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用牛顿运动定律解决问题
(一)建议用时45分钟[学业达标]1.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=m/s2=
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.假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比,未洒水时,做匀速行驶,洒水时它的运动将是 A.做变加速运动B.做初速度不为零的匀加速直线运动C.做匀减速运动D.继续保持匀速直线运动【解析】 a===-kg,洒水时质量m减小,则a变大,所以洒水车做加速度变大的加速运动,故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vt图象中其斜率变小,故选项C正确.【答案】 C4.如图466所示,物块以初速度v0从底端沿足够长的光滑斜面向上滑行,不考虑空气阻力,则该物块在斜面上运动全过程的vt图象是 图466【解析】 物块在运动过程中,只受到重力和支持力作用,合力不变,加速度不变,物体先做匀减速直线运动,速度减为零后反向做匀加速直线运动,加速度不变,故A正确.【答案】 A5.多选如图467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 【导学号16190198】图467A.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2016·山东师大附中高一检测如图468所示,质量为m=1kg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10m/s时,给物体施加一个与速度方向相反的大小为F=2N的恒力,在此恒力作用下取g=10m/s2 图468A.物体经10s速度减为零B.物体经2s速度减为零C.物体速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Ff=μFN=μmg=3N.故a==5m/s2,方向向右,物体减速到0所需时间为t==2s,故B正确,A错误.减速到零后FFf,物体处于静止状态,故C正确,D错误.【答案】 BC7.2016·绍兴高一检测在液体中下落的物体最终会达到一个恒定的速度,称之为收尾速度.一小铁球质量为m,用手将它完全放入水中后静止释放,最后铁球的收尾速度为v,若铁球在水中所受浮力保持不变恒为F,重力加速度为g,关于小铁球,下列说法正确的是 A.若测得小铁球从释放至达到收尾速度所用时间为t,则小铁球下落的位移为B.若测得小铁球下落h时的加速度为a,则小铁球此时的速度为C.若测得某时小铁球的加速度大小为a,则小铁球此时受到的水的阻力为ma+g-FD.若测得小铁球下落t时间,通过的位移为y,则该过程的平均速度一定为【解析】 小球释放到达收尾速度过程中,阻力增大,加速度减小,做加速度减小的加速运动,不能通过匀变速直线运动的运动学公式和推论进行求解,故A错误;因为该过程中的加速度在变化,不能通过v2=2ah求解小球的速度,故B错误;根据牛顿第二定律得,mg-F-f=ma,解得小铁球受到水的阻力f=mg-F-ma,故C错误;根据平均速度的定义式,位移为y,时间为t,则平均速度为.故D正确.【答案】 D8.如图469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【导学号16190199】图4691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[能力提升]9.2016·重庆高一检测如图4610在倾斜的滑杆上套一个质量为m的圆环,圆环通过轻绳拉着一个质量为M的物体,在圆环沿滑杆向下滑动的过程中,悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向.则 图4610A.环只受三个力作用B.环一定受四个力作用C.物体做匀加速运动D.悬绳对物体的拉力小于物体的重力【解析】 以物体为研究对象,物体沿滑杆向下做直线运动,加速度为零,或加速度与速度在同一直线上,而物体受到竖直向下重力和绳子竖直向上的拉力,这两个力的合力必为零,说明物体做匀速直线运动,则环也做匀速直线运动,环受到重力、绳子竖直向下的拉力、滑杆的支持力和滑动摩擦力,共四个力作用,故A、C错误,B正确;由平衡得到,悬绳对物体的拉力等于物体的重力,故D错误.故选B.【答案】 B10.如图4611所示,左右带有固定挡板的长木板放在水平桌面上,物体M放于长木板上静止,此时弹簧对物体的压力为3N,物体的质量为
0.5kg,物体与木板之间无摩擦,现使木板与物体M一起以6m/s2的加速度向左沿水平方向做匀加速运动时 【导学号16190200】图4611A.物体对左侧挡板的压力等于零B.物体对左侧挡板的压力等于3NC.物体受到4个力的作用D.弹簧对物体的压力等于6N【解析】 物体静止时,弹簧处于压缩状态,弹力F弹=3N,当物体向左加速运动时,若物体对左挡板的压力为零,由牛顿第二定律知F弹=ma,解得a=6m/s2,当加速度大于a=6m/s2,物体离开左挡板,弹簧长度变短,当加速度小于a=6m/s2时,物体对左挡板产生压力,弹簧长度不变,所以可知选项A正确,B、D错误.当加速度a=6m/s2时,物体受重力、支持力和弹力,故选项C错误.【答案】 A11.2016·青岛高一检测楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成θ=37°,一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板,工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上,大小为F=10N,刷子的质量为m=
0.5kg,刷子可视为质点,刷子与板间的动摩擦因数μ=
0.5,天花板长为L=4m,取sin37°=
0.6,试求图46121刷子沿天花板向上的加速度大小.2工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间.【解析】 1以刷子为研究对象,分析受力情况,作出力图,如图.根据牛顿第二定律得F-mgsinθ-f=maF-mgcosθ-FN=0又f=μFN联立解得a=2m/s
2.2刷子做匀加速运动,初速度为零,位移为L=4m,则L=at2得到t==2s.【答案】 12m/s2 22s12.2016·宁波高一检测如图4613甲所示,在粗糙的水平地面上,放有一块质量为m=1kg,初速度为v0的木块,现在加水平恒力F,方向与初速度的方向在同一条直线上,通过实验发现不同的F,物块在地面运动的时间t不同,且当-2N≤F<2N时,与F的关系如图乙所示设v0的方向为正、滑动摩擦力等于最大静摩擦力,则【导学号16190201】甲 乙图46131物块的初速度为多少?2物块与地面间的动摩擦因数为多少?3物块运动的时间t可能等于
0.4s吗?说明原因.【解析】 1物块做匀减速运动至静止μmg-F=ma
①0=v0-at
②由
①②得=-F
③由
③式和图线斜率可得=又因m=1kg 则v0=2m/s.2由
③式和图线截距可得=1则μ=
0.
2.3当-2N≤F<2N时,由图线可知运动时间大于等于
0.5s;而当F的大小超过2N时,物体就不可能静止,所以运动时间为无穷.不可能.【答案】 12m/s
20.2 3见解析PAGE6。