2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運動和力的關(guān)系5牛頓運動定律的應(yīng)用課后提升訓(xùn)練含解析新人教版必修第一冊

PAGE9-5牛頓運動定律的應(yīng)用基礎(chǔ)鞏固1.(2024浙江溫州部分中學(xué)高一期中)行車過程中,假如車距不夠、剎車不剛好,汽車將發(fā)生碰撞,車?yán)锏娜丝赡苁艿綋p害。為了盡可能減輕碰撞所引起的損害,人們設(shè)計了平安帶,如圖所示。假定乘客質(zhì)量為70kg,汽車車速為90km/h,從踩下剎車到車完全停止須要的時間為5s,平安帶對乘客的平均作用力大小約為(不計人與座椅間的摩擦)()A.450N B.400NC.350N D.300N2.在交通事故的分析中,剎車線的長度是很重要的依據(jù),剎車線是汽車剎車后,停止轉(zhuǎn)動的輪胎在地面上發(fā)生滑動時留下的滑動痕跡。在某次交通事故中,汽車的剎車線長度是14m,假設(shè)汽車輪胎與地面間的動摩擦因數(shù)恒為0.7,g取10m/s2,則汽車剎車前的速度為()A.7m/s B.14m/sC.10m/s D.20m/s3.假設(shè)汽車突然緊急制動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的速度行駛時突然制動,它還能接著滑動的距離約為(重力加速度g取10m/s2)()A.40m B.20mC.10m D.5m4.一個物體在水平恒力F的作用下,由靜止起先在一個粗糙的水平面上運動,經(jīng)過時間t速度變?yōu)関。假如要使物體的速度變?yōu)?v,下列方法正確的是()A.將水平恒力增加到2F,其他條件不變B.將物體的質(zhì)量減小一半,其他條件不變C.物體的質(zhì)量不變,水平恒力和作用時間都增加到原來的2倍D.將時間增加到原來的2倍,其他條件不變5.某氣槍子彈的出口速度達(dá)100m/s,若氣槍的槍膛長0.5m,子彈的質(zhì)量為20g,若把子彈在槍膛內(nèi)的運動看作勻變速直線運動,則高壓氣體對子彈的平均作用力為()A.1×102N B.2×102NC.2×105N D.2×104N6.一輛汽車在恒定牽引力作用下由靜止起先沿直線運動,4s內(nèi)通過8m的距離,此后關(guān)閉發(fā)動機,汽車又運動了2s停止,已知汽車的質(zhì)量m=2×103kg,汽車運動過程中所受的阻力大小不變,求:(1)關(guān)閉發(fā)動機時汽車的速度大小。(2)汽車運動過程中所受到的阻力大小。(3)汽車牽引力的大小。7.(2024遼寧大連高一檢測)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摩擦因數(shù)為μ=0.5?，F(xiàn)在對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)一段時間,物體靜止,g取10m/s2。求:(1)物體運動過程中的最大速度;(2)物體運動的總位移大小。實力提升1.一物塊靜止在粗糙的水平桌面上。從某時刻起先,物塊受到一方向不變的水平拉力作用。假設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。以a表示物塊的加速度大小,F表示水平拉力的大小。能正確描述F與a之間關(guān)系的圖像是()2.(多選)(2024北京人大附中高一上期末)如圖所示,質(zhì)量為m的小球置于傾角為θ的斜面上,被一個豎直擋板攔住?，F(xiàn)用一個水平力F拉斜面,使斜面在水平面上做加速度為a的勻加速直線運動,重力加速度為g,忽視一切摩擦,以下說法正確的是()A.斜面對小球的彈力為mgB.斜面和豎直擋板對小球彈力的合力為maC.若增大加速度a,斜面對小球的彈力肯定增大D.若增大加速度a,豎直擋板對小球的彈力肯定增大3.(多選)質(zhì)量m=2kg、初速度v0=8m/s的物體沿著粗糙水平面對右運動,物體與地面之間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,同時物體還受到一個如圖所示的隨時間變更的水平拉力F的作用,設(shè)水平向右為拉力的正方向,且物體在t=0時刻起先運動,g取10m/s2,則以下結(jié)論正確的是()A.0~1s內(nèi),物體的加速度大小為2m/s2B.1~2s內(nèi),物體的加速度大小為2m/s2C.0~1s內(nèi),物體的位移為7mD.0~2s內(nèi),物體的總位移為11m4.(多選)蹦極運動的示意圖如圖所示,彈性繩的一端固定在O點,另一端和運動員相連。運動員從O點自由下落,至B點彈性繩自然伸直,經(jīng)過合力為零的C點到達(dá)最低點D,然后彈起。整個過程中忽視空氣阻力。分析這一過程,下列表述正確的是()A.經(jīng)過B點時,運動員的速率最大B.經(jīng)過C點時,運動員的速率最大C.從C點到D點,運動員的加速度增大D.從C點到D點,運動員的加速度不變5.如圖所示,質(zhì)量為m=3kg的木塊放在固定的傾角為θ=30°的足夠長斜面上,木塊可以沿斜面勻速下滑。若用沿斜面對上的力F作用于木塊上,使其由靜止起先沿斜面對上加速運動,經(jīng)過t=2s時間物體沿斜面上升4m的距離,則推力F為(g取10m/s2)()A.42N B.6N C.21N D.36N6.用平行于斜面的推力,使靜止的質(zhì)量為m的物體在傾角為θ的光滑斜面上,由底端向頂端做勻加速運動。當(dāng)物體運動到斜面中點時,去掉推力,物體剛好能到達(dá)頂點,則推力的大小為()A.mg(1-sinθ) B.2mgsinθC.2mgcosθ D.2mg(1+sinθ)7.一架航模遙控飛行器如圖所示,其質(zhì)量m=2kg,動力系統(tǒng)供應(yīng)的恒定升力F=28N。試飛時,飛行器從地面由靜止起先豎直上升。設(shè)飛行器飛行時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時到達(dá)高度H等于多少?(2)其次次試飛,飛行器飛行t2=6s時遙控器出現(xiàn)故障,飛行器馬上失去升力,求飛行器減速上升階段的加速度的大小。8.如圖所示,ACD是一滑雪場示意圖,其中AC是長L=8m、傾角θ=37°的斜坡,CD段是與斜坡平滑連接的水平面。人從A點由靜止下滑,經(jīng)過C點時速度大小不變,又在水平面上滑行一段距離后停下。人與接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.25,不計空氣阻力,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)求人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時間。(2)人在離C點多遠(yuǎn)處停下?參考答案5牛頓運動定律的應(yīng)用基礎(chǔ)鞏固1.C汽車的速度v0=90km/h=25m/s,設(shè)汽車做勻減速直線運動的加速度大小為a,則a=Δvt=v0t=5m/s2,對乘客應(yīng)用牛頓其次定律可得2.B設(shè)汽車剎車后滑動的加速度大小為a,由牛頓其次定律得μmg=ma,解得a=μg。由勻變速直線運動速度與位移關(guān)系式v02=2ax,可得汽車剎車前的速度為v0=23.B依據(jù)牛頓其次運動定律得,汽車剎車的加速度a=Ffm=mgm=g,則接著4.D由牛頓其次運動定律得F-μmg=ma,所以a=Fm-μg,對比A、B、C三項,均不能滿意要求,故均錯誤;由v=at得2v=a·2t5.B依據(jù)v2=2ax,得a=v22x=10022×0.5m/s2=1×104m/s2,從而得高壓氣體對子彈的平均作用力F=ma=20×106.點撥汽車的運

動分析依據(jù)運動學(xué)公

式求加速度確定汽車

所受各力解析(1)汽車起先做勻加速直線運動,則x0=v0+02t1,解得v0=(2)汽車滑行減速過程中加速度a2=0-v0由牛頓其次定律得-Ff=ma2解得Ff=4×103N。(3)起先加速過程中加速度為a1,則x0=12a1由牛頓其次定律得F-Ff=ma1解得F=Ff+ma1=6×103N。答案(1)4m/s(2)4×103N(3)6×103N7.解析(1)撤去力F前,對物體進(jìn)行受力分析,如圖甲所示,則有Fsinθ+FN=mgFcosθ-Ff=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時速度最大,v=a1t=5m/s,此時物體的位移x1=12a1t2=(2)撤去F后,對物體進(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,由運動學(xué)公式得2a2x2=v2解得x2=2.5m故物體運動的總位移為x=x1+x2=27.5m。答案(1)5m/s(2)27.5m實力提升1.C靜摩擦力隨外力而變更,當(dāng)外力大于最大靜摩擦力時,物體才產(chǎn)生加速度,可利用牛頓其次定律列方程求解。物塊受到拉力和摩擦力作用,依據(jù)牛頓其次定律F-μmg=ma,當(dāng)F≤Ffmax時,a=0;當(dāng)F>Ffmax時,a與F成一次函數(shù)關(guān)系,選項C正確。2.AD對小球受力分析如圖所示。把斜面對小球的彈力FN2進(jìn)行正交分解,豎直方向有FN2cosθ=mg,水平方向有FN1-FN2sinθ=ma,所以斜面對小球的彈力為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,斜面對小球的彈力不變,擋板對小球的彈力FN1隨3.BD0~1s內(nèi),物體的加速度大小a1=F+μmgm=6+0.1×2×102m/s2=4m/s2,A項錯誤;1~2s內(nèi)物體的加速度大小a2=F'-μmg故0~1s內(nèi)物體的位移為x1=(4+8)×12m=6m,C項錯誤;0~2s內(nèi)物體的總位移x=x1+x2=6+(4+64.BC在BC段,運動員所受重力大于彈力,向下做加速度漸漸減小的變加速運動,當(dāng)a=0時,速度最大,即在C點時速度最大,選項B正確。在CD段,彈力大于重力,運動員做加速度漸漸增大的變減速運動,選項C正確。5.D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,由運動學(xué)公式x=12at2得a=2m/s2,由牛頓其次定律得F-mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得F=6.B依據(jù)題意知,勻加速直線運動和勻減速直線運動的位移相等,依據(jù)x=v22a知,加速運動的過程中L2=v22a1,勻減速運動的過程中L2=0-v2-2a2,可以知道勻加速直線運動和勻減速直線運動的加速度大小相等。勻加速直線運動的加速度大小a1=7.解析(1)第一次飛行中,設(shè)加速度為a1由牛頓其次定律得F-mg-Ff=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)其次次飛行中,設(shè)失去升力后的加速度為a2由牛頓其次定律得mg+Ff=ma2代入數(shù)據(jù)解得a2=12m/s2,方向向下。答案(1)64m(2)12m/s28.解析(1)人在斜坡上下滑時,受力分析如圖所示。設(shè)人沿斜坡下滑的加速度為a,沿斜坡方向,由牛頓其次定律得mgsinθ-Ff=maFf=μF