浙江省2019-2020學年高中物理 第三章 課時訓練3 牛頓運動定律綜合應用（含解析）

課時訓練3　牛頓運動定律綜合應用 基礎鞏固 1.從牛頓第二定律可知,無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度,可是當我們用很小的水平力去推很重的放在地面上的箱子時,卻推不動。這是因為(　A　) A.推力等于靜摩擦力 B.推力小于靜摩擦力 C.推力小于箱子重力 D.牛頓第二定律不適用 2.我國的汽車工業(yè)正在飛速發(fā)展,一輛轎車,從動力到小小的天線都與物理學有關。某國產(chǎn)新型轎車,在平直公路上行駛時,當車速為36 km/h時,制動后滑行距離為10.0 m,則轎車所受的制動阻力大小是轎車重力大小的倍數(shù)為(　B　) A.0.1 B.0.5 C.0.2 D.1.0 3.冰壺比賽中,運動員將一個冰壺以一定初速度推出后將運動一段距離停下來。換一個材料相同,質(zhì)量更大的冰壺,如果以相同的初速度推出后,冰壺運動的距離將(　A　) A.不變 B.變小 C.變大 D.無法判斷 4.如圖所示,在一輛小車的上表面有質(zhì)量分別為m1,m2(m1>m2)的兩個物體,隨車一起勻速運動,兩物體與小車間的動摩擦因數(shù)相等。假設車突然停止,如不考慮其他阻力,設車足夠長,則兩個物體(　B　) A.一定相碰 B.一定不相碰 C.不一定相碰 D.條件不足,無法判斷 5.質(zhì)量為m的金屬盒獲得大小為v0的初速度后在水平面上最多能滑行x距離,如果在盒中填滿油泥,使它的總質(zhì)量變?yōu)?m,再使其以v0初速度沿同一水平面滑行,則它滑行的最大距離為(　D　) A. B.2x C. D.x 6.蹦極是一種極限體育項目,可以鍛煉人的膽量和意志。運動員從高處跳下,彈性繩被拉展前做自由落體運動,彈性繩被拉展后在彈性繩的緩沖作用下,運動員下落一定高度后速度減為零。在這下降的全過程中,下列說法中正確的是(　B　) A.彈性繩拉展前運動員處于失重狀態(tài),彈性繩拉展后運動員處于超重狀態(tài) B.彈性繩拉展后運動員先處于失重狀態(tài),后處于超重狀態(tài) C.彈性繩拉展后運動員先處于超重狀態(tài),后處于失重狀態(tài) D.運動員一直處于失重狀態(tài) 解析:彈性繩拉展前運動員只受重力,處于完全失重狀態(tài);彈性繩拉展后,開始拉力小于重力,加速度方向向下,還處于失重狀態(tài);當拉力大于重力,加速度方向向上,運動員處于超重狀態(tài),所以彈性繩拉展后運動員先處于失重狀態(tài),后處于超重狀態(tài),故A,C,D錯誤,B正確。 7.在進行排球訓練時,下列有關說法中正確的是(　A　) A.墊球時,手感覺疼,說明球與手之間的作用力是相互的 B.球墊起后,能繼續(xù)向上運動,是因為球始終受到向上的力作用 C.球墊起后,上升到最高點時,處于平衡狀態(tài) D.球下落過程速度越來越大,說明球的慣性越來越大 解析:墊球時,手感覺疼,說明球與手之間的作用力是相互的,故A正確;球在空中繼續(xù)向上運動,是由于球具有慣性,球沒有受到向上的力作用,故B錯誤;球上升到最高點時,速度為零,處于瞬間的靜止,但是由于受重力的作用會向下落,因此此時不是平衡狀態(tài),故C錯誤;球下落過程速度越來越大,是由于重力作用下向下加速運動的緣故,慣性不變,故D錯誤。 8.(2019·臺州檢測)冰上表演剛開始時,甲、乙兩人都靜止不動,如圖甲所示,隨著優(yōu)美的音樂響起,他們在相互猛推一下對方后分別向相反方向運動,如圖乙所示。假定兩人的冰鞋與冰面的動摩擦因數(shù)相同,甲的質(zhì)量小于乙的質(zhì)量,則下列說法中正確的是(　A　) A.兩人剛分開時,甲的速度比乙的速度大 B.兩人分開后,甲的加速度比乙的加速度大 C.在推的過程中,甲推乙的力小于乙推甲的力 D.在推的過程中,甲推乙的時間小于乙推甲的時間 解析:在相互猛推一下的時候,甲對乙的力與乙對甲的力是一對相互作用力,大小相等、方向相反,同時變化,同時消失,選項C,D錯誤;由于甲的質(zhì)量小,所以速度變化要快,即剛分開時,甲的速度比乙的速度大,選項A正確;分開之后,甲或乙均只受滑動摩擦力,加速度 a==μg,大小相同,選項B錯誤。 能力提高 9.國產(chǎn)“殲15”艦載機以80 m/s的速度降在靜止的“遼寧號”航母水平甲板上,機尾掛鉤精準鉤住阻攔索,在阻攔索的拉力幫助下,經(jīng)歷2.5 s速度減小為零。若將上述運動視為勻減速直線運動,根據(jù)以上數(shù)據(jù)不能求出艦載機在甲板上運動的(　D　) A.位移 B.加速度 C.平均速度 D.受到的阻力 解析:根據(jù)v=v0+at,x=at2+v0t,=,可求出加速度、位移、平均速度。由于未知艦載機的質(zhì)量,故不能求出艦載機在甲板上受到的阻力,故選項D正確。 10.某高層小區(qū)的一臺電梯從靜止開始向下運動,其速度—時間圖象如圖所示,下列說法正確的是(　C　) A.電梯在t=5 s時處于超重狀態(tài) B.電梯在0～10 s內(nèi)的平均速度大于在10 ～30 s內(nèi)的平均速度,兩段時間內(nèi)的速度方向相反 C.電梯在0～10 s內(nèi)的加速度大于在10～30 s內(nèi)的加速度,兩段時間內(nèi)的加速度方向相反 D.電梯在0～10 s內(nèi)對乘客的支持力大于在10～30 s內(nèi)對乘客的支持力 解析:由于電梯是從靜止開始向下運動,1～10 s內(nèi)加速度大小為a= m/s2=0.6 m/s2,方向向下,在t=5 s時處于失重狀態(tài),故A錯誤;電梯在0～10 s內(nèi)的平均速度為v1= m/s=3 m/s,10～30 s 內(nèi)的平均速度為v2= m/s=3 m/s,故兩段平均速度相等,方向相同,故B錯誤;電梯在0～10內(nèi)的加速度a1= m/s2=0.6 m/s2,10～30 s內(nèi)的加速度a2= m/s2=-0.3 m/s2,兩段加速度方向相反,故C正確;0～10 s內(nèi)向下加速運動,處于失重狀態(tài),10～30 s內(nèi)向下減速運動,處于超重狀態(tài),電梯在0～10 s內(nèi)對乘客的支持力小于在10～30 s內(nèi)對乘客的支持力,故D錯誤。 11.(2019·紹興檢測)如圖所示,橡皮膜包住空心塑料管的底端,細線將橡皮膜固定密封,用手豎直握住塑料管保持靜止狀態(tài),先將水從塑料管頂端倒入并灌至整管的三分之二處,然后在管頂處加一個多孔的瓶蓋,此時橡皮膜突出成半球狀?，F(xiàn)用力將塑料管向上加速提升一段距離,再減速上升直至速度為零。則(　B　) A.加速上升時塑料管處于失重狀態(tài) B.加速上升時橡皮膜底部進一步向下突出 C.減速上升時塑料管處于超重狀態(tài) D.減速上升時塑料管內(nèi)的水面將下降 解析:加速提升階段,塑料管和水均處于超重狀態(tài),下面橡皮膜進一步向下突出,選項A錯誤,B正確;減速上升階段,塑料管和水處于失重狀態(tài),橡皮膜會恢復一部分形變,即水位上升,選項C,D錯誤。 12.滑沙是國內(nèi)新興的旅游項目,如圖甲所示,即乘坐滑板從高高的沙山頂自然下滑,隨著下滑速度的加快,在有驚無險的瞬間體會到了刺激和快感。其運動可以簡化為如圖乙所示,一位乘客先后兩次從靜止下滑,下列 vt 圖象中實線代表第一次從較低位置滑下,虛線代表第二次從較高位置滑下,假設斜面和地面與滑板之間的動摩擦因數(shù)不變,忽略空氣阻力且拐彎處加速度大小不變,則vt圖象正確的是(　D　) 解析:設滑板與沙之間的動摩擦因數(shù)為μ,斜面與水平面之間的夾角為θ,當游客與滑板沿斜面向下運動時,有ma1=mgsin θ-μmgcos θ,則a1=gsin θ-μgcos θ,可知向下滑動的加速度與斜面的高度無關,但在較高位置滑下時獲得的最大速度較大;在水平面上減速的過程中,有ma2=μmg,所以a2=μg,可知減速的過程中的加速度也是大小相等的,則兩次減速過程中的vt圖線是平行線,故D正確,A,B,C錯誤。 13.如圖所示,水平軌道AB和傾斜軌道BC平滑對接于B點,整個軌道固定。現(xiàn)某物塊以初速度v0從A位置向右運動,恰好到達傾斜軌道C處(物塊可視為質(zhì)點,且不計物塊經(jīng)過B點時的能量損失)。物塊在水平面上的平均速度為,在BC斜面上平均速度為,且=4。物塊在AB段的動摩擦因數(shù)為μ1,在BC段的動摩擦因數(shù)為μ2,且μ1=6μ2。已知AB=6BC,傾斜軌道傾角θ=37°。根據(jù)上述信息,下面說法正確的是(　C　) A.物塊經(jīng)過B處的速度大小為0.5v0 B.在AB,BC運動時間之比= C.物塊與BC間的動摩擦因數(shù)μ2= D.物塊到達C處之后,能保持靜止狀態(tài) 解析:物塊在AB階段、BC階段分別做勻減速直線運動,根據(jù)=,得=4×,因此vB=v0,選項A錯誤;由題意知=4,即=4,又因為xAB=6xBC,則=,選項B錯誤;根據(jù)運動學公式,在AB段有(v0)2-= -2μ1gxAB,在BC段有0-(v0)2=-2(gsin 37°+μ2gcos 37°)xBC,又因為μ1=6μ2,聯(lián)立解得μ2=,選項C正確;由于μ2<tan 37°,則物塊不可能在C處保持靜止,選項D錯誤。 14.(2017·浙江4月學考)游船從某碼頭沿直線行駛到湖對岸,小明對過程進行觀測,記錄數(shù)據(jù)如下表。 運動過程 運動時間 運動狀態(tài) 勻加速運動 0～40 s 初速度v0=0; 末速度v=4.2 m/s 勻速運動 40～640 s v=4.2 m/s 勻減速運動 640～720 s 靠岸時的速度vt=0.2 m/s (1)求游船勻加速運動過程中加速度大小a1及位移大小x1; (2)若游船和游客的總質(zhì)量M=8 000 kg,求游船勻減速運動過程中所受的合力大小F; (3)求游船在整個行駛過程中的平均速度大小。 解析:(1)由運動學公式 a1==0.105 m/s2, 位移x1=a1=84 m。 (2)勻減速運動過程中加速度 a2==0.05 m/s2 由牛頓第二定律得F=Ma2=400 N。 (3)位移x=×t1+v×t2+×t3=2 780 m, 平均速度=≈3.86 m/s。 答案:(1)0.105 m/s2　84 m　(2)400 N　(3)3.86 m/s 15.隨著科技的發(fā)展,我國未來的航空母艦上將安裝電磁彈射器以縮短飛機的起飛距離,如圖所示,航空母艦的水平跑道總長l=180 m,其中電磁彈射區(qū)的長度為l1=80 m,在該區(qū)域安裝有直線電機,該電機可從頭至尾提供一個恒定的牽引力F牽。一架質(zhì)量m=2.0×104 kg的飛機,其噴氣式發(fā)動機可以提供恒定的推力F推=1.2×105 N。假設飛機在航母上的阻力恒為飛機重力的0.2倍,已知飛機可看成質(zhì)量恒定的質(zhì)點,離艦起飛速度v=40 m/s,航空母艦處于靜止狀態(tài), (取g=10 m/s2)求: (1)飛機在后一階段的加速度大小; (2)飛機在電磁彈射區(qū)末的速度大小; (3)電磁彈射器的牽引力F牽的大小。 解析:(1)設飛機在后一階段的加速度大小為a2, 則根據(jù)牛頓第二定律,有F推-0.2mg=ma2, 解得a2=4.0 m/s2。 (2)設飛機在電磁彈射區(qū)末的速度大小為v1,則 有v2-=2a2(l-l1), 解得v1=20 m/s。 (3)設飛機在電磁彈射區(qū)的加速度為a1,則有 =2a1l1, 解得a1=5 m/s2; 根據(jù)牛頓第二定律,有F牽+F推-0.2mg=ma1 解得F牽=2×104 N。 答案:(1)4.0 m/s2　(2)20 m/s　(3)2×104 N 16.高層應急救生緩降器主要用于高層建筑在遭受自然災害或人為災害時應急疏散和逃生。如圖甲所示,當逃生員遇到突發(fā)情形時,可將安全繩系于腰部,通過鋼絲繩安全著陸;圖乙是某次演練中逃生員豎直下降至地面過程,根據(jù)隨身攜帶的速度傳感器記錄下的數(shù)據(jù)而作出的vt圖象。設逃生員的質(zhì)量為60 kg,不計空氣阻力及摩擦力的作用。g取10 m/s2,求: (1)逃生員下降的總高度及下降過程中的平均速度; (2)逃生員在變速運動過程中所受鋼絲繩的拉力的最大值和最小值。 解析:(1)根據(jù)vt圖象中的速度圖線與時間軸所圍成圖形的面積等于運動物體位移的大小,可得逃生員下降的總高度h=×3×12 m+2× 12 m+×4 m=74 m 下降過程的平均速度== m/s≈8.22 m/s。 (2)在0～3 s時間內(nèi),逃生員勻加速下滑,加速度 a1== m/s2=4 m/s2, 由牛頓第二定律得mg-F1=ma1, 則拉力最小值F1=mg-ma1=60×(10-4)N=360 N 在5～9 s時間內(nèi),逃生員勻減速下滑,加速度 a2== m/s2=-2 m/s2 由牛頓第二定律得mg-F2=ma2, 則拉力最大值F2=mg-ma2=60×(10+2)N=720 N。 答案:(1)74 m　8.22 m/s　(2)720 N　360 N 17.觀光旅游、科學考察經(jīng)常利用熱氣球,保證熱氣球的安全十分重要。科研人員進行科學考察時,氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總質(zhì)量為M=1 000 kg,在空中停留一段時間后,由于某種故障,氣球受到的空氣浮力減小,當科研人員發(fā)現(xiàn)氣球在豎直下降時,氣球速度為v0=2 m/s,此時開始,經(jīng)t0=4 s氣球繼續(xù)勻加速下降h1=16 m,科研人員立即拋掉一些壓艙物,使氣球勻速下降。不考慮氣球由于運動而受到的空氣阻力。g取10 m/s2,求: (1)氣球勻加速下降階段的加速度大小a; (2)拋掉壓艙物的質(zhì)量m; (3)氣球從被發(fā)現(xiàn)豎直下降開始經(jīng)過t=12 s的時間內(nèi)下落的總高度 h總。 解析:(1)設氣球勻加速下降的加速度為a,受空氣的浮力為F,則由運動學公式可知h1=v0t0+a 解得a=1 m/s2。 (2)由牛頓第二定律得 Mg-F=Ma 拋掉質(zhì)量為m的壓艙物,氣球勻速下降,有 (M-m)g=F 解得m=100 kg。 (3)設拋掉壓艙物時,氣球的速度為v1 由運動學公式可知v1=v0+at0=6 m/s h總=h1+v1(t-t0)=64 m。 答案:(1)1 m/s2　(2)100 kg　(3)64 m - 7 -