主題一 運動和力 第五節(jié) 牛頓運動定律及其應(yīng)用（解析版）

主題一運動和力第五節(jié)牛頓運動定律及其應(yīng)用（解析版）選擇題1.如圖，兩物塊P、Q置于水平地面上，其質(zhì)量分別為m、2m，兩者之間用水平輕繩連接。兩物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度大小為g，現(xiàn)對Q施加一水平向右的拉力F，使兩物塊做勻加速直線運動，輕繩的張力大小為A. B. C. D.【答案】D【解析】根據(jù)牛頓第二定律，對PQ的整體:F－μ·3mg＝3ma；對物體P:T－μmg＝ma；解得，故選D.2.如圖，輕彈簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物塊P，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上，使其向上做勻加速直線運動，以x表示P離開靜止位置的位移，在彈簧恢復(fù)原長前，下列表示F和x之間關(guān)系的圖像可能正確的是【答案】A【解析】本題考查牛頓運動定律、勻變速直線運動規(guī)律、力隨位移變化的圖線及其相關(guān)的知識點。由牛頓運動定律，F(xiàn)-mg+F彈=ma，F(xiàn)彈=k(x0-x),kx0=mg，聯(lián)立解得F=ma+kx，對比題給的四個圖象，可能正確的是A。3.根據(jù)牛頓第二定律，下列敘述正確的是A.物體加速度的大小跟它的質(zhì)量和速度大小的乘積成反比B.物體所受合力必須達到一定值時，才能使物體產(chǎn)生加速度C.物體加速度的大小跟它所受作用力中任一個的大小成正比D.當物體質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時，物體水平加速度大小與其質(zhì)量成反比【答案】D【解析】根據(jù)牛頓第二定律得知：物體加速度的大小跟質(zhì)量成反比，與速度無關(guān)，故A錯誤；力是產(chǎn)生加速度的原因，只要有力，就產(chǎn)生加速度，力與加速度是瞬時對應(yīng)的關(guān)系，故B錯誤；物體加速度的大小跟物體所受的合外力成正比，而不是跟它的所受作用力中的任一個的大小成正比，故C錯誤；當物體質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時，根據(jù)牛頓第二定律F=ma可知，物體水平加速度大小與其質(zhì)量成反比。故D正確。故選D4.應(yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學習更加有趣和深入，例如平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運動，直至將物體拋出。對此現(xiàn)象分析正確的是A.受托物體向上運動的過程中，物體始終處于超重狀態(tài)B.受托物體向上運動的過程中，物體始終處于失重狀態(tài)C.在物體離開手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度D.在物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度【答案】D【解析】受托物體向上運動，開始階段一定先向上加速，加速度向上，物體處于超重狀態(tài)，但后面的運動是不確定的，可以是加速的，減速的，也可以是勻速的，不一定處于超重狀態(tài)，A、B均錯誤；物體離開手的瞬間或之后，物體的加速度等于重力加速度，C錯誤；在物體離開手的瞬間，手的速度變化一定比物體快，所以其加速度一定大于物體的加速度，即大于重力加速度，D正確。5如圖，在水平面上的箱子內(nèi)，帶異種電荷的小球a、b用絕緣細線分別系于上、下兩邊，處于靜止狀態(tài)。地面受到的壓力為N，球b所受細線的拉力為F。剪斷連接球b的細線后，在球b上升過程中地面受到的壓力A.小于N B.等于N C.等于N+FD.大于N+F【答案】D【解析】以箱子和a合在一起為研究對象，設(shè)其質(zhì)量為M，剪斷連接球b的細線前，則N=Mg－F+Fe，其中Fe表示b對a的庫侖力，也即為b對a和箱子整體的庫侖力；剪斷連接球b的細線后，則N’=Mg+Fe’，又由于在球b上升過程中庫侖力變大(距離變近)，所以N’>N+F，所以D正確；6.A.OA方向 B.OB方向 C.OC方向 D.OD方向【答案】D【解析】據(jù)題意可知，小車向右做勻加速直線運動，由于球固定在桿上，而桿固定在小車上，則三者屬于同一整體，根據(jù)整體法和隔離法的關(guān)系分析可知，球和小車的加速度相同，所以球的加速度也應(yīng)該向右，故選項D正確。7伽利略根據(jù)小球在斜面上運動的實驗和理想實驗，提出了慣性的概念，從而奠定了牛頓力學的基礎(chǔ)。早期物理學家關(guān)于慣性有下列說法，其中正確的是A.物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性B.沒有力作用，物體只能處于靜止狀態(tài)C.行星在圓周軌道上保持勻速率運動的性質(zhì)是慣性D.運動物體如果沒有受到力的作用，將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動【答案】AD【解析】任何物體都有保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì)，叫著慣性，所以物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性，故A正確；沒有力作用，物體可以做勻速直線運動，故B錯誤；慣性是保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì)，圓周運動速度是改變的，故C錯誤；運動的物體在不受力時，將保持勻速直線運動，故D正確；故選AD。8.一質(zhì)點做勻速直線運動，現(xiàn)對其施加一恒力，且原來作用在質(zhì)點上的力不發(fā)生改變，則A.質(zhì)點速度的方向總是與該恒力的方向相同B.質(zhì)點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C.質(zhì)點加速度的方向總是與該恒力的方向相同D.質(zhì)點單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變【答案】BC【解析】因為原來質(zhì)點做勻速直線運動，合外力為0，現(xiàn)在施加一恒力，質(zhì)點所受的合力就是這個恒力，所以質(zhì)點可能做勻變速直線運動，也有可能做勻變速曲線運動，這個過程中加速度不變，速度的變化率不變。但若做勻變速曲線運動，單位時間內(nèi)速率的變化量是變化的。故C正確，D錯誤。若做勻變速曲線運動，則質(zhì)點速度的方向不會總是與該恒力的方向相同，故A錯誤；不管做勻變速直線運動，還是做勻變速曲線運動，質(zhì)點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直，故B正確。9.如圖所示，將兩相同的木塊a、b置于粗糙的水平地面上，中間用一輕彈簧連接，兩側(cè)用細繩固定于墻壁。開始時a、b均靜止。彈簧處于伸長狀態(tài)，兩細繩均有拉力，a所受摩擦力Ffa≠0，b所受摩擦力Ffb=0，現(xiàn)將右側(cè)細繩剪斷，則剪斷瞬間A.Ffa大小不變B.Ffa方向改變C.Ffb仍然為零D.Ffb方向向右【答案】AD【解析】將右側(cè)細繩剪斷，則剪斷瞬間，彈簧的彈力的大小不變，速度不能突變，故b仍靜止，彈簧對木塊b作用力方向向左，所以b所受摩擦力Ffb方向應(yīng)該向右；由于彈簧彈力不能發(fā)生突變，剪斷瞬間，彈簧彈力不變，a的受力的情況不變，所受摩擦力也不變，所以選項AD正確。10.如圖所示，物塊a、b和c的質(zhì)量相同，a和b、b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連，通過系在a上的細線懸掛于固定點O；整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)；現(xiàn)將細繩剪斷，將物塊a的加速度記為a1，S1和S2相對原長的伸長分別為△l1和△l2，重力加速度大小為g，在剪斷瞬間A.a1=3gB.a1=0C.△l1=2△l2D.△l1=△l2【答案】AC【解析】設(shè)物體的質(zhì)量為m，剪斷細繩的瞬間，繩子的拉力消失，彈簧還沒有來得及改變，所以剪斷細繩的瞬間a受到重力和彈簧S1的拉力T1，剪斷前對bc和彈簧組成的整體分析可知，故a受到的合力，故加速度，A正確，B錯誤；設(shè)彈簧S2的拉力為T2，則，根據(jù)胡克定律可得，C正確，D錯誤。非選擇題：11.如圖所示，質(zhì)量相等的物塊A和B疊放在水平地面上，左邊緣對齊.A與B、B與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ。先敲擊A，A立即獲得水平向右的初速度，在B上滑動距離L后停下。接著敲擊B，B立即獲得水平向右的初速度，A、B都向右運動，左邊緣再次對齊時恰好相對靜止，此后兩者一起運動至停下.最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g.求：(1)A被敲擊后獲得的初速度大小vA；(2)在左邊緣再次對齊的前、后，B運動加速度的大小aB、aB'；(3)B被敲擊后獲得的初速度大小vB.【答案】(1)；(2)aB=3μg，aB′=μg；(3)【解析】(1)由牛頓運動定律知，A加速度的大小aA=μg勻變速直線運動2aAL=vA2解得(2)設(shè)A、B的質(zhì)量均為m對齊前，B所受合外力大小F=3μmg由牛頓運動定律F=maB，得aB=3μg對齊后，A、B所受合外力大小F′=2μmg由牛頓運動定律F′=2maB′，得aB′=μg(3)經(jīng)過時間t，A、B達到共同速度v，位移分別為xA、xB，A加速度的大小等于aA則v=aAt，v=vB–aBt且xB–xA=L解得。12.完全由我國自行設(shè)計、建造的國產(chǎn)新型航空母艦已完成多次海試，并取得成功。航母上的艦載機采用滑躍式起飛，故甲板是由水平甲板和上翹甲板兩部分構(gòu)成，如圖1所示。為了便于研究艦載機的起飛過程，假設(shè)上翹甲板BC是與水平甲板AB相切的一段圓弧，示意如圖2，AB長，BC水平投影，圖中C點切線方向與水平方向的夾角()。若艦載機從點由靜止開始做勻加速直線運動，經(jīng)到達B點進入BC。已知飛行員的質(zhì)量，，求(1)艦載機水平運動的過程中，飛行員受到的水平力所做功W；(2)艦載機剛進入BC時，飛行員受到豎直向上的壓力FN多大?！敬鸢浮?1)；(2)【解析】【詳解】(1)艦載機由靜止開始做勻加速直線運動，設(shè)其剛進入上翹甲板時的速度為，則有①根據(jù)動能定理，有②聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)，得③(2)設(shè)上翹甲板所對應(yīng)的圓弧半徑為，根據(jù)幾何關(guān)系，有④由牛頓第二定律，有⑤聯(lián)立①④⑤式，代入數(shù)據(jù)，得⑥13.牛頓第一定律表明，力是物體發(fā)生變化的原因；該定律引出的一個重要概念是。【答案】運動狀態(tài)；慣性【解析】牛頓第一定律內(nèi)容即一切物體在不受力的作用時總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，即不受力時運動狀態(tài)不變，所以力才是物體運動狀態(tài)發(fā)生變化的原因，據(jù)此引出的概念即物體保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)，慣性。14.雨摘下落時所受到的空氣阻力與雨滴的速度有關(guān)，雨滴速度越大，它受到的空氣阻力越大：此外，當雨滴速度一定時，雨滴下落時所受到的空氣阻力還與雨滴半徑的α次方成正比(1≤α≤2)。假設(shè)一個大雨滴和一個小雨滴從同一云層同時下落，最終它們都_______(填“加速”、“減速”或”勻速”)下落.______(填“大”或“小”)雨滴先落到地面；接近地面時，______(填“大”或“小”)雨滴的速度較小.【答案】勻速(2分)大(1分)小(1分)【解析】由于雨滴受到的空氣阻力與速度有關(guān)，速度越大阻力越大，因此最終當阻力增大到與重力平衡時都做勻速運動；設(shè)雨滴半徑為，則當雨滴勻速下落時受到的空氣阻力，而重力，由于，因此半徑大的勻速運動的速度大，先落地且落地速度大，小雨滴落地速度小。15.一長木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物塊，在木板右方有一墻壁，木板右端與墻壁的距離為4.5m，如圖(a)所示。它＝零時刻開始，小物塊與木板一起以共同速度向右運動，直至t＝1s時木板與墻壁碰撞(碰撞時間極短)。碰撞前后木板速度大小不變，方向相反；運動過程中小物塊始終未離開木板。已知碰撞后1s時間內(nèi)小物塊的v－t圖線如圖(b)所示。木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2。求(1)木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ1及小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ2；(2)木板的最小長度；(3)木板右端離墻壁的最終距離?！敬鸢浮?1)μ1=0.1μ2=0.4(2)6m(3)6.5m【解析】(1)根據(jù)圖像可以判定碰撞前木塊與木板共同速度為碰撞后木板速度水平向左，大小也是木塊受到滑動摩擦力而向右做勻減速，根據(jù)牛頓第二定律有解得木板與墻壁碰撞前，勻減速運動時間，位移，末速度其逆運動則為勻加速直線運動可得代入可得木