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2019-2020年高中物理第四章牛顿运动定律7用牛顿运动定律解决问题二课时训练新人教版必修题组一 共点力作用下的平衡
1.物体在共点力作用下下列说法中正确的是 A.物体的速度在某一时刻等于零时物体就一定处于平衡状态B.物体相对另一物体保持静止时物体一定处于平衡状态C.物体所受合力为零时就一定处于平衡状态D.物体做匀加速运动时物体处于平衡状态解析:处于平衡状态的物体从运动形式上是处于静止或匀速直线运动状态从受力上来看物体所受合外力为零某一时刻速度为零的物体受力不一定为零故不一定处于平衡状态A错;物体相对于另一物体静止时该物体不一定静止如当另一物体做变速运动时该物体也做变速运动此物体处于非平衡状态故B错;C选项符合平衡条件的判断为正确选项;物体做匀加速运动所受合力不为零故不是平衡状态D错答案:C
2.如图所示两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上两绳与竖直方向的夹角都为45°日光灯保持水平所受重力为G左右两绳的拉力大小分别为 A.G和GB.G和GC.G和GD.G和G解析:由对称性可知两绳的拉力大小应相等所以排除C选项;由平衡条件可知竖直方向上2Fcos45°=GF=G选项B正确答案:B
3.多选如图所示电灯悬挂于两墙壁之间更换水平绳OA使连接点A向上移动而保持O点的位置不变则A点向上移动时 A.绳OB的拉力逐渐增大B.绳OB的拉力逐渐减小C.绳OA的拉力先增大后减小D.绳OA的拉力先减小后增大解析:该题是动态平衡问题取结点O为研究对象绳OA、OB的拉力的合力F与灯的重力G大小相等、方向相反始终不变由平行四边形定则画出矢量图如图所示由图可知在A点上移的过程中先变小后增大一直减小故选B、D答案:BD题组二 超重和失重
4.下列四个实验中能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是 A.用天平测量物体的质量B.用弹簧测力计测物体的重力C.用温度计测舱内的温度D.用水银气压计测舱内气体的压强解析:绕地球飞行的太空实验舱处于完全失重状态处于其中的物体也处于完全失重状态物体对水平支持物没有压力对悬挂物没有拉力用天平测量物体质量时利用的是物体和砝码对盘的压力产生的力矩压力为0时力矩也为零因此在太空实验舱内不能完成同理水银气压计也不能测出舱内压强物体处于失重状态时对悬挂物没有拉力因此弹簧测力计不能测出物体的重力温度计是利用了热胀冷缩的性质因此可以测出舱内温度故只有选项C正确答案:C
5.下列说法中正确的是 A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态解析:当加速度方向竖直向下时物体处于失重状态;当加速度方向竖直向上时物体处于超重状态蹦床运动员在空中上升和下降的过程中加速度方向均竖直向下且a=g为完全失重状态所以B项正确而A、C、D三项中运动员均为平衡状态F=mg既不超重也不失重答案:B
6.如图所示一个盛水的容器底部有一小孔静止时用手指堵住小孔不让它漏水假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动且忽略空气阻力则 A.容器自由下落时小孔向下漏水B.将容器竖直向上抛出容器向上运动时小孔向下漏水;容器向下运动时小孔不向下漏水C.将容器水平抛出容器在运动中小孔向下漏水D.将容器斜向上抛出容器在运动中小孔不向下漏水解析:题中几种运动对整体分析都只受重力作用运动加速度为g方向向下容器中的水处于完全失重对容器底部无压力故在底部的小孔处水不会漏出答案:D
7.某人在地面上最多能举起60kg的物体而在一个加速下降的电梯里最多能举起80kg的物体求:1此电梯的加速度为多大2若电梯以此加速度上升则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少g取10m/s2解析:1站在地面上的人最大举力F=m1g=60×10N=600N在加速下降的电梯内人的最大举力F仍为600N由牛顿第二定律得m2g-F=m2a所以加速度a=g-=10-m/s2=
2.5m/s22在加速上升的电梯里人的举力不变同理得F-m3g=m3a所以m3=kg=48kg答案:
12.5m/s2248kg建议用时:30分钟
1.多选下列几种情况中物体处于平衡状态的是 A.静止在粗糙平面上的物体B.沿光滑斜面自由下滑的物体C.竖直上抛的物体在到达最高点时D.在不光滑的水平面上做匀速直线运动的木块解析:物体处于平衡状态的条件是所受合力为零其表现为静止或匀速直线运动因而A、D两项正确又因沿斜面自由下滑的物体其加速度为a=gsinθ;上抛运动的物体在最高点时v=0但a=g并非平衡状态故B、C两项错误答案:AD
2.如图所示粗糙的水平地面上有一斜劈斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑斜劈保持静止则地面对斜劈的摩擦力 A.等于零B.不为零方向向右C.不为零方向向左D.不为零v0较大时方向向左v0较小时方向向右解析:物块匀速下滑由平衡条件可知物体受到斜劈的作用力的合力竖直向上根据牛顿第三定律可知物块对斜劈的作用力的合力竖直向下故斜劈没有相对地面运动的趋势即不受地面对它的摩擦力选项A正确答案:A
3.某物体受四个力的作用而处于静止状态保持其他三个力的大小和方向均不变使另一个大小为F的力的方向转过90°则欲使物体仍保持静止状态必须再加上一个大小为多少的力 A.FB.FC.2FD.3F解析:物体受四个力作用而处于静止状态时F与其余三个力的合力等大、反向设为F当F转过90°时F与F夹角为90°又F=F两力的合力F合=F故需加一个大小为F的力答案:B
4.如图所示置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机三脚架的三根轻质支架等长与竖直方向均成30°角则每根支架承受的压力大小为 A.mgB.mgC.mgD.mg解析:设每根支架对照相机的支持力大小均为FN由受力平衡得3FNcos30°=mg解得FN=mg由牛顿第三定律可知支架承受的压力大小也为mg选项D正确答案:D
5.如图所示在托盘测力计上放一个重力为5N的斜木块斜木块的斜面倾角为37°现将一个重量为5N的小铁块无摩擦地从斜面顶端滑下在小铁块下滑的过程中测力计的示数为g取10N/kg A.
8.2NB.7NC.
7.4ND.10N解析:小铁块对斜面压力的竖直分量和斜面的重力之和是对托盘的压力FN=G·cos37°·sin37°+Mg=5×
0.8×
0.6+5N=
7.4N小铁块对斜面压力的水平分量产生对托盘的水平方向的静摩擦力从而在托盘与测力计的水平的接触杆间产生弹力而不能测量甚至影响测量故C正确答案:C
6.多选在由静止开始向上运动的电梯里某同学把一测量加速度的小探头重力不计固定在一个质量为1kg的手提包上进入电梯到达某一楼层后停止该同学将采集到的数据分析处理后列在下表中:物理模型匀加速直线运动匀速直线运动匀减速直线运动时间段s
3.
083.0加速度m/s
20.400-
0.40为此该同学在计算机上画出了很多图象请你根据上表数据和所学知识判断下列所示的图象设F为手提包受到的拉力g取
9.8m/s2中正确的是 解析:由题意可知电梯在14s内一直向上运动位移x一直增大故选项D错误;前3s做匀加速直线运动最后3s做匀减速直线运动加速度大小不随时间改变故选项B错误选项A正确;由F1-mg=ma1F1=mg+a1=
10.2N中间8s内F2=mg=
9.8N最后3s内F3-mg=ma2F3=mg+a2=
9.4N故选项C正确答案:AC
7.多选原来做匀速运动的升降机内有一被伸长的弹簧拉住的具有一定质量的物体A物体A静止在地板上如图所示现发现物体A突然被弹簧拉向右方由此可判断此时升降机的运动情况可能是 A.加速上升B.减速上升C.加速下降D.减速下降解析:升降机匀速运动时物体A静止在升降机的地板上说明物体A受到的静摩擦力与弹簧的拉力平衡物体A突然被弹簧拉向右方说明摩擦力减小其原因只能是物体A与地板间的正压力减小物体A处于失重状态具有向下的加速度即升降机可能减速上升或加速下降答案:BC
8.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上其右端有固定放置的竖直挡板MN在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q整个装置处于静止状态如图所示是这个装置的截面图若用外力使MN保持竖直且缓慢地向右移动在Q落到地面以前发现P始终保持静止在此过程中下列说法中正确的是 A.MN对Q的弹力逐渐减小B.Q所受的合力逐渐增大C.地面对P的摩擦力逐渐增大D.P、Q间的弹力先减小后增大解析:对Q进行受力分析如图所示Q受重力G、P对它的支持力FN、挡板对它的弹力FFN=F=Gtanα当MN保持竖直且缓慢地向右移动时α变大FN、F均变大但Q所受合力为0故选项A、B、D均错;将P、Q看作一个整体因水平方向挡板对它们的弹力F变大故地面对P的摩擦力逐渐增大选项C正确答案:C
9.某人在a=2m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1=75kg的物体则此人在地面上最多可举起多大质量的物体若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2=50kg的物体则此升降机上升的加速度为多大g取10m/s2解析:设此人在地面上的最大“举力”是F那么他在以不同的加速度运动的升降机中最大“举力”仍为F以物体为研究对象进行受力分析物体的受力示意图如图所示且物体运动的加速度和升降机相同当升降机以加速度a1=2m/s2匀加速下降时对物体有m1g-F=m1a1F=m1g-a1得F=75×10-2N=600N设人在地面上最多可举起质量为m0的物体则F=m0gm0=kg=60kg当升降机以a2匀加速上升时对物体有F-m2g=m2a2a2=-g=m/s2=2m/s2所以升降机匀加速上升的加速度大小为2m/s2答案:60kg 2m/s
210.如图所示用不可伸长的轻绳AC和BC吊起一质量不计的沙袋绳AC和BC与天花板的夹角分别为60°和30°现缓慢往沙袋中注入沙子重力加速度g取10m/s21当注入沙袋中的沙子质量m=10kg时求绳AC和BC上的拉力大小FAC和FBC2若绳AC能承受的最大拉力为150N绳BC能承受的最大拉力为100N为使绳不断裂求注入沙袋中沙子质量的最大值M解析:装置受力图如图所示1对结点C进行受力分析可得FT=mgFTAC=≈
86.5NFTBC==50N2因为而FTACmax=150NFTBCmax=100N所以AC更容易被拉断由FTACmax==150N可得M=10kg≈
17.3kg答案:
186.5N 50N
217.3kg。