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2019年高中物理
4.7用牛顿运动定律解决问题
(二)课时作业新人教版必修1
一、选择题1.跳水运动员从10m高的跳台上腾空跃起,先向上运动一段距离达到最高点后,再自由下落进入水池,不计空气阻力,关于运动员在空中的上升过程和下落过程,以下说法正确的有 A.上升过程处于超重状态,下落过程处于失重状态B.上升过程处于失重状态,下落过程处于超重状态C.上升过程和下落过程均处于超重状态D.上升过程和下落过程均处于完全失重状态[解析] 跳水运动员在空中时无论上升还是下降,加速度方向均向下,由于不计空气阻力,故均为完全失重,故选D.[答案] D2.在升降机中,一个人站在磅秤上,发现自己的体重减轻了20%,于是他作出下列判断,其中正确的是
①升降机以
0.8g的加速度加速上升;
②升降机以
0.2g的加速度加速下降;
③升降机以
0.2g的加速度减速上升;
④升降机以
0.8g的加速度减速下降.A.只有
①和
②正确 B.只有
②和
③正确C.只有
③和
④正确D.均不正确[解析] 人处于失重状态,其加速度方向竖直向下,可能是加速下降,也可能是减速上升.人从磅秤上读出自己的体重即为视重F,由牛顿第二定律有mg-F=ma,故F=mg-a=1-
0.2mg,解得a=
0.2g.即升降机以
0.2g的加速度加速下降或减速上升.[答案] B3.如图,物体P静止于固定的斜面上,P的上表面水平.现把物体Q轻轻地叠放在P上,则 A.P向下滑动B.P静止不动C.P所受的合外力增大D.P与斜面间的静摩擦力增大[解析] 不放Q时,MPgsinθ≤μMPgcosθ,放Q时MP+MQgsinθ≤μMP+MQgcosθ故P仍静止不动,P所受合力为0,P与斜面间的静摩擦力由原来MPgsinθ变为MP+MQgsinθ,增大,故正确答案为B、D.[答案] BD4.“蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落,图中a点是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点,b是人静止地悬吊着时的平衡位置,人在从P点落下到最低点c的过程中 A.人在Pa段做自由落体运动,处于完全失重状态B.在ab段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态C.在bc段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态D.在c点,人的速度为零,其加速度为零[解析] 由于在b点时重力与绳的拉力平衡,则人在ab段重力与拉力的合力的方向向下,产生向下的加速度,则人处于失重状态,在bc段处于超重状态.[答案] AB5.在箱式电梯里的台秤秤盘上放着一物体,在电梯运动过程中,某人在不同时刻拍摄了甲、乙、丙三张照片,如图所示,其中乙为电梯匀速运动时的照片.从这三张照片可判定 A.拍摄甲照片时,电梯一定处于加速下降状态B.拍摄丙照片时,电梯一定处于减速上升状态C.拍摄丙照片时,电梯可能处于加速上升状态D.拍摄甲照片时,电梯可能处于减速下降状态[解析] 电梯匀速运动时台秤的示数可看做物体的实际重量,题图甲所示的示数大于题图乙所示的示数,说明拍摄甲照片时物体处于超重状态,此时电梯可能处于加速上升状态或减速下降状态,选项A错误,D正确;题图丙所示的示数小于题图乙所示的示数,说明拍摄丙照片时物体处于失重状态,此时电梯可能处于加速下降状态或减速上升状态,选项B、C错误.[答案] D6.如图甲所示,竖直电梯中质量为m的物体置于压力传感器P上,电脑可描绘出物体对P的压力F随时间的变化图线;图乙中K、L、M、N四条图线是电梯在四种运动状态下由电脑获得的F-t图线,由图线分析电梯的运动情况,下列结论中正确的是 A.由图线K可知,此时电梯一定处于匀加速上升状态B.由图线L可知,此时电梯的加速度大小一定等于gC.由图线M可知,此时电梯一定处于静止状态D.由图线N可知,此时电梯加速度的方向一定先向上后向下[解析] 由图线K可知,物体对P的压力逐渐增大,故电梯不可能处于匀加速上升状态,选项A错误;由图线L可知,物体对P的压力不变,根据牛顿第二定律得2mg-mg=ma,所以a=g,选项B正确;由图线M可知,物体对P的压力等于物体的重力,所以电梯可能处于静止状态,也可能处于匀速运动状态,选项C错误;由图线N可知,刚开始物体对P的压力大于物体的重力,后来小于物体的重力,即先超重后失重,故电梯的加速度方向先向上后向下,选项D正确.[答案] BD7.如图所示,小球B放在真空容器A内,球B的直径恰好等于正方体A的边长,将它们以初速度v0竖直向上抛出,下列说法中正确的是 A.若不计空气阻力,上升过程中,A对B有向上的支持力B.若考虑空气阻力,上升过程中,A对B的压力向下C.若考虑空气阻力,下落过程中,B对A的压力向上D.若不计空气阻力,下落过程中,B对A没有压力[解析] 将它们竖直向上抛出,不计空气阻力时,A、B的加速度都等于g;若考虑空气阻力,A的加速度大于g,B的运动状态与A一致,B除受重力外必受一向下的力,因A为真空容器,故此力为A对B向下的压力;下落过程中,不计空气阻力时,A、B的加速度等于g;若考虑空气阻力,A的加速度小于g,B的运动状态与A一致,B除受重力外必受一向上的力,因A为真空容器,所以此力为A对B向上的压力,由牛顿第三定律得,B对A的作用力向下.[答案] BD8.某校科技兴趣小组观察“娥嫦二号”的发射过程后,用实验来模拟卫星的发射.火箭点燃后从地面竖直升空,t1时刻第一级火箭燃料燃尽后脱落,t2时刻第二级火箭燃料燃尽后脱落,此后不再有燃料燃烧.实验中测得火箭竖直方向的v-t图象如右图所示,设运动中不计空气阻力,全过程中燃料燃烧时产生的推力大小恒定.下列判断中正确的是 A.t2时刻火箭到达最高点,t3时刻火箭落回地面B.火箭在t2~t3时间内的加速度大小大于重力加速度C.火箭在0~t1时间内的加速度大于t1~t2时间内的加速度D.t1~t2时间内火箭处于超重状态,t2~t3时间内火箭处于完全失重状态[解析] 0~t3时间内火箭的运动方向不变,t3时刻距地面最远,A错;t2~t3时间内火箭只受重力,其加速度等于重力加速度,B错;0~t1时间内图线的斜率小于t1~t2时间内图线的斜率,C错;t1~t2时间内火箭加速向上运动,处于超重状态,t2~t3时间内火箭减速向上运动,且加速度等于重力加速度,故处于完全失重状态,D对.[答案] D
二、非选择题9.重2kg的物体用弹簧秤挂在可竖直升降的电梯里,弹簧秤的读数为26N,由此可知,该物体处于__________状态,电梯做_______运动填“变速”或“匀速”,其加速度大小等于__________m/s
2.g取10m/s2[解析] 重力mg=20N,知mgF,故物体处于超重状态,电梯做变速运动,由牛顿第二定律得F-mg=ma,解得a=3m/s
2.[答案] 超重 变速 310.在电梯中,把一重物置于台秤上,台秤与压力传感器相连,电梯由静止开始竖直向上运动,在此过程中传感器所受的压力与时间的关系FN-t图象如图所示.g取10m/s
2.由图象可知1电梯减速上升过程经历的时间是________s;2重物的质量是________kg;3电梯的最大加速度是________m/s
2.[解析] 电梯减速上升,加速度向下,处于失重状态,从10s到14s,共4s.由题图可知重力mg=30N,所以重物的质量是3kg.当传感器所受的压力为15N时,电梯有最大加速度,此时有30-15=3a,解得a=5m/s2.[答案] 14 23 3511.下图是电梯上升的速度-时间图象,若电梯地板上放一质量为20kg的物体,g取10m/s2,则1前2s内和4~7s内物体对地板的压力各为多少?2整个运动过程中,电梯通过的位移为多少?[解析] 1前2s内的加速度a1=3m/s
2.由牛顿第二定律得F1-mg=ma
1.F1=mg+a1=20×10+3N=260N.4~7s内电梯做减速运动,加速度大小a2=2m/s
2.由牛顿第二定律得mg-F2=ma
2.F2=mg-a2=20×10-2N=160N.由牛顿第三定律得前2s内和4~7s内物体对地板的压力各为260N和160N.27s内的位移为x=2+72×6m=27m.[答案] 1260N 160N 227m12.小明用台秤研究人在升降电梯中的超重与失重现象.他在地面上用台秤称得其体重为500N,再将台秤移至电梯内称其体重,电梯从t=0时由静止开始运动,到t=11s时停止运动,得到台秤的示数F随时间t变化的图象如图所示,取g=10m/s
2.1计算小明在0~2s内的加速度大小a1,并判断在这段时间内小明处于超重还是失重状态;2求在10~11s内台秤的示数F3;3求小明运动的总位移x.[解析] 1由题图可知,在0~2s内,台秤对小明的支持力F1=450N根据牛顿第二定律有mg-F1=ma1解得a1=1m/s2因支持力小于重力,故小明处于失重状态.2设在10~11s内小明的加速度为a3,时间t3=1s0~2s的时间t1=2s,则有a1t1=a3t3解得a3=2m/s2根据牛顿第二定律有F3-mg=ma3解得F3=600N30~2s内的位移为x1=12a1t21=2m2~10s内的位移为x2=a1t1t2=16m10~11s内的位移x3=12a3t23=1m故小明运动的总位移为x=x1+x2+x3=19m.[答案] 11m/s2 失重 2600N 319m。