相对地面走过的位移x′=vt=4×8m=32m则0—8s内物体在传送带上留下的墨迹长度为x=x′-x=18m，D正确。故选AD。11．如图所示，水平传送带AB长L=10m，以恒定速率v1=4m/s运行。初速度大小为v2=2m/s的小物块（可视为质点）从与传送带等高的光滑水平地面上经A点滑上传送带。小物块的质量m=1kg，物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.4，g取10m/s2。下列说法正确的是（）A．小物体不能够到达B端B．小物块在传送带上运动的过程中，距A端的最远距离为2mC．小物块离开传送带时的速度大小为4m/sD．小物体在传送带上运动时间为1s【答案】AD【详解】AB．小物块在水平方向受到摩擦力的作用产生的加速度小物块从右端滑上传送带后一直做匀减速运动，速度减为零时的位移是x，则代入数据解得所以小物块不能到达B点，速度减为零后反向做匀加速运动，则距A端的最远距离为0.5m，故A正确，B错误；C．小物块不能到达B点，速度减为零后反向做匀加速运动，由对称性可知，当速度等于2m/s时回到传送带的A端，即返回A点速度为2m/s，故C错误；D．小物块向左减速度的时间为向右加速的时间仍为t1=0.5s则物体在传送带上运动的时间为t=2t1=1s选项D正确。故选AD。12．如图所示，一小物块从长1m的水平桌面一端以初速度沿中线滑向另一端，经过1s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ，g取10m/s2。下列、μ值可能正确的是（）A．=2.5m/s B．=1.5m/sC．μ=0.28 D．μ=0.16【答案】BD【详解】AB．物块水平沿中线做匀减速直线运动，则由题干知x=1m，t=1s，v>0代入数据有v0<2m/s故A不符合题意，B符合题意；CD．对物块由牛顿第二定律由运动学公式整理有由于v0<2m/s可得μ<0.2故C不符合题意，D符合题意。故选BD。13．如图所示，一个人用与水平方向成θ=37°角的斜向下的推力F1推一个质量m=30kg的箱子匀速前进，如图（A）所示，箱子与水平地面间的动摩擦因数μ=0.5。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：（1）推力F1的大小；（2）若该人改用大小为180N，方向与水平方向成37°角斜向上的力F2拉这个静止的箱子，如图（B）所示，拉力作用2.5s后撤去，拉力撤去前的加速度的大小以及拉力撤去后箱子最多还能运动多长距离。【答案】（1）300N；（2），【详解】（1）根据平衡条件代入数据得推力F1=300N（2）根据牛顿第二定律得解得拉力撤去时速度撤去外力后，根据牛顿第二定律得，根据，14．风洞实验室中可产生方向、大小都可以调节控制的各种风力。如图所示为某风洞里模拟做实验的示意图。一质量为1kg的小球套在一根固定的直杆上，直杆与水平面夹角θ为30°。现小球在F=20N的竖直向上的风力作用下，从A点静止出发沿直杆向上运动，已知杆与球间的动摩擦因数。试求：（1）小球运动的加速度a1；（2）若风力F作用1.2s后撤去，求小球上滑过程中距A点的最大距离xm；（3）在上一问的基础上若从撤去风力F开始计时，小球经多长时间将经过距A点上方为2.25m的B点。【答案】（1）2.5m/s2；（2）2.4m；（3）0.2s，0.75s【详解】（1）在力F作用时，沿杆的方向，小球受到风力F的分力、重力的分力以及摩擦力，所以根据牛顿第二定律有解得（2）刚撤去F时，小球的速度为根据匀变速直线运动位