高中物理 4.5牛頓第二定律的應(yīng)用同步訓(xùn)練（含解析）粵教版必修1.doc

4.5 牛頓第二定律的應(yīng)用一、單項(xiàng)選擇題1某消防隊(duì)員從一平臺上跳下，下落2 m后雙腳觸地，接著他用雙腿變曲的方法緩沖，使自身重心又下降了0.5 m，在著地過程中地面對他雙腿的平均作用力估計(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：由自由落體v22gh自身減速v22ah由牛頓第二定律列方程nmgma解之得nmg(1h/h)5mg. 答案：b2. 如圖459所示，ad、bd、cd、是豎直平面內(nèi)三根固定的細(xì)桿，a、b、c、d位于同一圓周上，a點(diǎn)為圓周的最高點(diǎn)，d點(diǎn)為最低點(diǎn)每根桿上都套著一個小滑環(huán)(圖中未畫出)三個滑環(huán)分別從a、b、c處釋放(初速度為0)，用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達(dá)d所用的時間，則()圖459at1t2t2t3ct3t1t2dt1t2t3解析：小滑環(huán)下滑過程中受重力和桿的彈力作用，下滑的加速度是由重力沿斜面方向的分力產(chǎn)生的，設(shè)軌跡與豎直方向夾角為，由牛頓第二定律知mgcos ma設(shè)圓心為o，半徑為r，由幾何關(guān)系得，滑環(huán)由開始運(yùn)動至d點(diǎn)的位移s2rcos 由運(yùn)動學(xué)公式得sat2由聯(lián)立解得t2 小圓環(huán)下滑的時間與細(xì)桿的傾斜情況無關(guān)，故t1t2t3.答案：d3. 將物體豎直上拋，假設(shè)運(yùn)動過程中空氣阻力不變，其速度時間圖象如圖4510所示，則物體所受的重力和空氣阻力之比為()圖4510a110 b101c91 d81解析：由圖象可知物體豎直上升和下落的加速度大小分別為a111 m/s2，a29 m/s2物體在豎直向上運(yùn)動的過程中，由牛頓第二定律得gffma1物體在豎直向下運(yùn)動的過程中，由牛頓第二定律得gffma2由得，故b正確答案：b4. 質(zhì)量為2 kg的物體靜止在足夠大的水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小視為相等從t0時刻開始，物體受到方向不變、大小呈周期性變化的水平拉力f的作用，f隨時間t的變化規(guī)律如圖4511所示重力加速度g取10 m/s2，則物體在t0至t12 s這段時間的位移大小為()圖4511a18 m b54 m c72 m d198 m解析：將物體的運(yùn)動過程按受力的變化分段計(jì)算，前3秒，f1fmg0，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)36秒，f2fmg4 n，a2 m/s2，s2at232 m9 m69秒，f3fmg0，物體做勻速運(yùn)動，s3vtat1t2233 m18 m912秒，f4fmg，a2 m/s2，s4v3t3at(63232)m27 mss2s3s454 m，故b正確答案：b二、雙項(xiàng)選擇題5. 圖4512為蹦極運(yùn)動的示意圖彈性繩的一端固定在o點(diǎn)，另一端和運(yùn)動員相連運(yùn)動員從o點(diǎn)自由下落，至b點(diǎn)彈性繩自然伸直，經(jīng)過合力為零的c點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)d，然后彈起整個過程中忽略空氣阻力分析這一過程，下列表述正確的是()圖4512a經(jīng)過b點(diǎn)時，運(yùn)動員的速率最大b經(jīng)過c點(diǎn)時，運(yùn)動員的速率最大c從c點(diǎn)到d點(diǎn)，運(yùn)動員的加速度增大d從c點(diǎn)到d點(diǎn)，運(yùn)動員的加速度不變解析：在bc段，運(yùn)動員所受重力大于彈力，向下做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動，當(dāng)a0時，速度最大，即在c點(diǎn)時速度最大，b對在cd段，彈力大于重力，運(yùn)動員做加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動，c對故選bc.答案：bc6. 沿平直軌道運(yùn)動的車廂中的光滑水平桌面上用彈簧拴著一個小球，彈簧處于自然長度，如圖4513所示，當(dāng)旅客看到彈簧的長度變短時，他對車廂運(yùn)動狀態(tài)變化的判斷可能正確的是()圖4513a車廂向右方運(yùn)動，速度在增加b車廂向右方運(yùn)動，速度在減小c車廂向左方運(yùn)動，速度在增加d車廂向左方運(yùn)動，速度在減小解析：分析小球的受力，小球受到重力、支持力和彈簧的彈力因彈簧由原長縮短，則小球受到向右的彈力，即小球的合力向右，根據(jù)牛頓第二定律，小球的加速度一定向右，則加速度向右有兩種可能的運(yùn)動；速度向右，與加速度同向，則速度增大，故a正確，b錯誤；速度向左，與加速度反向，則速度減小，故c錯誤，d正確答案：ad7. 一物體放置在傾角為的斜面上，斜面固定于加速上升的電梯中，加速度為a，如圖4514所示在物體始終相對斜面靜止的條件下，下列說法中正確的是()圖4514a當(dāng)一定時，a越大，斜面對物體的支持力越小b當(dāng)一定時，a越大，斜面對物體的摩擦力越大c當(dāng)a一定時，越大，斜面對物體的支持力越小d當(dāng)a一定時，越大，斜面對物體的摩擦力越小解析：以斜面上的物體為研究對象，其受力情況如右圖所示建立坐標(biāo)系，依題意，根據(jù)牛頓第二運(yùn)動定律列方程：x：fcos nsin 0y：ncos fsin gma 由、式解得：nm(ga)cos fm(ga)sin 由式可分析出：選項(xiàng)a錯，選項(xiàng)c正確由式可分析出：選項(xiàng)b正確，選項(xiàng)d錯答案：bc8. 利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以研究快速變化的力的大小實(shí)驗(yàn)時讓某消防隊(duì)員從一平臺上跌落，自由下落2 m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0.5 m，最后停止用這種方法獲得消防隊(duì)員受到地面沖擊力隨時間變化的圖線如圖4515所示，根據(jù)圖線所提供的信息，以下判斷正確的是()圖4515at1時刻消防員的速度最大bt2時刻消防員的速度最大ct3時刻消防員的速度最大dt4時刻消防員的加速度最小解析：由圖象可判斷消防隊(duì)員的運(yùn)動過程，t1時刻剛產(chǎn)生地面的沖擊力，說明此時消防員剛落地；此后由于地面的沖擊力小于重力，所以合力向下，消防員繼續(xù)加速運(yùn)動；t2時刻消防員受到的沖擊力和重力大小相等而平衡，加速度為零，速度達(dá)到最大；此后由于沖擊力大于重力，合力向上，所以消防員開始做減速運(yùn)動，t3時刻速度減為零；t4時刻消防員站穩(wěn)答案：bd9. 兩重疊在一起的滑塊，置于固定的、傾角為的斜面上，如圖4516所示，滑塊a、b的質(zhì)量分別為m、m，a與斜面間的動摩擦因數(shù)為1，b與a之間的動摩擦因數(shù)為2，已知兩滑塊都從靜止開始以相同的加速度沿斜面滑下，滑塊b受到的摩擦力()圖4516a等于零 b方向沿斜面向上c大小等于1mgcos d大小等于2mgcos 解析：把a(bǔ)、b兩滑塊作為一個整體，設(shè)其下滑的加速度為a，由牛頓第二定律得(mm)gsin 1(mm)gcos (mm)a解得ag(sin 1cos )由于agsin ，可見b隨a一起下滑過程中，必然受到a對它沿斜面向上的摩擦力，設(shè)摩擦力為fb，如右圖所示，由牛頓第二定律得mgsin fbma解得fbmgsin mamgsin mg(sin 1cos )1mgcos 故本題答案為b、c.答案：bc三、非選擇題10. (1)如圖4517所示，在水平方向加速前進(jìn)的車廂中，掛著小球的懸線與豎直方向成30角，放在車廂地板上的物塊a靜止不動，若a的質(zhì)量為0.5 kg，則a受到的摩擦力大小為_ n，方向?yàn)開(g取10 m/s2)圖4517解析：小球、物體a均相對車廂靜止，它們加速度相同對小球受力分析，合力方向水平向右，由牛頓第二定律得agtan 30，對物體a，合力等于摩擦力，fmamgtan 302.9 n.答案：2.9水平向右圖4518(2)如圖4518所示，在傾角為30的光滑斜面的小車上，勁度系數(shù)是500 n/m的輕彈簧下端連接著一個質(zhì)量為1 kg的物體，若小車以 m/s2的加速度勻加速向右運(yùn)動，物體與小車保持相對靜止，這時彈簧伸長量為_(g10 m/s2)解析：物體與小車保持相對靜止，有相同的加速度，物體受三個力如右圖所示，建立如圖所示直角坐標(biāo)系，對物體由牛頓第二定律有fcos 30nsin 30mafsin 30ncos 30mg0 解得fm(acos 30gsin 30)6.5 n所以彈簧的伸長量l0.013 m.答案：0.013 m11一列1.2103 t的火車，開動6 min后速度達(dá)到54 km/h.若運(yùn)動阻力為車重的5103倍，求：(1)火車的加速度(2)機(jī)車的牽引力(g10 m/s2)解析：火車質(zhì)量m1.2103 t1.2106 kg火車啟動時間t6 min360 s火車達(dá)到的速度v54 km/h15 m/s火車受到的阻力f51031.210610 n6104 n.(1)由加速度的定義得a m/s2 m/s20.04 m/s2.(2)由牛頓第二定律得ffmaffma(61041.2106) n1.1105 n.答案：(1)0.04 m/s2(2)1.1105 n12民用航空客機(jī)的機(jī)艙除通常的艙門外還設(shè)有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機(jī)在著陸后，打開緊急出口的艙門，會自動生成一個由氣囊組成的斜面，機(jī)艙中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上來若某型號的客機(jī)緊急出口離地面高度為4.0 m，構(gòu)成斜面的氣囊長度為5.0 m要求緊急疏