高考物理一轮复习 第四章 牛顿运动定律 2 牛顿运动定律的应用训练.docx

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高考物理一轮复习第四章牛顿运动定律2牛顿运动定律的应用训练

第2讲　牛顿运动定律的应用

题组一　动力学中的两类基本问题

1．静止在光滑水平地面上的物体的质量为2kg，在水平恒力F推动下开始运动，4s末它的速度达到4m/s，则F的大小为（　　）

A．2NB．1NC．4ND．8N

解析　在水平恒力F推动下物体做匀加速直线运动的加速度为a1＝

＝

m/s2＝1m/s2。

由牛顿第二定律得F＝ma＝2×1N＝2N。

答案　A

2．在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据。

刹车线是指汽车刹车后，停止转动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14m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10m/s2，则汽车刹车前的速度为（　　）

A．7m/sB．10m/sC．14m/sD．20m/s

解析　设汽车刹车后滑动的加速度大小为a，由牛顿第二定律可得μmg＝ma，所以a＝μg，由匀变速直线运动的规律得v

＝2as，故汽车刹车前的速度为v0＝

＝

＝14m/s，选项C正确。

答案　C

3．用30N的水平外力F拉一个静放在光滑水平面上质量为20kg的物体，力F作用3s后撤去，则第5s末物体的速度和加速度分别为（　　）

A．v＝4.5m/s，a＝1.5m/s2

B．v＝1.5m/s，a＝7.5m/s2

C．v＝4.5m/s，a＝0

D．v＝7.5m/s，a＝0

解析　由题意知在前3s内，物体的加速度a1＝

＝1.5m/s2，3s末的速度v＝a1t＝4.5m/s，力F撤去后物体做匀速直线运动，所以第5s末物体的速度为4.5m/s，加速度为0。

故选项C正确。

答案　C

4．（2016·金华市十校调研）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引起的伤害，人们设计了安全带。

假定乘客质量为70kg，汽车车速为90km/h，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5s，安全带对乘客的作用力大小约为（不计人与座椅间的摩擦）（　　）

A．450NB．400NC．350ND．300N

解析　汽车的速度v0＝90km/h＝25m/s

设汽车匀减速的加速度大小为a，则a＝

＝5m/s2

对乘客应用牛顿第二定律可得：

F＝ma＝70×5N＝350N，所以C正确。

答案　C

5．一个木块以某一水平初速度自由滑上粗糙的水平面，在水平面上运动的v－t图象如图所示。

已知重力加速度为g，则根据图象不能求出的物理量是（　　）

A．木块的位移

B．木块的加速度

C．木块所受摩擦力

D．木块与桌面间的动摩擦因数

解析　位移可由图象与时间轴所围的面积求出，由v－t图线的斜率可求出加速度a，由牛顿第二定律知，a＝μg，故动摩擦因数μ也可求出，由于不知木块的质量，故不能求出木块所受摩擦力。

答案　C

6．（2015～2016诸暨市第一学期期末）如图所示，一个质量m＝5kg的物体在光滑水平面上，对物体施加一个F＝10N的水平拉力，使物体由静止开始做匀加速直线运动。

求：

（1）物体加速度的大小a；

（2）第2s末物体速度的大小v；

（3）前2s内物体位移的大小x。

解析　

（1）由牛顿第二定律：

F＝ma

代入数据得：

a＝2m/s2

（2）由匀变速直线运动速度公式：

v＝at

代入数据得：

v＝4m/s

（3）由匀变速直线运动位移公式：

x＝

at2

代入数据得：

x＝4m

答案　

（1）2m/s2　

（2）4m/s　（3）4m

7．质量为3kg的物体放在水平地面上，在水平恒力F的作用下做匀加速直线运动，4s末撤去此水平恒力F。

物体运动的v－t图象如图所示。

求：

（1）物体在0～4s的加速度大小？

（2）物体在4～10s的位移大小？

（3）物体所受的摩擦力大小？

解析　设加速运动时间为t1，减速运动时间为t2，运动过程最大速度为v1

（1）0～4s内的加速度大小a1＝

得a1＝3m/s2①

（2）4～10s的加速度大小a2＝

，得a2＝2m/s2②

4～10s的位移大小x2＝

a2t

，得x2＝36m③

（3）由牛顿第二定律Ff＝ma2④

得Ff＝6N

答案　

（1）3m/s2　

（2）36m　（3）6N

8．在“爸爸去哪儿”节目中，爸爸和孩子们进行了山坡滑草运动项目，该山坡可看成倾角θ＝37°的斜面，一名孩子连同滑草装置总质量m＝80kg，他从静止开始匀加速下滑，在时间t＝5s内沿斜面滑下的位移x＝50m。

（不计空气阻力，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）问：

（1）孩子连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力Ff为多大？

（2）滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大？

（3）孩子连同滑草装置滑到坡底后，爸爸需把他连同装置拉回到坡顶，试求爸爸至少用多大的力才能拉动？

解析　

（1）由位移公式x＝

at2

沿斜面方向，由牛顿第二定律得：

mgsinθ－Ff＝ma

联立并代入数值后，得Ff＝m（gsinθ－

）＝160N

（2）在垂直斜面方向上，

FN－mgcosθ＝0　又Ff＝μFN

联立并代入数值后，得

μ＝

＝0.25

（3）沿斜面方向，F－mgsinθ－Ff＝0

代入数值后得：

F＝640N

答案　

（1）160N　

（2）0.25　（3）640N

9．（2015～2016诸暨市第一学期期末）在山区或沟谷深壑地区，往往会因为长时间的暴雨引发山体滑坡，并携带有大量石块滑落。

某地有两个坡度相同的山坡刚好在底端互相对接，在暴雨中有石块从一侧山坡滑落后冲上另一侧山坡，如图1所示。

现假设两山坡与水平面间的夹角均为θ＝37°，石块在下滑过程中与坡面间的动摩擦因数均为μ＝0.25，石块在左侧山坡A处由静止开始下滑时，离水平地面的高度h1＝4.8m，然后冲上右侧山坡，其简化图如图2所示。

已知石块经过最低的P点前后的速度大小不变，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。

（1）求石块滑到最低点P时的速度大小v；

（2）求石块冲上右侧山坡最高点B时离水平面的高度h2；

（3）当石块在A点以多大的初速度v0下滑，刚好能到达右侧山坡与A等高处？

解析　

（1）设石块从A到P的过程中加速度为a1，则

mgsinθ－μmgcosθ＝ma1

代入得：

a1＝4m/s2

v2－0＝2a1

①

代入得：

v＝8m/s

石块滑到最低点P时的速度大小8m/s

（2）设石块从P到B的过程中，加速度为a2，则

－mgsinθ－μmgcosθ＝ma2

代入得：

a2＝－8m/s2（注：

没有负号也对）

0－v2＝2a2

②

代入得：

h2＝2.4m

（3）刚好能到达右侧山坡与A等高处，设石块在底端的速度为v1，则

0－v

＝2a2

对比②计算得：

v1＝8

m/s

石块从A到P的过程中：

v

－v

＝2a1

对比①计算得：

v0＝8m/s

答案　

（1）8m/s　

（2）2.4m　（3）8m/s

题组二　对超重、失重的理解

10．关于超重和失重的下列说法中，正确的是（　　）

A．超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了

B．物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不

受重力作用

C．物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状

态

D．物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化

解析　物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，超重和失重并非物体的重力发生变化，而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，综上所述，A、B、C均错，D正确。

答案　D

11．小明站在电梯里，当电梯以加速度5m/s2加速下降时，小明受到的支持力

（　　）

A．小于重力，但不为零B．大于重力

C．等于重力D．等于零

解析　由牛顿第二定律结合受力分析可知支持力小于重力，但不为零，选A；或者由超重、失重的知识可知，当物体有向下的加速度时处于失重状态，压力（或支持力）小于重力。

答案　A

12．某同学背着书包坐竖直升降的电梯，当感觉到背的书包变“轻”时，电梯可能在（　　）

A．匀速下降B．匀速上升

C．加速下降D．加速上升

解析　感觉到背的书包变“轻”说明此时书包处于失重状态，有向下的加速度，物体可能减速上升或加速下降。

答案　C

13．（2015～2016诸暨市第一学期期末考试）

跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目。

如图所示，在运动员从直升飞机上由静止跳下到安全着地的整个过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．运动员始终处于超重状态

B．运动员的速度始终在不断增加

C．降落伞受到空气的阻力始终是不变的

D．绳对运动员的作用力与运动员对绳的作用力始终大小相等

答案　D

14.

（2016·江门学业水平模拟）如图所示，弹簧秤上端固定在升降机的顶上，另一端挂一重物，升降机静止时弹簧的伸长量为L，当升降机做下列哪种运动时，弹簧的伸长量增大（　　）

A．升降机向上匀速运动

B．升降机向上匀减速运动

C．升降机向下匀加速运动

D．升降机向下匀减速运动

解析　弹簧的伸长量要增加，即弹簧的弹力要变大，此时物体的合外力方向向上，加速度向上。

升降机做向上的匀加速运动或向下的匀减速运动，故只有选项D正确。

答案　D

题组三　实验探究

15．在用实验“探究加速度和力、质量的关系”时，下列关于实验的思路和数据分析，不正确的是（　　）

A．实验的基本思想是：

保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加

速度，分析加速度与力的关系

B．实验的基本思想是：

保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作

用下的加速度，分析加速度与质量的关系

C．在处理实验数据中，以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据在坐标系中描

点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比

D．在处理实验数据时，以a为纵坐标，m为横坐标，根据数据在坐标系中描

点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与m成正比

解析　本实验就是利用控制变量法得到a、F、m三者的关系，A、B、C项所述实验的思路和道理符合要求，D项中这些点不在过原点的一条直线上，D项错误。

答案　D

16．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是（　　）

A．“平衡摩擦力”的本质就是想法让小车受到的摩擦力为零

B．“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的细绳的拉力与所受到的摩擦阻力

相平衡

C．“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂钩码通过细绳对

小车施加的拉力

D．“平衡摩擦力”时应将小车在钩码通过细绳和滑轮而拉动运动过程中进行

调整

答案　C

17．如图所示为某同学安装的“探究加速度和力、质量的关系”的实验装置，在小车的前端固定一个传感器，和砂桶连接的细线接在传感器上，通过传感器可显示出细线的拉力。

在图示状态下开始做实验。

（1）从图上可以看出，该同学在装置和操作中的主要错误是__________________________________________________________________________________。

（2）若砂和砂桶的质量为m，小车和传感器的总重量为M，做好此实验__________（填“需要”或“不需要”）M≫m的条件。

解析　

（2）不加传感器时将砂和砂桶的重力作为细线的拉力，而接了传感器后细线的拉力可以直接读出。

答案　

（1）未平衡摩擦力；细线与木板不平行；开始实验时，小车离打点计时器太远　

（2）不需要

18．如图所示，利用弹簧测力计探究作用力与反作用力关系的实验中：

（1）关于实验以下说法正确的是________。

A．若滑块静止不动，则弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小相等

B．若滑块做匀速直线运动，则弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小不相等

C．若滑块做匀加速直线运动，则弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小不相等

D．若滑块做变加速直线运动，则弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小不相等

（2）如图所示，在弹簧测力计的指针下面放上一点泡沫塑料的作用是________。

A．为了增大指针受到的阻力

B．可以帮助我们记录下指针示数的最大值

C．防止指针与弹簧测力计外壳间的摩擦

D．防止测的力超过弹簧测力计的测量范围

解析　

（1）弹簧测力计A对B的拉力与B对A的拉力大小关系与运动状态无关，作用力与反作用力总是大小相等。

故选项A正确。

（2）在弹簧测力计的指针下面放上一点泡沫塑料，可以做成带“记忆功能”的弹簧测力计，在实验中泡沫塑料停在拉力最大的位置上，方便我们记录指针示数。

故选项B正确。

答案　

（1）A　

（2）B

19．（2015～2016诸暨市第一学期期末）在“探究作用力与反作用力的关系”的实验中

（1）在紧靠弹簧秤指针旁边放小泡沫塑料，做成两支带“记忆功能”弹簧秤A、B。

现把这两支弹簧秤挂钩钩住，A连接小木块，B用手拉，如图所示，问哪一支弹簧秤小泡沫塑料位置有错误？

________（填“A”或“B”）；

（2）正确放置后，拉动木块先加速，后匀速，最后减速，直至停下，则泡沫塑料位置是记录下列哪个阶段弹簧秤的示数？

________；

A．加速阶段B．匀速阶段

C．减速阶段D．停止阶段

（3）用力传感器探究作用力与反作用力关系，电脑屏幕上显示下列哪个图线？

________。

答案　

（1）B　

（2）A　（3）C

20．在探究加速度与力的关系时，小车的质量一定，某同学根据精确的测量，记录实验数据如表所示；

小车的质量m/kg

小车受的拉力F/N

小车的加速度a/（m·s－2）

1.00

0.10

0.08

0.30

0.22

0.50

0.42

0.70

0.59

（1）在下图坐标中，作出a－F图象；

（2）分析图象得到的结论是__________________________________________；

（3）图象斜率的物理意义是__________________________________________；

（4）在你所作出的a－F图象中，F等于小盘及盘中砝码所受重力，实际上比系小盘的细线的真实拉力________（填“大”或“小”）。

解析　

（1）图象如图所示。

（2）质量m一定时，加速度a与拉力F成正比。

（3）质量的倒数

。

（4）因为小盘和盘中砝码也要向下做加速运动，所以取F等于小盘及盘中砝码所受重力，实际上比系小盘的细线的真实拉力大。

答案　见解析