高中物理教科版 (2019)必修 第一册6 牛顿运动定律的应用同步训练题
展开课时素养评价19 牛顿运动定律的应用
A组 合格性考试练
1.假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比,未洒水时匀速行驶,洒水时它的运动将是( )
A.做变加速运动
B.做初速度不为零的匀加速直线运动
C.做匀减速运动
D.继续保持匀速直线运动
2.质量为1 kg的物体,受水平恒力F的作用,由静止开始在光滑的水平面上做匀加速运动,它在第1 s内的位移为2 m,则力F的大小为( )
A.1 N B.2 N
C.4 N D.6 N
3.航母“辽宁舰”甲板长300 m,起飞跑道长100 m,目前顺利完成了舰载机“歼-15”起降飞行训练.“歼-15”降落时着舰速度大小约为70 m/s,飞机尾钩钩上阻拦索后,在甲板上滑行50 m左右停下,(航母静止不动)假设阻拦索给飞机的阻力恒定,则飞行员所承受的水平加速度与重力加速度的比值约为( )
A.2 B.5
C.10 D.50
4.用相同材料做成的A、B两木块的质量之比为3∶2,初速度之比为2∶3,它们在同一粗糙水平面上同时开始沿直线滑行,直至停止,则它们( )
A.滑行中的加速度之比为2∶3
B.滑行的时间之比为1∶1
C.滑行的距离之比为4∶9
D.滑行的距离之比为3∶2
5.如图所示给滑块一初速度v0使它沿倾角为30°的光滑斜面向上做匀减速运动,若重力加速度为g,则当滑块速度大小减为时,滑块运动的时间可能是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示,迪拜哈利法塔是目前世界最高的建筑.游客乘坐世界最快观光电梯,从地面开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达观景台只需45 s,运行的最大速度为18 m/s.一位游客用便携式拉力传感器测得:在加速阶段质量为0.5 kg的物体受到的竖直向上的拉力为5.45 N.电梯加速、减速过程视为匀变速直线运动(g取10 m/s2).
(1)求电梯加速阶段的加速度大小及加速运动的时间;
(2)若减速阶段与加速阶段的加速度大小相等,求观景台的高度.
7.滑草是近几年流行的一项运动,和滑雪一样能给运动者带来动感和刺激.如图甲为某一娱乐场中的滑草场地,图乙为其示意图,其中斜坡轨道AB长为64 m,倾角为37°,轨道BC为足够长的水平草地.一滑行者坐在滑草盆中自顶端A处由静止滑下,滑草盆与整个滑草轨道间的动摩擦因数均为0.5,忽略轨道连接处的速率变化及空气阻力,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
(1)滑草者及草盆在AB段的加速度大小;
(2)滑到B点时的速度大小;
(3)滑草者及草盆在水平轨道上滑行的最远距离.
B组 选择性考试练
8.绰号“威龙”的第五代制空战机“歼-20”具备高隐身性、高机动性能力,为防止极速提速过程中飞行员因缺氧晕厥,“歼-20”新型的抗荷服能帮助飞行员承受最大9倍重力加速度.假设某次垂直飞行测试实验中,“歼-20”加速达到50 m/s后离地,而后开始竖直向上飞行试验.该飞机在10 s内匀加速到3 060 km/h,匀速飞行一段时间后到达最大飞行高度18.5 km.假设加速阶段所受阻力恒定,约为重力的0.2倍.已知该“歼-20”质量为20吨,声速为340 m/s,g取10 m/s2,忽略战机因油耗等导致质量的变化.则下列说法正确的是( )
A.本次飞行测试的匀速阶段运行时间为26.5 s
B.加速阶段系统的推力为1.84×106 N
C.加速阶段时飞行员有晕厥可能
D.飞机在匀速阶段时爬升高度为14.25 km
9.(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v0=10 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,最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.物体经10 s速度减为零
B.物体经2 s速度减为零
C.物体的速度减为零后将保持静止
D.物体的速度减为零后将向右运动
10.如图所示,一位滑雪者,人与装备的总质量为75 kg,以2 m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下,山坡倾角为30°,在5 s的时间内滑下的路程为60 m.求滑雪者与雪面之间的动摩擦因数是多少?(g取10 m/s2)
11.将一个物体用弹簧测力计竖直悬挂起来后,弹簧测力计的示数如图甲所示(弹簧测力计的量程为100 N),之后将该物体放到粗糙的水平面上如图乙所示,当逐渐增大拉力到43 N时,物体刚好运动,物体运动之后只用40 N的拉力就能保持向右匀速运动(g取10 m/s2).求:
(1)物体的质量为多少千克?物体与地面之间的最大静摩擦力为多大?
(2)物体与地面间的动摩擦因数为多大?
(3)如果将拉力改为60 N,并且由静止拉物体运动,经过10 s时物体的运动速度和位移各为多少?
课时素养评价19 牛顿运动定律的应用
1.解析:a===-kg,洒水时质量m减小,则a变大,所以洒水车做加速度变大的加速运动,故A正确.
答案:A
2.解析:由x=at2得:a==4 m/s2,对物体由牛顿第二定律得F=ma=4 N.
答案:C
3.解析:根据速度和位移关系可知:
v-v=2ax,解得:a= m/s2=-49 m/s2,故==5,故B正确,A、C、D错误.
答案:B
4.解析:根据牛顿第二定律可得μmg=ma,所以滑行中的加速度为:a=μg,所以加速度之比为1∶1,A错误;根据公式t=,可得==,B错误;根据公式v2=2ax可得==,C正确、D错误.
答案:C
5.解析:滑块运动的加速度为a=g sin 30°=g,方向沿斜面向下,若速度变为向上的,则所用时间为t==,若速度变为向下的,则所用时间为t′==,故C正确,A、B、D错误.
答案:C
6.解析:(1)设加速阶段加速度大小为a,时间为t,拉力大小为T,质量为m,由牛顿第二定律得:T-mg=ma
解得a=0.9 m/s2
设最大速度大小为v
由v=at
解得t=20 s.
(2)加速阶段位移x1=at2
匀速阶段位移x2=v(t总-2t)
减速阶段位移x3=
高度x=x1+x2+x3=450 m.
答案:(1)0.9 m/s2 20 s (2)450 m
7.解析:(1)设滑草者质量为m,在AB段的加速度大小为a,
由牛顿第二定律:mg sin 37°-μmg cos 37°=ma1得a1=2 m/s2.
(2)由运动学公式:v=2a1L1得vB= m/s=16 m/s.
(3)设在水平轨道上滑草者的加速度大小为a2:μmg=ma2得a2=μg=5 m/s2
而v=2a2x得x==25.6 m.
答案:(1)2 m/s2 (2)16 m/s (3)25.6 m
8.解析:加速阶段初速度v0=50 m/s,末速度v=3 060 km/h=850 m/s,根据v=v0+at,加速度a=80 m/s2=8g,飞行员不会昏厥,故C错误;根据牛顿第二定律F-mg-f=ma,推力F=mg+f+ma=1.84×106 N,故B正确;加速阶段上升的高度x=v0t+at2=4 500 m,即匀速上升距离14 km,故D错误;匀速飞行时间t== s≈16.47 s,故A错误.故选B.
答案:B
9.解析:物体向左运动时受到向右的滑动摩擦力,f=μN=μmg=3 N,根据牛顿第二定律得a== m/s2=5 m/s2,方向向右,物体的速度减为零所需的时间t== s=2 s,B正确,A错误;物体的速度减为零后,由于F小于最大静摩擦力,物体将保持静止,C正确,D错误.
答案:BC
10.解析:以滑雪者为研究对象,建立如图所示的直角坐标系.滑雪者沿山坡向下做匀加速直线运动.
根据匀变速直线运动规律,有x=v0t+at2
其中v0=2 m/s,t=5 s,x=60 m,
则有a== m/s2
=4 m/s2
根据牛顿第二定律,有y方向:N-mg cos θ=0
x方向:mg sin θ-f=ma
得N=mg cos θ
f=m(g sin θ-a)
其中,m=75 kg,θ=30°,
则有f=75 N,N=650 N
由f=μN得,μ===0.115.
答案:0.115
11.解析:(1)由题给图形可得G=80 N=mg,故物体的质量m=8.0 kg,物体受到的最大静摩擦力fm=43 N.
(2)受力分析如图,可得:N=G=80 N,
滑动摩擦力:f=F=40 N,
μ===0.5.
(3)由牛顿第二定律知:F合=F-f=ma,
可得:a== m/s2=2.5 m/s2
设经过10 s时物体的速度大小为vt,位移大小为x
由vt=v0+at=2.5×10 m/s=25 m/s
x=v0t+at2=×2.5×102 m=125 m.
答案:(1)8.0 kg 43 N (2)0.5 (3)25 m/s 125 m
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