高考物理一轮复习 第四章 牛顿运动定律 2 牛顿运动定律的应用训练.docx
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高考物理一轮复习第四章牛顿运动定律2牛顿运动定律的应用训练
第2讲 牛顿运动定律的应用
题组一 动力学中的两类基本问题
1.静止在光滑水平地面上的物体的质量为2kg,在水平恒力F推动下开始运动,4s末它的速度达到4m/s,则F的大小为( )
A.2NB.1NC.4ND.8N
解析 在水平恒力F推动下物体做匀加速直线运动的加速度为a1=
=
m/s2=1m/s2。
由牛顿第二定律得F=ma=2×1N=2N。
答案 A
2.在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据。
刹车线是指汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。
在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g取10m/s2,则汽车刹车前的速度为( )
A.7m/sB.10m/sC.14m/sD.20m/s
解析 设汽车刹车后滑动的加速度大小为a,由牛顿第二定律可得μmg=ma,所以a=μg,由匀变速直线运动的规律得v
=2as,故汽车刹车前的速度为v0=
=
=14m/s,选项C正确。
答案 C
3.用30N的水平外力F拉一个静放在光滑水平面上质量为20kg的物体,力F作用3s后撤去,则第5s末物体的速度和加速度分别为( )
A.v=4.5m/s,a=1.5m/s2
B.v=1.5m/s,a=7.5m/s2
C.v=4.5m/s,a=0
D.v=7.5m/s,a=0
解析 由题意知在前3s内,物体的加速度a1=
=1.5m/s2,3s末的速度v=a1t=4.5m/s,力F撤去后物体做匀速直线运动,所以第5s末物体的速度为4.5m/s,加速度为0。
故选项C正确。
答案 C
4.(2016·金华市十校调研)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,从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5s,安全带对乘客的作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)( )
A.450NB.400NC.350ND.300N
解析 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。
答案 C
5.一个木块以某一水平初速度自由滑上粗糙的水平面,在水平面上运动的v-t图象如图所示。
已知重力加速度为g,则根据图象不能求出的物理量是( )
A.木块的位移
B.木块的加速度
C.木块所受摩擦力
D.木块与桌面间的动摩擦因数
解析 位移可由图象与时间轴所围的面积求出,由v-t图线的斜率可求出加速度a,由牛顿第二定律知,a=μg,故动摩擦因数μ也可求出,由于不知木块的质量,故不能求出木块所受摩擦力。
答案 C
6.(2015~2016诸暨市第一学期期末)如图所示,一个质量m=5kg的物体在光滑水平面上,对物体施加一个F=10N的水平拉力,使物体由静止开始做匀加速直线运动。
求:
(1)物体加速度的大小a;
(2)第2s末物体速度的大小v;
(3)前2s内物体位移的大小x。
解析
(1)由牛顿第二定律:
F=ma
代入数据得:
a=2m/s2
(2)由匀变速直线运动速度公式:
v=at
代入数据得:
v=4m/s
(3)由匀变速直线运动位移公式:
x=
at2
代入数据得:
x=4m
答案
(1)2m/s2
(2)4m/s (3)4m
7.质量为3kg的物体放在水平地面上,在水平恒力F的作用下做匀加速直线运动,4s末撤去此水平恒力F。
物体运动的v-t图象如图所示。
求:
(1)物体在0~4s的加速度大小?
(2)物体在4~10s的位移大小?
(3)物体所受的摩擦力大小?
解析 设加速运动时间为t1,减速运动时间为t2,运动过程最大速度为v1
(1)0~4s内的加速度大小a1=
得a1=3m/s2①
(2)4~10s的加速度大小a2=
,得a2=2m/s2②
4~10s的位移大小x2=
a2t
,得x2=36m③
(3)由牛顿第二定律Ff=ma2④
得Ff=6N
答案
(1)3m/s2
(2)36m (3)6N
8.在“爸爸去哪儿”节目中,爸爸和孩子们进行了山坡滑草运动项目,该山坡可看成倾角θ=37°的斜面,一名孩子连同滑草装置总质量m=80kg,他从静止开始匀加速下滑,在时间t=5s内沿斜面滑下的位移x=50m。
(不计空气阻力,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)问:
(1)孩子连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力Ff为多大?
(2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大?
(3)孩子连同滑草装置滑到坡底后,爸爸需把他连同装置拉回到坡顶,试求爸爸至少用多大的力才能拉动?
解析
(1)由位移公式x=
at2
沿斜面方向,由牛顿第二定律得:
mgsinθ-Ff=ma
联立并代入数值后,得Ff=m(gsinθ-
)=160N
(2)在垂直斜面方向上,
FN-mgcosθ=0 又Ff=μFN
联立并代入数值后,得
μ=
=0.25
(3)沿斜面方向,F-mgsinθ-Ff=0
代入数值后得:
F=640N
答案
(1)160N
(2)0.25 (3)640N
9.(2015~2016诸暨市第一学期期末)在山区或沟谷深壑地区,往往会因为长时间的暴雨引发山体滑坡,并携带有大量石块滑落。
某地有两个坡度相同的山坡刚好在底端互相对接,在暴雨中有石块从一侧山坡滑落后冲上另一侧山坡,如图1所示。
现假设两山坡与水平面间的夹角均为θ=37°,石块在下滑过程中与坡面间的动摩擦因数均为μ=0.25,石块在左侧山坡A处由静止开始下滑时,离水平地面的高度h1=4.8m,然后冲上右侧山坡,其简化图如图2所示。
已知石块经过最低的P点前后的速度大小不变,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)求石块滑到最低点P时的速度大小v;
(2)求石块冲上右侧山坡最高点B时离水平面的高度h2;
(3)当石块在A点以多大的初速度v0下滑,刚好能到达右侧山坡与A等高处?
解析
(1)设石块从A到P的过程中加速度为a1,则
mgsinθ-μmgcosθ=ma1
代入得:
a1=4m/s2
v2-0=2a1
①
代入得:
v=8m/s
石块滑到最低点P时的速度大小8m/s
(2)设石块从P到B的过程中,加速度为a2,则
-mgsinθ-μmgcosθ=ma2
代入得:
a2=-8m/s2(注:
没有负号也对)
0-v2=2a2
②
代入得:
h2=2.4m
(3)刚好能到达右侧山坡与A等高处,设石块在底端的速度为v1,则
0-v
=2a2
对比②计算得:
v1=8
m/s
石块从A到P的过程中:
v
-v
=2a1
对比①计算得:
v0=8m/s
答案
(1)8m/s
(2)2.4m (3)8m/s
题组二 对超重、失重的理解
10.关于超重和失重的下列说法中,正确的是( )
A.超重就是物体所受的重力增大了,失重就是物体所受的重力减小了
B.物体做自由落体运动时处于完全失重状态,所以做自由落体运动的物体不
受重力作用
C.物体具有向上的速度时处于超重状态,物体具有向下的速度时处于失重状
态
D.物体处于超重或失重状态时,物体的重力始终存在且不发生变化
解析 物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加速度时处于失重状态,超重和失重并非物体的重力发生变化,而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化,综上所述,A、B、C均错,D正确。
答案 D
11.小明站在电梯里,当电梯以加速度5m/s2加速下降时,小明受到的支持力
( )
A.小于重力,但不为零B.大于重力
C.等于重力D.等于零
解析 由牛顿第二定律结合受力分析可知支持力小于重力,但不为零,选A;或者由超重、失重的知识可知,当物体有向下的加速度时处于失重状态,压力(或支持力)小于重力。
答案 A
12.某同学背着书包坐竖直升降的电梯,当感觉到背的书包变“轻”时,电梯可能在( )
A.匀速下降B.匀速上升
C.加速下降D.加速上升
解析 感觉到背的书包变“轻”说明此时书包处于失重状态,有向下的加速度,物体可能减速上升或加速下降。
答案 C
13.(2015~2016诸暨市第一学期期末考试)
跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目。
如图所示,在运动员从直升飞机上由静止跳下到安全着地的整个过程中,下列说法中正确的是( )
A.运动员始终处于超重状态
B.运动员的速度始终在不断增加
C.降落伞受到空气的阻力始终是不变的
D.绳对运动员的作用力与运动员对绳的作用力始终大小相等
答案 D
14.
(2016·江门学业水平模拟)如图所示,弹簧秤上端固定在升降机的顶上,另一端挂一重物,升降机静止时弹簧的伸长量为L,当升降机做下列哪种运动时,弹簧的伸长量增大( )
A.升降机向上匀速运动
B.升降机向上匀减速运动
C.升降机向下匀加速运动
D.升降机向下匀减速运动
解析 弹簧的伸长量要增加,即弹簧的弹力要变大,此时物体的合外力方向向上,加速度向上。
升降机做向上的匀加速运动或向下的匀减速运动,故只有选项D正确。
答案 D
题组三 实验探究
15.在用实验“探究加速度和力、质量的关系”时,下列关于实验的思路和数据分析,不正确的是( )
A.实验的基本思想是:
保持物体的质量不变,测量物体在不同力作用下的加
速度,分析加速度与力的关系
B.实验的基本思想是:
保持物体所受力相同,测量质量不同的物体在该力作
用下的加速度,分析加速度与质量的关系
C.在处理实验数据中,以a为纵坐标,F为横坐标,根据数据在坐标系中描
点,若这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比
D.在处理实验数据时,以a为纵坐标,m为横坐标,根据数据在坐标系中描
点,若这些点在一条过原点的直线上,说明a与m成正比
解析 本实验就是利用控制变量法得到a、F、m三者的关系,A、B、C项所述实验的思路和道理符合要求,D项中这些点不在过原点的一条直线上,D项错误。
答案 D
16.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,关于平衡摩擦力的说法中正确的是( )
A.“平衡摩擦力”的本质就是想法让小车受到的摩擦力为零
B.“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的细绳的拉力与所受到的摩擦阻力
相平衡
C.“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂钩码通过细绳对
小车施加的拉力
D.“平衡摩擦力”时应将小车在钩码通过细绳和滑轮而拉动运动过程中进行
调整
答案 C
17.如图所示为某同学安装的“探究加速度和力、质量的关系”的实验装置,在小车的前端固定一个传感器,和砂桶连接的细线接在传感器上,通过传感器可显示出细线的拉力。
在图示状态下开始做实验。
(1)从图上可以看出,该同学在装置和操作中的主要错误是__________________________________________________________________________________。
(2)若砂和砂桶的质量为m,小车和传感器的总重量为M,做好此实验__________(填“需要”或“不需要”)M≫m的条件。
解析
(2)不加传感器时将砂和砂桶的重力作为细线的拉力,而接了传感器后细线的拉力可以直接读出。
答案
(1)未平衡摩擦力;细线与木板不平行;开始实验时,小车离打点计时器太远
(2)不需要
18.如图所示,利用弹簧测力计探究作用力与反作用力关系的实验中:
(1)关于实验以下说法正确的是________。
A.若滑块静止不动,则弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小相等
B.若滑块做匀速直线运动,则弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小不相等
C.若滑块做匀加速直线运动,则弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小不相等
D.若滑块做变加速直线运动,则弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小不相等
(2)如图所示,在弹簧测力计的指针下面放上一点泡沫塑料的作用是________。
A.为了增大指针受到的阻力
B.可以帮助我们记录下指针示数的最大值
C.防止指针与弹簧测力计外壳间的摩擦
D.防止测的力超过弹簧测力计的测量范围
解析
(1)弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小关系与运动状态无关,作用力与反作用力总是大小相等。
故选项A正确。
(2)在弹簧测力计的指针下面放上一点泡沫塑料,可以做成带“记忆功能”的弹簧测力计,在实验中泡沫塑料停在拉力最大的位置上,方便我们记录指针示数。
故选项B正确。
答案
(1)A
(2)B
19.(2015~2016诸暨市第一学期期末)在“探究作用力与反作用力的关系”的实验中
(1)在紧靠弹簧秤指针旁边放小泡沫塑料,做成两支带“记忆功能”弹簧秤A、B。
现把这两支弹簧秤挂钩钩住,A连接小木块,B用手拉,如图所示,问哪一支弹簧秤小泡沫塑料位置有错误?
________(填“A”或“B”);
(2)正确放置后,拉动木块先加速,后匀速,最后减速,直至停下,则泡沫塑料位置是记录下列哪个阶段弹簧秤的示数?
________;
A.加速阶段B.匀速阶段
C.减速阶段D.停止阶段
(3)用力传感器探究作用力与反作用力关系,电脑屏幕上显示下列哪个图线?
________。
答案
(1)B
(2)A (3)C
20.在探究加速度与力的关系时,小车的质量一定,某同学根据精确的测量,记录实验数据如表所示;
小车的质量m/kg
小车受的拉力F/N
小车的加速度a/(m·s-2)
1.00
0.10
0.08
0.30
0.22
0.50
0.42
0.70
0.59
(1)在下图坐标中,作出a-F图象;
(2)分析图象得到的结论是__________________________________________;
(3)图象斜率的物理意义是__________________________________________;
(4)在你所作出的a-F图象中,F等于小盘及盘中砝码所受重力,实际上比系小盘的细线的真实拉力________(填“大”或“小”)。
解析
(1)图象如图所示。
(2)质量m一定时,加速度a与拉力F成正比。
(3)质量的倒数
。
(4)因为小盘和盘中砝码也要向下做加速运动,所以取F等于小盘及盘中砝码所受重力,实际上比系小盘的细线的真实拉力大。
答案 见解析
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