2024-2025新教材高中物理課時素養(yǎng)評價(jià)十八牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用含解析新人教版必修1

PAGEPAGE9課時素養(yǎng)評價(jià)十八牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題,每題5分,共30分)1.行車過程中,假如車距不夠,剎車不剛好,汽車將發(fā)生碰撞,車?yán)锏娜丝赡苁艿綋p害,為了盡可能地減輕碰撞所引起的損害,人們設(shè)計(jì)了平安帶。假定乘客質(zhì)量為70kg,汽車車速為90km/h,從踩下剎車閘到車完全停止須要的時間為5s,A.450N B.400NC.350N D.300N【解析】選C。汽車的速度v0=90km/h=25m/s,設(shè)汽車勻減速的加速度大小為a,則a=v0t=5m/s2,對乘客應(yīng)用牛頓其次定律可得2.如圖,質(zhì)量為5kg的物體,在F=20N的水平拉力作用下,沿粗糙水平桌面做勻加速直線運(yùn)動,已知桌面與物體間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,則物體在運(yùn)動過程中受到的滑動摩擦力和加速度大小分別為(g取10A.20N和4m/s2 B.10N和2C.30N和6m/s2 D.20N和2【解析】選B。依題意,物體相對于地面對右運(yùn)動,受到地面的滑動摩擦力方向向左。物體在水平面上運(yùn)動,F也在水平方向,則物體對地面的壓力大小等于物體的重力,即N=mg,所以物體受到的滑動摩擦力大小為:f=μN(yùn)=μmg=0.2×50N=10N,由牛頓其次定律可得:F-f=ma,所以有:a=F-fm=2m/s3.光滑水平面上,質(zhì)量為4kg的物體在水平推力F1的作用下由靜止起先運(yùn)動,0～2s內(nèi)的位移為6m;質(zhì)量為2.5kg的物體在水平推力F2的作用下由靜止起先運(yùn)動,0～3s內(nèi)的位移為9mA.1∶3 B.3∶4C.12∶5 D.9∶8【解析】選C。物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,由勻變速直線運(yùn)動的位移公式可知,加速度為:a1=2x1t12=2×62a2=2x2t22=2×932由牛頓其次定律得:F1=m1a1=4×F2=m2a2=2.5×兩力之比:F1∶F2=12∶5,C正確。4.質(zhì)量為m=3kg的木塊放在傾角為θ=30°的足夠長斜面上,木塊可以沿斜面勻速下滑。如圖所示,若用沿斜面對上的力F作用于木塊上,使其由靜止起先沿斜面對上加速運(yùn)動,經(jīng)過t=2s時間物體沿斜面上升4m的距離,則推力F為(g取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x=12at2得a=2m/s2,由牛頓其次定律得:F-mgsinθ-μmgcosθ=ma,得F=365.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(diǎn)時間為t1,從最高點(diǎn)再落回拋出點(diǎn)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【解析】選A。物體上升時所受合力F=mg+Ff=ma1,下降時所受合力F′=mg-Ff=ma2,故a1>a2。又因?yàn)閔=12a1t12=12a2t22,則t6.質(zhì)量為0.8kg的物體在一水平面上運(yùn)動,如圖a、b分別表示物體不受拉力作用和受到水平拉力作用時的v-t圖像,A.9∶8 B.3∶2C.2∶1 D.4∶3【解析】選B。由v-t圖像可知,圖線a為僅受摩擦力的運(yùn)動,加速度大小a1=1.5m/s2;圖線b為受水平拉力和摩擦力的運(yùn)動,加速度大小為a2=0.75m/s2;由牛頓其次定律列方程得ma1=Ff,ma2=F-Ff,二、計(jì)算題(本題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(14分)一個小球從靜止起先沿如圖所示的光滑斜面軌道AB勻加速下滑,然后進(jìn)入水平軌道BC勻速滾動,之后靠慣性沖上斜面軌道CD,直到速度減為零。設(shè)小球經(jīng)過水平面和兩斜面的連接點(diǎn)B、C時速度的大小不變。下表是測出的不同時刻小球速度的大小,重力加速度g取10m/s2,時刻t/s00.61.21.85.0101315速度v/(m·s-1)03.06.09.015159.03.0(1)斜面AB的傾角是多少?(2)小球從起先下滑直至在斜面CD上速度減為零通過的總路程是多少?【解析】(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)可知小球沿AB斜面下滑的加速度:a1=Δv1Δt=5m/s2,由牛頓運(yùn)動定律得:mgsinα=ma1,解得:sinα=a1g=解得,斜面AB段的傾角α=30°(2)依據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,小球在斜面AB上下滑時間:t1=va1=小球在斜面CD上做減速運(yùn)動的加速度:a3=9-315-13m/s2從最大速度vm=15m/s減至速度為9m/s用時:t3=15-于是,小球在水平面上運(yùn)動時間t2=(13-t1-t3)s=8s故小球的總路程s=vm22a1+vm解得:s=180m答案:(1)30°(2)180m8.(16分)為了測試智能汽車自動防撞系統(tǒng)的性能。質(zhì)量為1500kg的智能汽車以10m/s的速度在水平面勻速直線前進(jìn),通過激光雷達(dá)和傳感器檢測到正前方22m處有靜止障礙物時,系統(tǒng)馬上自動限制汽車,使之做加速度大小為1m/s2的勻減速直線運(yùn)動,12000N的總阻力使汽車做勻減速直線運(yùn)動,最終該汽車恰好沒有與障礙物發(fā)生碰撞。求:(1)汽車在“緊急制動”過程的加速度大小。(2)觸發(fā)“緊急制動”時汽車的速度大小和其到障礙物的距離。(3)汽車在上述22【解析】(1)由牛頓其次定律可得:“緊急制動”過程的加速度a2=f其中f=12000N,m=1500kg,代入解得:a2=8m/s2;(2)設(shè)觸發(fā)“緊急制動”時汽車的速度大小為v,其到障礙物的距離為x2則有:x2=v已知“緊急制動”前的加速度為a1=1m/s2位移為x2=v且有:x1+x2=x已知總位移x=22m,v0=10m/s解得:v=8m/s,x2=4m;(3)緊急制動前的時間為:t1=v0緊急制動后的時間為:t2=va總時間為:t=t1+t2=3s所以v=xt=22答案:(1)8m/s2(2)8m/s4m(3)223(15分鐘40分)9.(6分)(多選)水平地面上放置一物體,若用水平力F推動恰好做勻速運(yùn)動。若用2F的水平力由靜止起先向右推動它,經(jīng)過時間t后速度達(dá)到v馬上改為向左推,力的大小不變。又經(jīng)過時間t后 ()A.物體的速度大小為2v3B.物體的速度大小為v3,C.物體位于動身點(diǎn)的右側(cè)D.物體回到動身點(diǎn)【解析】選A、C。取向右為正方向,若用水平力F推動恰好做勻速運(yùn)動,所以物體受到的摩擦力的大小:f=F,設(shè)物體的質(zhì)量為m,若用2F的水平力由靜止起先向右推動它,物體的加速度:a1=2F-fm=Fm,物體運(yùn)動的時間:t1=Δva1=va1=mvF=t,用2F的水平力向左推動它,由于此時物體的運(yùn)動方向向右,物體受到的摩擦力仍舊向左,物體的加速度:a2=-2F-fm=-3Fm,減速到0所用的時間:t2=Δva2=-va2=mv3F=13t1=13t,之后物體向左做加速運(yùn)動,受到的摩擦力的方向向右,此時的加速度:a3=-2F+fm=-Fm,物體的末速度:vt=a3(t-t2)=-23v,負(fù)號表示方向向左,故A正確,B錯誤。物體在t1時間內(nèi)的位移:x1=0+v2·t=vt2;物體在t1～t210.(6分)(多選)如圖所示,水平傳送帶A、B兩端相距s=3.5m,工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.1。工件滑上A端瞬時速度vA=4m/s,達(dá)到B端的瞬時速度設(shè)為vA.若傳送帶不動,則vB=3B.若傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動,vB肯定等于3C.若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動,vB肯定等于3D.若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動,vB可能等于3【解題指南】解答本題需明確以下三點(diǎn):(1)若傳送帶不動,由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律可知vB2-vA2=2ax,a=(2)若傳送帶以逆時針勻速轉(zhuǎn)動,工件的受力狀況不變,工件的運(yùn)動狀況跟傳送帶不動時的一樣。(3)若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動時,要依據(jù)傳送帶的速度大小進(jìn)行分析?！窘馕觥窟xA、B、D。若傳送帶不動,工件的加速度:a=-μmgm10m/s2=-1m/s2,由vB2-v2×(-1)×3.5+42m/s=3m/s,故A正確;若傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動,工件的受力狀況不變,由牛頓其次定律得知,工件的加速度仍為a=-μg,工件的運(yùn)動狀況跟傳送帶不動時一樣,則vB=3m/s,故B正確;若傳送帶以小于3m/s3m/s;若以大于3m/s的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動,則起先時物體受到的摩擦力向右,物體做加速運(yùn)動,可能大于3m11.(6分)(多選)一個靜止在水平面上的物體,質(zhì)量為2kg,受水平拉力F=6N的作用從靜止起先運(yùn)動,已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2(g取10m/sA.2s末物體的速度為2B.2s內(nèi)物體的位移為6C.2s內(nèi)物體的位移為2D.2s內(nèi)物體的平均速度為2【解析】選A、C。物體豎直方向受到的重力與支持力平衡,合力為零,水平方向受到拉力F和滑動摩擦力Ff,則依據(jù)牛頓其次定律得F-Ff=ma,又Ff=μmg聯(lián)立解得,a=1m/s2。所以2s末物體的速度為v=at=1×2m/s=2m/s,A正確;2s內(nèi)物體的位移為x=12at2=2m,B錯誤,C正確;2s內(nèi)物體的平均速度v=xt=1m/s,D錯誤。12.(22分)滑草是最近幾年在國內(nèi)興起的一種休閑健身運(yùn)動,有一種滑法是人坐在滑草車上從草坡上滑下,既刺激又省勁。如圖所示,現(xiàn)有一滑草場近似處理為斜坡段和水平段連接,其斜坡段長度為L1=72m,傾角為18°,水平段長度為L30m,斜坡段和水平段的動摩擦因數(shù)都為μ=0.3,滑草車的質(zhì)量m=10kg,人的質(zhì)量M=40kg,(1)滑草車沿斜坡下滑時的加速度大小?(2)滑草車最終停在離終點(diǎn)多遠(yuǎn)的地方?(3)滑草車在水平段上滑行時人對車的作用力大小?【解題指南】解答本題可以按以下思路進(jìn)行:(1)依據(jù)牛頓其次定律求出滑草車的加速度。(2)結(jié)合速度—位移公式求出滑究竟端時的速度大小;依據(jù)牛頓其次定律求出滑草車在水平段上運(yùn)動的加速度大小,結(jié)合速度—位移公式求出在水平段上滑行的距離。(3)人對車的作用力大小為合力的大小,包括水平方向的分力與豎直方向的分力,用矢量合成即可。【解析】(1)設(shè)沿斜坡下滑的加速度為a1,依據(jù)牛頓其次定律得,mgsinθ-μmgcosθ=ma1,代入數(shù)據(jù)解得:a1=0.25m/s2。(2)設(shè)滑到斜坡底端的速率為v,則有:v2=2a1L1,代入數(shù)據(jù)解得:v=設(shè)在水