2020版高中物理（新教材）人教必修第1冊：5 第5節(jié) 課后達標鞏固落實

一、單項選擇題1．某消防隊員從一平臺上跳下，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，在著地過程中地面對他雙腳的平均作用力估計為()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：選B.由自由落體v2＝2gH，緩沖減速v2＝2ah，由牛頓第二定律F－mg＝ma，解得F＝mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(H,h)))＝5mg，故B正確．2．為了使雨滴能盡快地淌離房頂，要設(shè)計好房頂?shù)母叨?，設(shè)雨滴沿房頂下淌時做無初速度無摩擦的運動，那么如圖所示的四種情況中符合要求的是()解析：選C.設(shè)屋檐的底角為θ，底邊長為2L(不變)．雨滴做初速度為零的勻加速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律得加速度a＝eq\f(mgsinθ,m)＝gsinθ，位移大小x＝eq\f(1,2)at2，而x＝eq\f(L,cosθ)，2sinθcosθ＝sin2θ，聯(lián)立以上各式得t＝eq\r(\f(4L,gsin2θ)).當θ＝45°時，sin2θ＝1為最大值，時間t最短，故選項C正確．3．行車過程中，如果車距不夠，剎車不及時，汽車將發(fā)生碰撞，車里的人可能受到傷害，為了盡可能地減輕碰撞所引起的傷害，人們設(shè)計了安全帶．假定乘客質(zhì)量為70kg，汽車車速為90km/h，從踩下剎車閘到車完全停止需要的時間為5s，安全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．300N解析：選C.汽車的速度v0＝90km/h＝25m/s，設(shè)汽車勻減速的加速度大小為a，則a＝eq\f(v0,t)＝5m/s2對乘客應(yīng)用牛頓第二定律可得：F＝ma＝70×5N＝350N，所以C正確．4．(2019·太原期末)在設(shè)計游樂場中“激流勇進”的傾斜滑道時，小組同學將劃艇在傾斜滑道上的運動視為由靜止開始的無摩擦滑動，已知傾斜滑道在水平面上的投影長度L是一定的，而高度可以調(diào)節(jié)，則()A．滑道傾角越大，劃艇下滑時間越短B．劃艇下滑時間與傾角無關(guān)C．劃艇下滑的最短時間為2eq\r(\f(L,g))D．劃艇下滑的最短時間為eq\r(\f(2L,g))解析：選C.設(shè)滑道的傾角為θ，則滑道的長度為：x＝eq\f(L,cosθ)，由牛頓第二定律知劃艇下滑的加速度為：a＝gsinθ，由位移公式得：x＝eq\f(1,2)at2；聯(lián)立解得：t＝2eq\r(\f(L,gsin2θ))，可知下滑時間與傾角有關(guān)，當θ＝45°時，下滑的時間最短，最短時間為2eq\r(\f(L,g)).5．(2019·江蘇揚州高一期中)如圖所示，鋼鐵構(gòu)件A、B疊放在卡車的水平底板上，卡車底板和B間動摩擦因數(shù)為μ1，A、B間動摩擦因數(shù)為μ2，μ1>μ2卡車剎車的最大加速度為a，a>μ1g，可以認為最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，卡車沿平直公路行駛途中遇到緊急情況時，要求其剎車后s0距離內(nèi)能安全停下，則卡車行駛的速度不能超過()A.eq\r(2as0) B.eq\r(2μ1gs0)C.eq\r(2μ2gs0) D.eq\r(（μ1＋μ2）gs0)解析：選C.設(shè)A的質(zhì)量為m，卡車以最大加速度運動時，A與B保持相對靜止，對構(gòu)件A由牛頓第二定律得f1＝ma1≤μ2mg，解得a1≤μ2g，同理，可知B的最大加速度a2≤μ1g；由于μ1>μ2，則a1<a2≤μ1g<a，可知要求其剎車后在s0距離內(nèi)能安全停下，則車的最大加速度等于a1，所以車的最大速度vm＝eq\r(2μ2gs0)，故A、B、D錯誤，C正確．6．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/s解析：選B.設(shè)汽車剎車后滑動的加速度大小為a，由牛頓第二定律μmg＝ma，解得a＝μg.由勻變速直線運動的速度位移關(guān)系式veq\o\al(2,0)＝2ax，可得汽車剎車前的速度為v0＝eq\r(2ax)＝eq\r(2μgx)＝eq\r(2×0.7×10×14)m/s＝14m/s，因此B正確．7．(2019·洛陽期末)在汽車內(nèi)的懸線上掛著一個小球m，實驗表明當汽車做勻變速直線運動時，懸線將與豎直方向成某一固定角度θ，如圖所示，若在汽車底板上還有一個跟它相對靜止的物體M，則關(guān)于汽車的運動情況和物體M的受力情況分析正確的是()A．汽車一定向右做加速運動B．汽車的加速度大小為gsinθC．M只受到重力、底板的支持力作用D．M除受到重力、底板的支持力作用外，還一定受到向右的摩擦力的作用解析：選D.以小球為研究對象，分析受力情況，小球受重力mg和細線的拉力F，由于小球的加速度方向水平向右，根據(jù)牛頓第二定律，小球受的合力也水平向右，如圖，則有mgtanθ＝ma，得a＝gtanθ，θ一定，則加速度a一定，汽車的加速度也一定，則汽車可能向右做勻加速運動，也可能向左做勻減速運動，故A、B錯誤；以物體M為研究對象，M受到重力、底板的支持力和摩擦力．M相對于汽車靜止，加速度必定水平向右，根據(jù)牛頓第二定律得知，一定受到水平向右的摩擦力，故D正確，C錯誤．8．高空作業(yè)須系安全帶，如果質(zhì)量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落，從開始跌落到安全帶對人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h(可視為自由落體運動)，此后經(jīng)歷時間t安全帶達到最大伸長，若在此過程中該作用力始終豎直向上，則該段時間安全帶對人的平均作用力大小為()A.eq\f(m\r(2gh),t)＋mg B.eq\f(m\r(2gh),t)－mgC.eq\f(m\r(gh),t)＋mg D.eq\f(m\r(gh),t)－mg解析：選A.設(shè)高空作業(yè)人員自由下落h時的速度為v，則v2＝2gh，得v＝eq\r(2gh)，設(shè)安全帶對人的平均作用力為F，由牛頓第二定律得F－mg＝ma，又v＝at，解得F＝eq\f(m\r(2gh),t)＋mg，選項A正確．二、多項選擇題9.如圖所示，質(zhì)量為m＝1kg的物體與水平地面之間的動摩擦因數(shù)為0.3，當物體運動的速度為10m/s時，給物體施加一個與速度方向相反的大小為F＝2N的恒力，在此恒力作用下(取g＝10m/s2)()A．物體經(jīng)10s速度減為零B．物體經(jīng)2s速度減為零C．物體速度減為零后將保持靜止D．物體速度減為零后將向右運動解析：選BC.水平方向上物體受到向右的恒力和滑動摩擦力的作用，做勻減速直線運動．滑動摩擦力大小為Ff＝μFN＝μmg＝3N．故a＝eq\f(F＋Ff,m)＝5m/s2，方向向右，物體減速到0所需時間為t＝eq\f(v0,a)＝2s，故B正確，A錯誤；減速到零后F<Ff，物體處于靜止狀態(tài)，故C正確，D錯誤．10.從某一星球表面做火箭實驗．已知豎直升空的實驗火箭質(zhì)量為15kg，發(fā)動機推動力為恒力．實驗火箭升空后發(fā)動機因故障突然關(guān)閉，如圖所示是實驗火箭從升空到落回星球表面的速度隨時間變化的圖象，不計空氣阻力，則由圖象可判斷()A．該實驗火箭在星球表面達到的最大高度為320mB．該實驗火箭在星球表面達到的最大高度為480mC．該星球表面的重力加速度為2.5m/s2D．發(fā)動機的推動力F為37.50N解析：選BC.火箭所能達到的最大高度hm＝eq\f(1,2)×24×40m＝480m，故A錯誤，B正確；該星球表面的重力加速度g星＝eq\f(40,16)m/s2＝2.5m/s2，故C正確；火箭升空時：a＝eq\f(40,8)m/s2＝5m/s2，故推動力F＝mg星＋ma＝112.5N，故D錯誤．11.如圖所示，5塊質(zhì)量相同的木塊并排放在水平地面上，它們與地面間的動摩擦因數(shù)均相同，當用力F推第1塊木塊使它們共同加速運動時，下列說法中正確的是()A．由右向左，兩塊木塊之間的相互作用力依次變小B．由右向左，兩塊木塊之間的相互作用力依次變大C．第2塊木塊與第3塊木塊之間的彈力大小為0.6FD．第3塊木塊與第4塊木塊之間的彈力大小為0.6F解析：選BC.取整體為研究對象，由牛頓第二定律得F－5μmg＝5ma.再選取1、2兩塊木塊為研究對象，由牛頓第二定律得F－2μmg－FN＝2ma，兩式聯(lián)立解得FN＝0.6F，進一步分析可得，從右向左，木塊間的相互作用力是依次變大的，選項B、C正確．12．(2019·江西吉安高一診斷)繃緊的傳送帶長L＝32m，鐵塊與帶間動摩擦因數(shù)μ＝0.1，g＝10m/s2，下列正確的是()A．若皮帶靜止，A處小鐵塊以v0＝10m/s向B運動，則鐵塊到達B處的速度為6m/sB．若皮帶始終以4m/s的速度向左運動，而鐵塊從A處以v0＝10m/s向B運動，鐵塊到達B處的速度為6m/sC．若傳送帶始終以4m/s的速度向右運動，在A處輕輕放上一小鐵塊后，鐵塊將一直向右勻加速運動D．若傳送帶始終以10m/s的速度向右運動，在A處輕輕放上一小鐵塊后，鐵塊到達B處的速度為8m/s解析：選ABD.若傳送帶不動，物體做勻減速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律得，勻減速直線運動的加速度大小a＝μg＝1m/s2，根據(jù)veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,0)＝－2aL，解得：vB＝6m/s，故A正確；若皮帶始終以4m/s的速度向左運動，而鐵塊從A處以v0＝10m/s向B運動，物塊滑上傳送帶做勻減速直線運動，到達B點的速度大小一定等于6m/s，故B正確；若傳送帶始終以4m/s的速度向右運動，在A處輕輕放上一小鐵塊后，鐵塊先向右做勻加速運動，加速到4m/s經(jīng)歷的位移x＝eq\f(v2,2a)＝eq\f(42,2×1)m＝8m＜32m，之后隨皮帶一起做勻速運動，C錯誤；若傳送帶始終以10m/s的速度向右運動，在A處輕輕放上一小鐵塊后，若鐵塊一直向右做勻加速運動，鐵塊到達B處的速度：vB＝eq\r(2aL)＝eq\r(2×1×32)m/s＝8m/s＜10m/s，則鐵塊到達B處的速度為8m/s，故D正確．三、非選擇題13．公路上行駛的兩汽車之間應(yīng)保持一定的安全距離．當前車突然停止時，后車司機可以采取剎車措施，使汽車在安全距離內(nèi)停下而不會與前車相碰．通常情況下，人的反應(yīng)時間和汽車系統(tǒng)的反應(yīng)時間之和為1s．當汽車在晴天干燥瀝青路面上以108km/h的速度勻速行駛時，安全距離為120m．設(shè)雨天時汽車輪胎與瀝青路面間的動摩擦因數(shù)為晴天時的eq\f(2,5).若要求安全距離仍為120m，求汽車在雨天安全行駛的最大速度．解析：設(shè)路面干燥時，汽車與地面間的動摩擦因數(shù)為μ0，剎車時汽車的加速度大小為a0，安全距離為s，反應(yīng)時間為t0，由牛頓第二定律和運動學公式得μ0mg＝ma0①s＝v0t0＋eq\f(veq\o\al(2,0),2a0)②式中，m和v0分別為汽車的質(zhì)量和剎車前的速度．設(shè)在雨天行駛時，汽車與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，依題意有μ＝eq\f(2,5)μ0③設(shè)在雨天行駛時汽車剎車的加速度大小為a，安全行駛的最大速度為v，由牛頓第二定律和運動學公式得μmg＝ma④s＝vt0＋eq\f(v2,2a)⑤聯(lián)立①②③④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得v＝20m/s(72km/h)．答案：20m/s14.風洞實驗室中可產(chǎn)生方向、大小都可以調(diào)節(jié)控制的各種風力．如圖所示為某風洞里模擬做實驗的示意圖．一質(zhì)量為1kg的小球套在一根固定的直桿上，直桿與水平面夾角θ為30°.現(xiàn)小球在F＝20N的豎直向上的風力作用下，從A點靜止出發(fā)沿直桿向上運動，已知桿與球間的動摩擦因數(shù)μ＝eq\f(\r(3),6).試求：(1)小球運動的加速度a1；(2)若風力F作用1.2s后撤去，求小球上滑過程中距A點的最大距離xm；(3)在上一問的基礎(chǔ)上若從撤去風力F開始計時，小球經(jīng)多長時間將經(jīng)過距A點上方為2.25m的B點．解析：(1)在力F作用時有：(F－mg)sin30°－μ(F－mg)cos30°＝ma1解得a1＝2.5m/s2.(2)剛撤去F時，小球的速度v1＝a1t1＝3m/s小球的位移x1＝eq\f(v1,2)t1＝1.8m撤去力F后，小球上滑時有：mgsin30°＋μmgcos30°＝ma2，a2＝7.5m/s2因此小球上滑時間t2＝eq\f(v1,a2)＝0.4s上滑位移x2＝eq\f(v1,2)t2＝0.6m則小球上滑的最大距離為xm＝x1＋x