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 (2).docVIP

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5牛顿运动定律的应用

课后·训练提升

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一、选择题(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)

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.m2

B.m1

C.m1

D.2m

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.如图所示,总质量为460kg的热气球,从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5m/s2,当热气球上升到180m时,以5m/s的速度向上匀速运动。若离开地面后热气球所受浮力保持不变,上升过程中热气球总质量不变,重力加速度g取10m/s2。关于热气球,下列说法正确的是 ()

A.所受浮力大小为4600N

B.加速上升过程中所受空气阻力保持不变

C.从地面开始上升10s后的速度大小为5m/s

D.以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230N

答案D

解析热气球从地面刚开始竖直上升时v=0,空气阻力Ff=0。由F浮-mg=ma,得F浮=m(g+a)=4830N,选项A错误;最终气球匀速上升,说明气球加速运动的过程中空气阻力逐渐增大,选项B错误;气球做加速度减小的加速运动,故加速到5m/s的时间大于10s,选项C错误;匀速上升时F浮-mg-Ff=0,计算得Ff=230N,选项D正确。

6.如图所示,质量为m的小球置于倾角为θ的斜面上,被一个竖直挡板挡住。现用一个水平力F拉斜面,使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动,重力加速度为g,忽略一切摩擦,以下说法正确的是()

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D

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错误。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

7.如图所示,质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上,并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1,与物体1相连接的绳与竖直方向成θ角,则(物体1和物体2相对车厢静止)()

A.车厢的加速度为gtanθ

B.绳对物体1的拉力为m

C.底板对物体2的支持力为(m2-m1)g

D.物体2所受底板的摩擦力为m2gsinθ

答案A

解析对物体1进行受力分析,且把拉力FT沿水平方向、竖直方向分解,有

FTcosθ=m1g,FTsinθ=m1a

得FT=m1

对物体2进行受力分析,有FN+FT=m2g

Ff静=m

FT=FT

解得FN=m2g-m1gcosθ

二、非选择题

8.在科技创新活动中,小华同学根据磁铁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AB