新教材高中物理課時檢測23牛頓運動定律的應用（含解析）新人教版必修1

牛頓運動定律的應用(25分鐘60分)一、單項選擇題(本題共6小題,每小題5分,共30分)1.雨滴從空中由靜止落下,若雨滴下落時空氣對其的阻力隨雨滴下落速度的增大而增大,如圖所示的圖像可以正確反映出雨滴下落運動情況的是()【解析】選C。對雨滴受力分析,由牛頓第二定律得:mg-f=ma。雨滴加速下落,速度增大,阻力增大,故加速度減小,在v-t圖像中其斜率變小,故選項C正確。2.如圖所示,質(zhì)量m=1kg的物體與水平地面之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.3,當物體運動的速度為10m/s時,給物體施加一個與其速度方向相反、大小F=2N的恒力,在此恒力F的作用下(g取10m/s2) ()A.物體經(jīng)2s速度減為零B.物體經(jīng)10s速度減為零C.物體速度減為零后將向右運動D.物體速度減為零后將向左運動【解析】選A。物體受到向右的恒力和滑動摩擦力,做勻減速直線運動?；瑒幽Σ亮Υ笮閒=μFN=μmg=3N,根據(jù)牛頓第二定律得,F+f=ma,故a==m/s2=5m/s2,方向向右。物體減速到0所需的時間t==s=2s,故A正確、B錯誤。減速到零后,F<f,物體處于靜止狀態(tài),故C、D錯誤。3.一個物體在水平恒力F的作用下,由靜止開始在一個粗糙的水平面上運動,經(jīng)過時間t,速度變?yōu)関,如果要使物體的速度變?yōu)?v,下列方法正確的是()A.將水平恒力增加到2F,其他條件不變B.將物體質(zhì)量減小一半,其他條件不變C.物體質(zhì)量不變,水平恒力和作用時間都增為原來的兩倍D.將時間增加到原來的2倍,其他條件不變【解析】選D。由牛頓第二定律得F-μmg=ma,所以a=-μg,對比A、B、C三項,均不能滿足要求,故選項A、B、C均錯誤,由vt=at可得選項D正確。4.A、B兩物體以相同的初速度滑上同一粗糙水平面,若兩物體的質(zhì)量為mA>mB,兩物體與粗糙水平面間的動摩擦因數(shù)相同,則兩物體能滑行的最大距離xA與xB相比為 ()A=xB A>xBA<xB D.不能確定【解析】選A。通過分析物體在水平面上滑行時的受力情況可以知道,物體滑行時受到的滑動摩擦力μmg為合外力,由牛頓第二定律知:μmg=ma得:a=μg,可見:aA=aB。物體減速到零時滑行的距離最大,由運動學公式可得:=2aAxA,=2aBxB,又因為vA=vB,aA=aB。所以xA=xB,A正確。5.如圖所示,物體沿斜面由靜止滑下,在水平面上滑行一段距離后停止,物體與斜面和水平面間的動摩擦因數(shù)相同,斜面與水平面平滑連接。下圖中v、a、f和x分別表示物體速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程。其中正確的是()【解析】選C。物體在斜面上受重力、支持力、摩擦力作用,其摩擦力大小為f1=μmgcosθ,做初速度為零的勻加速直線運動,其v-t圖像為過原點的傾斜直線,A錯誤;加速度大小不變,B錯誤;其x-t圖像的斜率逐漸變大,D錯誤;物體到達水平面后,所受摩擦力f2=μmg>f1,做勻減速直線運動,所以正確選項為C。6.豎直上拋物體受到的空氣阻力f大小恒定,物體上升到最高點所需時間為t1,從最高點再落回拋出點所需時間為t2,上升時加速度大小為a1,下降時加速度大小為a2,則 ()1>a2,t1<t2 1>a2,t1>t21<a2,t1<t2 1<a2,t1>t2【解析】選A。上升過程中,由牛頓第二定律,得mg+f=ma1①設(shè)上升高度為h,則h=a1②下降過程,由牛頓第二定律,得mg-f=ma2③h=a2④由①②③④得,a1>a2,t1<t2,A正確。二、非選擇題(本題共2小題,共30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.(14分)在科技創(chuàng)新活動中,小華同學根據(jù)磁鐵同性相斥原理設(shè)計了用機器人操作的磁力運輸車(如圖甲所示)。在光滑水平面AB上(如圖乙所示),機器人用大小不變的電磁力F推動質(zhì)量m=1kg的小滑塊從A點由靜止開始做勻加速直線運動。小滑塊到達B點時機器人撤去電磁力F,小滑塊沖上光滑斜面(設(shè)經(jīng)過B點前后速率不變),最高能到達C點。(g取10m/s2)機器人用速度傳感器測量小滑塊在ABC過程的瞬時速度大小并記錄如下。求:t/s0……v/(m·s-1)0……(1)機器人對小滑塊作用力F的大小。(2)斜面的傾角α的大小?！窘馕觥?1)小滑塊從A到B過程中:a1==2m/s2由牛頓第二定律得:F=ma1=2N。(2)小滑塊從B到C過程中加速度大小:a2==5m/s2由牛頓第二定律得:mgsinα=ma2則α=30°。答案:(1)2N(2)30°8.(16分)某研究性學習小組利用力傳感器研究小球與豎直擋板間的作用力,實驗裝置如圖所示,已知斜面傾角為45°,光滑小球的質(zhì)量m=3kg,力傳感器固定在豎直擋板上。求:(g=10m/s2)(1)當整個裝置靜止時,力傳感器的示數(shù);(2)當整個裝置向右勻加速直線運動時,力傳感器示數(shù)為36N,此時裝置的加速度大小;(3)某次整個裝置在水平方向做勻加速直線運動時,力傳感器示數(shù)恰好為0,此時整個裝置的運動方向如何?加速度為多大?【解析】(1)以小球為研究對象,設(shè)小球與力傳感器靜止時的作用力大小為F,小球與斜面間的作用力大小為N,對小球受力分析如圖所示,由幾何關(guān)系可知:F=mg=3×10N=30N;(2)豎直方向Ncos45°=mg;水平方向F′-Nsin45°=ma;解得:a=2m/s2;(3)要使力傳感器示數(shù)為0,則有:Ncos45°=mg;Nsin45°=ma′;解得:a′=10m/s2,方向向左答案:(1)30N(2)2m/s2(3)方向向左10m/s2(15分鐘40分)9.(6分)(多選)質(zhì)量m=2kg、初速度v0=8m/s的物體沿著粗糙水平面向右運動,物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,同時物體還受到一個如圖所示的隨時間變化的水平拉力F的作用,設(shè)水平向右為拉力的正方向,且物體在t=0時刻開始運動,g取10m/s2,則以下結(jié)論正確的是 ()A.0～1s內(nèi),物體的加速度大小為2m/s2B.1～2s內(nèi),物體的加速度大小為2m/s2C.0～1s內(nèi),物體的位移為7mD.0～2s內(nèi),物體的總位移為11m【解析】選B、D。0～1s內(nèi),物體的加速度大小a1==m/s2=4m/s2,A項錯誤;1～2s內(nèi)物體的加速度大小a2==m/s2=2m/s2,B項正確;物體運動的v-t圖像如圖所示,故0～1s內(nèi)物體的位移為x1=m=6m,C項錯誤;0～2s內(nèi)物體的總位移x=x1+x2=[6+]m=11m,D項正確。10.(6分)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(shè)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,剎車過程可看作勻減速直線運動) ()N【解析】選C。汽車剎車前的速度v0=90km/h=25m/s設(shè)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。11.(6分)(多選)如圖所示,質(zhì)量為m2的物體2放在正沿平直軌道向右行駛的車廂底板上,并用豎直細繩通過光滑定滑輪連接質(zhì)量為m1的物體1,與物體1相連接的繩與豎直方向成θ角,則(物體1和物體2相對車廂靜止)()A.車廂的加速度為gtanθB.繩對物體1的拉力為C.底板對物體2的支持力為(m2-m1)gD.物體2所受底板的摩擦力為m2gsinθ【解析】選A、B。對物體1進行受力分析,且把拉力T沿水平方向、豎直方向分解,有Tcosθ=m1g,Tsinθ=m1a得T=a=gtanθ所以A、B正確。對物體2進行受力分析有N+T′=m2gf靜=m2a根據(jù)牛頓第三定律,T′=T解得N=m2g-f靜=m2gtanθ故C、D錯誤。12.(22分)如圖所示為游樂場中的大型游戲機“跳樓機”,參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上,由電動機將座椅沿光滑的豎直軌道提升到離地面40m高處,然后由靜止釋放,為研究方便,可以認為座椅沿軌道做自由落體運動s后,開始受到恒定阻力而立即做勻減速運動,且下落到離地面4m高處時速度剛好減小到零,然后再讓座椅以相當緩慢的速度穩(wěn)穩(wěn)下落,將游客送回地面,取g=10m/s2。求:(1)座椅在自由下落結(jié)束時刻的速度大小;(2)在勻減速階段,座椅對游客的作用力大小是游客體重的多少倍?！窘馕觥?1)設(shè)座椅在自由下落結(jié)束時刻的速度為v,下落時間t1s,由v=gt1代入數(shù)據(jù)解得v=12m/s即座椅在自由下落結(jié)束時刻的速度是12m/s。(2)設(shè)座椅自由下落和勻減速運動的總高度為h,總時間為t,所以h=(40-4)m=36