高一物理试题学年高一物理上册课时同步检测练习2.docx
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高一物理试题学年高一物理上册课时同步检测练习2
第5节 牛顿运动定律的应用
1.根据受力情况确定运动情况,先对物体受力分析,求出合力,再利用________________求出____________,然后利用__________________确定物体的运动情况(如位移、速度、时间等).
2.根据运动情况确定受力情况,先分析物体的运动情况,根据______________求出加速度,再利用__________________确定物体所受的力(求合力或其他力).
3.质量为2kg的质点做匀变速直线运动的加速度为2m/s2,则该质点所受的合力大小是______N.
4.某步枪子弹的出口速度达100m/s,若步枪的枪膛长0.5m,子弹的质量为20g,若把子弹在枪膛内的运动看做匀变速直线运动,则高压气体对子弹的平均作用力为( )
A.1×118NB.2×118N
C.2×118ND.2×118N
5.用30N的水平外力F拉一个静放在光滑水平面上的质量为20kg的物体,力F作用3s后消失,则第5s末物体的速度和加速度分别是( )
A.v=4.5m/s,a=1.5m/s2
B.v=7.5m/s,a=1.5m/s2
C.v=4.5m/s,a=0
D.v=7.5m/s,a=0
【概念规律练】
知识点一 已知物体受力求解物体的速度和位移
1.一物体放在光滑水平面上,若物体仅受到沿水平方向的两个力F1和F2的作用.在两个力开始作用的第1s内物体保持静止状态,已知这两个力随时间的变化情况如图1所示,则( )
图1
A.在第2s内,物体做加速运动,加速度减小,速度增大
B.在第3s内,物体做加速运动,加速度增大,速度减小
C.在第4s内,物体做加速运动,加速度减小,速度增大
D.在第6s内,物体处于静止状态
2.一个滑雪者从静止开始沿山坡滑下,山坡的倾角θ=30°,滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.18(g取10m/s2)求:
(1)滑雪者加速度的大小;
(2)滑雪者5s内滑下的路程;
(3)滑雪者5s末速度的大小.
知识点二 已知速度求物体受力
3.行车过程中,如果车距不够,刹车不及时,汽车将发生碰撞,车里的人可能受到伤害,为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害,人们设计了安全带.假定乘客质量为70kg,汽车车速为90km/h,从踩下刹车闸到车完全停止需要的时间为5s,安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)( )
A.450NB.400N
C.350ND.300N
4.建筑工人用如图2所示的定滑轮装置运送建筑材料.质量为70.0kg的工人站在地面上,通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升,忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则工人对地面的压力大小为(g取10m/s2)( )
图2
A.510NB.490N
C.890ND.910N
5.列车在机车的牵引下沿平直铁轨匀加速行驶,在100s内速度由5.0m/s增加到15.0m/s.
(1)求列车的加速度大小;
(2)若列车的质量是1.0×118kg,机车对列车的牵引力是1.5×118N,求列车在运动中所受的阻力大小.
【方法技巧练】
一、瞬时性问题的分析方法
6.如图3所示,在光滑的水平面上,质量分别为m1和m2的木块A和B之间用轻弹簧相连,在拉力F作用下,以加速度a做匀加速直线运动,某时刻突然撤去拉力F,此瞬时A和B的加速度为a1和a2,则( )
图3
A.a1=a2=0
B.a1=a,a2=0
C.a1=
a,a2=
a
D.a1=a,a2=-
a
7.如图4所示,天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同的小球.两小球均保持静止.当突然剪断细绳时,上面小球A与下面小球B的加速度为( )
图4
A.aA=g aB=g
B.aA=g aB=0
C.aA=2g aB=0
D.aA=0 aB=g
二、牛顿第二定律的综合应用
8.放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图5甲、乙所示.重力加速度g取10m/s2.试利用两图线求出物块的质量及物块与地面间的动摩擦因数.
图5
1.如图6所示,底板光滑的小车上用两个量程为30N,完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为2kg的物块.在水平地面上,当小车做匀速直线运动时,两弹簧测力计的示数均为15N.当小车做匀加速直线运动时,弹簧测力计甲的示数变为10N.这时小车运动的加速度大小是( )
图6
A.1m/s2B.3m/s2
C.5m/s2D.7m/s2
2.雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大,如下图所示的图像中,能正确反映雨滴下落运动情况的是( )
3.如图7所示为某小球所受的合力与时间的关系,各段的合力大小相同,作用时间相同,设小球从静止开始运动.由此可判定( )
图7
A.小球向前运动,再返回停止
B.小球向前运动再返回不会停止
C.小球始终向前运动
D.小球向前运动一段时间后停止
4.如图8所示,当车厢向右加速行驶时,一质量为m的物块紧贴在车厢壁上,相对于车厢壁静止,随车一起运动,则下列说法正确的是( )
图8
A.在竖直方向上,车厢壁对物块的摩擦力与物块的重力平衡
B.在水平方向上,车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对平衡力
C.若车厢的加速度变小,车厢壁对物块的弹力不变
D.若车厢的加速度变大,车厢壁对物块的摩擦力也变大
5.A、B两物体以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上,若两物体的质量为mA>mB,两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同,则两物体能滑行的最大距离xA与xB相比为( )
A.xA=xBB.xA>xB
C.xA 6.图9为蹦极运动的示意图,弹性绳的一端固定在O点,另一端和运动员相连.运动员从O点自由下落,至B点弹性绳自然伸直,经过合力为零的C点到达最低点D,然后弹起.整个过程中忽略空气阻力.分析这一过程,下列表述正确的是( ) 图9 ①经过B点时,运动员的速率最大 ②经过C点时,运动员的速率最大 ③从C点到D点,运动员的加速度增大 ④从C点到D点,运动员的加速度不变 A.①③B.②③ C.①④D.②④ 7.如图10所示,小车质量为M,光滑小球P的质量为m,绳质量不计,水平地面光滑,要使小球P随车一起匀加速运动,则施于小车的水平作用力F是(θ已知)( ) 图10 A.mgtanθB.(M+m)gtanθ C.(M+m)gcotθD.(M+m)gsinθ 8.搬运工人沿粗糙斜面把一物体拉上卡车,当力沿斜面向上,大小为F时,物体的加速度为a1;若保持力的方向不变,大小变为2F时,物体的加速度为a2,则( ) A.a1=a2B.a1 C.a2=2a1D.a2>2a1 9.三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上,它们与桌面间的动摩擦因数都相同.现用大小相同的外力F沿图11所示方向分别作用在1和2上,用 F的外力沿水平方向作用在3上,使三者都做加速运动.令a1、a2、a3分别代表物块1、2、3的加速度,则( ) 图11 A.a1=a2=a3B.a1=a2,a2>a3 C.a1>a3>a2D.a1>a2>a3 10.如图12所示.在光滑水平面上有两个质量分别为m1和m2的物体A、B,m1>m2,A、B间水平连接着一轻质弹簧测力计.若用大小为F的水平力向右拉B,稳定后B的加速度大小为a1,弹簧测力计示数为F1;如果改用大小为F的水平力向左拉A,稳定后A的加速度大小为a2,弹簧测力计示数为F2.则以下关系式正确的是( ) 图12 A.a1=a2,F1>F2B.a1=a2,F1 C.a1 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11.如图13所示的机车,质量为100t,设它从停车场出发经225m后速度达到54km/h,此时,司机关闭发动机,让机车进站.机车又行驶了125m才停在站上,设机车所受的阻力保持不变,求机车关闭发动机前所受的牵引力. 图13 12.如图14所示,一架质量m=5.0×118kg的喷气式飞机,从静止开始在机场的跑道上滑行,经过距离x=5.0×118m,达到起飞速度v=60m/s.在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.18倍.求: 飞机滑行时受到的牵引力多大? (g取10m/s2) 图14 第5节 牛顿运动定律的应用答案 课前预习练 1.牛顿第二定律 加速度 运动学公式 2.运动学公式 牛顿第二定律 3.4 4.B [根据v =2ax,a= = m/s2=1×118m/s2,再根据F=ma=20×10-3×1×118N=2×118N.] 5.C [a= = m/s2=1.5m/s2,v=at=1.5×3m/s=4.5m/s. 因为水平面光滑,因此5s末物体速度为4.5m/s,加速度a=0.] 课堂探究练 1.C 2. (1)4.65m/s2 (2)58.1m (3)23.3m/s 解析 (1)以滑雪者为研究对象,受力情况如右图所示. N-mgcosθ=0. mgsinθ-f=ma. 又因为f=μN. 由以上三式可得: a=g(sinθ-μcosθ)=10×( -0.18× )m/s2 =4.65m/s2. (2)x= at2= ×4.65×52m=58.1m. (3)vt=at=4.65×5m/s=23.3m/s. 点评 由物体受力情况求解运动情况的一般步骤是: (1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出物体受力图; (2)根据力的合成与分解的方法求出合外力(大小、方向)或对力进行正交分解(物体受两个以上的力作用时一般用正交分解法); (3)据牛顿第二定律列方程,并解出物体的加速度; (4)分析物体的运动过程,确定始、末状态; (5)选择恰当的运动学公式求解. 3.C [汽车的速度v0=90km/h=25m/s 设汽车匀减速的加速度大小为a,则 a= =5m/s2 对乘客应用牛顿第二定律可得: F=ma=70×5N=350N,所以C正确.] 4.B [对建筑材料进行受力分析.根据牛顿第二定律有F-mg=ma,得绳子的拉力大小等于F=210N.然后再对人受力分析由平衡知识得Mg=F+N,得N=490N,根据牛顿第二定律可知人对地面的压力为490N,B对.] 5. (1)0.1m/s2 (2)5.0×118N 解析 (1)根据a= ,代入数据得a=0.1m/s2 (2)设列车在运动中所受的阻力大小为f,由牛顿第二定律F合=F牵-f=ma,代入数据解得f=5.0×118N. 点评 由物体的运动情况,推断或求出物体所受的未知力的步骤: (1)确定研究对象; (2)分析物体的运动过程,确定始末状态; (3)恰当选择运动学公式求出物体的加速度; (4)对研究对象进行受力分析,并画出受力图; (5)根据牛顿第二定律列方程,求解. 6.D [两物体在光滑的水平面上一起以加速度a向右匀加速运动时,弹簧的弹力F弹=m1a,在力F撤去的瞬间,弹簧的弹力来不及改变,大小仍为m1a,因此对A来讲,加速度此时仍为a,对B物体: 取向右为正方向,-m1a=m2a2,a2=- a,所以只有D项正确.] 7.C [ 剪断细绳之前设弹簧弹力大小为F,对A、B两球在断线前分别受力分析如右图所示. 由二力平衡可得: F=mg,F绳=mg+F=2mg. 剪断细绳瞬间,细绳拉力F绳瞬间消失,而弹簧的弹力F瞬间不发生变化(时间极短,两球没来得及运动),此时对A、B分别用牛顿第二定律(取竖直向下为正方向)有: mg+F=maA,mg-F=maB, 可得: aA=2g,方向竖直向下,aB=0,所以C正确.] 点评 对于弹簧弹力和细绳弹力要区别开,①细绳产生弹力时,发生的是微小形变,因此细绳的弹力可以突变;②弹簧发生的是明显形变,因此弹簧的弹力不会突变. 8.1kg 0.4 解析 由v-t图像可知,物块在0~3s内静止,3~6s内做匀加速运动,加速度为a,6~9s内做匀速运动,结合F-t图像可知 f=4N=μmg F-f=2N=ma a= = =2m/s2 由以上各式得m=1kg,μ=0.4. 课后巩固练 1.C [开始两弹簧测力计的示数均为15N,当弹簧测力计甲的示数为10N时,弹簧测力计乙的示数将增为20N,对物体在水平方向应用牛顿第二定律得: 20-10=2×a得: a=5m/s2,故C正确.] 2.C [对雨滴受力分析,由牛顿第二定律得: mg-f=ma,雨滴加速下落,速度增大,阻力增大,故加速度减小,在v-t图像中其斜率变小,故选项C正确.] 3.C [由F-t图像知: 第1s,F向前;第2s,F向后.以后重复该变化,所以小球先加速1s,再减速1s,2s末刚好减为零,以后重复该过程,所以小球始终向前运动.] 4.A [ 对物块m受力分析如图所示. 由牛顿第二定律: 竖直方向: f=mg, 水平方向: N=ma, 所以选项A正确,C、D错误. 车厢壁对物块的弹力和物块对车厢壁的压力是一对相互作用力,故B错误.] 5.A [通过分析物体在水平面上滑行时的受力情况可以知道,物体滑行时受到的滑动摩擦力μmg为合外力,由牛顿第二定律知: μmg=ma得: a=μg,可见: aA=aB. 物体减速到零时滑动的距离最大,由运动学公式可得: v =2aAxA,v =2aBxB, 又因为vA=vB,aA=aB. 所以: xA=xB,A正确.] 6.B [在BC段,运动员所受重力大于弹力,向下做加速度逐渐减小的变加速运动,当a=0时,速度最大,即在C点时速度最大,②对.在CD段,弹力大于重力,运动员做加速度逐渐增大的变减速运动,③对,故选B.] 7.B [ 对小球受力分析如右图所示,则mgtanθ=ma,所以a=gtanθ.对整体F=(M+m)a=(M+m)gtanθ] 8.D [根据牛顿第二定律 F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1① 2F-mgsinθ-μmgcosθ=ma2② 由①②两式可解得: a2=2a1+gsinθ+gcosθ, 所以a2>2a1.] 9.C [根据题意和图示知道,Fsin60°≤mg,三个物块在水平方向受到的都等于F/2,摩擦力各不相同;f1=μ(mg-Fsin60°),f2=μ(Fsin60°+mg),f3=μmg;三个物块在竖直方向都受力平衡;a1=(F-2f1)/2m,a2=(F-2f2)/2m,a3=(F-2f3)/2m;a1>a3>a2,C正确.] 10.A [对整体,水平方向只受拉力F作用,因此稳定时具有的相同加速度为a=F/(m1+m2),C、D错;当拉力F作用于B时,对A,F1=m1a,当拉力作用于A时,对B,F2=m2a,由于m1>m2,所以F1>F2,A正确.] 11.1.4×118N 解析 设机车在加速阶段的加速度为a1,减速阶段的加速度为a2 则: v =2a1x1, v =2a2x2, 解得a1=0.5m/s2, a2=0.9m/s2, 由牛顿第二定律得 F-f=ma1, f=ma2, 解得: F=1.4×118N. 12.1.9×118N 解析 飞机在加速过程中,由运动学公式得: v =2ax, 所以a= =3.6m/s2. 由牛顿第二定律得: F-0.18mg=ma, 所以 F=0.18mg+ma=1.9×118N.
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