習題3：用牛頓運動定律解決問題

用牛頓運動定律解決問題(一)習題一、選擇題(本大題共6小題,每小題5分,共30分)1.粗糙水平面上的物體在水平拉力F作用下做勻加速直線運動,現(xiàn)使F不斷減小,則在滑動過程中()A.物體的加速度不斷減小,速度不斷增大B.物體的加速度不斷增大,速度不斷減小C.物體的加速度先變大再變小,速度先變小再變大D.物體的加速度先變小再變大,速度先變大再變小2.假設灑水車的牽引力不變且所受阻力與車重成正比,未灑水時,做勻速行駛,灑水時它的運動將是()A.做變加速運動B.做初速度不為零的勻加速直線運動C.做勻減速運動D.繼續(xù)保持勻速直線運動3.行車過程中,如果車距不夠,剎車不及時,汽車將發(fā)生碰撞,車里的人可能受到傷害。為了盡可能地減輕碰撞所引起的傷害,人們設計了安全帶。假定乘客質(zhì)量為70kg,汽車車速為90km/h,從踩下剎車閘到車完全停止需要的時間為5s,安全帶對乘客的平均作用力大小約為(不計人與座椅間的摩擦)() 4.如圖所示為某小球所受的合力與時間的關系,各段的合力大小相同,作用時間相同,且一直作用下去,設小球從靜止開始運動,由此可判定()A.小球向前運動,再返回停止B.小球向前運動再返回不會停止C.小球始終向前運動D.小球向前運動一段時間后停止5.(2022·長春高一檢測)如圖所示,在光滑的水平桌面上有一物體A,通過繩子與物體B相連,假設繩子的質(zhì)量以及繩子與定滑輪之間的摩擦力都可以忽略不計,繩子不可伸長。如果mB=3mA,則繩子對物體A的拉力大小為() 6.(2022·成都高一檢測)某消防隊員從一平臺上跳下,下落2m后雙腳觸地,接著他用雙腳彎曲的方法緩沖,使自身重心又下降了,在著地過程中地面對他雙腳的平均作用力估計為()A.自身所受重力的2倍 B.自身所受重力的5倍C.自身所受重力的8倍 D.自身所受重力的10倍二、非選擇題(本大題共2小題,共20分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)7.(8分)在水平地面上有一質(zhì)量為2kg的物體在水平拉力F的作用下由靜止開始運動,10s后拉力大小減為,該物體的運動速度隨時間t的變化規(guī)律如圖所示(g取10m/s2),求:(1)物體受到的拉力F的大小;(2)物體與地面之間的動摩擦因數(shù)。8.(12分)一輛質(zhì)量為100t的機車,從停車場出發(fā)經(jīng)225m后速度達到54km/h。此時,司機關閉發(fā)動機,讓機車進站。機車又行駛了125m才停在站上,設機車所受的阻力保持不變,求機車關閉發(fā)動機前所受的牽引力。答案解析1.【解析】選D。合外力決定加速度的大小,滑動中的物體所受合外力是拉力和地面摩擦力的合力,因為F逐漸減小,所以合外力先減小后反向增大;而速度是增大還是減小與加速度的大小無關,而是要看加速度與速度的方向是否相同,前一階段加速度與速度方向同向,所以速度增大,后一階段加速度與速度方向相反,所以后來速度減小,因此D正確。2.【解析】選A。a===-kg,灑水時質(zhì)量m減小,則a變大,所以灑水車做加速度變大的加速運動,故A正確。3.【解析】選C。汽車的速度v0=90km/h=25m/s;設汽車勻減速的加速度大小為a,則a==5m/s2;對乘客應用牛頓第二定律可得:F=ma=70×5N=350N,所以C正確。4.【解析】選C。作出相應的小球的v-t圖像如圖所示,物體的運動方向由速度的方向決定,由圖像可以看出,小球的速度方向始終沒有變化,故小球始終向前運動,故選C。5.【解析】選B。對A、B整體進行分析,根據(jù)牛頓第二定律mBg=(mA+mB)a,對物體A,設繩的拉力為F,由牛頓第二定律得,F=mAa,解得F=mAg,故B正確。6.【解析】選B。由自由落體v2=2gH,緩沖減速v2=2ah,由牛頓第二定律F-mg=ma,解得F=mg(1+)=5mg,故B正確?！咀兪絺溥x】用30N的水平外力F,拉一靜止在光滑的水平面上質(zhì)量為20kg的物體,力F作用3s后消失,則第5s末物體的速度和加速度分別是()=s,a=s2=s,a=s2=s,a=0=s,a=0【解析】選C。前3s物體由靜止開始做勻加速直線運動,由牛頓第二定律得:F=ma,解得:a==m/s2=s2,3s末物體的速度為v=at=×3m/s=s;3s后,力F消失,由牛頓第二定律可知加速度立即為0,物體做勻速直線運動,所以5s末的速度仍是3s末的速度,即s,加速度為a=0,故C正確。7.【解析】由v-t圖像可知,物體的運動分兩個過程,設勻加速運動過程的加速度為a1,勻減速運動過程的加速度為a2,則由題圖知a1=m/s2=s2①a2=m/s2=-2m/s2②兩過程物體受力分別如圖甲、乙所示。加速過程:F-μmg=ma1③減速過程:-μmg=ma2(或μmg-=m|a2|)④聯(lián)立③④解得F=,μ=答案:(1)8.4N(2)8.【解題指南】解答本題應注意以下兩點:(1)機車關閉發(fā)動機前后所受阻力始終不變。(2)機車關閉發(fā)動機前做初速度為零的勻加速運動,關閉發(fā)動機后,汽車做勻減速運動。【解析】設機車在加速階段的加速度為a1,減速階段的加速度為a2則:v2=2a1x1,v2=2a2x2解得a1=s2,a2=s2由牛頓第二定律得F-Ff=ma1,Ff=ma2解得:F=×105N。答案:×105N【總結(jié)提升】解決動力學問題的關鍵解決動力學問題時,受力分析