2019-2020學(xué)年新教材高中物理課后作業(yè)19牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用含解析新人教版必修

PAGEPAGE3課后作業(yè)(十九)[要點(diǎn)對(duì)點(diǎn)練]要點(diǎn)一：從受力確定運(yùn)動(dòng)情況1．在光滑的水平面上，有一個(gè)質(zhì)量為m＝10kg的物體在水平外力F1、F2的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中F1的大小為10N，現(xiàn)將F1在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)90°后，物體立即開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，求：(1)物體運(yùn)動(dòng)的加速度大??；(2)物體運(yùn)動(dòng)后，前4s內(nèi)的位移大?。甗解析]由二力平衡得：F1＝F2＝10N，將F1在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)90°后，其合力大小F＝eq\r(F\o\al(2,1)＋F\o\al(2,2))＝eq\r(102＋102)N＝10eq\r(2)N.(1)由牛頓第二定律F＝ma得物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小a＝eq\f(F,m)＝eq\f(10\r(2),10)m/s2＝eq\r(2)m/s2.(2)物體運(yùn)動(dòng)后前4s內(nèi)位移的大小x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×eq\r(2)×42m＝8eq\r(2)m.[答案](1)eq\r(2)m/s2(2)8eq\r(2)m2．一個(gè)靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是2kg，在10N的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)，物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.2，g取10m/s2.求：(1)物體在4s末的速度；(2)物體在4s內(nèi)發(fā)生的位移．[解析](1)設(shè)物體所受支持力為N，所受摩擦力為f，受力分析如圖所示，由牛頓第二定律得F－f＝ma1①N＝mg②又f＝μN(yùn)③聯(lián)立①②③式得a1＝eq\f(F－μmg,m)④a1＝3m/s2⑤設(shè)物體4s末的速度為v1，則v1＝a1t⑥聯(lián)立⑤⑥式得v1＝12m/s⑦(2)設(shè)4s內(nèi)發(fā)生的位移為x1，則x1＝eq\f(1,2)a1t2⑧聯(lián)立⑤⑧式得x1＝24m⑨[答案](1)12m/s(2)24m要點(diǎn)二：從運(yùn)動(dòng)情況確定受力3．如圖甲所示，質(zhì)量m＝5kg的物體靜止在水平地面上的O點(diǎn)，如果用F1＝20N的水平恒定拉力拉它時(shí)，運(yùn)動(dòng)的s－t圖像如圖乙所示；如果水平恒定拉力變?yōu)镕2，運(yùn)動(dòng)的v－t圖像如圖丙所示．求：(1)物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)拉力F2的大?。甗解析](1)用F1＝20N的水平恒定拉力拉它時(shí)，根據(jù)圖像可知，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故F1＝20N＝μmg，解得μ＝0.4；(2)如果水平恒定拉力變?yōu)镕2，根據(jù)圖像可知a＝eq\f(4,2)m/s2＝2m/s2，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)2－μmg＝ma，解得F2＝μmg＋ma＝30N.[答案](1)0.4(2)30N4．如圖所示，有一足夠長(zhǎng)的粗糙斜面，傾角θ＝37°，一滑塊以初速度v0＝16m/s從底端A點(diǎn)滑上斜面，滑至B點(diǎn)后又返回到A點(diǎn)，滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25.(已知：sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2)求：(1)AB之間的距離；(2)滑塊再次回到A點(diǎn)時(shí)的速度；(3)滑塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所用的時(shí)間．[解析](1)設(shè)滑塊從A滑到B過(guò)程的加速度大小為a1，由牛頓第二定律得ma1＝mgsinθ＋μmgcosθ，則a1＝8m/s2，由veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,0)＝－2a1xAB，得AB之間的距離xAB＝16m；(2)設(shè)滑塊從B返回到A過(guò)程的加速度大小為a2，由牛頓第二定律得：ma2＝mgsinθ－μmgcosθ，則a2＝4m/s2，則滑塊返回到A點(diǎn)時(shí)的速度為vt，有veq\o\al(2,t)＝2a2xAB，解得：vt＝8eq\r(2)m/s；(3)設(shè)滑塊從A到B用時(shí)為t1，從B返回到A用時(shí)為t2，則有：t1＝eq\f(0－v0,－a1)＝2s，t2＝eq\f(vt－0,a2)＝2eq\r(2)s，則滑塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所用的時(shí)間為：t＝t1＋t2＝(2＋2eq\r(2))s.[答案](1)16m(2)8eq\r(2)m/s(3)(2＋2eq\r(2))s[綜合提升練]5．如圖所示，質(zhì)量m＝2kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面間的滑動(dòng)摩擦力大小等于它們之間彈力的0.25倍．現(xiàn)對(duì)物體施加一個(gè)大小F＝8N，與水平方向夾角θ＝37°的斜向上的拉力．求物體在拉力作用下5s內(nèi)通過(guò)的位移．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2)[解析]物體受到四個(gè)力的作用，如圖所示，建立直角坐標(biāo)系并分解力F.根據(jù)牛頓第二定律，x、y兩個(gè)方向分別列方程Fcosθ－Ff＝ma①Fsinθ＋FN－G＝0②FN為水平面對(duì)物體的支持力，即物體與水平面之間的彈力，故摩擦力Ff＝μFN③由①②③得a＝1.3m/s2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得5s內(nèi)物體的位移x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×1.3×52m＝16.25m.[答案]16.25m6．如圖甲所示，質(zhì)量為1.0kg的物體置于固定斜面上，斜面的傾角θ＝37°，對(duì)物體施以平行于斜面向上的拉力F，物體運(yùn)動(dòng)的F－t圖像如圖乙(規(guī)定沿斜面向上的方向?yàn)檎较?，g＝10m/s2，sin37°＝0.6)，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝3/8，試求：(1)0～1s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)位移的大??；(2)1s后物體繼續(xù)沿斜面上滑的距離．[解析](1)根據(jù)牛頓第二定律得：在0～1s內(nèi)F－mgsin37°－μmgcos37°＝ma1，解得a1＝18m/s20～1s內(nèi)的位移x1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)＝9m(2)1s時(shí)物體的