2019-2020學(xué)年新教材高中物理課時跟蹤訓(xùn)練二十五牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用含解析魯科版必修第一冊

PAGE6-課時跟蹤訓(xùn)練(二十五)牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用A級—學(xué)考達(dá)標(biāo)1.物體靜止于光滑水平面上，某時刻在物體上施加一個水平向東的力F，且F的大小逐漸減小到零，關(guān)于此過程中物體的運(yùn)動情況，下列說法錯誤的是()A．物體的加速度逐漸減小到零B．物體向東做減速運(yùn)動C．物體的速度變化得越來越慢D．當(dāng)F減小到零時，物體向東的速度最大解析：選B根據(jù)牛頓第二定律F＝ma，F(xiàn)的大小逐漸減小到零，物體的加速度逐漸減小到零，故A正確；物體的加速度向東逐漸減小，速度向東增加的越來越慢，故B錯誤，C正確；由于速度一直在增大，當(dāng)F減小到零時，物體向東的速度最大，故D正確。2．如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩球之間系著一條不計質(zhì)量的輕彈簧，放在光滑水平面上的A球緊靠墻壁。今用水平力F將B球向左推壓彈簧，平衡后，突然將力F撤去的瞬間()A．A球的加速度為eq\f(F,2m) B．A球的加速度為eq\f(F,m)C．B球的加速度為eq\f(F,2m) D.B球的加速度為eq\f(F,m)解析：選D撤去F瞬間，彈簧來不及發(fā)生形變，A球的受力情況不變，所受合力為零，A球的加速度為零，A、B錯誤；B球在水平方向受彈力作用，彈力大小等于F，由牛頓第二定律知，B球的加速度為eq\f(F,m)，C錯誤，D正確。3．用30N的水平外力F拉一靜止在光滑的水平面上質(zhì)量為20kg的物體，力F作用3s后消失，則第5s末物體的速度和加速度分別是()A．v＝7.5m/s，a＝1.5m/s2 B．v＝4.5m/s，a＝1.5m/s2C．v＝4.5m/s，a＝0 D．v＝7.5m/s，a＝0解析：選C物體先在力F作用下做勻加速直線運(yùn)動，加速度a＝eq\f(30,20)m/s2＝1.5m/s2，v＝at＝4.5m/s，撤去力F后，物體以4.5m/s的速度做勻速直線運(yùn)動。故C正確。4．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．14mC．10m/s D.20m解析：選B設(shè)汽車剎車后滑動過程中的加速度大小為a，由牛頓第二定律得：μmg＝ma，解得：a＝μg。由勻變速直線運(yùn)動的速度位移關(guān)系式v02＝2as，可得汽車剎車前的速度為：v0＝eq\r(2as)＝eq\r(2μgs)＝eq\r(2×0.7×10×14)m/s＝14m/s，因此B正確。5.如圖所示，質(zhì)量為m＝3kg的木塊放在固定的傾角為θ＝30°的足夠長斜面上，木塊可以沿斜面勻速下滑。若用沿斜面向上的力F作用于木塊上，使其由靜止開始沿斜面向上加速運(yùn)動，經(jīng)過t＝2s時間木塊沿斜面上升4m的距離，則推力F為(g取10m/s2)()A．42N B．6NC．21N D.36N解析：選D因木塊能沿斜面勻速下滑，由平衡條件知：mgsinθ＝μmgcosθ，所以μ＝tanθ；當(dāng)在推力作用下加速上滑時，由運(yùn)動學(xué)公式s＝eq\f(1,2)at2得a＝2m/s2，由牛頓第二定律得：F－mgsinθ－μmgcosθ＝ma，解得F＝36N，故選項D正確。6.一質(zhì)量為m＝1kg的物體在水平恒力F作用下水平運(yùn)動，1s末撤去恒力F，其v-t圖像如圖所示，則恒力F和物體所受阻力f的大小是()A．F＝8N B．F＝9NC．f＝2N D.f＝6N解析：選B撤去恒力F后，物體在阻力作用下運(yùn)動，由v-t圖像可知，1～3s內(nèi)物體的加速度為a＝3m/s2，由牛頓第二定律得f＝ma可知，阻力f＝3N；由題圖可知在0～1s內(nèi)其加速度為a′＝6m/s2，由牛頓第二定律得F－f＝ma′，可求得F＝9N，B正確。7.如圖所示，小球P、Q的質(zhì)量相等，其間用輕彈簧相連，光滑斜面的傾角為θ。系統(tǒng)靜止時，彈簧與輕繩均與斜面平行。在輕繩被突然剪斷的瞬間，下列說法正確的是()A．兩球的加速度大小均為gsinθB．Q球的加速度為零C．P球的加速度方向沿斜面向上，Q球的加速度方向沿斜面向下D．P球的加速度大小為3gsinθ解析：選B輕繩被突然剪斷瞬間輕繩上彈力會發(fā)生突變，繩子拉力為零，彈簧不會突變，彈力不變，Q球所受合力為零，加速度為零，A、C錯誤，B正確；對P球分析，受重力沿斜面向下的分力和彈簧彈力，由牛頓第二定律得2mgsinθ＝ma，解得a＝2gsinθ，D錯誤。8.2019年4月23日是人民海軍成立70周年紀(jì)念日，青島及其附近?？沼蚺e行海上閱兵。閱兵期間，假設(shè)一名空降兵從懸停在高空的直升機(jī)上豎直下落，他從離開直升機(jī)到落地的過程中沿豎直方向運(yùn)動的v-t圖像如圖所示，則下列說法正確的是()A．第10s末空降兵打開降落傘，此后做勻減速運(yùn)動至第15s末B．0～10s內(nèi)空降兵和傘整體所受重力大于空氣阻力C．0～10s內(nèi)空降兵的速度和加速度都在增大D．在10～15s內(nèi)空降兵豎直方向的加速度方向向下，大小在逐漸減小解析：選B打開降落傘后空降兵將做減速運(yùn)動，故第10s末空降兵打開降落傘，根據(jù)v-t圖像的斜率表示加速度，可知10～15s空降兵做加速度不斷減小的減速運(yùn)動至15s末，10～15s過程中速度向下，做減速運(yùn)動，故加速度向上，A、D錯誤；0～10s內(nèi)空降兵向下做加速度不斷減小的加速運(yùn)動，受重力和空氣阻力，根據(jù)牛頓第二定律，知合力向下，重力大于空氣阻力，B正確，C錯誤。9．一輛汽車在恒定牽引力作用下由靜止開始沿直線運(yùn)動，4s內(nèi)通過8m的距離，此后關(guān)閉發(fā)動機(jī)，汽車又運(yùn)動了2s停止。已知汽車的質(zhì)量m＝2×103(1)關(guān)閉發(fā)動機(jī)時汽車的速度大??；(2)汽車運(yùn)動過程中所受到的阻力大??；(3)汽車牽引力的大小。解析：(1)汽車開始做勻加速直線運(yùn)動：x0＝eq\f(v0＋0,2)t1解得v0＝eq\f(2x0,t1)＝4m/s。(2)關(guān)閉發(fā)動機(jī)后汽車減速過程的加速度a2＝eq\f(0－v0,t2)＝－2m/s2由牛頓第二定律有－f＝ma2解得f＝4×103N。(3)設(shè)開始加速過程中汽車的加速度為a1x0＝eq\f(1,2)a1t12由牛頓第二定律有：F－f＝ma1解得F＝f＋ma1＝6×103N。答案：(1)4m/s(2)4×103N(3)6×103NB級—選考提能10.[多選]A、B兩物塊的質(zhì)量分別為2m和m，靜止疊放在水平地面上。A、B間的動摩擦因數(shù)為μ，B與地面間的動摩擦因數(shù)為eq\f(1,2)μ。已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g?，F(xiàn)對A施加一水平拉力F，則()A．當(dāng)F＝eq\f(5,2)μmg時，A的加速度為eq\f(1,3)μgB．當(dāng)F＜2μmg時，A、B都相對地面靜止C．當(dāng)F＞3μmg時，A相對B滑動D．無論F為何值，B的加速度不會超過eq\f(1,2)μg解析：選ACD設(shè)當(dāng)A、B恰好發(fā)生相對滑動時的拉力為F′，加速度為a′，則對A，有F′－2μmg＝2ma′，對A、B整體，有F′－eq\f(3,2)μmg＝3ma′，計算得出F′＝3μmg，故當(dāng)eq\f(3,2)μmg<F≤3μmg時，A相對于B靜止，二者以共同的加速度開始運(yùn)動；當(dāng)F>3μmg時，A相對于B滑動，C正確；對B來說，其所受合力的最大值為Fm＝2μmg－eq\f(3,2)μmg＝eq\f(1,2)μmg，即B的加速度不會超過eq\f(1,2)μg，D正確；當(dāng)F＝eq\f(5,2)μmg時，A、B以共同的加速度開始運(yùn)動，將A、B看作整體，由牛頓第二定律有F－eq\f(3,2)μmg＝3ma，計算得出a＝eq\f(μg,3)，所以A選項是正確的；設(shè)B對A的摩擦力為f1，A對B的摩擦力為f2，地面對B的摩擦力為f3，由牛頓第三定律可以知道f1與f2大小相等，方向相反，f1和f2的最大值均為2μmg，f3的最大值為f3＝eq\f(3,2)μmg。故當(dāng)0<F≤eq\f(3,2)μmg時，A、B均保持靜止；繼續(xù)增大F，在一定范圍內(nèi)A、B將相對靜止以共同的加速度開始運(yùn)動，故B錯誤。11．[多選]如圖甲所示，用一水平外力F拉著一個靜止在傾角為θ的光滑斜面上的物體，逐漸增大F，物體做變加速運(yùn)動，其加速度a隨外力F變化的圖像如圖乙所示，若重力加速度g取10m/s2。根據(jù)圖乙中所提供的信息可以計算出()A．物體的質(zhì)量B．斜面的傾角C．加速度由2m/s2增加到6m/s2的過程中，物體通過的位移D．加速度為6m/s2時物體的速度解析：選AB由題圖乙可知，當(dāng)水平外力F＝0時，物體的加速度a＝－6m/s2，此時物體的加速度a＝－gsinθ，可求出斜面的傾角θ＝37°，選項B正確；當(dāng)水平外力F＝15N時，物體的加速度a＝0，此時Fcosθ＝mgsinθ，可得m＝2kg，選項A正確；由于不知道加速度與時間的關(guān)系，所以無法求出物體在各個時刻的速度，也無法求出物體加速度由2m/s2增加到6m/s2過程中的位移，選項C、D錯誤。12.如圖所示，長度l＝2m，質(zhì)量M＝eq\f(2,3)kg的木板置于光滑的水平地面上，質(zhì)量m＝2kg的小物塊(可視為質(zhì)點)位于木板的左端，木板和小物塊間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1?，F(xiàn)對小物塊施加一水平向右的恒力F＝10N，取g＝10m/s2。求：(1)將木板M固定，小物塊離開木板時的速度大??；(2)若木板M不固定，m和M的加速度a1、a2的大??；(3)若木板M不固定，小物塊從開始運(yùn)動到離開木板所用的時間。解析：(1)對小物塊進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得F－μmg＝ma解得a＝4m/s2小物塊離開木板，有v2＝2al解得v＝4m/s。(2)對m，由牛頓第二定律F－μmg＝ma1解得a1＝4m/s2對M，由牛頓第二定律：μmg＝Ma2解得a2＝3m/s2。(3)由位移公式知s1＝eq\f(1,2)a1t2，s2＝eq\f(1,2)a2t2小物塊從開始運(yùn)動到離開木板s1－s2＝l聯(lián)立解得t＝2s。答案：(1)4m/s(2)4m/s23m/s2(3)2s13.皮帶傳輸裝置示意圖的一部分如圖所示，傳送帶與水平地面的夾角θ＝37°，A、B兩端相距12m，質(zhì)量為M＝1kg的物體以v0＝14.0m/s的速度沿AB方向從A端滑上傳送帶，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5，傳送帶順時針轉(zhuǎn)動的速度v＝4.0m/s(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，試求：(1)物體從A點到達(dá)B點所需的時間；(2)若物體能在傳送帶上留下痕跡，物體從A點到達(dá)B點的過程中在傳送帶上留下的劃痕長度。解析：(1)物體剛滑上傳送帶時因速度v0＝14.0m/s，大于傳送帶的速度v＝4m/s，則物體相對傳送帶向上運(yùn)動，物體的加速度沿斜面向下，根據(jù)牛頓第二定律有：Mgsinθ＋μMgcosθ＝Ma1解得：a1＝gsinθ＋μgcosθ＝10m/s2當(dāng)物體與傳送帶共速時：v0－at1＝v解得t1＝1s此過程中物體的位移x1＝eq\f(v0＋v,2)t1＝9m傳送帶的位移：x2＝vt1＝4m當(dāng)物體與傳送帶共速后，由于μ＝0.5<tan37°＝0.75，則物體向上做減速運(yùn)動，加速度為：Mgsinθ－μMgco