新教材高中物理課后落實(shí)16牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用含解析新人教版必修第一冊

題組一根據(jù)受力確定運(yùn)動(dòng)情況1．如圖所示，沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)的車廂內(nèi)懸掛一小球，懸掛小球的細(xì)繩向左偏離豎直方向，小球相對車廂靜止。關(guān)于車廂的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是()A．車廂向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．車廂向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．車廂向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D．車廂向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D[由受力分析知合力大小恒定，方向水平向右，說明車廂有向右的恒定加速度，但速度方向不確定，故D正確。]2．在交通事故的分析中，剎車線的長度是很重要的依據(jù)，剎車線是汽車剎車后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面上發(fā)生滑動(dòng)時(shí)留下的滑動(dòng)痕跡。在某次交通事故中，汽車的剎車線長度是15m，假設(shè)汽車輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為0.75，該路段限速60km/h，g取10m/s2，則汽車剎車前的速度以及是否超速的情況是()A．速度為7.5m/s，超速C．速度為15m/s，超速B．速度為15m/s，不超速D．速度為7.5m/s，不超速B[設(shè)汽車剎車后滑動(dòng)時(shí)的加速度大小為a，由牛頓第二定律得：μmg＝ma，解得a＝μg。由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移關(guān)系式v＝2ax，可得汽車剎車前的速度為v＝15m/s＝54200km/h<60km/h，所以不超速，因此B正確。]3．用30N的水平外力F拉一靜止在光滑水平面上的質(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()A．v＝7.5m/s，a＝1.5m/s2B．v＝4.5m/s，a＝1.5m/s2C．v＝4.5m/s，a＝0D．v＝7.5m/s，a＝0F30C[前3s物體由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律知a＝＝m/s2＝1.5m200m/s2,3s末物體的速度為v＝at＝1.5×3m/s＝4.5m/s；3s后，力F消失，加速度立即變0為0，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以5s末的速度仍是3s末的速度，即4.5m/s，加速度為a＝0，故C正確。]4．如圖為某小球所受的合力與時(shí)間的關(guān)系，各段的合力大小相等，作用時(shí)間相同，且一直作用下去。設(shè)小球從靜止開始運(yùn)動(dòng)，由此可判定()C[作出小球相應(yīng)的v-t圖像，如圖所示，物體的運(yùn)動(dòng)方向由速度的方向決定，小球始終向前運(yùn)動(dòng)。]個(gè)小球從靜止開始光滑斜面軌道AB勻加速下滑，然后進(jìn)入水平軌道靠慣性沖上斜面軌道CD，直銜接點(diǎn)B、C時(shí)速度的大小不m/s2，求：到速度減為零。設(shè)小球經(jīng)過水平面和兩斜面的變。下表是測出的不同時(shí)刻小球速度的大小，重力加速度g取10時(shí)刻t/s速度v/(m·s－1)03.06.09.015159.03.0(1)斜面AB的傾角是多少？(2)小球從開始下滑直至在斜面CD上速度減為零通過的[解析](1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知小球沿AB斜面下滑的加速度：00.61.21.85.0101315總路程是多少？Δv9a＝＝m/s2＝5m/s2，1Δt1.811由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：mgsinα＝ma，1a5解得：sinα＝＝＝0.5，1g10解得，斜面AB段的傾角α＝30°。3s，1小球在斜面CD上做減速運(yùn)動(dòng)的加速度大?。?－3a＝m/s2＝3m/s2，15－13315－9t＝s＝2s，33從最大速度v＝15m/s減至速度為9m/s用時(shí)：m于是，小球在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝(13－t－t)s＝8s132vv2m2m2a故小球的總路程s＝＋vt＋，2am213解得：s＝180m。](1)30°(2)180m題組二根據(jù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為4kg的物體在水平推力F的作用下[答案情況確定受力6．光滑水平面上，由靜止開始運(yùn)動(dòng)，0～2s1內(nèi)的位移為6m；質(zhì)量為2.5kg的物體在水平推力F的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，0～3s內(nèi)的2位移為9m。則F與F的比值為()12A．1∶3B．3∶4D．9∶8C．12∶5C[物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式可知，加速度為：2x2×6a＝＝m/s2＝3m/s21t212122x2×9a＝＝m/s2＝2m/s2，2t32222由牛頓第二定律得：F＝ma＝4×3N＝12N111F＝ma＝2.5×2N＝5N，222兩力之比：F∶F＝12∶5，C正確。]127．質(zhì)量為m＝3kg的木塊放在傾角為θ＝30°的足夠長斜面上，木塊可以沿斜面勻速如圖所示，若用沿斜面向上的力F作用于動(dòng)，經(jīng)過t＝2s時(shí)間物體沿斜面上升4m的距離，則推力F為(g取10m/s2)()下滑。木塊上，使其由靜止開始沿斜面向上加速運(yùn)A．42NB．6ND．36Nmgsinθ＝μmgcosθ，所以μ＝tanθ；當(dāng)在推力作用下加速上滑時(shí)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x＝12at2得a＝2m/s2，由牛頓第二定律得：F－mgsinθ－μmgcosθ＝ma，得F＝36N，D正確。]8．質(zhì)量為0.8kg的物體在一水平面上運(yùn)動(dòng)，如圖所示，a、b分別表示物體不受拉力作用和受到水平拉力作用時(shí)的v-t圖線，則拉力和摩擦力之比為()B[由題可知，圖線a表示的為僅受摩擦力時(shí)的運(yùn)動(dòng)圖線，加速度大小a＝1.5m/s2；1圖線b表示的為受水平拉力和摩擦力的運(yùn)動(dòng)圖線，加速度大小為a＝0.75m/s2；由牛頓第二2定律得ma＝F，ma＝F－F，解得F∶F＝3∶2，B正確。]1f2ff9．一質(zhì)量為m＝2kg的滑塊在傾角為θ＝30°的向右的恒力F作用于滑塊，使滑塊由內(nèi)沿斜面運(yùn)動(dòng)的位移x＝4m。(g取10m/s2)求：足夠長的斜面上以加速度a＝2.5m/s2勻加速下滑。如圖所示，若用一水平靜止開始在0～2s(1)滑塊和斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)恒力F的大小。[解析](1)根據(jù)牛頓第二定律可得3mgsinθ－μmgcosθ＝ma，解得μ＝。6(2)使滑塊沿斜面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度方向有沿斜面向上和沿斜面向下兩種可能。1由x＝at2，得加速度大小a＝2m/s2211當(dāng)加速度方向沿斜面向上時(shí)，F(xiàn)cosθ－mgsinθ－μ(Fsinθ＋mgcosθ)＝ma，1代入數(shù)據(jù)得F＝5Nmgsinθ－Fcosθ－μ(Fsinθ＋mgcosθ)＝ma143代入數(shù)據(jù)得F＝7N。376343[答案](1)6(2)N或7N510．某物理興趣小組用頻閃照相機(jī)測小球在豎直上拋過程中受到的空氣阻力。將一質(zhì)量為m的小球靠近墻面豎直向上拋出，用頻閃照相機(jī)記錄了全過程，圖甲和圖乙分別是上升過程和下降過程的頻閃照片，O是運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)。設(shè)小球所受阻力大小不變，則小球受到的阻力大小約為()11A．mg4B．mg31C．mg2D．mga3a1下C[根據(jù)Δx＝aT2，推導(dǎo)可得上升階段與下降階段的加速度之比＝，又根據(jù)牛頓第二上1定律，上升階段mg＋f＝ma，下降階段mg－f＝ma，由以上各式可得f＝mg，選項(xiàng)C正確。]2上下11．如圖所為12kg的重物相連，重物靜止于地面上，左側(cè)有一質(zhì)量為10kg的猴子，從繩子的另一端沿繩子以大小為5m/s2的加速度豎直向上爬，取g＝10m/s2，則下列說法正確的是()示，一條足夠長且不可伸長的輕繩跨過光滑輕質(zhì)定滑輪，繩的右端與一質(zhì)量A．繩上的拉力大小為50NB．重物不會離開地面C．2s末重物上升的高度為5mD．重物的加速度大小為3.2m/s2C[對猴子受力分析，受到重力和繩子的拉力，根據(jù)牛頓第二定律可得：F－mg＝ma′，解得：F＝ma′＋mg＝10×(5＋10)N＝150N，故A錯(cuò)誤；對重物受力分析可知，繩子對重物的拉力150N大于自身的重力120N，所以重物要離開地面，故B錯(cuò)誤；對重物由牛頓第二定F－Mg150－12×10律可得：F－Mg＝Ma，解得：a＝＝m/s2＝2.5m/s2。2s末重物上升的高度M1211為：h＝at2＝×2.5×22m＝5m，C正確，D錯(cuò)誤。]2212．如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy，該平面內(nèi)有AM、BM、CM三條光滑固定軌道，其中A、C兩點(diǎn)位于同一個(gè)圓上，C是圓上任意一點(diǎn)，A、M分別為此圓與y、x軸的切點(diǎn)。B點(diǎn)在y軸上且∠BMO＝60°，O′為圓心?，F(xiàn)將a、b、c三個(gè)小球分別從A、B、C點(diǎn)同時(shí)由靜止釋放，它們將沿軌道運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)，若所用時(shí)間分別為t、t、t，則t、t、t大小ABCABc關(guān)系是()A．t<t<tACBB．t＝t<tACBC．t＝t＝tACBD．由于C點(diǎn)的位置不確定，無法比較時(shí)間大小關(guān)系mgsin45°2半徑為R，對于AM段，位移x＝2R，加速度a＝＝g，根據(jù)B[設(shè)圓的m2AA12x4R8R4Rgx＝at得，t＝＝，同理t＝，t＝，故t＝t<t，B選項(xiàng)正確。]A2AA2aggAAB3CACBA13．為提高冰球運(yùn)動(dòng)員的加速能力，擋板和一面小旗，如圖所示。訓(xùn)練時(shí)，讓運(yùn)動(dòng)員和冰球都位于冰球以速度v擊出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑線的方向滑向擋板；冰球被擊出的同時(shí)，教練員在冰面上與起跑線相距s和s(s<s)處分別0110放置一個(gè)起跑線上，教練員將0運(yùn)動(dòng)員垂直于起跑線從靜止出發(fā)滑向小旗，訓(xùn)練要求當(dāng)冰球到達(dá)擋板時(shí)，運(yùn)動(dòng)員至少到達(dá)小旗處。假定運(yùn)動(dòng)員在滑行過程中做勻加速運(yùn)動(dòng)，冰球到達(dá)擋板時(shí)的速度為v；重力加速度大1小為g。求：(2)滿足訓(xùn)練要求的運(yùn)動(dòng)員的最小加速度。[解析](1)設(shè)冰球的質(zhì)量為m，冰球與冰面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，冰球的加速度為a，－μmg＝ma，a＝－μg所以2as＝v2－v，①②