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2019-2020年高中物理第4章6用牛顿运动定律解决问题
(一)课时作业新人教版必修11.用30N的水平外力F拉一静止在光滑的水平面上质量为20kg的物体,力F作用3秒后消失,则第5秒末物体的速度和加速度分别是 A.v=
7.5m/s,a=
1.5m/s2B.v=
4.5m/s,a=
1.5m/s2C.v=
4.5m/s,a=0D.v=
7.5m/s,a=0【解析】 物体先在力F作用下做匀加速直线运动,加速度a==
1.5m/s2,v=at=
4.5m/s,撤去力F后,物体以
4.5m/s的速度做匀速直线运动.【答案】 C2.xx·双鸭山高一检测A、B两物体以相同的初速度在一水平面上滑动,两个物体与水平面间的动摩擦因数相同,且mA=3mB,则它们能滑动的最大距离xA和xB的关系为 A.xA=xB B.xA=3xBC.xA=xBD.xA=9xB【解析】 由μmg=ma可得a=μg,由题可知aA=aB,由v=2ax可得x=,故有xA=xB,A正确.【答案】 A3.雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大,如下图所示的图象能正确反映雨滴下落运动情况的是 【解析】 对雨滴受力分析,由牛顿第二定律得mg-f=ma.雨滴加速下落,速度增大,阻力增大,故加速度减小,在v-t图象中其斜率变小,故选项C正确.【答案】 C4.xx·厦门一中高一检测如图4-6-9所示,当车厢向右加速行驶时,一质量为m的物块紧贴在车厢壁上,相对于车厢壁静止,随车一起运动,则下列说法正确的是 图4-6-9A.在竖直方向上,车厢壁对物块的摩擦力与物块的重力平衡B.在水平方向上,车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对平衡力C.若车厢的加速度变小,车厢壁对物块的弹力不变D.若车厢的加速度变大,车厢壁对物块的摩擦力也变大【解析】 对物块m受力分析如图所示.由牛顿第二定律,在竖直方向Ff=mg;水平方向FN=ma,所以选项A正确,C、D错误;车厢壁对物块的弹力和物块对车厢壁的压力是一对相互作用力,故B错误.【答案】 A5.多选xx·会宁高一检测如图4-6-10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μ,重力加速度为g,则下列说法正确的是 图4-6-10A.物体一直受到摩擦力作用,大小为μmgB.物体最终的速度为v1C.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Ff=μmg,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A、D错,B、C对.【答案】 BC6.多选xx·塘沽区高一检测如图4-6-11所示,光滑斜面CA、DA、EA都以AB为底边.三个斜面的倾角分别为75°、45°、30°.物体分别沿三个斜面由顶端从静止滑到底端,下面说法中正确的是 图4-6-11A.物体沿DA滑到底端时具有最大速率B.物体沿EA滑到底端所需时间最短C.物体沿CA下滑,加速度最大D.物体沿DA滑到底端所需时间最短【解析】 设AB=l,当斜面的倾角为θ时,斜面的长度x=;由牛顿第二定律得,物体沿光滑斜面下滑时加速度a=gsinθ,当θ=75°时加速度最大,选项C正确;由v2=2ax可得,物体沿斜面滑到底端时的速度v===,当θ=75°时速度最大,选项A错误;由x=at2可得t====,当θ=45°时t最小,故选项B错误,选项D正确.【答案】 CD7.用平行于斜面的力推动一个质量为m的物体沿着倾斜角为α的光滑斜面由静止向上运动,当物体运动到斜面的中点时撤去推力,物体恰能滑到斜面顶点,由此可以判定推力F的大小必定是 A.2mgcosαB.2mgsinαC.2mg1-sinαD.2mg1+sinα【解析】 有推力F时,a=,撤去F后,a′=gsina,由v2=2ax,有a=a′,即=gsinα,F=2mgsinα,故B正确.【答案】 B8.如图4-6-12所示,水平恒力F=20N,把质量m=
0.6kg的木块压在竖直墙上,木块离地面的高度H=6m.木块从静止开始向下做匀加速运动,经过2s到达地面.取g=10m/s2求图4-6-121木块下滑的加速度a的大小;2木块与墙壁之间的动摩擦因数.【解析】 1由H=at2得a==m/s2=3m/s
2.2木块受力分析如图所示,根据牛顿第二定律有mg-Ff=ma,FN=F又Ff=μFN,解得μ===
0.
21.【答案】 13m/s2
20.21[超越自我·提升练]9.xx·长春高一检测如图4-6-13所示,在光滑的水平桌面上有一物体A,通过绳子与物体B相连后自由释放,则A、B一起运动.假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略不计,绳子足够长且不可伸长.如果mB=3mA,则绳子对物体A的拉力大小为 图4-6-13A.mBgB.mAgC.3mAgD.mBg【解析】 对A、B整体进行分析,根据牛顿第二定律mBg=mA+mBa,对物体A,设绳的拉力为F,由牛顿第二定律得,F=mAa,解得F=mAg,故B正确.【答案】 B10.质量为
0.8kg的物体在一水平面上运动,如图4-6-14所示,a、b分别表示物体不受拉力作用和受到水平拉力作用时的v-t图象,则拉力和摩擦力之比为 C图4-6-14A.9∶8B.3∶2C.2∶1D.4∶3【解析】 由v-t图象可知,图线a为仅受摩擦力的运动,加速度大小a1=
1.5m/s2;图线b为受水平拉力和摩擦力的运动,加速度大小为a2=
0.75m/s2;由牛顿第二定律列方程得ma1=Ff,ma2=F-Ff,解得=3∶2,选项B正确.【答案】 B
11.xx·来安中学如图4-6-15所示,在海滨游乐场里有一种滑沙运动.某人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始滑下,滑到斜坡底端B点后,沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来.如果人和滑板的总质量m=60kg,滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为μ=
0.5,斜坡的倾角θ=37°sin37°=
0.6,cos37°=
0.8,斜坡与水平滑道间是平滑连接的,整个运动过程中空气阻力忽略不计,重力加速度g取10m/s
2.问图4-6-151人从斜坡上滑下的加速度为多大?2若由于场地的限制,水平滑道BC的最大距离为L=
20.0m,则人在斜坡上滑下的距离AB应不超过多少?【解析】 1人在斜坡上的受力情况如图甲所示,建立坐标系,设人在斜坡上滑下的加速度为a1,由牛顿第二定律得mgsinθ-Ff1=ma
1.甲FN1-mgcosθ=0由摩擦力计算公式得Ff1=μFN1联立解得a1=gsinθ-μcosθ=2m/s
2.2人在水平滑道上的受力情况如图乙所示,乙由牛顿第二定律得Ff2=ma2,FN2-mg=0由摩擦力计算公式有Ff2=μFN2联立解得人在水平滑道上运动的加速度大小为a2=μg=5m/s2设从斜坡上滑下的距离为LAB,对AB段和BC段分别由匀变速运动的公式得v2-0=2a1LAB0-v2=-2a2L联立解得LAB=50m.【答案】 12m/s2 250m12.xx·山东高考研究表明,一般人的刹车反应时间即图甲中“反应过程”所用时间t0=
0.4s,但饮酒会导致反应时间延长.在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以v0=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L=39m.减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示,此过程可视为匀变速直线运动.取重力加速度的大小g=10m/s
2.求甲乙图4-6-161减速过程汽车加速度的大小及所用时间.2饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少.3减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值.【解析】 根据匀速直线运动和匀变速直线运动的规律、牛顿第二定律解题.1设减速过程中汽车加速度的大小为a,所用时间为t,由题可得初速度v0=20m/s,末速度vt=0,位移s=25m,由运动学公式得v=2as
①t=
②联立
①②式,代入数据得a=8m/s2
③t=
2.5s.
④2设志愿者反应时间为t′,反应时间的增加量为Δt,由运动学公式得L=v0t′+s
⑤Δt=t′-t0
⑥联立
⑤⑥式,代入数据得Δt=
0.3s.
⑦3设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者作用力的大小为F0,志愿者质量为m,由牛顿第二定律得F=ma
⑧由平行四边形定则得F=F2+mg2
⑨联立
③⑧⑨式,代入数据得=.【答案】 18m/s2
2.5s
20.3s 3。