人教版高中物理必修第一册课后习题 第4章 运动和力的关系 5 牛顿运动定律的应用.docVIP

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5牛顿运动定律的应用

课后·训练提升

合格考过关检验

一、选择题(第1~4题为单选题,第5题为多选题)

1.一个物体在水平恒力F的作用下,由静止开始在一个粗糙的水平面上运动,经过时间t速度变为v。如果要使物体的速度变为2v,下列方法正确的是()

A.将水平恒力增加到2F,其他条件不变

B.将物体的质量减小一半,其他条件不变

C.物体的质量不变,水平恒力和作用时间都增加到原来的2倍

D.将时间增加到原来的2倍,其他条件不变

答案D

解析由牛顿第二定律得F-μmg=ma,所以a=Fm-μg,由v=at得v=F

2.用30N的水平外力F,拉一个静止在光滑水平面上的质量为20kg的物体,力F作用3s后消失。则第5s末物体的速度和加速度大小分别是()

A.v=4.5m/s,a=1.5m/s2

B.v=7.5m/s,a=1.5m/s2

C.v=4.5m/s,a=0

D.v=7.5m/s,a=0

答案C

解析力F作用下a=Fm=3020m/s

3.物体放在光滑水平面上,在水平恒力F作用下由静止开始运动,经时间t通过的位移是x。如果水平恒力变为2F,物体仍由静止开始运动,经时间2t通过的位移是()

A.x B.2x

C.4x D.8a

x=12at2=

当水平恒力为2F时,由牛顿第二定律得,2F=ma

x=12a(2t)2=

联立得,x=81、m2的物体A和B紧靠在一起放在光滑水平桌面上,如图所示,如果它们分别受到水平推力2F和F,则A、B之间弹力的大小为()

A.m2m1+

C.m1+2m2

答案C

解析根据牛顿第二定律对整体有2F-F=(m1+m2)a,则a=Fm1+m2,方向水平向右;对物体B有FN-F=m2

5.如示意图所示,滑板运动员沿水平地面向前滑行,在横杆前相对于滑板竖直向上起跳,人与滑板分离,分别从横杆的上、下通过,忽略人和滑板在运动中受到的阻力,则运动员()

A.斜面对小球的弹力为mg

B.斜面和竖直挡板对小球弹力的合力为ma

C.若增大加速度a,斜面对小球的弹力一定增大

D.若增大加速度a,竖直挡板对小球的弹力一定增大

答案AD

解析对小球受力分析如图所示,把斜面对小球的弹力FN2进行正交分解,竖直方向有FN2cosθ=mg,水平方向有FN1-FN2sinθ=ma,所以斜面对小球的弹力为FN2=mgcosθ,选项A正确。由于FN2=mgcosθ与a无关,故当增大加速度a时,斜面对小球的弹力不变;FN1=ma+mgtanθ,挡板对小球的弹力F

二、计算题

6.在科技创新活动中,小华同学根据磁体同性相斥原理设计了用机器人操作的磁力运输车(如图甲所示)。在光滑水平面AB上(如图乙所示),机器人用大小不变的电磁力F推动质量为m=1kg的小滑块从A点由静止开始做匀加速直线运动。小滑块到达B点时机器人撤去电磁力F,小滑块冲上光滑斜面(设经过B点前后速率不变),最高能到达C点。

机器人用速度传感器测量小滑块在ABC过程的瞬时速度大小,记录见下表。求:

t/s

0

0.2

0.4

…

2.2

2.4

2.6

…

v/(m·s-1)

0

0.4

0.8

…

3.0

2.0

1.0

…

(1)机器人对小滑块作用力F的大小;

(2)斜面的倾角α的大小。

答案(1)2N(2)30°

解析(1)小滑块从A到B过程中,有a1=Δv1

由牛顿第二定律得F=ma1=2N。

(2)小滑块从B到C过程中

a2=Δv2

由牛顿第二定律得mgsinα=ma2

则α=30°。

等级考素养提升

一、选择题(第1~4题为单选题,第5~7题为多选题)

1.竖直上抛物体受到的空气阻力Ff大小恒定,物体上升到最高点所需时间为t1,从最高点再落回抛出点所需时间为t2,上升时加速度大小为a1,下降时加速度大小为a2,则()

A.a1a2,t1t2 B.a1a2,t1t2

C.a1a2,t1t2 D.a1a2,t1t2

答案A

解析上升过程中,由牛顿第二定律,得

mg+Ff=ma1 ①

设上升高度为h,则h=12a1t

下降过程,由牛顿第二定律,得

mg-Ff=ma2 ③

h=12a2t

由①②③④得,a1a2,t1t2,选项A正确。

2.一物块从粗糙斜面底端,以某一初速度开始向上滑行,到达某位置后又沿斜面下滑到底端,则物块在此运动过程中()

A.上滑时的摩擦力大小小于下滑时的摩擦力大小

B.上滑时的摩擦力大小等于下滑时的摩擦力大小

C.上滑时的加速度小于下滑时的加速度

D.上滑的时间大于下滑的时间

答案B

解析设斜面倾角为θ,物块受到的摩擦力Ff=μmgcosθ,物块上滑与下滑时的滑动摩擦力大小相等,选项A错误,B正确;上滑时的加速度a上=gsinθ+μgcos