高中物理人教版練習(xí)第四章5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用

5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用課后篇鞏固提升合格考達(dá)標(biāo)練1.在交通事故的分析中,剎車線的長(zhǎng)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(zhǎng)度是14m,假設(shè)汽車輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為0.7,g取10m/s2,則汽車剎車前的速度為()A.7m/s B.14m/s C.10m/s D.20m/s解析設(shè)汽車剎車后滑動(dòng)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)速度與位移關(guān)系式v02=2ax,可得汽車剎車前的速度為v0=2ax=2答案B2.假設(shè)汽車突然緊急制動(dòng)后所受到的阻力的大小與汽車所受的重力的大小差不多,當(dāng)汽車以20m/s的速度行駛時(shí)突然制動(dòng),它還能繼續(xù)滑動(dòng)的距離約為(重力加速度g取10m/s2)()A.40m B.20mC.10m D.5m解析根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律得,汽車剎車的加速度a=Ffm=mgm=g,則繼續(xù)滑行的距離答案B3.(2021河南焦作高一期末)從距地面h高度處由靜止釋放一小球,與地面碰撞后豎直返回且碰撞前后速率不變,返回的高度為原高度的一半,已知重力加速度為g,小球的質(zhì)量為m,運(yùn)動(dòng)過程中阻力大小不變,則小球所受阻力大小為()A.45mg B.1C.34mg D.1解析設(shè)小球所受阻力大小為Ff,落地速度大小為v,小球下落時(shí),滿足mgFf=ma1,2a1h=v2,小球反彈時(shí)滿足mg+Ff=ma2,2a2·h2=v2,聯(lián)立解得Ff=13mg,故選答案D4.某氣槍子彈的出口速度達(dá)100m/s,若氣槍的槍膛長(zhǎng)0.5m,子彈的質(zhì)量為20g,若把子彈在槍膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)看作勻變速直線運(yùn)動(dòng),則高壓氣體對(duì)子彈的平均作用力為()A.1×102N B.2×102NC.2×105N D.2×104N解析根據(jù)v2=2ax,得a=v22x=10022×0.5m/s2=1×104m/s2,答案B5.(2021湖北黃岡高一期末)給人們帶來便利的同時(shí)也帶來了很多困擾,人們對(duì)的依賴性越來越強(qiáng),有些人喜歡躺著看,經(jīng)常出現(xiàn)砸到頭部的情況。若從離人約20cm的高度無初速度掉落,砸到頭部后未反彈,頭部受到的沖擊時(shí)間約為0.2s。假定作用在人頭部的力為恒力,方向豎直向上,重力加速度g取10m/s2,下列分析不正確的是()A.剛要接觸頭部之前的速度約為2m/sB.與頭部作用時(shí)減速的加速度大小約為10m/s2C.頭部對(duì)的作用力對(duì)產(chǎn)生的加速度大小約為10m/s2D.對(duì)頭部的作用力大小約等于重力的2倍解析做自由落體運(yùn)動(dòng),故接觸頭部之前的速度約為v=2gh=2×10×0.2m/s=2m/s,A正確,不符合題意;接觸頭部之前的速度約為2m/s,砸到頭部后未反彈即末速度為0,頭部受到的沖擊時(shí)間約為0.2s,根據(jù)加速度定義a=ΔvΔt=0-20.2m/s2=10m/s2,負(fù)號(hào)表示方向向上,加速度大小為10m/s2,故B正確,不符合題意;選向上為正方向,加速度大小為10m/s2,根據(jù)牛頓第二定律Fmg=ma,解得F=2mg,F產(chǎn)生的加速度a'=Fm=2mgm=2g=20m/s2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,符合題意答案C6.一輛汽車在恒定牽引力作用下由靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng),4s內(nèi)通過8m的距離,此后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),汽車又運(yùn)動(dòng)了2s停止,已知汽車的質(zhì)量m=2×103kg,汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受的阻力大小不變,求:(1)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽車的速度大小。(2)汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受到的阻力大小。(3)汽車牽引力的大小。點(diǎn)撥汽車的運(yùn)

動(dòng)分析根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公

式求加速度確定汽車

所受各力解析(1)汽車開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則x0=v0+02t1,解得v0=2(2)汽車滑行減速過程中加速度a2=0-v0由牛頓第二定律得Ff=ma2解得Ff=4×103N。(3)開始加速過程中加速度為a1,則x0=12a1由牛頓第二定律得FFf=ma1解得F=Ff+ma1=6×103N。答案(1)4m/s(2)4×103N(3)6×103N7.質(zhì)量為m=2kg的物體靜止在水平地面上,物體與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5?，F(xiàn)在對(duì)物體施加如圖所示的力F,F=10N,θ=37°,且sin37°=0.6,cos37°=0.8。經(jīng)t=10s后撤去力F,再經(jīng)一段時(shí)間,物體靜止,g取10m/s2。求:(1)物體運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度;(2)物體運(yùn)動(dòng)的總位移大小。解析(1)撤去力F前,對(duì)物體進(jìn)行受力分析,如圖甲所示,則有Fsinθ+FN=mgFcosθFf=ma1又Ff=μFN聯(lián)立以上各式解得a1=0.5m/s2物體在t=10s撤去力F時(shí)速度最大,v=a1t=5m/s,此時(shí)物體的位移x1=12a1t2=25m(2)撤去F后,對(duì)物體進(jìn)行受力分析,如圖乙所示,則有Ff'=μFN'=μmg=ma2,解得a2=5m/s2撤去力F后,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得2a2x2=v2解得x2=2.5m故物體運(yùn)動(dòng)的總位移為x=x1+x2=27.5m。答案(1)5m/s(2)27.5m等級(jí)考提升練8.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的小球置于傾角為θ的斜面上,被一個(gè)豎直擋板擋住?，F(xiàn)用一個(gè)水平力F拉斜面,使斜面在水平面上做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng),重力加速度為g,忽略一切摩擦,以下說法正確的是()A.斜面對(duì)小球的彈力為mgB.斜面和豎直擋板對(duì)小球彈力的合力為maC.若增大加速度a,斜面對(duì)小球的彈力一定增大D.若增大加速度a,豎直擋板對(duì)小球的彈力一定增大解析對(duì)小球受力分析如圖所示。把斜面對(duì)小球的彈力FN2進(jìn)行正交分解,豎直方向有FN2cosθ=mg,水平方向有FN1FN2sinθ=ma,所以斜面對(duì)小球的彈力為FN2=mgcosθ,A正確。FN1=ma+mgtanθ。由于FN2=mgcosθ與a無關(guān),故當(dāng)增大加速度a時(shí),斜面對(duì)小球的彈力不變,擋板對(duì)小球的彈力FN1隨a增大而增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D答案AD9.(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(yùn)動(dòng),物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,同時(shí)物體還受到一個(gè)如圖所示的隨時(shí)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(shí)刻開始運(yùn)動(dòng),g取10m/s2,則以下結(jié)論正確的是()~1s內(nèi),物體的加速度大小為2m/s2~2s內(nèi),物體的加速度大小為2m/s2~1s內(nèi),物體的位移為7m~2s內(nèi),物體的總位移為11m解析0~1s內(nèi),物體的加速度大小a1=F+μmgm=6+0.1×2×102m/s2=4m/s2,A項(xiàng)錯(cuò)誤;1~2s內(nèi)物體的加速度大小a2=F'-μmgm=故0~1s內(nèi)物體的位移為x1=(4+8)×12m=6m,C項(xiàng)錯(cuò)誤;0~2s內(nèi)物體的總位移x=x1+x2=6+(4+6)答案BD10.(多選)蹦極運(yùn)動(dòng)的示意圖如圖所示,彈性繩的一端固定在O點(diǎn),另一端和運(yùn)動(dòng)員相連。運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)自由下落,至B點(diǎn)彈性繩自然伸直,經(jīng)過合力為零的C點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)D,然后彈起。整個(gè)過程中忽略空氣阻力。分析這一過程,下列表述正確的是()A.經(jīng)過B點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的速率最大B.經(jīng)過C點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的速率最大C.從C點(diǎn)到D點(diǎn),運(yùn)動(dòng)員的加速度增大D.從C點(diǎn)到D點(diǎn),運(yùn)動(dòng)員的加速度不變解析在BC段,運(yùn)動(dòng)員所受重力大于彈力,向下做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)a=0時(shí),速度最大,即在C點(diǎn)時(shí)速度最大,選項(xiàng)B正確。在CD段,彈力大于重力,運(yùn)動(dòng)員做加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確。答案BC11.如圖所示,質(zhì)量為m=3kg的木塊放在固定的傾角為θ=30°的足夠長(zhǎng)斜面上,木塊可以沿斜面勻速下滑。若用沿斜面向上的力F作用于木塊上,使其由靜止開始沿斜面向上加速運(yùn)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)()A.42N B.6N C.21N D.36N解析因木塊能沿斜面勻速下滑,由平衡條件知mgsinθ=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Fmgsinθμmgcosθ=ma,解得F=36N,D答案D12.(2021山東聊城高一期末)民航客機(jī)都有緊急出口,發(fā)生意外情況的飛機(jī)緊急著陸后,打開緊急出口,狹長(zhǎng)的氣囊會(huì)自動(dòng)充氣,形成一條連接出口與地面的斜面,人員可沿斜面滑行到地面,如圖所示。假設(shè)某型號(hào)的飛機(jī)艙口下沿距地面高度為3.6m,氣囊所形成的斜面長(zhǎng)度為6m,一個(gè)質(zhì)量為60kg的人在氣囊頂端由靜止沿斜面滑下時(shí),可視為勻加速直線運(yùn)動(dòng),已知人沿氣囊下滑時(shí)所受的阻力為120N,g取10m/s2。下列說法正確的是()A.人滑至氣囊底端時(shí)的速度大小為8m/sB.人滑至氣囊底端時(shí)的速度大小為43m/sC.人下滑過程所經(jīng)歷的時(shí)間約為3sD.人下滑過程所經(jīng)歷的時(shí)間約為1s解析設(shè)斜面的傾角為θ,則有sinθ=hL=3.66=0.6,根據(jù)牛頓第二定律可得mgsinθFf=ma,解得加速度a=4m/s2;根據(jù)速度位移公式v2=2aL,可得人滑至氣囊底端時(shí)的速度大小為v=2aL=2×4×6m/s=43m/s,故A錯(cuò)誤,B正確。根據(jù)位移時(shí)間公式可得L=12at2,解得人下滑過程所經(jīng)歷的時(shí)間為t=答案B13.一架航模遙控飛行器如圖所示,其質(zhì)量m=2kg,動(dòng)力系統(tǒng)提供的恒定升力F=28N。試飛時(shí),飛行器從地面由靜止開始豎直上升。設(shè)飛行器飛行時(shí)所受的空氣阻力恒為Ff=4N,g取10m/s2。(1)第一次試飛,飛行器飛行t1=8s時(shí)到達(dá)的高度H等于多少?(2)第二次試飛,飛行器飛行t2=6s時(shí)遙控器出現(xiàn)故障,飛行器立即失去升力,求飛行器減速上升階段的加速度的大小。解析(1)第一次飛行中,設(shè)加速度為a1由牛頓第二定律得FmgFf=ma1飛行器上升的高度H=12a1以上兩式代入數(shù)據(jù)解得H=64m。(2)第二次飛行中,設(shè)失去升力后的加速度為a2由牛頓第二定律得mg+Ff=ma2代入數(shù)據(jù)解得a2=12m/s2,方向向下。答案(1)64m(2)12m/s214.(2021廣東汕頭高一期末)如圖所示是一架吊機(jī)將卡車上某貨物起吊到輪船上的過程的示意圖。已知該貨物質(zhì)量為500kg,貨物在卡車上初位置A和最終到輪船上位置B的離地高度均為2m,A、B之間的距離為28m,被吊起的最大高度為20m。假設(shè)貨物只在豎直方向和水平方向運(yùn)動(dòng),且速度變?yōu)榱愫笤傧蛄硪环较蜻\(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過程中加速和減速的最大加速度均為2m/s2,在水平方向的最大速度為2m/s,不計(jì)空氣阻力。若要使貨物運(yùn)送時(shí)間最短,求:(1)上升過程中的最大速度;(2)貨物從A到B過程的總時(shí)間;(3)貨物上升過程中受