【講與練】高中物理人教版(2019)必修1：4.5 牛頓運動定律的應(yīng)用提能作業(yè)習題

第四章5.合格考訓練一、選擇題1．(2023·山東臨沂高一月考)物體在沿斜面向上的力F作用下，沿光滑斜面加速上滑；若某時刻突然撤去力F，則此時物體將(D)A．立即沿斜面下滑B．立即靜止不動C．立即沿斜面勻速上滑D．立即具有沿斜面向下的加速度解析：物體在沿斜面向上的力F作用下，沿光滑斜面加速上滑，速度方向沿斜面向上，若某時刻突然撤去力F，令斜面傾角為θ，對物體進行分析有mgsinθ＝ma，解得a＝gsinθ，加速度方向沿斜面向下，速度沿斜面向上，物體立即沿斜面向上做勻減速直線運動，即物體立即具有沿斜面向下的加速度。故選D。2．(2023·北京西城高一階段練習)如圖是我國航天員在天宮一號目標飛行器中進行太空授課時測量航天員質(zhì)量的實驗。航天員把自己固定在支架的一端，另外一名航天員將支架拉開到指定的位置。松手后，支架拉著航天員從靜止返回到艙壁。支架能夠產(chǎn)生一個恒定的拉力F；用光柵測速裝置，測量出支架復位的速度v和時間t，即可計算出航天員的質(zhì)量m為(B)A.eq\f(Fv,t) B．eq\f(Ft,v)C.eq\f(vt,F) D．eq\f(F,vt)解析：支架復位過程中，固定在支架上的航天員的加速度為a＝eq\f(v,t)，由牛頓第二定律可得F＝ma，聯(lián)立解得m＝eq\f(Ft,v)，故選B。3．(2023·河南鄭州高一期末)如圖所示，甲圖中質(zhì)點從豎直面內(nèi)的圓環(huán)上，沿三個不同的光滑弦1、2、3上端由靜止開始滑到環(huán)的最低點，所用的時間分別為t1、t2、t3；乙圖中質(zhì)點從豎直面內(nèi)的圓環(huán)上最高點，沿三個不同的光滑弦4、5、6由靜止開始滑到下端所用的時間分別為t4、t5、t6，則(A)A．t1＝t2＝t3，t4＝t5＝t6 B．t1<t2<t3，t4<t5<t6C．t1>t2>t3，t4>t5>t6 D．t2>t3>t1，t6>t5>t4解析：如圖甲、乙所示，質(zhì)點沿豎直面內(nèi)圓環(huán)上的任意一條光滑弦從上端由靜止滑到底端，由牛頓第二定律可知加速度為a＝gsinθ，位移為x＝2Rsinθ，由勻變速直線運動規(guī)律有x＝eq\f(1,2)at2，聯(lián)立解得下滑時間t＝2eq\r(\f(R,g))，相當于沿豎直直徑自由下落的時間，有t1＝t2＝t3，t4＝t5＝t6，故選A。4．(多選)一個靜止的質(zhì)點，在0～4s時間內(nèi)只受到力F的作用，力的方向始終在同一直線上，力F隨時間t的變化如圖所示，則關(guān)于質(zhì)點說法正確的是(BD)A．第2s末速度改變方向B．第2s末速度最大C．第3s末速度最大D．質(zhì)點一直沿正方向運動解析：0～2s時，力F的方向不變，可知質(zhì)點的加速度方向不變，質(zhì)點一直做加速直線運動；2～4s時，力F的方向反向，加速度反向，物體沿原方向做減速運動，因為兩段時間內(nèi)加速度大小和方向是對稱的，所以可得第4s末速度為零，所以第2s末速度最大，A、C錯誤，B正確；根據(jù)上面分析可得質(zhì)點速度先增大后減小，速度方向不變，一直沿正方向運動，D正確。5．(多選)(2023·山東濰坊高一統(tǒng)考期末)一質(zhì)量為50kg的游客坐在“跳樓機”內(nèi)，從40m高處自由下落，2s后開始受到恒定的阻力而立即做勻減速運動，到達地面時速度剛好減為零，g取10m/s2。則以下判斷正確的是(BD)A．游客自由下落時所受合力為0B．游客的最大速度的大小為20m/sC．游客做勻減速運動時的加速度大小為15m/s2D．游客做勻減速運動時所受阻力為1000N解析：游客自由下落時，受到合力為重力，故A錯誤；自由下落2s時速度最大，則有v＝gt＝20m/s，故B正確；自由下落2s時位移為h1＝eq\f(1,2)gt2＝20m，由速度位移公式得－2a(h－h(huán)1)＝0－v2，解得游客做勻減速運動時的加速度大小為a＝10m/s2，故C錯誤；由牛頓第二定律可得Ff－mg＝ma，游客做勻減速運動時所受阻力為Ff＝1000N，故D正確。二、非選擇題6．(2023·湖北高一階段檢測)如圖所示，一對父子在水平冰面上玩雪橇，質(zhì)量為33kg的小孩坐在10kg的雪橇上，大人用與水平方向成37°角，斜向上的大小為70N的拉力拉雪橇，5s后撤去拉力，讓雪橇自由滑行。已知雪橇與冰面的動摩擦因數(shù)為0.1，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2。求：(1)小孩所能達到的最大速度；(2)撤去拉力后，3s內(nèi)雪橇的位移是多少？答案：(1)2m/s(2)2m解析：(1)對雪橇以及小孩組成的整體受力分析，如圖所示則有Fcos37°－μFN＝(m1＋m2)a1，(m1＋m2)g＝Fsin37°＋FN，解得a1＝0.4m/s2,5s后撤去拉力時，小孩所能達到的速度最大vmax＝a1t1，解得vmax＝2m/s。(2)撤去F后對雪橇以及小孩組成的整體受力分析，如圖所示則有FN′＝(m1＋m2)g，μFN′＝(m1＋m2)a2解得a2＝1m/s2雪橇以及小孩停止運動所需時間：t0＝eq\f(vmax,a2)＝2s<t2＝3s則撤去拉力后，3s內(nèi)雪橇veq\o\al(2,max)＝2a2x，解得x＝2m。等級考訓練一、選擇題1．(2023·四川成都樹德中學高一期中)我國自主研發(fā)的“直8”消防滅火直升機，已多次在火場大顯“神威”。在某次消防滅火行動中，“直8”通過一根長繩子吊起質(zhì)量為2×103kg的水桶(包括水)，起飛時，在2s內(nèi)將水桶(包括水)由靜止開始豎直向上勻加速提升了4m，重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力，則該段時間內(nèi)繩子拉力大小為(C)A．1.6×104N B．2.0×104NC．2.4×104N D．4.8×104N解析：由勻變速直線運動規(guī)律x＝eq\f(1,2)at2，水桶(包括水)的加速度a＝eq\f(2x,t2)＝2m/s2，以水桶(包括水)為研究對象T－mg＝ma，得繩子拉力T＝mg＋ma＝2×103×10N＋2×103×2N＝2.4×104N，故C正確。2．如圖所示，質(zhì)量m＝2kg的滑塊以v0＝20m/s的初速度沿傾角θ＝37°的足夠長的斜面向上滑動，經(jīng)t＝2s滑行到最高點。g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，下列說法正確的是(A)A．滑塊運動的加速度大小為10m/s2B．滑塊運動的加速度大小為5m/s2C．滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.6D．滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.2解析：滑塊的加速度大小為a＝eq\f(v0,t)＝10m/s2，A正確，B錯誤；對滑塊受力分析有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma，解得μ＝0.5，C、D錯誤。3．(2023·山東菏澤高一統(tǒng)考期末)如圖所示裝置，位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓軌道與水平軌道面相切于M點，與豎直墻相切于A點，豎直墻上另一點B與M的連線和水平面的夾角為60°，C是圓軌道的圓心。已知在同一時刻，a、b兩球分別由A、B兩點從靜止開始沿光滑傾斜直軌道運動到M點；c球由C點自由下落到M點。則(C)A．a(chǎn)球最先到達M點B．b球最先到達M點C．c球最先到達M點D．a(chǎn)、c、b三球依次先后到達M點解析：設(shè)圓軌道半徑為R，據(jù)“等時圓”理論ta＝eq\r(\f(2x,a))＝eq\r(\f(2×2Rsinθ,gsinθ))＝eq\r(\f(4R,g))，B點在圓外，有tb>ta，c球做自由落體運動，有tc＝eq\r(\f(2R,g))，故有tc<ta<tb，故選C。4．(多選)(2023·黑龍江綏化高一?？计谀?如圖所示，四軸遙控無人機是航拍的首要選擇，極其方便。質(zhì)量m＝1kg的能夠垂直起降的小型遙控無人機，從地面上以最大升力F＝16N豎直起飛，達到最大速度6m/s所用時間為3s，后保持勻速運動。假設(shè)無人機豎直飛行時所受阻力大小不變，g取10m/s2。則該無人機(AD)A．起飛時的加速度大小為2m/s2B．在豎直上升過程中所受阻力Ff的大小為2NC．豎直向上加速階段位移大小為12mD．上升至離地面h＝30m的高空所需的最短時間為6.5s解析：根據(jù)題意，由公式v＝at可得，起飛時的加速度大小為a＝eq\f(v,t)＝2m/s2，故A正確；根據(jù)題意，由牛頓第二定律有F－Ff－mg＝ma，解得Ff＝F－ma－mg＝4N，故B錯誤；根據(jù)題意，由公式x＝v0t＋eq\f(1,2)at2可得，豎直向上加速階段位移大小為x＝eq\f(1,2)at2＝9m，故C錯誤；根據(jù)題意可知，上升至離地面h＝30m的高空，勻速行駛的位移為x1＝h－x＝21m，所用時間為t1＝eq\f(x1,v)＝3.5s，則上升至離地面h＝30m的高空所需的最短時間為t＝3s＋3.5s＝6.5s，故D正確。二、非選擇題5．(2023·北京懷柔高一統(tǒng)考期末)如圖一位滑雪者與裝備的總質(zhì)量為75kg，以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡傾角為30°，在5s的時間內(nèi)滑下的路程為60m(g取10m/s2)。求：(1)滑雪者下滑的加速度大?。?2)滑雪者2s末的速度大?。?3)滑雪者受到的阻力。答案：(1)4m/s2(2)10m/s(3)75N解析：(1)滑雪者沿山坡向下做勻加速直線運動。根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律，有x＝v0t＋eq\f(1,2)at2，解得a＝4m/s2。(2)2s末的速度v2＝v0＋at2＝2m/s＋4×2m/s＝10m/s。(3)對滑雪者進行受力分析：滑雪者在下滑過程中，受到重力mg、山坡的支持力FN以及阻力Ff的共同作用。以滑雪者為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律，沿山坡向下方向有mgsinθ－Ff＝ma解得Ff＝75N。6．(2023·廣東佛山高一統(tǒng)考期末)羽毛球筒口比較小，從球筒取球有一定的技巧。如圖所示，羽毛球愛好者從筒中取出最后一個羽毛球時，一手拿著羽毛球筒，另一個手用較大的力向下迅速敲打筒的上端，使筒獲得一個向下的初速度與手發(fā)生相對運動，里面的羽毛球就可以從上端出來。已知羽毛球筒質(zhì)量為M＝90g(不含球的質(zhì)量)，羽毛球質(zhì)量為m＝5g，羽毛球頭部離筒的上端距離為d＝6.25cm，羽毛球與筒之間的滑動摩擦力為f1＝0.1N，筒與手之間的滑動摩擦力為f2＝2.6N。(重力加速度g取10m/s2，空氣阻力忽略不計，羽毛球不會相對筒向下運動)，求：(1)當筒獲得一個初速度后，筒和羽毛球各自的加速度是多大？(2)若要敲打一次就使羽毛球頭部能到達筒口以上，筒獲得的初速度至少為多大？答案：(1)20m/s230m/s2(2)2.5m/s解析：(1)當筒獲得一個初速度后，對筒受力分析，由牛頓第二定律f1＋f2－Mg＝Ma1代入數(shù)據(jù)解得，筒的加速度大小為a1＝20m/s2方向豎直向上；對羽毛球受力分析，由牛頓第