新人教版高中物理必修第二冊(cè)課時(shí)作業(yè)1：4.5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用

新人教版高中物理必修第一冊(cè)PAGEPAGE1第5節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用基礎(chǔ)過(guò)關(guān)1.假設(shè)汽車(chē)突然緊急制動(dòng)后所受到的阻力的大小與汽車(chē)所受的重力的大小差不多，當(dāng)汽車(chē)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()A.40m B.20mC.10m D.5m解析根據(jù)牛頓第二定律得，汽車(chē)剎車(chē)的加速度a＝eq\f(Ff,m)＝eq\f(mg,m)＝g，則繼續(xù)滑行的距離x＝eq\f(veq\o\al(2,0),2a)＝20m，B項(xiàng)正確。答案B2.一艘在太空飛行的宇宙飛船，開(kāi)動(dòng)推進(jìn)器后受到的推力是800N，開(kāi)動(dòng)5s的時(shí)間，速度的改變?yōu)?m/s，則宇宙飛船的質(zhì)量為()A.1000kg B.2000kgC.3000kg D.4000kg解析根據(jù)加速度的定義式得，飛船的加速度為a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(2,5)m/s2＝0.4m/s2，根據(jù)牛頓第二定律得飛船的質(zhì)量為m＝eq\f(F,a)＝eq\f(800,0.4)kg＝2000kg，B項(xiàng)正確。答案B3.如圖所示，若戰(zhàn)機(jī)從“遼寧號(hào)”航母上起飛前滑行的距離相同，牽引力相同，則()A.攜帶彈藥越多，加速度越大B.加速度相同，與攜帶彈藥的多少無(wú)關(guān)C.攜帶彈藥越多，獲得的起飛速度越大D.攜帶彈藥越多，滑行時(shí)間越長(zhǎng)解析設(shè)戰(zhàn)機(jī)受到的牽引力為F，其質(zhì)量(包括攜帶彈藥的質(zhì)量)為m，與航母間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。由牛頓第二定律得F－μmg＝ma，則a＝eq\f(F,m)－μg?？芍獢y帶彈藥越多，加速度越??；加速度相同，攜帶的彈藥也必須相同，A、B錯(cuò)誤；由v＝eq\r(2ax)和t＝eq\r(\f(2x,a))可知攜帶彈藥越多，起飛速度越小，滑行時(shí)間越長(zhǎng)，C錯(cuò)誤，D正確。答案D4.(多選)如圖所示，總質(zhì)量為460kg的熱氣球，從地面剛開(kāi)始豎直上升時(shí)的加速度為0.5m/s2，當(dāng)熱氣球上升到180m時(shí)，以5m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng)。若離開(kāi)地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過(guò)程中熱氣球總質(zhì)量不變，重力加速度g＝10m/s2。關(guān)于熱氣球，下列說(shuō)法正確的是()A.所受浮力大小為4830NB.加速上升過(guò)程中所受空氣阻力保持不變C.從地面開(kāi)始上升10s時(shí)的速度大小為5m/sD.以5m/s勻速上升時(shí)所受空氣阻力大小為230N解析熱氣球從地面剛開(kāi)始豎直上升時(shí)v＝0，空氣阻力Ff＝0。由F浮－mg＝ma，得F?。絤(g＋a)＝4830N，故A正確；最終氣球勻速上升，說(shuō)明氣球加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中空氣阻力逐漸增大，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氣球做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，故加速到5m/s的時(shí)間大于10s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；勻速上升時(shí)F?。璵g－Ff′＝0，計(jì)算得Ff′＝230N，選項(xiàng)D正確。答案AD5.如圖所示，圓柱形的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)有三塊長(zhǎng)度不同的滑板aO、bO、cO，其下端都固定于底部圓心O，而上端則擱在倉(cāng)庫(kù)側(cè)壁上，三塊滑板與水平面的夾角依次是30°、45°、60°。若有三個(gè)小孩同時(shí)從a、b、c處開(kāi)始下滑(忽略阻力)，則()A.a處小孩最先到O點(diǎn) B.b處小孩最后到O點(diǎn)C.c處小孩最先到O點(diǎn) D.a、c處小孩同時(shí)到O點(diǎn)解析當(dāng)滑板與水平面的夾角為θ時(shí)，小孩從滑板頂端滑下的過(guò)程，有eq\f(R,cosθ)＝eq\f(1,2)gt2sinθ，t2＝eq\f(4R,gsin2θ)，當(dāng)θ＝45°時(shí)，t最小，當(dāng)θ＝30°和60°時(shí)，sin2θ的值相同，故只有D項(xiàng)正確。答案D6.如圖所示，質(zhì)量為m＝3kg的木塊放在傾角為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(kāi)始沿斜面向上加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t＝2s時(shí)間木塊沿斜面上升4m的距離，則推力F為(g取10m/s2)()A.42N B.6NC.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F作用下加速上滑時(shí)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x＝eq\f(1,2)at2，得a＝2m/s2，由牛頓第二定律得：F－mgsinθ－μmgcosθ＝ma，得F＝36N，故選項(xiàng)D正確。答案D7.如圖所示，一質(zhì)量為m的物塊放在水平地面上，現(xiàn)在對(duì)物塊施加一個(gè)大小為F的水平恒力，使物塊從靜止開(kāi)始向右移動(dòng)距離x后立即撤去F，物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。求：(1)撤去F時(shí)，物塊的速度大?。?2)撤去F后，物塊還能滑行多遠(yuǎn)？解析(1)設(shè)撤去F時(shí)，物塊的速度大小為v，根據(jù)牛頓第二定律，物塊的加速度a＝eq\f(F－μmg,m)，又由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2＝2ax，解得v＝eq\r(\f(2（F－μmg）x,m))。(2)撤去F后，物塊只受摩擦力，做勻減速運(yùn)動(dòng)至停止，根據(jù)牛頓第二定律，物塊的加速度a′＝－eq\f(μmg,m)＝－μg，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v′2－v2＝2a′x′，且v′＝0，解得x′＝eq\f(－v2,2a′)＝(eq\f(F,μmg)－1)x。答案(1)eq\r(\f(2（F－μmg）x,m))(2)(eq\f(F,μmg)－1)x能力提升8.如圖所示，A、B兩個(gè)物體疊放在一起，靜止在粗糙水平地面上，B與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.1，A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.2。已知A的質(zhì)量m＝2kg，B的質(zhì)量M＝3kg，重力加速度g取10m/s2。現(xiàn)對(duì)物體B施加一個(gè)水平向右的恒力F，為使A與B保持相對(duì)靜止，則恒力的最大值是(物體間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)()A.20N B.15NC.10N D.5N解析對(duì)A，有μ2mg＝ma；對(duì)A、B整體，有Fmax－μ1(m＋M)g＝(m＋M)a，聯(lián)立解得Fmax＝(m＋M)(μ1＋μ2)g，故Fmax＝15N，選項(xiàng)B正確。答案B9.如圖所示為一架小型四旋翼無(wú)人機(jī)，它是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器，目前正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。無(wú)人機(jī)的質(zhì)量為m＝2kg，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力大小恒為Ff＝4N，當(dāng)無(wú)人機(jī)在地面上從靜止開(kāi)始，以最大升力豎直向上起飛，經(jīng)時(shí)間t＝4s時(shí)離地面的高度為h＝48m，g取10m/s2。求：(1)其動(dòng)力系統(tǒng)所能提供的最大升力為多少？(2)當(dāng)無(wú)人機(jī)懸停在距離地面高度H＝180m處時(shí)，由于動(dòng)力設(shè)備故障，無(wú)人機(jī)突然失去全部升力，從靜止開(kāi)始豎直墜落，經(jīng)5s后無(wú)人機(jī)瞬間又恢復(fù)最大升力，則無(wú)人機(jī)到達(dá)地面時(shí)速度為多少？解析(1)根據(jù)h＝eq\f(1,2)a1t2，解得a1＝eq\f(2h,t2)＝eq\f(2×48,16)m/s2＝6m/s2，由牛頓第二定律得F－mg－Ff＝ma1，代入數(shù)據(jù)解得F＝36N。(2)失去升力加速下落過(guò)程中mg－Ff＝ma2，代入數(shù)據(jù)解得a2＝8m/s2，經(jīng)過(guò)5s后速度v1＝a2t1＝8×5m/s＝40m/s，下落高度h1＝eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)×8×25m＝100m，恢復(fù)升力后減速下落過(guò)程中F－mg＋Ff＝ma3，代入數(shù)據(jù)解得a3＝10m/s2。根據(jù)veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,2)＝2a3(H－h(huán)1)，代入數(shù)據(jù)解得v2＝0。答案(1)36N(2)010.如圖甲所示，足夠長(zhǎng)的木板與水平地面間的夾角θ＝30°，可視為質(zhì)點(diǎn)的一小木塊恰好能沿著木板勻速下滑；若讓該小木塊從木板的底端以初速度v0＝8m/s沿木板向上運(yùn)動(dòng)(如圖乙所示)，取g＝10m/s2，求：(1)小木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)小木塊在t＝1s內(nèi)沿木板向上滑行的距離。解析(1)小木塊恰好能沿著木板勻速下滑，由平衡條件得：mgsinθ－Ff＝0，F(xiàn)f＝μmgcosθ，聯(lián)立解得：μ＝tanθ＝eq\f(\r(3),3)。(2)對(duì)于小木塊沿木板向上滑行，由牛頓第二定律得mgsinθ＋μmgcosθ＝ma，得a＝gsin30°＋μgcos30°＝10m/s2，速度減為0的時(shí)間t＝eq\f(v0,a)＝eq\f(8,10)s＝0.8s，小木塊速度減為0后，處于靜止?fàn)顟B(tài)，又0－veq\o\al(2,0)＝－2as，代入數(shù)據(jù)得s＝eq\f(veq\o\al(2,0),2a)＝eq\f(82,2×10)m＝3.2m。答案(1)eq\f(\r(3),3)(2)3.2m11.在海濱游樂(lè)場(chǎng)里有一種滑沙的游樂(lè)活動(dòng)。如圖所示，人坐在滑板上從斜坡的高處A點(diǎn)由靜止開(kāi)始滑下，滑到斜坡底端B點(diǎn)后沿水平的滑道再滑行一段距離到C點(diǎn)停下來(lái)。若某人和滑板的總質(zhì)量m＝60.0kg，滑板與斜坡滑道和水平滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.50，斜坡AB的長(zhǎng)度l＝36m。斜坡的傾角θ＝37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，斜坡與水平滑道間是平滑連接的，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力忽略不計(jì)，重力加速度g取10m/s2。(1)人從斜坡頂端滑到底端的時(shí)間為多少？(2)人滑到水平面上后還能滑行多遠(yuǎn)？解析(1)人在斜坡上下滑時(shí)，受力如圖所示。設(shè)人沿斜坡下滑的加速度為a，由牛頓第二定律得mgsi