廣西專版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第4章運動和力的關(guān)系5牛頓運動定律的應(yīng)用課后訓(xùn)練新人教版必修第一冊

5牛頓運動定律的應(yīng)用課后·訓(xùn)練提升合格考過關(guān)檢驗一、選擇題(第1~4題為單選題,第5題為多選題)1.一個物體在水平恒力F的作用下,由靜止起先在一個粗糙的水平面上運動,經(jīng)過時間t速度變?yōu)関。假如要使物體的速度變?yōu)?v,下列方法正確的是()A.將水平恒力增加到2F,其他條件不變B.將物體的質(zhì)量減小一半,其他條件不變C.物體的質(zhì)量不變,水平恒力和作用時間都增加到原來的2倍D.將時間增加到原來的2倍,其他條件不變答案D解析由牛頓其次定律得F-μmg=ma,所以a=Fm-μg,由v=at得v=Fm2.用30N的水平外力F,拉一個靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為20kg的物體,力F作用3s后消逝。則第5s末物體的速度和加速度大小分別是()A.v=4.5m/s,a=1.5m/s2B.v=7.5m/s,a=1.5m/s2C.v=4.5m/s,a=0D.v=7.5m/s,a=0答案C解析力F作用下a=Fm=3020m/s2=1.5m/s2,3s末的速度v=at=4.5m/s;3s后撤去拉力,則3.物體放在光滑水平面上,在水平恒力F作用下由靜止起先運動,經(jīng)時間t通過的位移是x。假如水平恒力變?yōu)?F,物體仍由靜止起先運動,經(jīng)時間2t通過的位移是()A.x B.2xC.4x D.8x答案D解析當(dāng)水平恒力為F時,由牛頓其次定律得,F=max=12at2=當(dāng)水平恒力為2F時,由牛頓其次定律得,2F=ma'x'=12a'(2t)2=聯(lián)立得,x'=8x。4.兩個質(zhì)量分別為m1、m2的物體A和B緊靠在一起放在光滑水平桌面上,如圖所示,假如它們分別受到水平推力2F和F,則A、B之間彈力的大小為()A.m2m1+mC.m1+2m2m答案C解析依據(jù)牛頓其次定律對整體有2F-F=(m1+m2)a,則a=Fm1+m2,方向水平向右;對物體B有FN-F=m2a,得F5.如圖所示,質(zhì)量為m的小球置于傾角為θ的斜面上,被一個豎直擋板攔住?，F(xiàn)用一個水平力F拉斜面,使斜面在水平面上做加速度為a的勻加速直線運動,重力加速度為g,忽視一切摩擦,以下說法正確的是()A.斜面對小球的彈力為mgB.斜面和豎直擋板對小球彈力的合力為maC.若增大加速度a,斜面對小球的彈力肯定增大D.若增大加速度a,豎直擋板對小球的彈力肯定增大答案AD解析對小球受力分析如圖所示,把斜面對小球的彈力FN2進行正交分解,豎直方向有FN2cosθ=mg,水平方向有FN1-FN2sinθ=ma,所以斜面對小球的彈力為FN2=mgcosθ,選項A正確。由于FN2=mgcosθ與a無關(guān),故當(dāng)增大加速度a時,斜面對小球的彈力不變;FN1=ma+mgtanθ,擋板對小球的彈力FN1隨二、計算題6.在科技創(chuàng)新活動中,小華同學(xué)依據(jù)磁體同性相斥原理設(shè)計了用機器人操作的磁力運輸車(如圖甲所示)。在光滑水平面AB上(如圖乙所示),機器人用大小不變的電磁力F推動質(zhì)量為m=1kg的小滑塊從A點由靜止起先做勻加速直線運動。小滑塊到達B點時機器人撤去電磁力F,小滑塊沖上光滑斜面(設(shè)經(jīng)過B點前后速率不變),最高能到達C點。機器人用速度傳感器測量小滑塊在ABC過程的瞬時速度大小,記錄見下表。求:t/s00.20.4…2.22.42.6…v/(m·s-1)00.40.8…3.02.01.0…(1)機器人對小滑塊作用力F的大小;(2)斜面的傾角α的大小。答案(1)2N(2)30°解析(1)小滑塊從A到B過程中,有a1=Δv1Δ由牛頓其次定律得F=ma1=2N。(2)小滑塊從B到C過程中a2=Δv2Δ由牛頓其次定律得mgsinα=ma2則α=30°。等級考素養(yǎng)提升一、選擇題(第1~4題為單選題,第5~7題為多選題)1.豎直上拋物體受到的空氣阻力Ff大小恒定,物體上升到最高點所需時間為t1,從最高點再落回拋出點所需時間為t2,上升時加速度大小為a1,下降時加速度大小為a2,則()A.a1>a2,t1<t2 B.a1>a2,t1>t2C.a1<a2,t1<t2 D.a1<a2,t1>t2答案A解析上升過程中,由牛頓其次定律,得mg+Ff=ma1 ①設(shè)上上升度為h,則h=12a1t1下降過程,由牛頓其次定律,得mg-Ff=ma2 ③h=12a2t2由①②③④得,a1>a2,t1<t2,選項A正確。2.一物塊從粗糙斜面底端,以某一初速度起先向上滑行,到達某位置后又沿斜面下滑究竟端,則物塊在此運動過程中()A.上滑時的摩擦力大小小于下滑時的摩擦力大小B.上滑時的摩擦力大小等于下滑時的摩擦力大小C.上滑時的加速度小于下滑時的加速度D.上滑的時間大于下滑的時間答案B解析設(shè)斜面傾角為θ,物塊受到的摩擦力Ff=μmgcosθ,物塊上滑與下滑時的滑動摩擦力大小相等,選項A錯誤,B正確;上滑時的加速度a上=gsinθ+μgcosθ,下滑時的加速度a下=gsinθ-μgcosθ,由此可知,上滑時的加速度大于下滑時的加速度,選項C錯誤;由t=2xa,位移x相等,a上>a下,所以t上<t3.(2024·湖南衡陽市第五中學(xué)高二學(xué)業(yè)考試)第五代制空戰(zhàn)機殲-20具備高隱身性、高機動性實力,為防止極速提速過程中飛行員因缺氧暈厥,殲-20新型的抗荷服能幫助飛行員最大承受9倍重力加速度(指飛機的加速度)。假設(shè)某次垂直飛行測試試驗中,殲-20加速達到50m/s后離地,而后起先豎直向上飛行試驗,該飛機在10s內(nèi)勻加速到3060km/h,勻速飛行一段時間后到達最大飛行高度18.5km。假設(shè)加速階段所受阻力恒定,約為重力的15,g取10m/s2。已知該殲-20質(zhì)量為20t,忽視戰(zhàn)機因油耗等導(dǎo)致質(zhì)量的改變。下列說法正確的是(A.本次飛行測試的勻速階段運行時間為26.5sB.加速階段系統(tǒng)的推力為1.84×106NC.加速階段飛行員已經(jīng)暈厥D.飛機在勻速階段爬上升度為14.25km答案B解析加速階段,初速度v0=50m/s,末速度v=3060km/h=850m/s,依據(jù)v=v0+at,解得加速度a=80m/s2=8g,所以飛行員不會暈厥,選項C錯誤;依據(jù)牛頓其次定律得F-F阻-mg=ma,則推力F=F阻+ma+mg=1.84×106N,選項B正確;加速階段上升的高度x=v0t+12at2=4500m,則勻速上升距離為x'=(18500-4500)m=14km,選項D錯誤;勻速飛行時間t=x'v=4.在一東西向的水平直鐵軌上,停放著一列已用掛鉤連接好的車廂。當(dāng)機車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時,連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F;當(dāng)機車在西邊拉著這列車廂以大小為23a的加速度向西行駛時,連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小仍為F。不計車廂與鐵軌間的摩擦,每節(jié)車廂質(zhì)量相同,則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為(A.8 B.10C.14 D.18答案B解析設(shè)這列車廂的節(jié)數(shù)為n,P、Q掛鉤西邊有k節(jié)車廂,每節(jié)車廂的質(zhì)量為m,由牛頓其次定律可知Fkm=23F(n-k5.如圖所示,a、b、c為三個質(zhì)量均為m的物塊,物塊a、b通過水平輕繩相連后放在水平面上,物塊c放在b上。現(xiàn)用水平拉力作用于a,使三個物塊一起水平向右勻速運動。各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ,重力加速度大小為g。下列說法正確的是()A.該水平拉力大于輕繩的彈力B.物塊c受到的摩擦力大小為μmgC.當(dāng)該水平拉力增大為原來的1.5倍時,物塊c受到的摩擦力大小為0.5μmgD.剪斷輕繩后,在物塊b向右運動的過程中,物塊c受到的摩擦力大小為μmg答案ACD解析三物塊一起做勻速直線運動,由平衡條件得,對a、b、c系統(tǒng)有F=3μmg,對b、c系統(tǒng)有FT=2μmg,則F>FT,即水平拉力大于輕繩的彈力,故選項A正確;c做勻速直線運動,處于平衡狀態(tài),則c不受摩擦力,故選項B錯誤;當(dāng)水平拉力增大為原來的1.5倍時,F'=1.5F=4.5μmg,由牛頓其次定律得,對a、b、c系統(tǒng)有F'-3μmg=3ma,對c有Ff=ma,解得Ff=0.5μmg,故選項C正確;剪斷輕繩后,b、c一起做勻減速直線運動,對b、c系統(tǒng),由牛頓其次定律得2μmg=2ma',對c有Ff'=ma',解得Ff'=μmg,故選項D正確。6.如圖所示,一傾角θ=37°的足夠長的斜面固定在水平地面上。當(dāng)t=0時,滑塊以初速度v0=10m/s沿斜面對上運動。已知滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,下列說法正確的是()A.滑塊始終做勻變速直線運動B.t=1s時,滑塊速度減為零,然后在斜面上向下運動C.t=2s時,滑塊恰好又回到動身點D.t=3s時,滑塊的速度大小為4m/s答案BD解析設(shè)滑塊上滑時的加速度大小為a1,由牛頓其次定律可得mgsinθ+μmgcosθ=ma1,解得a1=10m/s2,上滑時間t1=v0a1=1s,上滑的距離x1=12v0t1=5m,因mgsinθ>μmgcosθ,滑塊上滑到速度為零后,向下運動,選項B正確;設(shè)滑塊下滑時的加速度大小為a2,由牛頓其次定律可得mgsinθ-μmgcosθ=ma2,解得a2=2m/s2,經(jīng)1s,滑塊下滑的距離x2=12a2t22=1m<5m,滑塊未回到動身點,選項C錯誤;因上滑和下滑過程中的加速度不同,故滑塊全程不是勻變速直線運動,選項A錯誤;t=3s時,x3=12×2×22m=4m<5m,滑塊沿斜面對下運動,此時的速度7.如圖所示,在光滑水平面上放著緊靠在一起的A、B兩物體,B的質(zhì)量是A的2倍,B受到的水平向右的恒力FB=2N,A受到的水平向右的變力FA=(9-2t)N,t的單位是s。從t=0起先計時,則()A.A物體在3s末時刻的加速度是初始時刻的5B.t>4s后,B物體做勻加速直線運動C.t=4.5s時,A物體的速度為零D.t>4.5s后,A、B的加速度方向相反答案ABD解析對于A、B整體,據(jù)牛頓其次定律有FA+FB=(mA+mB)a,設(shè)A、B間的作用力為F,則對B據(jù)牛頓其次定律可得F+FB=mBa,解得F=mBFA+FBmA+mB-FB=16-4t3N。當(dāng)t=4s時,F=0,A、B兩物體起先分別,此后B做勻加速直線運動,而A做加速度漸漸減小的加速運動;當(dāng)二、計算題8.某探討性學(xué)習(xí)小組利用力傳感器探討小球與豎直擋板間的作用力,試驗裝置如圖所示,已知斜面傾角為45°,光滑小球的質(zhì)量m=3kg,力傳感器固定在豎直擋板上。(1)當(dāng)整個裝置靜止時,力傳感器的示數(shù)是多少?(2)當(dāng)整個裝置向右做勻加速直線運動時,力傳感器示數(shù)為36N,此時裝置的加速度大小是多少?(3)某次整個裝置在水平方向做勻加速直線運動時,力傳感器示數(shù)恰好為0,此時