2020-2021学年物理沪科版必修1课后提升训练：5-4 牛顿运动定律的案例分析 WORD版含解析.docx

1、5.4牛顿运动定律的案例分析课后篇巩固探究学业水平引导一、选择题1.一个物体在水平恒力F的作用下,由静止开始在一个粗糙的水平面上运动,经过时间t,速度变为v,如果要使物体的速度变为2v,下列方法正确的是()A.将水平恒力增加到2F,其他条件不变B.将物体质量减小一半,其他条件不变C.物体质量不变,水平恒力和作用时间都增为原来的两倍D.将时间增加到原来的2倍,其他条件不变解析:由牛顿第二定律得F-mg=ma,所以a=Fm-g,对比A、B、C三项,均不能满足要求,故选项A、B、C均错,由vt=at可得选项D对。答案:D2.在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据,刹车线是汽车刹车后,停止转动

2、的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14 m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g取10 m/s2,则汽车刹车前的速度为()A.7 m/sB.14 m/sC.10 m/sD.20 m/s解析:设汽车刹车后滑动过程中的加速度大小为a,由牛顿第二定律得mg=ma,解得a=g。由匀变速直线运动的速度位移关系式得v02=2as,可得汽车刹车前的速度为v0=2as=2gs=20.71014 m/s=14 m/s,因此B正确。答案:B3.(多选)如图所示,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

3、与传送带间的动摩擦因数为,重力加速度为g,则下列说法正确的是()A.物体一直受到摩擦力作用,大小为mgB.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f=mg,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:BC4.行车过程中,如果车距不够,刹车不及时,汽车将发生碰撞,车里的人可能受到伤害,为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害,人们设计了安全带。假

4、定乘客质量为70 kg,汽车车速为90 km/h,从踩下刹车闸到车完全停止需要的时间为5 s,安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)()A.450 NB.400 NC.350 ND.300 N解析:汽车的速度v0=90 km/h=25 m/s,设汽车匀减速的加速度大小为a,则a=v0t=5 m/s2,对乘客应用牛顿第二定律可得F=ma=705 N=350 N,所以C正确。答案:C5.如图所示,质量M=60 kg的人通过定滑轮将质量为m=10 kg的货物提升到高处。滑轮的质量和摩擦均不计,货物获得的加速度a=2 m/s2,则人对地面的压力为(g取10 m/s2)()A.120

5、NB.480 NC.600 ND.720 N解析:对货物,根据牛顿第二定律有T-mg=ma,对人根据平衡条件有T+N=Mg,由以上两式得N=480 N。答案:B6.A、B两物体以相同的初速度滑上同一粗糙水平面,若两物体的质量为mAmB,两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同,则两物体能滑行的最大距离sA与sB相比为()A.sA=sBB.sAsBC.sAsBD.不能确定解析:通过分析物体在水平面上滑行时的受力情况可以知道,物体滑行时受到的滑动摩擦力mg为合力,由牛顿第二定律知mg=ma,得a=g,可见aA=aB。物体减速到零时滑行的距离最大,由运动学公式可得vA2=2aAsA,vB2=2aBsB,

6、又因为vA=vB,aA=aB,所以sA=sB,A正确。答案:A二、非选择题7.导学号63994121一物体沿斜面向上以12 m/s的初速度开始滑动,它沿斜面向上以及沿斜面向下滑动的v-t图像如图所示,求斜面的倾角以及物体与斜面间的动摩擦因数。(g取10 m/s2)解析:由题图可知上滑过程的加速度大小为a上=122 m/s2=6 m/s2,下滑过程的加速度大小为a下=125-2 m/s2=4 m/s2上滑过程和下滑过程对物体受力分析如图上滑过程a上=mgsin+mgcosm=gsin +gcos 下滑过程a下=gsin -gcos ,联立解得=30,=315答案:30315能力素养拓展一、选择题

7、1.某消防队员从一平台上跳下,下落2 m后双脚触地,接着他用双脚弯曲的方法缓冲,使自身重心又下降了0.5 m,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为自身所受重力的()A.2倍B.5倍C.8倍D.10倍解析:消防队员先做自由落体运动,下落2 m时的速度v=2gh1=210 m/s,以后匀减速下降h2=0.5 m,速度减至零,根据2ah2=v2得,加速度a=v22h2=4020.5 m/s2=4g,根据牛顿第二定律N-mg=ma得N=5mg,所以地面对他的平均作用力为他自身重力的5倍。答案:B2.(多选)如图所示,质量为m=1 kg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1

8、0 m/s时,给物体施加一个与速度方向相反的大小为F=2 N的恒力,在此恒力作用下(g取10 m/s2)()A.物体经10 s速度减为零B.物体经2 s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f=N=mg=3 N。故a=F+fm=5 m/s2,方向向右,物体减速到0所需时间为t=v0a=2 s,故B正确,A错误。减速到零后Ff,物体处于静止状态,故C正确,D错误。答案:BC3.(多选)如图所示,在光滑地面上,水平外力拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车质量是M,木块质量是m,水

9、平外力大小是F,加速度大小是a,木块和小车之间的动摩擦因数是,则在这个过程中,木块受到的摩擦力大小是()A.mgB.mFM+mC.(M+m)gD.ma解析:因为m、M在力F的作用下一起做无相对滑动的加速运动,所以取m、M为一整体,由牛顿第二定律可知F=(M+m)a,设木块m受到摩擦力向右,大小为f,由牛顿第二定律得:f=ma,以上两式联立可得:f=mFM+m,所以B、D正确。答案:BD4.导学号63994122有三个光滑倾斜轨道1、2、3,它们的倾角依次是60、45和30,这些轨道交于O点,现有位于同一竖直线上的3个小物体甲、乙、丙,分别沿这3个轨道同时从静止自由下滑,如图所示,物体滑到O点的

10、先后顺序是()A.甲最先,乙稍后,丙最后B.乙最先,然后甲和丙同时到达C.甲、乙、丙同时到达D.乙最先,甲稍后,丙最后解析:设轨道的底边长度为d、倾角为,则轨道的长为s=dcos。物体沿轨道下滑时的加速度a=gsin 。由s=12at2可得t=2sa=2dgsincos=4dgsin2,所以当倾角为45时下滑时间最短,倾角为60和30时下滑时间相等。答案:B二、非选择题5.导学号63994123质量为m=2 kg的物体静止在水平面上,物体与水平面之间的动摩擦因数=0.5,现在对物体施加如图所示的力F,F=10 N,=37(sin 37=0.6),经t1=10 s后撤去力F,再经一段时间,物体又

11、静止,(g取10 m/s2)则:(1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态。(2)物体运动过程中最大速度是多少?(3)物体运动的总位移是多少?解析:(1)当力F作用时,物体做匀加速直线运动,撤去F的瞬间物体的速度达到最大值,撤去F后物体做匀减速直线运动直至速度为零。甲(2)撤去F前对物体受力分析如图甲,有Fsin +N1=mgFcos -f=ma1f=N1s1=12a1t12vt=a1t1,联立各式并代入数据解得s1=25 m,vt=5 m/s乙(3)撤去F后对物体受力分析如图乙,有f=N2=ma2,N2=mg2a2s2=vt2,联立各式并代入数据解得s2=2.5 m物体运动的总位移s=s1+s2得s=27.5 m。答案:(1)见解析(2)5 m/s(3)27.5 m