2020秋物理第一冊(cè)課后作業(yè)：4-5 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精2020秋物理新教材人教版必修第一冊(cè)課后作業(yè)：4-5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用含解析eq\o(\s\up7（限時(shí):45分鐘),\s\do5（）)一、單項(xiàng)選擇題1．在交通事故的分析中，剎車(chē)線(xiàn)的長(zhǎng)度是很重要的依據(jù)．剎車(chē)線(xiàn)是指汽車(chē)剎車(chē)后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面上發(fā)生滑動(dòng)時(shí)留下的滑動(dòng)痕跡．在某次交通事故中，汽車(chē)的剎車(chē)線(xiàn)長(zhǎng)度是14m,假設(shè)汽車(chē)輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為0.7，g取10m/s2，則汽車(chē)剎車(chē)前的速度為（C）A．7m/sB．10m/sC．14m/sD．20m/s解析：設(shè)汽車(chē)剎車(chē)后滑動(dòng)的加速度大小為a，由牛頓第二定律可得μmg＝ma,所以a＝μg，由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得veq\o\al（2,0）＝2as,故汽車(chē)剎車(chē)前的速度為v0＝eq\r(2as)＝eq\r(2μgs)＝14m/s，選項(xiàng)C正確．2．用相同材料做成的A、B兩木塊的質(zhì)量之比為3∶2，初速度之比為2∶3，它們?cè)谕淮植谒矫嫔贤瑫r(shí)開(kāi)始沿直線(xiàn)滑行，直至停止,則它們（C)A．滑行中的加速度之比為2∶3B．滑行的時(shí)間之比為1∶1C．滑行的距離之比為4∶9D．滑行的距離之比為3∶2解析:根據(jù)牛頓第二定律可得μmg＝ma，所以滑行中的加速度為：a＝μg，所以加速度之比為1∶1，A錯(cuò)誤;根據(jù)公式t＝eq\f（Δv，a)，可得eq\f（t1，t2）＝eq\f(\f(Δv1，a)，\f（Δv2，a))＝eq\f(2，3），B錯(cuò)誤；根據(jù)公式v2＝2ax可得eq\f(x1,x2)＝eq\f（\f（v\o\al(2,1)，2a），\f（v\o\al（2，2）,2a）)＝eq\f（4,9)，C正確，D錯(cuò)誤．3.如圖所示,不計(jì)繩的質(zhì)量以及繩與滑輪的摩擦，物體A的質(zhì)量為M,水平面光滑，當(dāng)在繩的B端掛一質(zhì)量為m的物體時(shí)，物體A的加速度為a1，當(dāng)在繩的B端施加一個(gè)大小為F＝mg的豎直向下的拉力時(shí),物體A的加速度為a2,則a1與a2的大小關(guān)系是(C)A．a(chǎn)1＝a2 B．a(chǎn)1〉a2C．a(chǎn)1<a2 D．無(wú)法確定解析：當(dāng)在繩的B端掛一質(zhì)量為m的物體時(shí)，物體A和m一起運(yùn)動(dòng),它們的加速度相同，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)物體A和m組成的整體有mg＝（M＋m）a1，得a1＝eq\f（mg，M＋m);當(dāng)在繩的B端施加一個(gè)大小為F＝mg的拉力時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有F＝mg＝Ma2，得a2＝eq\f(mg,M)，故a1<a2，選項(xiàng)C正確．4.如圖所示，物體沿斜面由靜止滑下，在水平面上滑行一段距離后停止，物體與斜面和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，斜面與水平面平滑連接．下列各圖中v、a、f和s分別表示物體的速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程，其中正確的是(C)解析：物體在斜面上下滑時(shí),受到重力、支持力和摩擦力的作用，其合外力為恒力，加速度為恒量,物體做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故加速度圖像應(yīng)為一平行于橫軸的直線(xiàn)段;速度v＝at，故速度圖像應(yīng)為一向上傾斜的直線(xiàn)段；路程s＝eq\f（1，2）at2，故路程隨時(shí)間變化的圖像應(yīng)為一開(kāi)口向上的拋物線(xiàn)，所以選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤．物體滑到水平面上后,在摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的摩擦力大于在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力，所以選項(xiàng)C正確．5.如圖所示,一個(gè)物體由A點(diǎn)出發(fā)分別沿三條光滑軌道到達(dá)C1、C2、C3，則（C）A．物體到達(dá)C1點(diǎn)時(shí)的速度最大B．物體分別在三條軌道上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同C．物體到達(dá)C3的時(shí)間最短D．在C3上運(yùn)動(dòng)的加速度最小解析：在沿斜面方向上，物體受重力沿斜面向下的分力，所以根據(jù)牛頓第二定律得，物體運(yùn)動(dòng)的加速度a＝eq\f（mgsinθ,m)＝gsinθ，斜面傾角越大，加速度越大，所以C3上運(yùn)動(dòng)的加速度最大，根據(jù)幾何知識(shí)可得：物體發(fā)生位移為x＝eq\f（h,sinθ），物體的初速度為零，所以x＝eq\f（1，2)at2解得t＝eq\r(\f（2x,a))＝eq\r（\f（2h,gsin2θ）），傾角越大，時(shí)間越短,物體到達(dá)C3的時(shí)間最短,根據(jù)v2＝2ax得，v＝eq\r（2gh），知到達(dá)底端的速度大小相等，故C正確．6。某同學(xué)在家中玩用手指支撐盤(pán)子的游戲,如圖所示,設(shè)該盤(pán)子的質(zhì)量為m，手指與盤(pán)子之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則下列說(shuō)法中正確的是（D)A．若手支撐著盤(pán)子一起水平向右勻速運(yùn)動(dòng),則手對(duì)盤(pán)子有水平向左的靜摩擦力B．若手支撐著盤(pán)子一起水平向右勻加速運(yùn)動(dòng),則手對(duì)盤(pán)子的作用力大小為mgC．若手支撐著盤(pán)子一起水平向右勻加速運(yùn)動(dòng)，則手對(duì)盤(pán)子的作用力大小為eq\r(mg2＋μmg2)D．若手支撐著盤(pán)子一起水平向右勻加速運(yùn)動(dòng),要使得盤(pán)子相對(duì)手指不發(fā)生滑動(dòng)，則加速度最大為μg解析：若手支撐著盤(pán)子一起水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，則手水平方向受合力為零，則手對(duì)盤(pán)子沒(méi)有靜摩擦力作用，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若手支撐著盤(pán)子一起水平向右勻加速運(yùn)動(dòng)，則手對(duì)盤(pán)子有豎直向上的支持力mg和水平向右的靜摩擦力，因加速度未知，不能確定靜摩擦力大小，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；若手支撐著盤(pán)子一起水平向右勻加速運(yùn)動(dòng)，要使得盤(pán)子相對(duì)手指不發(fā)生滑動(dòng),靜摩擦力最大時(shí)加速度最大，則μmg＝mam,解得am＝μg，則加速度最大為μg,選項(xiàng)D正確．二、多項(xiàng)選擇題7。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(dòng)摩擦因數(shù)均相同，當(dāng)用力F推第1塊木塊使它們共同加速運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法中正確的是(BC）A．由右向左,相鄰兩塊木塊之間的相互作用力依次變小B．由右向左，相鄰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。6D．第3塊木塊與第4塊木塊之間的彈力大小為0.6解析:取整體為研究對(duì)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(duì)象，由牛頓第二定律得F－2μmg－FN＝2ma，聯(lián)立兩式解得FN＝0。6F8。在光滑的水平面上有一個(gè)物體同時(shí)受到兩個(gè)水平力F1和F2的作用,在第1s內(nèi)物體保持靜止，若兩力隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（CD)A．在第2s內(nèi)物體做加速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸減小，速度逐漸增大B．在第3s內(nèi)物體做加速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸減小，速度逐漸增大C．在第4s內(nèi)物體做加速運(yùn)動(dòng),加速度逐漸減小，速度逐漸增大D．在第5s末，物體的加速度為零，運(yùn)動(dòng)方向與F1的方向相同解析：在第2s內(nèi)和第3s內(nèi)物體所受的合力逐漸增大，加速度逐漸增大，速度逐漸增大,物體做加速度逐漸增大的加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；在第4s內(nèi)物體所受的合力逐漸減小，加速度逐漸減小，但速度一直增大，物體做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確；在第5s末,物體所受的合力為零,加速度為零，物體將做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向與F1的方向相同，選項(xiàng)D正確．三、非選擇題9．如圖(a）,某同學(xué)設(shè)計(jì)了測(cè)量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)．所用器材有:鐵架臺(tái)、長(zhǎng)木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50Hz的交流電源，紙帶等．回答下列問(wèn)題：圖(a)圖（b)(1)鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝eq\f（gsinθ－a,gcosθ)(用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)．(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角θ＝30°.接通電源．開(kāi)啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開(kāi)始沿木板滑下．多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖（b）所示．圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)(每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出）．重力加速度為9。8m/s2.可以計(jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0。35（結(jié)果保留2位小數(shù))．解析：（1）由mgsinθ－μmgcosθ＝ma，解得：μ＝eq\f（gsinθ－a，gcosθ)①（2）由逐差法a＝eq\f(sⅡ－sⅠ,9T2)得:sⅡ＝(76.39－31.83）×10－2m，T＝0.1s,sⅠ＝（31.83－5.00）×10－2m故a＝eq\f(44.56×10－2－26.83×10－2,9×10－2)m/s2＝1。97m/s2，代入①式,得：μ＝eq\f（9。8×\f（1，2)－1.97,9。8×\f（\r(3），2））≈0.35.10。如圖所示,在海濱游樂(lè)場(chǎng)里有一種滑沙運(yùn)動(dòng)．某人坐在滑板上從斜坡的高處A點(diǎn)由靜止開(kāi)始滑下，滑到斜坡底端B點(diǎn)后，沿水平的滑道再滑行一段距離到C點(diǎn)停下來(lái)．若人和滑板的總質(zhì)量m＝60.0kg，滑板與斜坡滑道和水平滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0。5,斜坡的傾角θ＝37°（sin37°＝0。6，cos37°＝0。8)，斜坡與水平滑道間是平滑連接的,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力忽略不計(jì)，重力加速度取g＝10m/s2。求:（1）人從斜坡上滑下的加速度為多大？(2）若由于場(chǎng)地的限制，水平滑道BC的最大長(zhǎng)度L＝20。0m，則斜坡上A、B兩點(diǎn)間的距離應(yīng)不超過(guò)多少？解析：（1)人和滑板在斜坡上的受力如圖所示，建立直角坐標(biāo)系．設(shè)人和滑板在斜坡上滑下的加速度為a1，由牛頓第二定律得mgsinθ－Ff＝ma1，F(xiàn)N－mgcosθ＝0，其中Ff＝μFN，聯(lián)立解得人和滑板滑下的加速度為a1＝g（sinθ－μcosθ）＝2。0m/s2.（2）人和滑板在水平滑道上受力如圖所示．由牛頓第二定律得FN′－mg＝0，F(xiàn)f′＝ma2，其中Ff′＝μFN′，聯(lián)立解得人和滑板在水平滑道上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2＝μg＝0。5×10m/s2＝5。0m/s2，設(shè)人從斜坡上滑下的最大距離為L(zhǎng)AB，由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)公式得veq\o\al(2，B)＝2a1LAB,0－veq\o\al（2,B）＝－2a2L聯(lián)立解得LAB＝50。0m.答案:（1）2.0m/s2（2）50.0m11.如圖所示，斜面的傾角θ＝30°，小木塊在沿斜面向上的恒定外力F作用下，從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，前進(jìn)了x1＝0。45m到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，立即撤去外力F.此后小木塊又前進(jìn)x2＝0。15m到達(dá)C點(diǎn)，速度為零．已知小木塊的質(zhì)量m＝1kg,小木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝eq\f（\r（3),6）。求:(1)小木塊向上經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度為多大?(2）小木塊在AB段所受的外力F為多大？（g取10m/s2)解析：（1）撤去外力后，小木塊做勻減速運(yùn)動(dòng),從B運(yùn)動(dòng)到C，加速度大小為a2＝gsinθ＋μgcosθ＝7.5m/s2又veq\o\al(2,C）－veq\o\al（2，B)＝－2a2x2，vC＝0代入數(shù)據(jù)可解得vB＝eq\r（2a2x2)＝eq\r（2×7.5×0。15)m/s＝1.5m/s.(2)木塊從A運(yùn)動(dòng)到B的加速度大小為a1＝eq\f(F,m)－（gsinθ＋μgcosθ)木塊做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),故有veq\o\al(2，B）＝2a1x1代入數(shù)據(jù)可解得F＝10N.答案：(1)1。5m/s(2)10N12。在建筑裝修中,工人用質(zhì)量為5。0kg的磨石A對(duì)地面和斜壁進(jìn)行打磨,已知A與地面、A與斜壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ均相同．（g取10m/s2)（1)當(dāng)A受到水平方向的推力F1＝25N打磨地面時(shí)，A恰好在水平地面上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，求A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。(2）若用A對(duì)傾角θ＝37°的斜壁進(jìn)行打磨（如圖所示),當(dāng)對(duì)A施加豎直向上的推力F2＝60N時(shí)，則磨石A從靜止開(kāi)始沿斜壁向上運(yùn)動(dòng)2m(斜壁長(zhǎng)〉2m）所需時(shí)