【創(chuàng)新設(shè)計】2013-2014學(xué)年高中物理4-5牛頓第二定律的應(yīng)用規(guī)范訓(xùn)練粵教版必修

【創(chuàng)新設(shè)計】 2013-2014 學(xué)年高中物理（粵教版）必修一： 4-5 牛頓 第二定律的應(yīng)用 ( 時間： 60 分鐘 ) 知識點一 從受力情況求運動情況 1．( 單選 ) 假設(shè)汽車突然緊急制動后所受到的阻力的大小與汽車所受的重力的大小差不 多，當(dāng)汽車以 20 m/s 的速度行駛時突然制動，它還能繼續(xù)滑動的距離約為 ( A． 40 m B． 20 m C． 10 m D． 5 m  ) ． 解析 汽車制動時的加速度大小 mg 2 2 t 0 a＝ m＝ g. 由 v － v ＝－ 2as 得，汽車滑行的距離 202 ＝210 m＝ 20 m， B 對．  s＝  2 v0 2a 答案 B 圖 4－ 5－ 6 2．( 單選 ) 如圖 4－ 5－6 所示，表示某小球所受的合力與時間的關(guān)系圖 象，各段的合力 大小相同，作用時間相同，設(shè)小球從靜止開始運動，由此可判定 ( ) ． A．小球向前運動，再返回停止 B．小球向前運動再返回不會停止 C．小球始終向前運動 D．小球向前運動一段時間后停止 解析 由 F－ t 圖象知：第 1 s ， F 向前；第 2 s ， F 向后．以后重復(fù)該變化，所以小球 先加速 1 s，再減速 1 s,2 s 末剛好速度減為零， 以后重復(fù)該過程， 所以小球始終向前運動． 故 正確答案為 C. 答案 C 1 圖 4－ 5－ 7 3．( 單選 ) 如圖 4－ 5－ 7 所示，物體 M放在光滑水平桌面上，桌面一端附有輕質(zhì)光滑定 滑輪， 若用一根跨過滑輪的輕繩系住 M，另一端掛一質(zhì)量為 m的物體， M的加速度大小為 a ， 1 若另一端改為施加一豎直向下 F＝ mg的恒力， M的加速度大小為 a2，則 ( ) ． A． 1＞ 2 B． 1＝ 2 a a a a C． a ＜ a D．無法確定 1 2 解析 對 M和 m組成的整體，由牛頓第二定律 F＝ 1 1 F ( M＋ m) a ， a ＝ ＋ ，另一端改為施 M m 加一豎直向下的恒力 ＝ 2， 2＝ F，所以 1＜ 2， C正確． F Ma a M a a 答案 C 4．( 單選 ) 光滑 水平面上靜止一個物體，現(xiàn)有水平恒力 F 作用在物體上， 使物體的位移 為 s0 時，立刻換成－ 4F 的力，作用相同時間，物體的總位移為 ( ) ． A．－ 0 B． 0 s s C． 0 D．－ 2s0 解析 以 F 方向為正方向， 設(shè)開始階段加速度為 a，則后一階段加速度為－ 4a，由運動 規(guī)律： s 0＝ 1 2， ′＝ at － 14 2， ＝ 0＋ ′ 2at s t 2 at s s s 三個方程聯(lián)立求得 s＝－ s0，故 A 正確． 答案 A 5． ( 單選 )(2012 安徽理綜， 17) 如圖 4-5-8 所示，放在固定斜面上的物塊以加速度 a 沿斜面勻加速下滑，若在物塊上再施加一個豎直向下的恒力 F，則 ( ) ． 圖 4-5-8 A．物塊可能勻速下滑 B．物塊仍以加速度 a 勻加速下滑 C．物塊將以大于 a 的加速度勻加速下滑 D．物塊將以小于 a 的加速度勻加速下滑 解析 設(shè)斜面的傾角為 θ ，對物塊由牛頓第二定律列式： mgsin θ －μ mgcos θ＝ ma， 得 ＝ sin θ－ μ g cos θ ＝ (sin θ － μ cos θ ) ，加上恒力 F 后： ( ＋ )sin θ －μ ( mg a g g mg F ＋F)cos θ ＝ma′得 a′＝ mg＋ F θ－ μ mg＋ F θ mg＋ F m ＝ m (sin θ － μcos 2 mg＋ F θ) ，因 m >g，所以 a′>a， C 正確． 答案 C 知識點二 從運動情況求受力情況 圖 4－ 5－ 9 6． ( 單選 ) 一光滑斜劈，在力 F 推動下向左勻加速運動，且斜劈上有一木塊恰好與斜劈保持相對靜止 ，如圖 4－ 5－ 9 所示，則木塊所受合力的方向為 ( ) ． A．水平向左 B．水平向右 C．沿斜面向下 D．沿斜面向上 解析 因為木塊的 加速度向左，所以合力方向水平向左，故 A 正確． 答案 A 7． ( 單選 ) 行車過程中，如果車距 不夠，剎車不及時，汽車將會發(fā)生碰撞，車?yán)锏娜丝? 能受到 傷害，為了盡可能地減輕碰撞引起的傷害， 人們設(shè)計了安全帶． 假定乘客質(zhì)量為 70 kg， 汽車車速為 90 km/h ，從踩下剎車到車完全停止需要的時間為 5 s ，則安全帶對乘客的作用 力大小約為 ( 不計人與座椅間的摩擦 ) ( ) ． [ A． 450 N B． 400 N C． 350 N D． 300 N 解析 汽車的速度 v0＝ 90 km/h ＝ 25 m/s 設(shè)汽車勻減速的加速度大小為 a，則 v0 2 a＝ t ＝ 5 m /s 對乘客應(yīng)用牛頓第二定律可得： F＝ ma＝705 N＝ 350 N ，所以 C正確． 答案 C 8． ( 單選 ) 如圖 4－ 5－10 所示是一物體沿東西方向 ( 以東為正方向 ) 做直線運動的 v－ t 圖象．由此圖象可以判斷出 ( ) ． 3 圖 4－ 5－ 10 A．前 10 s 物體受到外力方向是向東的，后 10 s 受到外力方向是向西的 B．前 10 s 物體受到外力方向是向西的，后 10 s 受到外力方向是向東的 C．物體受到的外力方向一直向東 D．物體受到的外力方向一直向西 答案 C 圖 4－ 5－ 11 9．( 雙選 ) 圖 4－ 5－ 11 為蹦極運動的示意圖， 彈性繩的一端固定在 O點，另一端和運動 員相連． 運動員從 點自由下落， 至 B 點彈性繩自然伸直， 經(jīng)過合力為零的 C 點到達(dá)最低點 O D，然后彈起．整個過程中忽略空氣阻力．分析這一過程，下列表述正確的是 () ． A．經(jīng)過 B 點時，運動員的速率最大 B．經(jīng)過 C點時，運動員的速率最大 C．從 C點到 D點，運動員的加速度增 大 D．從 C點到 D點，運動員的加速度不變 解析 在 BC段，運動員所受重力大于彈力，向下做加速度逐漸減小的變加速運動，當(dāng) a＝ 0 時，速度最大，即在 C點時速度最大， B 對．在 CD段，彈力大于重力，運動員做加速 度逐漸增大的變減速運動， C 對． 答案 BC 圖 4－ 5－ 12 10．在水平地面上有一個質(zhì)量為4.0 kg 的物體，物體在水平拉力 F 的作用下由靜止開 始運動 .10 s 后拉力大小減小為 F 4 － 5－ 12 所 ，并保持恒定． 該物體的速度－時間圖象如圖 3 4 示．求： ( 1) 物體所受到的水平拉力 F 的大??； (2) 該物體與地面間的動摩擦因數(shù)． ( 取 g＝10 m/s 2) 解析 物體的運動分兩個過程，根據(jù) a＝ vt － v0 a1＝ 1 由圖可知兩個過程加速度分別為 t 2 2 m/s ， a2＝－ 0.5 m/s . 對于兩個過程，由牛頓第二定律得： F F－ μ mg＝ ma1， 3－μ mg＝ ma2 代入數(shù)據(jù)解之得： F＝ 9 N， μ ＝ 0.125. 答案 (1)9 N (2)0.125 [ 圖 4－ 5－ 13 11． ( 單選 ) 如圖 4－5－ 13 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．圖中 v、 a、 f 和 s 分別表示物體速度大小、加速度大小、摩擦力大 小和路程．圖中正確的是 ( ) ． 解析 物體在斜面上受重力、支持力、摩擦力作用，其摩擦力大小為 f 1＝ μmgcos θ， 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 錯，加速度大小不 變， B 錯，其 s－t 圖象應(yīng)為一段曲線， D 錯；物體到達(dá)水平面后，所受摩擦力 f 2＝ μmg>f 1， 做勻減速直線運動，所以正確選項為 C. 答案 C 圖 4－ 5－ 14 12．如圖 4－ 5－ 14 所示，一架質(zhì)量 m＝5.0 10 3 kg 的噴氣式飛機(jī)，從靜止開始在機(jī)場 5 的跑道上滑行，經(jīng)過距離 x＝5.0 10 2 m，達(dá)到起飛速度 v＝ 60 m/s. 在這個過程中飛機(jī)受到 的平均阻力是飛機(jī)重量的 0.02 倍．求：飛機(jī)滑行時受到的牽引力多大？ ( g 取 10 m/s 2) 解析 飛機(jī)在加速過程中，由運動學(xué)公式得： v2＝ 2ax v2 2 所以 a＝ 2x＝ 3.6 m/s 由牛頓第二定律得： F－ 0.02 mg＝ ma， 所以 F＝ 0.02 mg＋ ma＝1.9 10 4 N. 答案 1.9 10 4 N 圖 4－ 5－ 15 13．如圖 4－ 5－15 所示，在水平地面上有一個質(zhì)量為 5 kg 的物體，它受到與水平方向 成 53角斜向上的 25 N 的拉力時，恰好做勻速直線運動， g 取 10 m/s 2，問：當(dāng)拉力為 50 N 時，物體 的加速度多大？物 體由靜止開始運動時， 2 s 末物體的位移多大？ 解析 由題意知，物體受力如下圖甲所示，由牛頓第二定律可得： 1cos 53 ＝ f 1 ① F FN＋ F1sin 53 ＝ mg ② f ＝ μ F ③ 1N 1cos 53 F [ 由①②③式得 μ ＝ mg－ F1sin 53 250.6 ＝ ＝ 0.5 510－250.8 當(dāng)拉力 F2＝ 50 N 時，物體受力如乙圖所示，由牛頓第二定律得： F 2cos 53 － f 2＝ ma ④ FN′＋ F2sin 53 － mg＝ 0 ⑤ 6 f 2＝ μ FN′ ⑥ 由④⑤⑥式得： F cos 53 － μ mg－ F ＝ 2 2 a m ＝ 5 m/s 2 1 2 2 s 內(nèi)位移大小 s＝ 2at ＝ 10 m. 答案 5 m/s 2 10 m 7