2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)分層作業(yè)19用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題二含解析新人教版必修1

PAGE6-課時(shí)分層作業(yè)(十九)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題(二)(時(shí)間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．(多選)如圖是消遣節(jié)目中設(shè)計(jì)的“導(dǎo)師戰(zhàn)車”．當(dāng)坐在戰(zhàn)車中的導(dǎo)師按下按鈕時(shí)，戰(zhàn)車就由靜止起先沿長(zhǎng)10m的傾斜直軌道向下運(yùn)動(dòng)；某時(shí)刻起先減速，到達(dá)站在軌道末端的學(xué)員面前時(shí)，恰好靜止，整個(gè)過程歷時(shí)4s．將加速、減速過程分別視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則()A．戰(zhàn)車運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)師先失重后超重B．戰(zhàn)車運(yùn)動(dòng)過程中所受外力不變C．戰(zhàn)車加速過程中的加速度肯定等于減速過程中的加速度D．戰(zhàn)車運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度為5m/sAD[“導(dǎo)師戰(zhàn)車”沿斜面先加速后減速，戰(zhàn)車上的導(dǎo)師先失重后超重，A正確；戰(zhàn)車所受的合外力先沿斜面對(duì)下后沿斜面對(duì)上，外力不同，B錯(cuò)誤；因不知加速和減速的時(shí)間關(guān)系，故不能推斷兩個(gè)過程中加速度的大小關(guān)系，C錯(cuò)誤；設(shè)最大速度為vm，則整個(gè)過程的平均速度為eq\f(vm,2)，由eq\f(vm,2)t＝x可得vm＝5m/s，D正確．]2．如圖所示的四腳支架常常運(yùn)用在架設(shè)高壓線路、通信的基站塔臺(tái)等領(lǐng)域．現(xiàn)有一質(zhì)量為m的四腳支架置于水平地面上，其四根鐵質(zhì)支架等長(zhǎng)，與豎直方向均成θ角，重力加速度為g，則地面對(duì)每根支架的作用力大小為()A．eq\f(mg,4sinθ)B．eq\f(mg,4cosθ)C．eq\f(1,4)mgtanθD．eq\f(1,4)mgB[由結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性可知，四根支架的作用力大小相等，與豎直方向的夾角均為θ，依據(jù)力的合成與分解學(xué)問可得4Fcosθ＝mg，解得F＝eq\f(mg,4cosθ)，B正確．]3．在離地高h(yuǎn)處，沿豎直方向同時(shí)向上和向下拋出兩個(gè)小球，它們的初速度大小均為v，不計(jì)空氣阻力，兩球落地的時(shí)間差為()A．eq\f(2v,g)B．eq\f(v,g)C．eq\f(2h,v)D．eq\f(h,v)A[做豎直上拋的小球，再次回到拋出點(diǎn)之后到落到地面上的時(shí)間與向下拋出的小球落地時(shí)間相等，因此兩球落地的時(shí)間差為豎直上拋的小球從拋出到回到拋出點(diǎn)的時(shí)間，故Δt＝eq\f(2v,g)，選項(xiàng)A正確．]4．(多選)如圖甲所示，豎直電梯中質(zhì)量為m的物體置于壓力傳感器P上，電腦可描繪出物體對(duì)P的壓力F隨時(shí)間的改變圖線；圖乙中K、L、M、N四條圖線是電梯在四種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下由電腦獲得的F-t圖線，由圖線分析電梯的運(yùn)動(dòng)狀況，下列結(jié)論中正確的是()A．由圖線K可知，此時(shí)電梯肯定處于勻加速上升狀態(tài)B．由圖線L可知，此時(shí)電梯的加速度大小肯定等于gC．由圖線M可知，此時(shí)電梯肯定處于靜止?fàn)顟B(tài)D．由圖線N可知，此時(shí)電梯加速度的方向肯定先向上后向下BD[由圖乙可知，圖線M的支持力等于重力，電梯可能處于靜止也可能處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，C錯(cuò)誤；圖線L的支持力FN＝2mg，由FN－mg＝ma可知，電梯的加速度a＝g方向豎直向上，B正確；由圖線K可知，物體對(duì)P的壓力大于重力且漸漸增大，電梯的加速度肯定方向豎直向上且越來越大，A錯(cuò)誤；由圖線N可知，物體對(duì)P的壓力先大于mg，后小于mg，故電梯的加速度方向先豎直向上后豎直向下，D正確．]5．如圖所示，一質(zhì)量為m的沙袋用不行伸長(zhǎng)的輕繩懸掛在支架上，一練功隊(duì)員用垂直于繩的力將沙袋緩慢拉起使繩與豎直方向的夾角為θ＝30°，且繩繃緊，則練功隊(duì)員對(duì)沙袋施加的作用力大小為()A．eq\f(mg,2)B．eq\f(\r(3),2)mgC．eq\f(\r(3),3)mgD．eq\r(3)mgA[如圖，建立直角坐標(biāo)系對(duì)沙袋進(jìn)行受力分析由平衡條件有：Fcos30°－Tsin30°＝0Tcos30°＋Fsin30°－mg＝0聯(lián)立可解得：F＝eq\f(mg,2)，故選A.]6．如圖所示，用完全相同的輕彈簧A、B、C將兩個(gè)相同的小球連接并懸掛，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧A與豎直方向的夾角為30°，彈簧C水平，則彈簧A、C的伸長(zhǎng)量之比為()A.eq\r(3)∶4 B．4∶eq\r(3)C．1∶2 D．2∶1D[以兩球和彈簧B為整體作為探討對(duì)象，整體受重力G、輕彈簧A的彈力FA和輕彈簧C的彈力FC三個(gè)力的作用．如圖所示，依據(jù)平衡條件可知，水平方向上有FAsin30°＝FC，在豎直方向有FAcos30°＝G，又依據(jù)胡克定律可知FA＝kxA，F(xiàn)C＝kxC聯(lián)立解得eq\f(xA,xC)＝eq\f(2,1)，選項(xiàng)D正確．]二、非選擇題(14分)7．豎直升降的電梯內(nèi)的天花板上懸掛著一只彈簧測(cè)力計(jì)，如圖所示．彈簧測(cè)力計(jì)的鉤上懸掛一個(gè)質(zhì)量m＝4kg的物體，試分析下列各種狀況下電梯詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)(g取10m/s2)：(1)當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)T1＝40N，且保持不變；(2)當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)T2＝32N，且保持不變；(3)當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)T3＝44N，且保持不變．(彈簧均處于伸長(zhǎng)狀態(tài))[解析](1)當(dāng)T1＝40N時(shí)，依據(jù)牛頓其次定律T1－mg＝ma1，解得這時(shí)電梯的加速度a1＝eq\f(T1－mg,m)＝eq\f(40－4×10,4)m/s2＝0m/s2，由此可見電梯處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．(2)當(dāng)T2＝32N時(shí)，依據(jù)牛頓其次定律T2－mg＝ma2，這時(shí)電梯的加速度a2＝eq\f(T2－mg,m)＝eq\f(32－40,4)m/s2＝－2m/s2，即電梯的加速度方向豎直向下，電梯加速下降或減速上升．(3)當(dāng)T3＝44N時(shí)，依據(jù)牛頓其次定律T3－mg＝ma3，這時(shí)電梯的加速度a3＝eq\f(T3－mg,m)＝eq\f(44－40,4)m/s2＝1m/s2即電梯的加速度方向豎直向上，電梯加速上升或減速下降．[答案](1)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(2)加速下降或減速上升(3)加速上升或減速下降一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．圖甲中的塔吊是現(xiàn)代工地必不行少的建筑設(shè)備，圖乙為150kg的建筑材料被吊車豎直向上提升過程的簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)圖象，g取10m/s2，下列推斷正確的是()甲乙A．前10s的懸線的拉力恒為1500NB．46s末塔吊的材料離地面的距離為22mC．0～10s材料處于失重狀態(tài)D．在30～36s鋼索最簡(jiǎn)單發(fā)生斷裂B[由圖可知前10s內(nèi)材料的加速度a＝0.1m/s2，由F－mg＝ma可解得懸線的拉力為1515N，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．由圖象面積可得整個(gè)過程材料上升的高度是28m，下降的高度為6m,46s末塔吊的材料離地面的距離為22m，選項(xiàng)B正確.0～10s材料加速度向上，材料處于超重狀態(tài)，F(xiàn)>mg，鋼索最簡(jiǎn)單發(fā)生斷裂，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．因30～36s材料加速度向下，材料處于失重狀態(tài)，F(xiàn)<mg，在30～36s鋼索最不簡(jiǎn)單發(fā)生斷裂，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]2．(多選)如圖所示，小球A放在真空容器B內(nèi)，小球的直徑恰好等于正方體B的邊長(zhǎng)，將它們以初速度v0豎直上拋，A、B一起上升的過程中，下列說法正確的是()A．若不計(jì)空氣阻力，A、B間肯定沒有彈力B．若不計(jì)空氣阻力，A、B間肯定有彈力C．若考慮空氣阻力，A對(duì)B的上板肯定有壓力D．若考慮空氣阻力，A對(duì)B的下板肯定有壓力AC[若不計(jì)空氣阻力，整體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)，則A對(duì)B沒有壓力，B對(duì)A也沒有支持力，故A正確，B錯(cuò)誤；若考慮空氣阻力，以整體為探討對(duì)象，依據(jù)牛頓其次定律得：上升過程加速度大于g，再以球A為探討對(duì)象，依據(jù)牛頓其次定律分析：A受到的合力大于重力，A除受到重力外，還應(yīng)受到向下的壓力．因此B對(duì)A的壓力向下，即A對(duì)B的上板肯定有壓力，C正確，D錯(cuò)誤．]3.如圖所示，物體在水平力F作用下，靜止在斜面上，若略微減小水平推力F，而物體仍能保持靜止，設(shè)斜面對(duì)物體的靜摩擦力為Ff，物體所受的支持力為FN，則()A．Ff和FN都肯定減小B．Ff和FN都不肯定減小C．Ff不肯定減小，F(xiàn)N肯定減小D．Ff肯定減小，F(xiàn)N不肯定減小C[對(duì)物體受力分析如圖所示，在y軸方向上，F(xiàn)N－Fsinθ－Gcosθ＝0，由此公式可推斷出當(dāng)F減小時(shí)，F(xiàn)N肯定減小，在x軸方向上，若靜摩擦力Ff沿斜面對(duì)上，則有Ff＋Fcosθ－Gsinθ＝0，可見當(dāng)F減小時(shí)，F(xiàn)f增大；若Ff沿斜面對(duì)下，則有Fcosθ－Ff－Gsinθ＝0，可見當(dāng)F減小時(shí)，F(xiàn)f減小．由此可以看出，當(dāng)F減小時(shí)，F(xiàn)f不肯定減小，故選項(xiàng)C正確．]4．如圖所示，100個(gè)大小相同、質(zhì)量均為m且光滑的小球，靜止放置于兩個(gè)相互垂直且光滑的平面上．平面AB與水平面的夾角為30°.則第2個(gè)小球?qū)Φ?個(gè)小球的作用力大小為()A．eq\f(mg,2) B．48mgC．49mg D．98mgC[以第3個(gè)到第100個(gè)這98個(gè)小球的整體為探討對(duì)象，這個(gè)整體受到三個(gè)力的作用，即重力、斜面的支持力和第2個(gè)小球?qū)Φ?個(gè)小球的作用力，由于整體處于平衡狀態(tài)，那么沿斜面方向的受力應(yīng)平衡，所以有F23＝98mgsin30°＝49mg，故C選項(xiàng)正確．]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)一物體以25m/s的初速度做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，求：(1)經(jīng)過2s位移大小是多少？速度是多少？(2)經(jīng)過4s產(chǎn)生的位移大小是多少？路程是多少？(g取10m/s2)[解析](1)物體以25m/s的初速度做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，依據(jù)位移時(shí)間關(guān)系公式，有：x＝v0t－eq\f(1,2)gt2＝25×2m－eq\f(1,2)×10×22m＝30m依據(jù)速度時(shí)間關(guān)系公式，有：v＝v0－gt＝25m/s－10×2m/s＝5m/s，方向豎直向上．(2)物體上升的時(shí)間為t0＝eq\f(v0,g)＝eq\f(25,10)s＝2.5s上升的高度為H＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)×10×2.52m＝31.25m下降的位移為h＝eq\f(1,2)g(t1－t0)2＝eq\f(1,2)×10×(4－2.5)2m＝11.25m故位移為x＝H－h(huán)＝31.25m－11.25m＝20m路程為s＝H＋h＝31.25m＋11.25m＝42.5m.[答案](1)30m5m/s，方向豎直向上(2)20m42.5m6．(14分)如圖甲所示，風(fēng)箏是借助于風(fēng)對(duì)其作用力和牽線對(duì)其拉力的作用，才得以在空中處于平衡狀態(tài)的．如圖乙所示風(fēng)箏平面AB與水平面的夾角為30°，牽線與風(fēng)箏平面AB的夾角為53°，風(fēng)箏質(zhì)量為300g，求風(fēng)對(duì)風(fēng)箏的作用力的大小．(設(shè)風(fēng)對(duì)風(fēng)箏的作用力與風(fēng)箏平面垂直，g取10m/s2)甲乙[解析]風(fēng)