2024年新教材高中物理專(zhuān)練3牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用粵教版必修第一冊(cè)

專(zhuān)練三牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用1．(多選)在水平的路面上有一輛勻速行駛的小車(chē)，車(chē)上固定一盛滿(mǎn)水的碗．現(xiàn)突然發(fā)覺(jué)碗中的水灑出，水灑出的狀況如圖所示，則關(guān)于小車(chē)在此種狀況下的運(yùn)動(dòng)，下列敘述正確的是()A．小車(chē)勻速向左運(yùn)動(dòng)B．小車(chē)可能突然向左做加速運(yùn)動(dòng)C．小車(chē)可能突然向右做減速運(yùn)動(dòng)D．小車(chē)可能突然向左做減速運(yùn)動(dòng)【答案】BC【解析】若小車(chē)勻速向左運(yùn)動(dòng)，則水也勻速運(yùn)動(dòng)，速度相等，水不會(huì)從碗中灑出，故A錯(cuò)誤；小車(chē)突然向左加速，由于慣性，水還沒(méi)有來(lái)得及加速，所以小車(chē)向左的速度大于水向左的速度，水將向右灑出，故B正確；小車(chē)突然向右減速，由于慣性，水還沒(méi)有來(lái)得及減速，所以小車(chē)向右的速度小于水向右的速度，水將向右灑出，故C正確；小車(chē)突然向左減速，由于慣性，水還沒(méi)有來(lái)得及減速，所以小車(chē)向左的速度小于水向左的速度，水應(yīng)向左灑出，故D錯(cuò)誤．2．如圖所示，質(zhì)量為3kg的物塊A與質(zhì)量為2kg的木板B疊放在水平地面上，A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，重力加速度取10m/s2.作用在A上的水平拉力F由0漸漸增大，則B的最大加速度的大小為()A．1m/s2 B．2m/s2C．3.5m/s2 D．4.5m/s2【答案】B【解析】當(dāng)A、B相對(duì)滑動(dòng)后，B加速度最大，則有μABmAg－μB(mA＋mB)g＝mBa，即有0.3×3×10－0.1×(3＋2)×10＝2a，解得a＝2m/s2.故選B．3．如圖所示，質(zhì)量相等的甲、乙兩人所用繩子相同，甲拉住繩子懸在空中處于靜止?fàn)顟B(tài)；乙拉住繃緊繩子的中點(diǎn)把繩子拉斷了，則()A．繩子對(duì)甲的拉力小于甲的重力B．繩子對(duì)甲的拉力大于甲對(duì)繩子的拉力C．乙拉斷繩子前瞬間，繩上的拉力肯定小于乙的重力D．乙拉斷繩子前瞬間，繩上的拉力肯定大于乙的重力【答案】D【解析】甲懸在空中靜止，甲受到平衡力作用，繩子的拉力和甲的重力是一對(duì)平衡力，甲受到繩子的拉力等于甲的重力，故A錯(cuò)誤；繩子對(duì)甲的拉力與甲對(duì)繩子的拉力是作用力和反作用力，大小相等，故B錯(cuò)誤；甲、乙質(zhì)量相等，重力相等，繩子相同．甲懸在空中繩子未拉斷，繩子的拉力等于甲的重力．乙拉住繃緊繩子的中點(diǎn)把繩子拉斷了，繩子對(duì)乙的拉力大于繩子對(duì)甲的拉力，甲、乙重力相等，所以乙拉斷繩子前瞬間，繩受到的拉力肯定大于乙受到的重力，故C錯(cuò)誤，D正確．4．如圖所示，在光滑斜面上，有一輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面上，有一小球沿著斜面下滑，從小球剛接觸彈簧起先到彈簧壓縮到最低點(diǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．小球的加速度將漸漸增大B．小球的加速度將先增大，后減小C．小球的速度將漸漸減小D．小球的速度將先增大，后減小【答案】D【解析】小球接觸彈簧后，彈簧的彈力先小于重力沿斜面對(duì)下的分力，小球的合力沿斜面對(duì)下，加速度也沿斜面對(duì)下，與速度方向相同，故小球做加速運(yùn)動(dòng)，因彈力漸漸增大，合力減小，加速度減??；隨著小球向下運(yùn)動(dòng)，彈簧的彈力增大，當(dāng)彈簧的彈力大于重力沿斜面對(duì)下的分力后，小球的合力沿斜面對(duì)上，加速度沿斜面對(duì)上，與速度方向相反，小球做減速運(yùn)動(dòng)，彈力增大，合力增大，加速度也增大；綜上可知，小球接觸彈簧后速度先增大后減小，加速度先減小后反向增大，壓縮過(guò)程中，小球所受合力先變小后變大．小球剛接觸彈簧瞬間速度不是最大，當(dāng)彈力與重力沿斜面對(duì)下的分力平衡時(shí)，速度最大，D正確，A、B、C錯(cuò)誤．5．A、B兩物塊靠在一起放置在粗糙的水平面上，如圖所示，外力F作用在A上，推著A、B一起向右加速運(yùn)動(dòng)，已知外力F＝10N，mA＝mB＝1kg，A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.1，B與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.3，則A、B運(yùn)動(dòng)的加速度和A、B之間的彈力FAB分別為()A．a(chǎn)＝3m/s2，F(xiàn)AB＝6NB．a(chǎn)＝2m/s2，F(xiàn)AB＝6NC．a(chǎn)＝3m/s2，F(xiàn)AB＝5ND．a(chǎn)＝2m/s2，F(xiàn)AB＝5N【答案】A【解析】A受摩擦力為fA＝μ1mAg，B受到的摩擦力為fB＝μ2mBg，對(duì)A、B整體由牛頓其次定律可得F－fA－fB＝(mA＋mB)a，聯(lián)立解得a＝3m/s2，設(shè)A、B之間的彈力為N，對(duì)B由牛頓其次定律可得FAB－fB＝mBa，解得FAB＝6N．故選A．6．如圖所示為雜技“頂竿”表演，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為M的豎直竹竿，竿上有一質(zhì)量為m的人可以看成質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)此人沿著豎直竿以加速度a加速下滑時(shí)，竿對(duì)地面上的人的壓力大小為()A．(M＋m)g＋ma B．(M＋m)g－maC．(M＋m)g D．(M－m)g【答案】B【解析】對(duì)竹竿上的人由牛頓其次定律知mg－f＝ma，所以f＝m(g－a)，由牛頓第三定律知竹竿上的人對(duì)竹竿的摩擦力豎直向下，對(duì)竹竿由平衡條件知Mg＋f′＝FN，f＝f′，由牛頓第三定律知竹竿對(duì)底人的壓力FN＝(M＋m)g－ma，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．7．如圖所示，一車(chē)內(nèi)用輕繩懸掛著A、B兩球，車(chē)向右做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩段輕繩與豎直方向的夾角分別為α、θ，且α＝θ，則()A．A球的質(zhì)量肯定等于B球的質(zhì)量B．A球的質(zhì)量肯定大于B球的質(zhì)量C．A球的質(zhì)量肯定小于B球的質(zhì)量D．A球的質(zhì)量可能大于、可能小于也可能等于B球的質(zhì)量【答案】D【解析】對(duì)A、B整體探討，依據(jù)牛頓其次定律得(mA＋mB)gtanα＝(mA＋mB)a，解得gtanα＝a，對(duì)B探討，依據(jù)牛頓其次定律得mBgtanθ＝mBa，解得a＝gtanθ，因此不論A的質(zhì)量是大于、小于還是等于B球的質(zhì)量，均有α＝θ.故選D．8．如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為50kg的沙發(fā)靜止在水平地面上，甲、乙兩人同時(shí)從背面和側(cè)面分別用F1＝120N、F2＝160N的力推沙發(fā)，F(xiàn)1與F2相互垂直，且平行于地面．沙發(fā)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力(g取10m/s2)，下列說(shuō)法正確的是()A．沙發(fā)不會(huì)被推動(dòng)B．沙發(fā)將沿著F1的方向移動(dòng)，加速度為0.6m/s2C．沙發(fā)將沿著F2的方向移動(dòng)，加速度為0.2m/s2D．沙發(fā)的加速度大小為1m/s2【答案】D【解析】?jī)赏屏Φ暮狭＝eq\r(F12＋F22)＝200N，滑動(dòng)摩擦力f＝μmg＝150N<F，A錯(cuò)誤；由牛頓其次定律得F－f＝ma，解得a＝1m/s2，加速的方向和合外力的方向一樣，B、C錯(cuò)誤，D正確．9．在民航機(jī)場(chǎng)和火車(chē)站可以看到用于對(duì)行李進(jìn)行平安檢查的水平傳送帶．旅客把行李放到傳送帶上時(shí)，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李起先運(yùn)動(dòng)，隨后它們保持相對(duì)靜止，行李隨傳送帶一起前進(jìn)．若傳送帶勻速前進(jìn)的速度v＝0.25m/s，某木箱與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.4，g取10m/s2.則該木箱放在傳送帶上后，傳送帶上將留下一段多長(zhǎng)的摩擦痕跡？【答案】eq\f(1,128)m【解析】木箱的加速度為a＝eq\f(μmg,m)＝μg＝4m/s2，和傳送帶共速所需時(shí)間為t＝eq\f(v,a)＝eq\f(0.25,4)s＝eq\f(1,16)s，摩擦痕跡的長(zhǎng)度為Δx＝vt－eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,128)m.10．某人想測(cè)量地鐵啟動(dòng)過(guò)程中的加速度，他在一根細(xì)繩的下端綁上一支圓珠筆，細(xì)繩的上端用電工膠布臨時(shí)固定在地鐵的豎直扶手上．在地鐵啟動(dòng)后的某段加速過(guò)程中，細(xì)繩偏離了豎直方向，他用手機(jī)拍攝了當(dāng)時(shí)情境的照片(如圖)，拍攝方向跟地鐵前進(jìn)方向垂直．依據(jù)這張照片估算此時(shí)地鐵的加速度，加速度方向指向照片的哪個(gè)方向？請(qǐng)寫(xiě)明測(cè)量步驟、數(shù)據(jù)、計(jì)算過(guò)程和結(jié)果．(tan6°＝0.105，tan8°＝0.141，tan10°＝0.176)【答案】1.4m/s2，方向向左【解析】解法一：用量角器測(cè)量細(xì)繩與豎直扶手的夾角θ＝8°，圓珠筆所受合力F＝mgtanθ＝ma，地鐵的加速度大小a＝gtanθ＝9.8×0.141m/s2≈1.4m/s2，方向向左．解法二：過(guò)筆尾作扶手的垂線(xiàn)，交扶手于A點(diǎn)，用刻度尺測(cè)量圓珠筆筆尾到A的距離L＝1.10cm，細(xì)繩上端到A點(diǎn)的距離為H＝8.00cm，則繩的拉力與重力的合力F＝mgeq\f(L,H)＝ma，地鐵的加速度大小a＝geq\f(L,H)＝9.8×eq\f(1.10,8.00)m/s2≈1.4m/s2，方向向左．11．如圖所示是某打印機(jī)的分紙、送紙結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)扮裝置圖．一疊紙由帶有彈簧支架的托板托起，壓在搓紙輪下方，紙張前端與擋板右側(cè)面平齊．每一次輸紙指令發(fā)出后，搓紙輪的邊緣速度可在時(shí)間t1內(nèi)從零勻稱(chēng)增加到v＝πnD，之后勻速轉(zhuǎn)動(dòng)至本次輸紙結(jié)束，D為搓紙輪的直徑．正常狀況下搓紙輪與最上面的紙張間不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，要求輸紙指令發(fā)出后，搓紙輪必需在時(shí)間t2內(nèi)(t2>t1)將最上面的一張紙的前端送達(dá)兩送紙輪的切點(diǎn)處．(1)求兩送紙輪的切點(diǎn)與擋板右側(cè)面的距離x；(2)假如已知每張紙的質(zhì)量均為m，紙張與紙張間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ1，重力加速度為g，搓紙輪對(duì)紙張的壓力恒為N.為了確保每次勝利輸送一張紙，搓紙輪與紙張間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2，應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)意什么條件？(假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，忽視一張紙的重力)【答案】(1)πnD(t2－eq\f(t1,2))(2)μ2≥μ1＋eq\f(nπmD,Nt1)【解析】(1)依題意可知搓紙輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)邊緣的速度為v＝πnD，依據(jù)題意，搓紙輪帶動(dòng)紙張先做勻加速運(yùn)動(dòng)，后勻速運(yùn)動(dòng)，勻加速運(yùn)動(dòng)的位移為x1＝eq\f(1,2)vt1，勻速運(yùn)動(dòng)的位移為x2＝v(t2－t1)，故兩送紙輪的切點(diǎn)與擋板右側(cè)的距離為x＝x1＋x2＝πnDeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t2－\f(t1,2))).(2)第一、二張紙之間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力f1，滿(mǎn)意f1＝μ1N，設(shè)搓紙輪對(duì)最上面的第一張紙的靜摩擦力為f2，則f2≤μ2N，對(duì)最上面的那一張紙，要求在時(shí)間t1內(nèi)加速到v，依據(jù)牛頓其次定律得f2－f1＝ma，又v＝at1，聯(lián)立解得μ2≥μ1＋eq\f(nπmD,Nt1).12．如圖所示，用F＝7N的水平恒力把質(zhì)量為m＝0.5kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))壓在豎直擋板上，物塊離地面高為H＝6m，物塊由靜止起先向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t＝2s到達(dá)地面，g取10m/s2.(1)求物塊與擋板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)若將擋板由豎直位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)37°后撤去壓力F，當(dāng)物塊以v0＝2m/s的初速度從擋板上同一位置沿?fù)醢逑禄瑫r(shí)，求物塊滑到地面時(shí)的速度大小v.(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)【答案】(1)0.5(2)