2019-2020學年高中物理 課時分層作業(yè)18 用牛頓運動定律解決問題（一）（含解析）新人教版必修1

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1、課時分層作業(yè)(十八) (時間：40分鐘　分值：100分) [合格基礎(chǔ)練] 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分) 1．在交通事故的分析中，剎車線的長度是很重要的依據(jù)，剎車線是汽車剎車后，停止轉(zhuǎn)動的輪胎在地面上發(fā)生滑動時留下的滑動痕跡．在某次交通事故中，汽車的剎車線長度是15 m，假設(shè)汽車輪胎與地面間的動摩擦因數(shù)恒為0.75，該路段限速60 km/h，g取10 m/s2，則汽車剎車前的速度以及是否超速的情況是(　　) A．速度為7.5 m/s，超速　 B．速度為15 m/s，不超速 C．速度為15 m/s，超速 D．速度為7.5 m/s，不超速 B　[設(shè)汽車剎車后滑動

2、時的加速度大小為a，由牛頓第二定律得：μmg＝ma，解得a＝μg.由勻變速直線運動的速度位移關(guān)系式v＝2ax，可得汽車剎車前的速度為v0＝15 m/s＝54 km/h<60 km/h，所以不超速，因此B正確．] 2．用30 N的水平外力F拉一靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為20 kg的物體，力F作用3 s后消失，則第5 s末物體的速度和加速度分別是(　　) A．v＝7.5 m/s，a＝1.5 m/s2 B．v＝4.5 m/s，a＝1.5 m/s2 C．v＝4.5 m/s，a＝0 D．v＝7.5 m/s，a＝0 C　[前3 s物體由靜止開始做勻加速直線運動，由牛頓第二定律知a0＝＝ m/s

3、2＝1.5 m/s2,3 s末物體的速度為v＝a0t＝1.5×3 m/s＝4.5 m/s；3 s后，力F消失，加速度立即變?yōu)?，物體做勻速直線運動，所以5 s末的速度仍是3 s末的速度，即4.5 m/s，加速度為a＝0，故C正確．] 3．一個雨滴質(zhì)量為m，自云層中由靜止落下，在空氣中豎直下落，受到的空氣阻力Ff的大小與其下落速率v成正比，比例系數(shù)為k，即Ff＝kv.用g表示重力加速度，下列說法正確的是(　　) A．雨滴做勻加速直線運動 B．雨滴下落的最大加速度小于g C．雨滴下落的最大速度可能為mg/k D．雨滴可能做減速運動 C　[由牛頓第二定律得雨滴下落加速度a＝，v從0開始逐

4、漸增大，開始時a＝g，隨速度的增大，a逐漸減小，至mg＝kv時a減小到0，速度不再變化，故雨滴在下落過程中，先做加速度減小的加速運動，后做勻速直線運動，選項A、B、D錯誤；若雨滴下落高度足夠高，即雨滴在落地前能做勻速運動，則雨滴的最大速度為vm＝，選項C正確．] 4．如圖所示，底板光滑的小車上用兩個量程為20 N，完全相同的彈簧測力計甲和乙系住一個質(zhì)量為1 kg的物塊．在水平地面上，當小車做勻速直線運動時，兩彈簧測力計的示數(shù)均為10 N，當小車做勻加速直線運動時，彈簧測力計甲的示數(shù)變?yōu)? N，這時小車運動的加速度大小是(　　) A．2 m/s2 B．4 m/s2 C．6 m/s2

5、 D．8 m/s2 B　[當彈簧測力計甲的示數(shù)變?yōu)? N時，彈簧測力計乙的示數(shù)變?yōu)?2 N，這時物塊所受的合力為4 N．由牛頓第二定律F＝ma得物塊的加速度a＝＝4 m/s2，故選項B正確．] 5．質(zhì)量為0.8 kg的物體在一水平面上運動，如圖所示，a、b分別表示物體不受拉力作用和受到水平拉力作用時的v-t圖線，則拉力和摩擦力之比為(　　) A．9∶8 B．3∶2 C．2∶1 D．4∶3 B　[由題可知，圖線a表示的為僅受摩擦力時的運動圖線，加速度大小a1＝1.5 m/s2；圖線b表示的為受水平拉力和摩擦力的運動圖線，加速度大小為a2＝0.75 m/s2；由牛頓第二定

6、律得ma1＝Ff，ma2＝F－Ff，解得F∶Ff＝3∶2，B正確．] 6.用細線將籃球拴在升降機光滑的側(cè)壁上，當升降機加速下降時，出現(xiàn)如圖所示的情形．四位同學對此現(xiàn)象做出了分析與判斷，其中可能正確的是(　　) A．升降機的加速度大于g，側(cè)壁對球無擠壓 B．升降機的加速度小于g，側(cè)壁對球有擠壓 C．升降機的加速度等于g，側(cè)壁對球無擠壓 D．升降機的加速度等于g，側(cè)壁對球有擠壓 C　[當升降機加速下降時，加速度等于g，則球在豎直方向上僅受重力，拉力為零，由于球在水平方向上平衡，可知側(cè)壁對球無擠壓，故C正確，D錯誤．當升降機加速下降時，加速度大于g，球受重力，繩子的拉力，由于水平方向

7、上平衡，則側(cè)壁對球有彈力，即側(cè)壁對球有擠壓，故A錯誤．當升降機加速下降時，加速度小于g，不會出現(xiàn)如圖所示的情況，球會在懸點下方，故B錯誤．] 二、非選擇題(14分) 7．如圖所示，一質(zhì)量為m＝100 kg的箱子靜止在水平面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5.現(xiàn)對箱子施加一個與水平方向成θ＝37°角的拉力，經(jīng)t1＝10 s后撤去拉力，又經(jīng)t2＝1 s箱子停下來．sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.求： (1)拉力F大??； (2)箱子在水平面上滑行的位移x. [解析]　(1)撤去拉力前，箱子受重力mg、支持力FN、拉力F、摩擦力Ff作用，設(shè)運動加速

8、度為a1，根據(jù)牛頓運動定律有： FN＋Fsin θ－mg＝0 Ff＝μFN Fcos θ－Ff＝ma1 撤去拉力后，箱子受重力mg、支持力F′N、摩擦力F′f作用，設(shè)運動加速度為a2，根據(jù)牛頓運動定律有： －μmg＝ma2 a1t1＋a2t2＝0 解方程，代入數(shù)據(jù)得：F＝500 N. (2)撤去拉力前，箱子做勻加速運動：x1＝a1t 撤去拉力后，箱子做勻減速運動： x2＝·t2 解方程，代入數(shù)據(jù)得： x＝x1＋x2＝27.5 m. [答案]　(1)500 N　(2)27.5 m [等級過關(guān)練] 一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分) 1．某物理興趣小組

9、用頻閃照相機測小球在豎直上拋過程中受到的空氣阻力．將一質(zhì)量為m的小球靠近墻面豎直向上拋出，用頻閃照相機記錄了全過程，圖甲和圖乙分別是上升過程和下降過程的頻閃照片，O是運動的最高點．設(shè)小球所受阻力大小不變，則小球受到的阻力大小約為(　　) A.mg B.mg C.mg D．mg C　[根據(jù)Δx＝aT2，推導可得上升階段與下降階段的加速度之比＝，又根據(jù)牛頓第二定律，上升階段mg＋f＝ma上，下降階段mg－f＝ma下，由以上各式可得f＝mg，選項C正確．] 2．如圖所示，物體沿斜面由靜止滑下，在水平面上滑行一段距離后停止，物體與斜面和水平面間的動摩擦因數(shù)相同，斜面與水平面平滑連接

10、．圖中v、a、Ff和x分別表示物體速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程．其中正確的是(　　) A　　　　B　　　　C　　　　 D C　[物體在斜面上受重力、支持力、摩擦力作用，其摩擦力大小為Ff1＝μmgcos θ，物體做初速度為零的勻加速直線運動，其v-t圖象為過原點的傾斜直線，a-t圖象為水平直線，故A、B錯；物體的x-t圖象應(yīng)為兩段曲線，D錯；物體到達水平面后，所受摩擦力Ff2＝μmg>Ff1，做勻減速直線運動，所以正確選項為C.] 3．如圖所示，一質(zhì)量為m的正方體物塊置于風洞內(nèi)的水平面上，其一面與風速垂直，當風速為v0時剛好能推動該物塊．已知風對物塊的推力F正比于Sv2

11、，其中v為風速、S為物塊迎風面積．當風速變?yōu)?v0時，剛好能推動用同一材料做成的另一正方體物塊，則該物塊的質(zhì)量為(　　) A．64m B．8m C．32m D．4m A　[設(shè)物塊受水平面的支持力為FN，摩擦阻力為Ff，正方體棱長為a，物塊被勻速推動，根據(jù)平衡條件，有 F＝Ff FN＝mg 其中F＝kSv＝ka2v m＝ρa3則Ff＝μFN＝μmg＝μρa3g 解得a＝ 當風速變?yōu)?v0時，則能推動的物塊邊長為原來的4倍，則體積為原來的64倍，質(zhì)量為原來的64倍，選項A正確．] 4．某同學在家中玩用手指支撐盤子的游戲，如圖所示，設(shè)該盤子的質(zhì)量為m，手指與盤子之間的

12、動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則下列說法中正確的是(　　) A．若手支撐著盤子一起水平向右勻速運動，則手對盤子有水平向左的靜摩擦力 B．若手支撐著盤子一起水平向右勻加速運動，則手對盤子的作用力大小為mg C．若手支撐著盤子一起水平向右勻加速運動，則手對盤子的作用力大小為 D．若手支撐著盤子一起水平向右勻加速運動，要使得盤子相對手指不發(fā)生滑動，則加速度最大為μg D　[若手支撐著盤子一起水平向右勻速運動，則盤子水平方向受合力為零，則手對盤子沒有靜摩擦力作用，選項A錯誤；若手支撐著盤子一起水平向右勻加速運動，則手對盤子有豎直向上的支持力mg和水平向右的靜

13、摩擦力，因加速度未知，不能確定靜摩擦力大小，選項B、C錯誤；若手支撐著盤子一起水平向右勻加速運動，要使得盤子相對手指不發(fā)生滑動，靜摩擦力最大時加速度最大，則μmg＝mam，解得am＝μg，則加速度最大為μg，選項D正確．] 二、非選擇題(本題共2小題，共26分) 5．(12分)某飛機場利用如圖所示的傳送帶將地面上的貨物運送到飛機上，傳送帶與地面的夾角θ＝30°，傳送帶兩端A、B的距離L＝10 m，傳送帶以v＝5 m/s的恒定速度勻速向上運動．在傳送帶底端A輕放上一質(zhì)量m＝5 kg的貨物，貨物與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝.求貨物從A端運送到B端所需的時間．(g取10 m/s2) [解析]

14、　以貨物為研究對象，由牛頓第二定律得 μmgcos 30°－mgsin 30°＝ma，解得a＝2.5 m/s2 貨物勻加速運動時間t1＝＝2 s 貨物勻加速運動位移x1＝at＝5 m 然后貨物做勻速運動，運動位移x2＝L－x1＝5 m 勻速運動時間t2＝＝1 s 貨物從A到B所需的時間t＝t1＋t2＝3 s. [答案]　3 s 6．(14分)為提高冰球運動員的加速能力，教練員在冰面上與起跑線相距s0和s1(s1

15、同時，運動員垂直于起跑線從靜止出發(fā)滑向小旗．訓練要求當冰球到達擋板時，運動員至少到達小旗處．假定運動員在滑行過程中做勻加速運動，冰球到達擋板時的速度為v1.重力加速度大小為g.求： (1)冰球與冰面之間的動摩擦因數(shù)； (2)滿足訓練要求的運動員的最小加速度． [解析]　(1)設(shè)冰球的質(zhì)量為m，冰球與冰面之間的動摩擦因數(shù)為μ，冰球的加速度為a，則－μmg＝ma，a＝－μg 所以2as0＝v－v ① 解得μ＝. ② (2)冰球到達擋板時，滿足訓練要求的運動員中，剛好到達小旗處的運動員的加速度最小．設(shè)這種情況下，冰球和運動員的加速度大小分別為a1和a2，所用的時間為t. 由運動學公式得 v－v＝2a1s0 ③ v0－v1＝a1t ④ s1＝a2t2 ⑤ 聯(lián)立③④⑤式得 a2＝. ⑥ [答案]　(1)　(2) - 7 -