2024-2025學(xué)年高中物理第四章牛頓運動定律第7節(jié)用牛頓運動定律解決問題二A同步訓(xùn)練含解析新人教版必修1

PAGE7-第7節(jié)用牛頓運動定律解決問題(二)基礎(chǔ)訓(xùn)練1.下面四個圖象依次分別表示四個物體A,B,C,D的加速度a、速度v、位移x和滑動摩擦力f隨時間變更的規(guī)律。其中物體肯定受力平衡的是(C)解析:A,B物體的加速度不為0,受力肯定不平衡;D物體的受力可能平衡,可能不平衡,只有選項C正確。2.如圖所示,某物體在四個共點力作用下處于平衡狀態(tài),若將F4=5N的力沿逆時針方向轉(zhuǎn)動90°,其余三個力的大小和方向不變,則此時物體所受合力的大小為(C)A.0 B.10N C.52N D.52解析:四個共點力作用下物體處于平衡狀態(tài),則F1,F2,F3的合力與F4等大且反向,當(dāng)F4逆時針轉(zhuǎn)動90°角時,以上合力與F4成90°角,則物體此時的合力為52N,選項C正確。3.某電視臺每周都有棋類節(jié)目,鐵質(zhì)的棋盤豎直放置,每個棋子都是一個小磁鐵,能吸在棋盤上,不計棋子間的相互作用力,下列說法正確的是(D)A.小棋子共受三個力作用B.棋子對棋盤的壓力大小等于重力C.磁性越強的棋子所受的摩擦力越大D.質(zhì)量不同的棋子所受的摩擦力不同解析:小棋子受到重力、向上的摩擦力、棋盤的吸引力和棋盤的支持力作用,選項A錯誤;棋盤對棋子的摩擦力等于棋子的重力,故無論棋子的磁性多強,摩擦力是不變的,質(zhì)量不同的棋子所受的重力不同,故摩擦力不同,選項B,C錯誤,D正確。4.如圖所示,一箱蘋果沿著傾角為θ的斜面,以速度v勻速下滑。在箱子的中心有一個質(zhì)量為m的蘋果,它受到四周蘋果對它作用力的方向為(C)A.沿斜面對上 B.沿斜面對下C.豎直向上 D.垂直斜面對上解析:蘋果隨箱子一起沿斜面勻速下滑,故其所受合力肯定為零,由于蘋果所受重力方向豎直向下,故箱子中心質(zhì)量為m的蘋果受到四周蘋果對它作用力的方向肯定豎直向上,選項C正確,A,B,D錯誤。5.如圖所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O為球心,一質(zhì)量為m的小滑塊,在水平力F的作用下靜止在P點。設(shè)滑塊所受支持力為FN,OP與水平方向的夾角為θ,下列關(guān)系正確的是(A)A.F=mgtanθC.FN=mgtanθ D.FN解析:小滑塊受力狀況如圖所示,由物體的平衡條件可得FNsinθ=mg,FNcosθ=F,聯(lián)立解得FN=mgsinθ,F=6.試驗表明:表面積肯定的物體,在相對于空氣的運動速率不大時,物體受到的空氣阻力與相對于空氣的速率成正比。某探討性學(xué)習(xí)小組據(jù)此設(shè)計出一種測量風(fēng)速的力學(xué)裝置。如圖所示,在無風(fēng)的天氣里,擺球處在最低點,懸線豎直,此時懸線跟刻度盤上顯示擺角的0刻度線和速率的零刻度線重合;當(dāng)有風(fēng)從右向左通過時,擺球由于受水平向左的風(fēng)力作用,懸線將向左偏離豎直方向某一角度,而且風(fēng)速和懸線偏角有一一對應(yīng)關(guān)系。今測得風(fēng)以3m/s從右向左通過裝置時,懸線偏離豎直方向30°角,那么,在刻度盤60°處對應(yīng)的風(fēng)速刻度值為(懸線受風(fēng)力可忽視)(B)A.6m/s B.9m/s C.3m/s D.6m/s解析:分析擺球的受力狀況如圖所示,依據(jù)平衡條件可得:風(fēng)力F滿意F=mgtanθ。又物體受到的空氣阻力與相對于空氣的速率成正比,則有v1v2=tanθ1tanθ7.有關(guān)超重和失重的下列說法正確的是(B)A.游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態(tài)B.蹦床運動員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài)C.舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內(nèi)處于超重狀態(tài)D.體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于失重狀態(tài)解析:由超重、失重和完全失重的概念可知,在加速度向下時處于失重狀態(tài),在加速度向上時處于超重狀態(tài),而相對地面靜止不動時既不超重也不失重。選項B正確。8.在升降電梯內(nèi)的地面上放一體重計,電梯靜止時,曉敏同學(xué)站在體重計上,體重計示數(shù)為50kg,電梯運動過程中,某一段時間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)覺體重計示數(shù)如圖所示,在這段時間內(nèi)下列說法正確的是(D)A.曉敏同學(xué)所受的重力變小了B.曉敏對體重計的壓力大于曉敏的重力C.電梯肯定在豎直向下運動D.電梯的加速度大小為g5解析:曉敏在這段時間內(nèi)處于失重狀態(tài),是由于曉敏對體重計的壓力變小了,而曉敏的重力沒有變更,A,B錯誤;人處于失重狀態(tài),加速度向下,運動方向可能向上,也可能向下,故C錯誤;以豎直向下為正方向,有mg-F=ma,即50kg·g-40kg·g=50kg·a,解得a=g59.小明玩顛乒乓球的嬉戲,設(shè)乒乓球彈起后做豎直上拋運動,每次彈起的高度均為0.2m。忽視空氣阻力、球與球拍的接觸時間,重力加速度取g=10m/s2,則(D)A.上升階段中,乒乓球加速度的方向豎直向上B.乒乓球上升到最高點時,其加速度大小為零C.乒乓球兩次彈起之間的時間間隔為0.2sD.小明每分鐘最多顛球150次解析:忽視空氣阻力,則乒乓球在空中運動過程中只受重力作用,加速度始終為重力加速度g,選項A,B錯誤;豎直上拋運動的上升過程可視為自由落體運動的逆過程,則乒乓球在空中運動的時間為t=22h0.4s,選項C錯誤;小明每分鐘最多顛球次數(shù)為n=60010.小明用臺秤探討人在升降電梯中的超重與失重現(xiàn)象。他在地面上用臺秤稱得其體重為500N,再將臺秤移至電梯內(nèi)稱其體重,電梯從t=0時由靜止起先運動到t=11s時停止,得到臺秤的示數(shù)F隨時間t變更的圖象如圖所示,g取10m/s2。求:(1)小明在0～2s內(nèi)加速度a1的大小,并推斷在這段時間內(nèi)他處于超重還是失重狀態(tài);(2)在10～11s內(nèi),臺秤的示數(shù)F3;(3)小明運動的總位移x的大小。解析:(1)由圖象可知,在0～2s內(nèi),臺秤對小明的支持力F1=450N由牛頓其次定律有mg-F1=ma1解得a1=1m/s2加速度方向豎直向下,故小明處于失重狀態(tài)。(2)設(shè)在10～11s內(nèi)小明的加速度為a3,時間為t3,0～2s的時間為t1,則a1t1=a3t3解得a3=2m/s2由牛頓其次定律有F3-mg=ma3解得F3=600N。(3)0～2s內(nèi)位移x1=12a1t12～10s內(nèi)位移x2=a1t1t2=16m10～11s內(nèi)位移x3=12a3t3小明運動的總位移x=x1+x2+x3=19m。答案:(1)1m/s2失重(2)600N(3)19m11.某校一課外活動小組自制一枚火箭,設(shè)火箭放射后,始終在垂直于地面的方向上運動?；鸺c火后可認(rèn)為做勻加速直線運動,經(jīng)過4s到達(dá)離地面40m高處時燃料恰好用完,若不計空氣阻力,取g=10m/s2,求:(1)燃料恰好用完時火箭的速度大小。(2)火箭上升離地面的最大高度。(3)火箭從放射到殘骸落向地面過程的總時間。解析:設(shè)燃料用完時火箭的速度為v1,加速度為a,所用時間為t1?；鸺倪\動分為兩個過程,第一個過程為做勻加速上升運動,其次個過程為做豎直上拋運動至到達(dá)最高點。(1)對第一個過程有h1=v12t代入數(shù)據(jù)解得v1=20m/s。(2)對其次個過程有h2=v1代入數(shù)據(jù)解得h2=20m。所以火箭上升離地面的最大高度h=h1+h2=40m+20m=60m。(3)從燃料用完到運動至最高點的過程中,由v1=gt2,得t2=v1g=h=12gt32,而h=60m,代入數(shù)據(jù)得t3故總時間t總=t1+t2+t3=(6+23)s。答案:(1)20m/s(2)60m(3)(6+23)s實力提升12.如圖,水平桌面上的物體A和B通過輕繩相連,在水平外力F的作用下做勻速直線運動。已知繩中拉力為T,桌面對兩物體的摩擦力分別是fA和fB,則有(D)A.F=fA+fB+T B.F=fA+fB-TC.F=fB D.T=fA解析:選擇物體A為探討對象,物體A在水平方向受到繩子的拉力T(方向向右)和桌面對物體A的摩擦力fA作用,處于平衡狀態(tài),有T=fA,故D正確;選擇物體B為探討對象,物體B在水平方向受到水平外力F、繩子的拉力T(方向向左)和桌面對物體B的摩擦力fB作用,處于平衡狀態(tài),有F=fB+T,故C錯誤;選擇物體A和B整體為探討對象,系統(tǒng)在水平方向受到水平外力F、桌面對物體的摩擦力fA和fB作用,處于平衡狀態(tài),有F=fA+fB,故A,B錯誤。13.某人在以a=2.5m/s2的加速度勻加速下降的升降機中最多可舉起m1=80kg的物體,則此人在地面上最多可舉起多少千克的物體?若此人在勻加速上升的升降機中最多能舉起m2=40kg的物體,則此升降機上升的加速度為多大?(g取10m/s2)解析:此人的最大舉力,在不同參照系中這個舉力是恒定的,設(shè)此人最大舉力為F?！叭俗疃嗄芘e起80kg的物體”的意思是這個人能施加給外界物體的最大舉力恰能使80kg的物體以2.5m/s2的加速度勻加速下降。選取物體為探討對象,受力分析如圖甲所示。由牛頓其次定律得m1g-F=m1所以F=m1(g-a)=600N。當(dāng)他在地上舉物體時,設(shè)最多可舉起質(zhì)量為m0的物體,則有F-m0g=0,所以m0=60kg當(dāng)升降機豎直向上勻加速上升時,選物體為探討對象,受力分析如圖乙所示。由牛頓其次定律得F-m2g=m2a′所以a′=F-m2gm答案:60kg5m/s214.北京快樂谷游樂場“天地雙雄”是目前亞洲唯一的雙塔太空梭,如圖所示,它是能體驗劇烈失重、超重感覺的消遣設(shè)施。先把乘有十多人的座艙,送到80m高的地方,讓座艙自由落下,當(dāng)落到離地面30m時制動系統(tǒng)起先啟動,座艙勻減速運動到地面時剛好停止。若某游客手中托著質(zhì)量為1kg的飲料瓶進行這個嬉戲,g取10m/s2(空氣阻力不計)。試求:(1)當(dāng)座艙落到離地面高度為40m的位置時,飲料瓶對手的作用力多大;(2)勻減速過程的時間為多少;(3)當(dāng)座艙落到離地面高度為15m的位置時,手要用多大的力才能托住飲料瓶。解析:(1)當(dāng)座艙落到離地面高度為40m時,座艙處于自由落體階段,飲料瓶處于完全失重狀態(tài),飲料瓶對手的作用力為0。(2)下落加速階段,v2=2gh1,得v=10m/s。下落減速階段,v2=2ah2,得減速階段加速度大小a=503m/s2減速時間,t=va=3(3)離地15m時處在減速階段,設(shè)手對飲料瓶的作用力為F,對飲料瓶,由牛頓其次定律F-mg=ma得,F=m(g+a)=803N≈答案:(1)0(2)3515.滑板運動是一項特別刺激的水上運動,探討表明,在進行滑板運動時,水對滑板的作用力FN垂直于板面,大小為kv2,其中v為滑板速率(水可視為靜止)。某次運動中,在水平牽引力作用下,當(dāng)滑板和水面的夾角θ=37°時(如圖所示),滑板做勻速直線運動,相應(yīng)的k=54kg/m,人和滑板的總質(zhì)量為108kg,試求(重力加速度g取10m/s2,sin37°取0.6,忽視空氣阻力):(1)水平牽引力的大小;(2)滑板的速率。解析:(1)以滑板和運動員為探討對象,其受力如圖所示由共點力平衡條件可得FNcosθ=mg,FNsinθ=F,解得F=810N。即水平牽引力的大小為810N。(2)由(1)知,FN=mgcos依據(jù)題意知FN=kv2得v=mgkcosθ即滑板的速率為5m/s。答案:(1)810N(2)5m/s16.如圖所示,在水平粗糙橫桿上,有一質(zhì)量為m的小圓環(huán)A,用一細(xì)線懸吊一個質(zhì)量為m的球B?，F(xiàn)用一水平拉力緩慢地拉起球B