高中物理人教新版必修一第4章章末能力檢測(cè)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用Word版含解析

牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用1.(2022·寧波模擬)在下列器材中,測(cè)量的物理量不是國(guó)際單位制的基本量的是 ()【解析】選C。托盤(pán)天平是測(cè)量質(zhì)量的儀器,是測(cè)量的力學(xué)基本量,A不符合題意;電流表是測(cè)量電流的,是測(cè)量電學(xué)基本量的,B不符合題意;測(cè)力計(jì)是測(cè)量力的儀器,力不是基本物理量,C符合題意;秒表是測(cè)量時(shí)間的儀器,是測(cè)量的力學(xué)基本量,D不符合題意。故選C。2.在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中,如將真空玻璃管中的羽毛和管外空氣中的鐵球同時(shí)從相同的高度由靜止釋放,若下落過(guò)程中羽毛和鐵球均未發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是 ()A.羽毛先落地B.鐵球先落地C.羽毛和鐵球同時(shí)落地D.無(wú)法判斷哪個(gè)先落地【解析】選A。羽毛在真空中只受重力作用,根據(jù)牛頓第二定律F=ma可得:mg=ma1,即a1=g;鐵球在管外空氣中受重力、空氣阻力的作用,根據(jù)牛頓第二定律F=ma可得:m′g-f=m′a2,即a2=g-fm'<g,根據(jù)h=12at2,可知羽毛先落地,3.如圖所示是采用動(dòng)力學(xué)方法測(cè)量空間站質(zhì)量的原理圖,若已知飛船質(zhì)量為m1,其推進(jìn)器的平均推力為F。在飛船與空間站對(duì)接后,在推進(jìn)器工作時(shí)測(cè)出飛船和空間站一起運(yùn)動(dòng)的加速度為a,則空間站的質(zhì)量m2為 ()A.Fa+m1 Fa 【解析】選B。對(duì)整體分析,根據(jù)牛頓第二定律得,m1+m2=Fa,則空間站的質(zhì)量m2=Fa-m1,故B正確,A、C、4.靜止在粗糙水平面上的物體A,受到如圖乙所示水平向右的外力F作用,關(guān)于其運(yùn)動(dòng)情況,下列描述錯(cuò)誤的是 ()A.在0～1s內(nèi),物體A可能始終靜止B.在0～1s內(nèi),物體A可能先靜止后做變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C.在1～3s內(nèi),物體A可能做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D.在3～4s內(nèi),物體A可能做加速度增大的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)【解析】選D。物體在整個(gè)過(guò)程中水平方向受拉力和摩擦力作用。若物體在0～1s內(nèi)處于靜止,由圖象可知在1s末外力達(dá)到最大,此后外力均不超過(guò)該值,所以物體將可能始終處于靜止?fàn)顟B(tài),故A說(shuō)法正確;在0～1s內(nèi),開(kāi)始時(shí)外力較小,物體將處于靜止?fàn)顟B(tài),隨著外力逐漸增大,根據(jù)牛頓第二定律F-f=ma可知,物體將做加速度不斷增大的加速運(yùn)動(dòng),故B說(shuō)法正確;在1～3s內(nèi),物體所受的外力不變,根據(jù)牛頓第二定律F-f=ma可知,物體可能做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),故C說(shuō)法正確;在3～4s內(nèi),物體所受的外力減小,根據(jù)牛頓第二定律F-f=ma可知,物體不可能做加速度增大的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),故D說(shuō)法錯(cuò)誤。所以選D。5.(2022·衢州模擬)跨過(guò)定滑輪的繩的一端掛一吊板,另一端被吊板上的人拉住,如圖所示。已知人的質(zhì)量為70kg,吊板的質(zhì)量為10kg,繩及定滑輪的質(zhì)量、滑輪的摩擦均可不計(jì),取重力加速度g=10m/s2。當(dāng)人以440N的力拉繩時(shí),人與吊板的加速度a和人對(duì)吊板的壓力FN分別為 ()=m/s2,FN=260N=m/s2,FN=330N=m/s2,FN=110N=m/s2,FN=50N【解析】選B。因?yàn)槿伺c板共同運(yùn)動(dòng),所以可取人與板為整體進(jìn)行研究,其受力為:整體向下的重力、兩根繩子的拉力,所以由牛頓第二定律得2F-(M+m)g=(M+m)a,解得a=2FM+m-g,得a=m/s2,方向豎直向上;隔離人并受力分析知人受豎直向下的重力,繩子向上的拉力與板對(duì)人的支持力,由牛頓第二定律得:F+FN-Mg=Ma,代入數(shù)據(jù)得FN=Ma+Mg-F=330N,由牛頓第三定律可知人對(duì)板的壓力與板對(duì)人的支持力為一對(duì)作用力與反作用力,所以可知人對(duì)板的壓力為330N。A、C、D錯(cuò)誤,B正確6.質(zhì)量為m=60kg的同學(xué),雙手抓住單杠做引體向上,他的重心的速率隨時(shí)間變化的圖象如圖所示。g取10m/s2,由圖象可知 ()=s時(shí)他的加速度為3m/s2=s他處于超重狀態(tài)=s時(shí)他受到單杠的作用力的大小是620N=s時(shí)他處于超重狀態(tài)【解析】選B。根據(jù)速度圖象斜率表示加速度可知,t=s時(shí),他的加速度為m/s2,A錯(cuò)誤;t=s時(shí)他向上做加速運(yùn)動(dòng),加速度方向豎直向上,他處于超重狀態(tài),B正確;t=s時(shí)他的加速度為0,他受到的單杠的作用力剛好等于重力600N,C錯(cuò)誤;t=s時(shí)他向上做減速運(yùn)動(dòng),加速度方向向下,他處于失重狀態(tài),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7.如圖所示,質(zhì)量相等的A、B兩小球分別連在輕繩兩端,A球的一端與輕彈簧相連,彈簧的另一端固定在傾角為30°的光滑斜面頂端,重力加速度大小為g。下列說(shuō)法正確的是 ()A.剪斷輕繩的瞬間,A的加速度為零,B的加速度大小為gB.剪斷輕繩的瞬間,A、B的加速度大小均為12C.剪斷輕繩的瞬間,A、B的加速度均為零D.剪斷輕繩的瞬間,A的加速度為零,B的加速度大小為g【解析】選B。設(shè)小球的質(zhì)量為m,對(duì)整體分析,彈簧的彈力F=2mgsin30°=mg,剪斷細(xì)線(xiàn)的瞬間,彈簧的彈力不變,對(duì)A分析,aA=F-mgsin30°m=1mgsin30°m=12g,故B正確,A、C、8.如圖所示為英國(guó)人阿特伍德設(shè)計(jì)的裝置,不考慮繩與滑輪的質(zhì)量,不計(jì)軸承、繩與滑輪間的摩擦。初始時(shí)兩人均站在水平地面上,當(dāng)位于左側(cè)的甲用力向上攀爬時(shí),位于右側(cè)的乙始終用力抓住繩子,最終至少一人能到達(dá)滑輪。下列說(shuō)法中正確的是 ()A.若甲的質(zhì)量較大,則乙先到達(dá)滑輪B.若甲的質(zhì)量較大,則甲、乙同時(shí)到達(dá)滑輪C.若甲、乙質(zhì)量相同,則乙先到達(dá)滑輪D.若甲、乙質(zhì)量相同,則甲先到達(dá)滑輪【解析】選A。由于滑輪光滑,甲拉繩子的力等于繩子拉乙的力,若甲的質(zhì)量大,則甲拉繩子的力等于乙受到的繩子拉力,得甲攀爬時(shí)乙的加速度大于甲,所以乙會(huì)先到達(dá)滑輪,A正確,B錯(cuò)誤;若甲、乙的質(zhì)量相同,甲用力向上攀爬時(shí),甲拉繩子的力等于繩子拉乙的力,甲、乙具有相同的加速度和速度,所以甲、乙應(yīng)同時(shí)到達(dá)滑輪,C、D錯(cuò)誤。9.(多選)(2022·臺(tái)州模擬)如圖所示,一物體沿傾角為θ=37°的固定粗糙斜面由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),同時(shí)受到水平向右的風(fēng)力作用,水平風(fēng)力的大小與風(fēng)速成正比,物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度a與風(fēng)速v的關(guān)系如圖(b)所示,則(sin37°=,cos37°=,g取10m/s2) ()A.當(dāng)風(fēng)速為3m/s時(shí),物體沿斜面向下運(yùn)動(dòng)B.當(dāng)風(fēng)速為5m/s時(shí),物體與斜面間無(wú)摩擦力作用C.當(dāng)風(fēng)速為5m/s時(shí),物體開(kāi)始沿斜面向上運(yùn)動(dòng)D.物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為【解析】選A、D。由圖看出,當(dāng)風(fēng)速為5m/s時(shí),加速度為零,物體沿斜面向下做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),當(dāng)風(fēng)速為3m/s時(shí),風(fēng)力減小,則物體應(yīng)沿斜面向下運(yùn)動(dòng),A正確;設(shè)風(fēng)速為v時(shí),風(fēng)力為kv,當(dāng)風(fēng)速為5m/s時(shí),物體的受力情況如圖所示,可見(jiàn)斜面對(duì)物體有支持力,則物體與斜面間有摩擦力作用,B錯(cuò)誤;當(dāng)風(fēng)速為5m/s時(shí),物體的加速度為零,開(kāi)始沿斜面向下做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤;由圖知:v=0時(shí),a=4m/s2,此時(shí)風(fēng)力為零,物體沿斜面向下運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律得:mgsin37°-μmgcos37°=ma,代入解得μ=,D正確。10.我國(guó)“蛟龍?zhí)枴痹谀炒卧囼?yàn)時(shí),深潛器內(nèi)的顯示屏上顯示出了從水面開(kāi)始下潛到最后返回水面的10min內(nèi)全過(guò)程的v-t圖(由于某種原因軸上方的縱軸刻度沒(méi)有顯示),則下列說(shuō)法中不正確的是 ()A.全過(guò)程中“蛟龍?zhí)枴钡淖畲蠹铀俣仁?30m/sB.全過(guò)程中“蛟龍?zhí)枴钡钠骄俾适莔/sC.“蛟龍?zhí)枴鄙仙鬟^(guò)程的最大速度是3m/sD.在6～10min潛水員會(huì)先感到超重,后感到失重【解析】選B。v-t圖象的斜率表示加速度,0～1min內(nèi)和3～4min內(nèi)加速度最大,最大加速度是a=-2-01×60m/s2=-130m/s2,故A正確;根據(jù)v-t曲線(xiàn)的面積表示位移,在t=4min時(shí)到達(dá)最大深度為h=12(2×60+4×60)×m=360m,則上浮的位移h=12×(10-6)×60×vm=360m,vm=3m/s,故C正確;全過(guò)程中“蛟龍?zhí)枴钡穆烦虨?20m,則平均速率是st=360×210×60m/s=m/s,故B錯(cuò)誤;潛水員在6～8min的時(shí)間段內(nèi),根據(jù)速度圖象得加速度方向向上,11.(2022·紹興模擬)在墨爾本Avalon機(jī)場(chǎng)曾舉辦過(guò)電動(dòng)汽車(chē)和飛機(jī)的競(jìng)速比賽。出場(chǎng)的電動(dòng)汽車(chē)P90D是特斯拉全系Models車(chē)型中性能最強(qiáng)的一款,在Ludicrous瘋狂加速模式下,其百公里加速時(shí)間僅為s(時(shí)速?gòu)?到100km/h);空載的波音737客機(jī)質(zhì)量m=60t,配備了兩臺(tái)CFM56-7B20型渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),加速過(guò)程中所受的阻力為其重力的倍,加速度為3m/s2,在跑道上的起飛速度為252km/h。比賽開(kāi)始,特斯拉汽車(chē)一馬當(dāng)先,但900m后被波音737客機(jī)追上。求:(1)ModelsP90D瘋狂模式下的加速度;(2)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明飛機(jī)在追上汽車(chē)時(shí)有沒(méi)有起飛?(3)一臺(tái)CFM56-7B20型渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推力為多大?【解析】(1)根據(jù)題意可得v0=0,vt=100km/h,t=s根據(jù)加速度的定義式可得a=vt-v0t(2)飛機(jī)加速過(guò)程,根據(jù)v2=2a飛x可得v=5400比較可知v>70m/s(=252km/h),飛機(jī)已經(jīng)離開(kāi)地面;(3)設(shè)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的總推力為F,飛機(jī)所受阻力為f=根據(jù)F-f=ma飛,代入數(shù)據(jù)解得F=×105N則一臺(tái)CFM56-7B20型渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推力為F1=F2=×105N答案:(1)m/s2(2)飛機(jī)在追上汽車(chē)時(shí)已經(jīng)起飛(3)×105N12.如圖所示,質(zhì)量為M=2kg的長(zhǎng)木板靜止在光滑水平面上,現(xiàn)有一質(zhì)量m=1kg的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以v0=m/s的初速度從左端沿木板上表面沖上木板,帶動(dòng)木板一起向前滑動(dòng)。已知滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,重力加速度g取10m/s2。求:(1)滑塊在木板上滑動(dòng)過(guò)程中,長(zhǎng)木板受到的摩擦力大小f和方向;(2)滑塊在木板上滑動(dòng)過(guò)程中,滑塊加速度大小;(3)若長(zhǎng)木板足夠長(zhǎng),滑塊與長(zhǎng)木板達(dá)到的共同速度v;(4)小滑塊與長(zhǎng)木板速度相等時(shí),小滑塊相對(duì)長(zhǎng)木板滑行的距離L。【解析】(1)滑塊所受摩擦力為:f=μmg=1N,f方向向左,由牛頓第三定律知,滑塊對(duì)木板的摩擦力:f′=f=1N,方向向右;(2)相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中,小滑塊在水平方向只受木板摩擦力作用,由牛頓第二定律得:μmg=ma1,得a1=μg=1m/s2;(3