2019-2020年高中物理第四章6用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題一練習(xí)含解析新人教版必修1

PAGE用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題A級(jí)抓基礎(chǔ)1．若水平恒力F在時(shí)間t內(nèi)使質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上由靜止開(kāi)始移動(dòng)一段距離s，則2F的恒力在2t時(shí)間內(nèi)，使質(zhì)量為eq\f(m,2)的物體在同一水平面上，由靜止開(kāi)始移動(dòng)的距離是()A．s B．4s C．10s D．16s答案：D2．靜止在光滑水平地面上的物體的質(zhì)量為2kg，在水平恒力F推動(dòng)下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，4s末它的速度達(dá)到4m/s，則F的大小為()A．2N B．1N C．4N D．8N解析：在水平恒力F推動(dòng)下物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為a＝eq\f(v－0,t)＝eq\f(4,4)m/s2＝1m/s2.由牛頓第二定律得F＝ma＝2×1N＝2N.答案：A3.如圖所示，當(dāng)車(chē)廂向右加速行駛時(shí)，一質(zhì)量為m的物塊緊貼在車(chē)廂壁上，相對(duì)于車(chē)廂壁靜止，隨車(chē)一起運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()A．在豎直方向上，車(chē)廂壁對(duì)物塊的摩擦力與物塊的重力平衡B．在水平方向上，車(chē)廂壁對(duì)物塊的彈力與物塊對(duì)車(chē)廂壁的壓力是一對(duì)平衡力C．若車(chē)廂的加速度變小，車(chē)廂壁對(duì)物塊的彈力不變D．若車(chē)廂的加速度變大，車(chē)廂壁對(duì)物塊的摩擦力也變大答案：A4．如圖甲所示，粗糙斜面與水平面的夾角為30°，質(zhì)量為0.3kg的小物塊靜止在A點(diǎn)．現(xiàn)有一沿斜面向上的恒定推力F作用在小物塊上，作用一段時(shí)間后撤去推力F，小物塊能達(dá)到的最高位置為C點(diǎn)，小物塊從A到C的vt圖象如圖乙所示．g取10m/s2，則下列說(shuō)法正確的是()圖甲圖乙A．小物塊到C點(diǎn)后將沿斜面下滑B．小物塊加速時(shí)的加速度是減速時(shí)加速度的eq\f(1,3)C．小物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),2)D．推力F的大小為6N解析：由題圖乙可以知道，加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小a1＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(3,0.9)m/s2＝eq\f(10,3)m/s2，減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小a2＝eq\f(Δv′,Δt′)＝eq\f(3,1.2－0.9)m/s2＝10m/s2，故a1∶a2＝1∶3，故B正確；在勻減速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由牛頓第二定律知mgsin30°＋μmgcos30°＝ma2，解得μ＝eq\f(\r(3),3)，故C錯(cuò)誤；mgsin30°＝eq\f(1,2)mg＝μmgcos30°，所以物塊到達(dá)C點(diǎn)后將靜止在C點(diǎn)不會(huì)下滑，故A錯(cuò)誤；加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿斜面方向根據(jù)牛頓第二定律可得F－mgsin30°－μmgcos30°＝ma1，解得F＝4N，故D錯(cuò)誤；綜上所述本題答案是B.答案：B5．(多選)如圖所示，質(zhì)量為2kg的物體在水平恒力F的作用下在地面上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，位移隨時(shí)間的變化關(guān)系為x＝t2＋t，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，取g＝10m/s2，以下結(jié)論正確的是()A．勻變速直線運(yùn)動(dòng)的初速度為1m/sB．物體的位移為12m時(shí)速度為7m/sC．水平恒力F的大小為4ND．水平恒力F的大小為12N解析：根據(jù)x＝v0t＋eq\f(1,2)at2＝t2＋t，知v0＝1m/s，a＝2m/s2.故A正確．根據(jù)v2－veq\o\al(2,0)＝2ax得，v＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋2ax)＝eq\r(1＋2×2×12)m/s＝7m/s.故B正確．根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)－μmg＝ma，解得F＝ma＋μmg＝12N．故C錯(cuò)誤，D正確．故選ABD.答案：ABD6．某消防隊(duì)員從一平臺(tái)上跳下，下落2m后雙腳觸地，接著他用雙腿彎曲的方法緩沖，使自身重心又下降了0.5m，在著地過(guò)程中地面對(duì)他雙腳的平均作用力估計(jì)為()A．自身所受重力的2倍B．自身所受重力的5倍C．自身所受重力的8倍D．自身所受重力的10倍解析：自由落體規(guī)律可知：v2＝2gH，緩沖減速過(guò)程：v2＝2ah，由牛頓第二定律列方程：F－mg＝ma，解得F＝mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(H,h)))＝5mg，故B正確．答案：B7．一物體在多個(gè)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果僅使其中某個(gè)力的大小逐漸減小到零，然后又逐漸從零恢復(fù)到原來(lái)大小(在上述過(guò)程中，此力的方向一直保持不變)，那么如圖所示的v-t圖象中，符合此過(guò)程中物體運(yùn)動(dòng)情況的圖象可能是()解析：其中的一個(gè)力逐漸減小到零的過(guò)程中，物體受到的合力逐漸增大，則其加速度逐漸增大，速度時(shí)間圖象中圖象的斜率表示加速度，所以在力逐漸減小到零的過(guò)程中圖象的斜率逐漸增大，當(dāng)這個(gè)力又從零恢復(fù)到原來(lái)大小時(shí)，合力逐漸減小，加速度逐漸減小，圖象的斜率逐漸減小，D正確．答案：D8．木塊質(zhì)量m＝8kg，在F＝4N的水平拉力作用下，沿粗糙水平面從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t＝5s的位移x＝5m．g取10m/s2.(1)求木塊與粗糙平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)若在5s后撤去F，木塊還能滑行多遠(yuǎn)？解析：(1)由x＝eq\f(1,2)at2得a1＝eq\f(2x,t2)＝0.4m/s2.由牛頓第二定律F－Ff＝ma1，得Ff＝F－ma1＝(4－8×0.4)N＝0.8N，由Ff＝μmg得μ＝eq\f(Ff,mg)＝eq\f(0.8,8×10)＝0.01.(2)撤去F后，木塊受摩擦力Ff＝μmg＝0.8N，加速度a2＝－μg＝－0.1m/s2.5s末的速度v＝a1t＝0.4×5m/s＝2m/s.x＝eq\f(－v2,2a)＝eq\f(－22,2×（－0.1）)m＝20m.答案：(1)0.01(2)20mB級(jí)提能力9.(多選)如圖水平傳送帶在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下始終保持以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻質(zhì)量為m的物塊無(wú)初速度地放在傳送帶的左端，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間物塊能與傳送帶保持相對(duì)靜止．已知物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，對(duì)于物塊放上傳送帶到物塊與傳送帶相對(duì)靜止的過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是()A．物塊所受摩擦力的方向水平向右B．物塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為eq\f(v,2μg)C．物塊相對(duì)地面的位移大小為eq\f(v2,μg)D．物塊相對(duì)傳送帶的位移大小為eq\f(v2,2μg)解析：物塊向右加速運(yùn)動(dòng)，受到向右的摩擦力作用，A正確；根據(jù)牛頓第二定律，得μmg＝ma，故a＝μg，物塊加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t＝eq\f(v,a)＝eq\f(v,μg)，B錯(cuò)誤；根據(jù)速度位移關(guān)系v2＝2ax，得物塊的位移x＝eq\f(v2,2μg)，C錯(cuò)誤；傳送帶的速度為v，物塊的平均速度為eq\f(v,2)，物塊相對(duì)傳送帶的位移大小等于物塊的位移eq\f(v2,2μg)，D正確．答案：AD10.一名消防隊(duì)員在模擬演習(xí)訓(xùn)練中，沿著長(zhǎng)為12m的豎立在地面上的鋼管往下滑．已知這名消防隊(duì)員的質(zhì)量為60kg，他從鋼管頂端由靜止開(kāi)始先勻加速再勻減速下滑，滑到地面時(shí)速度恰好為零．如果他加速時(shí)的加速度大小是減速時(shí)的2倍，下滑的總時(shí)間為3s，g取10m/s2，那么該消防隊(duì)員()A．下滑過(guò)程中的最大速度為4m/sB．加速與減速過(guò)程的時(shí)間之比為2∶1C．加速與減速過(guò)程中所受摩擦力大小之比為1∶7D．加速與減速過(guò)程的位移之比為1∶4解析：設(shè)下滑過(guò)程中的最大速度為v，則消防隊(duì)員下滑的總位移x＝eq\f(v,2)t1＋eq\f(v,2)t2，得到v＝eq\f(2x,t)＝8m/s，故A錯(cuò)誤．設(shè)加速與減速過(guò)程的時(shí)間分別為t1、t2，加速度大小分別為a1、a2，則v＝a1t1，v＝a2t2，得到t1∶t2＝a2∶a1＝1∶2，故B錯(cuò)誤．由t1∶t2＝1∶2，又t1＋t2＝3s，得到t1＝1s，t2＝2s，a1＝eq\f(v,t1)＝8m/s2，a2＝4m/s2，根據(jù)牛頓第二定律，得加速過(guò)程：mg－f1＝ma1，f1＝mg－ma1＝2m；減速過(guò)程：f2－mg＝ma2，f2＝mg＋ma2＝14m，所以f1∶f2＝1∶7，故C正確；勻加速運(yùn)動(dòng)位移為：x1＝eq\f(v,2)t1，勻減速運(yùn)動(dòng)位移為：x2＝eq\f(v,2)t2，所以加速與減速過(guò)程的位移之比x1∶x2＝t1∶t2＝1∶2，D錯(cuò)誤．故選C.答案：C11.如圖所示，質(zhì)量為40kg的雪橇(包括人)在與水平方向成37°角、大小為200N的拉力F作用下，沿水平面由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)2s撤去拉力F，雪橇與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.20.g取10m/s2，cos37°＝0.8，sin37°＝0.6.求：(1)剛撤去拉力時(shí)雪橇的速度v的大??；(2)撤去拉力后雪橇能繼續(xù)滑行的距離s.解析：(1)對(duì)雪橇，豎直方向：N1＋Fsin37°＝mg，①且f1＝μN(yùn)1，②由牛頓第二定律：Fcos37°－f1＝ma1，③由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：v＝a1t1，④聯(lián)立①②③④，解得v＝5.2m/s.(2)撤去拉力后，雪橇的加速度a2＝μg根據(jù)－v2＝－2a2s，解得s＝6.76m.答案：(1)5.2m/s(2)6.76m12.如圖所示，傳送帶與地面傾角θ＝37°，AB長(zhǎng)為16m，傳送帶以10m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)．在傳送帶上端A無(wú)初速度地釋放一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，求物體從A運(yùn)動(dòng)到B所需的時(shí)間(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)．解析：開(kāi)始時(shí)，物體的加速度為：a1＝gsinθ＋μgcosθ＝10m/s2.因?yàn)閑q\f(veq\o\al(2,0),2a1)＝5m<xAB和μ<tanθ，所以物體先以a1勻加速，再以a2勻加速，以a1勻加速的時(shí)間t1＝eq\f(v0,a1)＝eq\f(10,10)s＝1s.以a1勻加速的位移x1