《2019-2020学年高中物理沪科版必修1习题：5.4 牛顿运动定律的案例分析 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理沪科版必修1习题：5.4 牛顿运动定律的案例分析 Word版含解析.pdf（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、5.4 牛顿运动定律的案例分析牛顿运动定律的案例分析 课后篇巩固探究巩固探究 学业水平引导 一、选择题 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.将物体质量减小一半,其他条件不变 C.物体质量不变,水平恒力和作用时间都增为原来的两倍 D.将时间增加到原来的 2 倍,其他条件不变 解析:由牛顿第二定律得F-mg=ma,所以a= -g,对比A、B、C三项,均不能满足要求,故选项A、B、 C 均错,由 vt=at 可得选项 D 对。 答案:
2、D 2.在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据,刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮胎 在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。 在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是 14 m,假设汽车 轮胎与地面间的动摩擦因数恒为 0.7,g 取 10 m/s2,则汽车刹车前的速度为( ) A.7 m/sB.14 m/s C.10 m/sD.20 m/s 解析:设汽车刹车后滑动过程中的加速度大小为 a,由牛顿第二定律得 mg=ma,解得 a=g。 由匀 变速直线运动的速度位移关系式得=2as,可得汽车刹车前的速度为 v0=02 2=2= m/s=14 m/s,因此 B 正确。 2 0.7 10 14 答案:B
3、 3. (多选)如图所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速率 v1沿顺时针方向运动,把一质量为 m 的物体无初速度地轻放在左端,物体与传送带间的动摩擦因数为 ,重力加速度为 g,则下列说法 正确的是( ) A.物体一直受到摩擦力作用,大小为 mg B.物体最终的速度为 v1 C.开始阶段物体做匀加速直线运动 D.物体在匀速阶段受到的静摩擦力向右 解析:当把物体无初速度地轻放在传送带的左端时,物体相对传送带向左运动,故物体所受到的 滑动摩擦力大小为 f=mg,方向水平向右,所以物体将向右做匀加速运动,由于传送带足够长,物 体将加速到 v1,之后与传送带保持相对静止,不再受到摩擦力的作用,故选项
4、 A、D 错,B、C 对。 答案:BC 4.行车过程中,如果车距不够,刹车不及时,汽车将发生碰撞,车里的人可能受到伤害,为了尽可能 地减轻碰撞所引起的伤害,人们设计了安全带。 假定乘客质量为 70 kg,汽车车速为 90 km/h,从踩 下刹车闸到车完全停止需要的时间为 5 s,安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅 间的摩擦)( ) A.450 NB.400 NC.350 ND.300 N 解析:汽车的速度v0=90 km/h=25 m/s,设汽车匀减速的加速度大小为a,则a=5 m/s2,对乘客应 0 用牛顿第二定律可得 F=ma=705 N=350 N,所以 C 正确。 答案:C
5、 5. 如图所示,质量 M=60 kg 的人通过定滑轮将质量为 m=10 kg 的货物提升到高处。滑轮的质量和 摩擦均不计,货物获得的加速度 a=2 m/s2,则人对地面的压力为(g 取 10 m/s2)( ) A.120 NB.480 NC.600 ND.720 N 解析:对货物,根据牛顿第二定律有 T-mg=ma,对人根据平衡条件有 T+N=Mg,由以上两式得 N=480 N。 答案:B 6.A、 B 两物体以相同的初速度滑上同一粗糙水平面,若两物体的质量为 mAmB,两物体与粗糙水 平面间的动摩擦因数相同,则两物体能滑行的最大距离 sA与 sB相比为( ) A.sA=sBB.sAsB C
6、.sAsBD.不能确定 解析:通过分析物体在水平面上滑行时的受力情况可以知道,物体滑行时受到的滑动摩擦力 mg 为合力,由牛顿第二定律知 mg=ma,得 a=g,可见 aA=aB。物体减速到零时滑行的距离最大,由 运动学公式可得=2aAsA,=2aBsB,又因为 vA=vB,aA=aB,所以 sA=sB,A 正确。22 答案:A 二、非选择题 7.导学号 63994121 一物体沿斜面向上以 12 m/s 的初速度开始滑动,它沿斜面向上以及沿斜面向下滑动的 v-t 图像 如图所示,求斜面的倾角 以及物体与斜面间的动摩擦因数 。(g 取 10 m/s2) 解析:由题图可知上滑过程的加速度大小为
7、a上= m/s2=6 m/s2, 12 2 下滑过程的加速度大小为 a下= m/s2=4 m/s2 12 5 - 2 上滑过程和下滑过程对物体受力分析如图 上滑过程 a上=gsin +gcos sin + cos 下滑过程 a下=gsin -gcos , 联立解得 =30,= 3 15 答案:30 3 15 能力素养拓展 一、选择题 1.某消防队员从一平台上跳下,下落 2 m 后双脚触地,接着他用双脚弯曲的方法缓冲,使自身重心 又下降了 0.5 m,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为自身所受重力的( ) A.2 倍B.5 倍C.8 倍D.10 倍 解析:消防队员先做自由落体运动,下落
8、2 m 时的速度 v=2 m/s,以后匀减速下降 2110 h2=0.5 m,速度减至零,根据 2ah2=v2得,加速度 a= m/s2=4g,根据牛顿第二定律 N- 2 22 = 40 2 0.5 mg=ma 得 N=5mg,所以地面对他的平均作用力为他自身重力的 5 倍。 答案:B 2. (多选)如图所示,质量为 m=1 kg 的物体与水平地面之间的动摩擦因数为 0.3,当物体运动的速度 为 10 m/s 时,给物体施加一个与速度方向相反的大小为 F=2 N 的恒力,在此恒力作用下(g 取 10 m/s2)( ) A.物体经 10 s 速度减为零 B.物体经 2 s 速度减为零 C.物体速
9、度减为零后将保持静止 D.物体速度减为零后将向右运动 解析:物体受到向右的恒力和滑动摩擦力的作用,做匀减速直线运动。滑动摩擦力大小为 f=N=mg=3 N。故 a=5 m/s2,方向向右,物体减速到 0 所需时间为 t=2 s,故 B 正确,A + 0 错误。减速到零后 Ff,物体处于静止状态,故 C 正确,D 错误。 答案:BC 3. (多选)如图所示,在光滑地面上,水平外力拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车 质量是 M,木块质量是 m,水平外力大小是 F,加速度大小是 a,木块和小车之间的动摩擦因数是 , 则在这个过程中,木块受到的摩擦力大小是( ) A.mgB. + C.(M
10、+m)gD.ma 解析:因为 m、M 在力 F 的作用下一起做无相对滑动的加速运动,所以取 m、M 为一整体,由牛 顿第二定律可知 F=(M+m)a,设木块 m 受到摩擦力向右,大小为 f,由牛顿第二定律得:f=ma,以上 两式联立可得:f=,所以 B、D 正确。 + 答案:BD 4.导学号 63994122 有三个光滑倾斜轨道 1、2、3,它们的倾角依次是 60、45和 30,这些轨道交于 O 点,现有 位于同一竖直线上的 3 个小物体甲、乙、丙,分别沿这 3 个轨道同时从静止自由下滑,如图所示, 物体滑到 O 点的先后顺序是( ) A.甲最先,乙稍后,丙最后 B.乙最先,然后甲和丙同时到达
11、 C.甲、乙、丙同时到达 D.乙最先,甲稍后,丙最后 解析:设轨道的底边长度为 d、倾角为 ,则轨道的长为 s=。物体沿轨道下滑时的加速度 cos a=gsin 。由 s= at2可得 t=,所以当倾角为 45时下滑时间最短,倾 1 2 2 = 2 sincos = 4 sin2 角为 60和 30时下滑时间相等。 答案:B 二、非选择题 5.导学号 63994123 质量为m=2 kg的物体静止在水平面上,物体与水平面之间的动摩擦因数=0.5,现在对物体施加 如图所示的力 F,F=10 N,=37(sin 37=0.6),经 t1=10 s 后撤去力 F,再经一段时间,物体又静 止,(g 取
12、 10 m/s2)则: (1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态。 (2)物体运动过程中最大速度是多少? (3)物体运动的总位移是多少? 解析:(1)当力 F 作用时,物体做匀加速直线运动,撤去 F 的瞬间物体的速度达到最大值,撤去 F 后 物体做匀减速直线运动直至速度为零。 甲 (2)撤去 F 前对物体受力分析如图甲,有 Fsin +N1=mg Fcos -f=ma1 f=N1 s1= a1 1 2 12 vt=a1t1,联立各式并代入数据解得 s1=25 m,vt=5 m/s 乙 (3)撤去 F 后对物体受力分析如图乙,有 f=N2=ma2,N2=mg 2a2s2=,联立各式并代入数据解得 s2=2.5 m2 物体运动的总位移 s=s1+s2得 s=27.5 m。 答案:(1)见解析 (2)5 m/s (3)27.5 m