新教材2023_2024学年高中物理第5章牛顿运动定律习题课用牛顿运动定律解决动力学两类基本问题分层作业鲁科版必修第一册

习题课:用牛顿运动定律解决动力学两类基本问题

A级 必备知识基础练

1.质量为m的物体放在粗糙的水平地面上,受到一个水平方向的恒力F的作用而运动,在运动中,物体加速度a的大小(　　)

A.和物体的运动速度有关

B.和物体跟地面间的动摩擦因数无关

C.和物体运动的时间无关

D.和恒力F成正比

2.一质量m=2 kg的物体放在粗糙的水平桌面上,t=0时刻在水平恒力F作用下沿直线运动,1 s末撤去恒力F,其v-t图像如图所示,g取10 m/s2,则恒力F和物体与水平面间的动摩擦因数μ的大小分别是(　　)

A.F=15 N,μ=0.25

B.F=15 N,μ=0.5

C.F=10 N,μ=0.25

D.F=10 N,μ=0.5

3.(多选)如图所示,质量为20 kg的物体,沿水平面向右运动,它与水平面间的动摩擦因数为0.1,同时还受到大小为10 N的水平向右的力的作用,则该物体(g取10 m/s2)(　　)

A.受到的摩擦力大小为20 N,方向向左

B.受到的摩擦力大小为20 N,方向向右

C.运动的加速度大小为1.5 m/s2,方向向左

D.运动的加速度大小为0.5 m/s2,方向向左

4.(2023山东临沂高一期末)发生交通事故进行事故分析的时候,刹车线的长度是重要的分析指标之一。在某次交通事故中,汽车刹车线的长度为12 m,假设汽车的轮胎与地面之间的动摩擦因数为0.6,g取10 m/s2,则汽车刹车开始时的速度大小为(　　)

A.6 m/s B.8 m/s

C.10 m/s D.12 m/s

5.风洞实验装置可以产生不同速度的风,提供不同的风力。在某次实验中风力竖直向上,刚好把质量为m的小球“吹”得静止在空中。现在突然将风力增大到F,经过时间t,风力反向,大小也是F,又经过时间t,此时小球的速度大小为　　　。 

6.一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动,4 s内通过8 m的距离,此后关闭发动机,汽车又运动了2 s停止,已知汽车的质量m=2×103 kg,汽车运动过程中所受的阻力大小不变,求:

(1)关闭发动机时汽车的速度大小;

(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小;

(3)汽车牵引力的大小。

B级 关键能力提升练

7.如图所示,一个质量为50 kg的沙发静止在水平地面上,甲、乙两人同时从背面和侧面分别用F1=120 N、F2=160 N的力推沙发,F1与F2相互垂直,且平行于地面。沙发与地面间的动摩擦因数μ=0.3。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　)

A.沙发不会被推动

B.沙发将沿着F1的方向移动,加速度大小为0.6 m/s2

C.沙发将沿着F2的方向移动,加速度大小为0.2 m/s2

D.沙发的加速度大小为1 m/s2

8.(多选)蹦极运动的示意图如图所示,弹性绳的一端固定在O点,另一端和运动员相连。运动员从O点自由下落,至B点弹性绳自然伸直,经过合力为零的C点到达最低点D,然后弹起。整个过程中忽略空气阻力。分析这一过程,下列表述正确的是(　　)

A.经过B点时,运动员的速率最大

B.经过C点时,运动员的速率最大

C.从C点到D点,运动员的加速度大小增大

D.从C点到D点,运动员的加速度大小不变

9.如图所示,质量m=3 kg的木块放在固定的倾角θ=30°的足够长斜面上,木块可以沿斜面匀速下滑。若用沿斜面向上的力F作用于木块上,使其由静止开始沿斜面向上加速运动,经过t=2 s时间物体沿斜面上升4 m的距离,则推力F为(g取10 m/s2)(　　)

A.42 N B.6 N

C.21 N D.36 N

10.用平行于斜面的推力,使静止的质量为m的物体在倾角为θ的光滑斜面上,由底端向顶端做匀加速运动。当物体运动到斜面中点时,去掉推力,物体刚好能到达顶点,则推力的大小为(　　)

A.mg(1-sin θ) 

B.2mgsin θ

C.2mgcos θ 

D.2mg(1+sin θ)

11.一架航模遥控飞行器如图所示,其质量m=2 kg,动力系统提供的恒定升力F=28 N。试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的空气阻力f恒为4 N,g取 10 m/s2。

 (1)第一次试飞,飞行器飞行t1=8 s时到达高度H等于多少;

(2)第二次试飞,飞行器飞行t2=6 s时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力,求飞行器减速上升阶段的加速度的大小。

习题课:用牛顿运动定律解决动力学两类基本问题

1.C　由牛顿第二定律可得,物体的加速度a=F-μg可知,物体的加速度a与物体的速度和运动时间无关,与物体与地面间的动摩擦因数有关,但不与F成正比,故只有选项C正确。

2.A　在v-t图像中直线的斜率代表加速度,故在恒力F作用下,加速度大小为a1=m/s2=5m/s2,根据牛顿第二定律可得F-μmg=ma1;撤去外力后,a2=m/s2=-2.5m/s2,根据牛顿第二定律可得-μmg=ma2;联立解得F=15N,μ=0.25,故A正确。

3.AD　物体相对地面运动,故物体受到滑动摩擦力,则摩擦力的大小为f=μN=μmg=20N;滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,故摩擦力方向向左;根据牛顿第二定律得,F-f=ma得a=m/s2=-0.5m/s2,方向向左。

4.D　汽车做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律f=-μmg=ma,解得a=-μg=-0.6×10m/s2=-6m/s2,由速度位移公式得0-=2as,代入数据解得v0=12m/s,故选D。

5.解析 当风力为向上的F时,小球向上的加速度a1=,经过时间t的速度v1=a1t=t,风力反向后,小球向下的加速度a2=,又经过时间t,此时小球的速度大小v2=-v1+a2t=2gt。

答案 2gt

6.解析 (1)汽车开始做匀加速直线运动,则

s0=t1,解得v0==4m/s。

(2)汽车滑行减速过程中加速度

a2==-2m/s2

由牛顿第二定律得-f=ma2

解得f=4×103N。

(3)开始加速过程中加速度为a1,则s0=a1

由牛顿第二定律得F-f=ma1

解得F=f+ma1=6×103N。

答案 (1)4 m/s　(2)4×103 N　(3)6×103 N

7.D　两力的合力大小F==200N,方向在水平面内与F1夹角的正弦值为sinθ==0.8,即θ=53°;而最大静摩擦力fmax=μN=μmg=0.3×500N=150N,有F>fmax,则沙发要做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有F-fmax=ma,可得a=1m/s2,方向沿水平面与F1成53°角,故选D。

8.BC　在BC段,运动员所受重力大于弹力,向下做加速度逐渐减小的变加速运动,当a=0时,速度最大,即在C点时速度最大,选项B正确。在CD段,弹力大于重力,运动员做加速度逐渐增大的变减速运动,选项C正确。

9.D　因木块能沿斜面匀速下滑,由平衡条件知mgsinθ=μmgcosθ,所以μ=tanθ;当在推力作用下加速上滑时,由运动学公式s=at2得a=2m/s2,由牛顿第二定律得F-mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得F=36N,D正确。

10.B　根据题意知,匀加速直线运动和匀减速直线运动的位移相等,根据s=知,加速运动的过程中,匀减速运动的过程中,可以知道匀加速直线运动和匀减速直线运动的加速度大小相等。匀加速直线运动的加速度大小a1=,匀减速直线运动的加速度大小a2=。因a1=a2,则,计算得出F=2mgsinθ。所以B正确,A、C、D错误。

11.解析 (1)第一次飞行中,设加速度为a1

由牛顿第二定律得F-mg-f=ma1

飞行器上升的高度H=a1

以上两式代入数据解得H=64m。

(2)第二次飞行中,设失去升力后的加速度为a2

由牛顿第二定律得mg+f=ma2

代入数据解得a2=12m/s2,方向向下。

答案 (1)64 m　(2)12 m/s2