4.5牛顿运动定律的应用分层训练— 2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（Word含答案）
文档属性
| 名称 | 4.5牛顿运动定律的应用分层训练— 2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（Word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 151.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-10-12 10:18:46 | ||
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文档简介
4.5 牛顿运动定律的应用
【基础巩固】
1．一个物体静止在光滑水平面上，现有水平恒力F作用在物体上，使物体由静止开始运动，当物体的位移为x0时，立刻换成-4F的力，作用相同时间，该过程中物体的总位移为 ( )
A．-x0 B．x0 C．0 D．-2x0
2.一个原来静止在光滑平面上的物体，质量是7kg，在14N的恒力作用下开始沿直线运动，则该物体5s末的速度大小及5s内通过的位移大小分别为( )
A．8m/s 25m B．2m/s 25m
C．10m/s 25m D．10m／s 12.5m
3．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造成的伤害，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．450N B．400N C．350N D．300N
4．A、B两物体以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上，若两物体的质量mA>mB，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xA与xB的关系为 ( )
A．xA=xB B．xA>xB C．xA5．质量为0.5kg的物体在水平面上以一定的初速度运动，a、b分别是物体不受拉力和受到水平拉力作用时的v-t图线，则拉力与摩擦力大小之比为( )
A．1：2 B．3:2 C．3:1 D．2：1
6．在水平地面上有一个质量为4.0kg的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动。10s后拉力大小减小为，并保持恒定。该物体的速度一时间图像如图所示，g取10m／s2。求：
(1)物体所受到的水平拉力F的大小；
(2)该物体与地面间的动摩擦因数。
7．如图所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平面成θ=37°角，一装修工人手持木杆绑着的刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终竖直向上，大小为F=10N，刷子的质量为m=0.5kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数为μ=0.5，天花板长为l=4m，取sin 37°=0.6，试求：
(1)刷子沿天花板向上运动的加速度大小；
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间。
【拓展提高】
8．在光滑水平面上以速度v运动的物体，从某一时刻开始受到一个跟运动方向共线的力F的作用，其速度图像如图甲所示。那么它受到的力F随时间变化的关系图像是图乙中的 ( )
9．（多选）如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体（物体与弹簧不连接）。开始时物体处于静止状态，现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动，拉力F与物体位移x的关系如图乙所示，g取10m/s2，下列结论正确的是 ( )
A．物体与弹簧分离时，弹簧处于原长状态
B．弹簧的劲度系数为750N/m
C．物体的质量为2kg
D．物体的加速度大小为5m／s2
10.（多选）如图所示，水平传送带以恒定速度v向右运动。将质量为m的物体Q无初速度地放在水平传送带的左端A处，经过t时间后，Q的速度也变为v；再经时间t，物体Q到达传送带的右端B处，则 ( )
A．前t时间内物体Q做匀加速运动，后t时间内物体Q做匀减速运动
B．后t时间内物体Q与传送带之间无摩擦力
C．前t时间内物体Q的位移与后t时间内物体Q的位移大小之比为1:2
D．物体Q由传送带左端运动到右端相对传送带的位移大小为
11.如图所示，质量m=2kg的物体静止在水平地面的A处，A、B间距l=20m，用大小为30N、沿水平方向的力F拉此物体，经t0=2s拉至B处。cos 37°=0.8，sin 37°=0.6，g取10m/s2。
(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ；
(2)用大小为30N，与水平方向成37°的力F＇斜向上拉此物体，使物体从A处由静止开始运动并能到达B处，求该力作用的最短时间t。
【挑战创新】
12.如图所示，螺旋管道内径均匀，内壁光滑，螺距均为d=0.1m，共5匝，螺旋横截面的半径R=0.2m，半径R比管道内径大得多，一小球自管道A端从静止开始下滑，求它到达管道B端时的速度大小和所用的时间。
参考答案
1．A 2．C 3．C 4．A 5．B
6．(1)9N (2)0．125
解析：物体的运动分为两个过程，根据结合题图可知两个过程中物体的加速度分别为a1=1m／s2，a2=-0．5m/s2。
物体的受力分析如图所示。
对于两个过程，由牛顿第二定律得
F-μmg=ma1，-μmg=ma2，代入数据解得F=9N，μ=0．125。
7．(1)2m/s2 (2)2s
解析(1)以刷子为研究对象，受力分析如图所示。
根据牛顿第二定律得
(F-mg)sinθ-Ff=ma,
(F-mg)cosθ-FN=0,
又Ff=μFN，
联立以上各式解得a=2m／s2。
(2)刷子做匀加速运动，初速度为0，位移为l=4m，则解得
8．A 9．ACD 10．BCD
11．(1)0．5 (2)1．03s
解析：(1)物体做匀加速运动，
所以
由牛顿第二定律F-Ff=ma0，
F1=30N-2×10N=10N，
所以
(2)设F＇作用的最短时间为t，物体先以大小为a的加速度匀加速运动时间t，撤去F＇后，以大小为a＇的加速度匀减速运动时间t＇到达B处，速度恰为0。
由牛顿第二定律有
所以
。
由于匀加速阶段的末速度即为匀减速阶段的初速度，因此有
12．m/s 4s
解析：采用整体转化，将螺旋管展开则变成了一倾斜放置的直线管道，小球由沿螺旋线运动变成了沿斜面下滑的匀加速直线运动，如图所示。
在小球下滑过程中，a=gsinθ，
AB总长为10πR，v0=0，
所以
【基础巩固】
1．一个物体静止在光滑水平面上，现有水平恒力F作用在物体上，使物体由静止开始运动，当物体的位移为x0时，立刻换成-4F的力，作用相同时间，该过程中物体的总位移为 ( )
A．-x0 B．x0 C．0 D．-2x0
2.一个原来静止在光滑平面上的物体，质量是7kg，在14N的恒力作用下开始沿直线运动，则该物体5s末的速度大小及5s内通过的位移大小分别为( )
A．8m/s 25m B．2m/s 25m
C．10m/s 25m D．10m／s 12.5m
3．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造成的伤害，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．450N B．400N C．350N D．300N
4．A、B两物体以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上，若两物体的质量mA>mB，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xA与xB的关系为 ( )
A．xA=xB B．xA>xB C．xA
A．1：2 B．3:2 C．3:1 D．2：1
6．在水平地面上有一个质量为4.0kg的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动。10s后拉力大小减小为，并保持恒定。该物体的速度一时间图像如图所示，g取10m／s2。求：
(1)物体所受到的水平拉力F的大小；
(2)该物体与地面间的动摩擦因数。
7．如图所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平面成θ=37°角，一装修工人手持木杆绑着的刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终竖直向上，大小为F=10N，刷子的质量为m=0.5kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数为μ=0.5，天花板长为l=4m，取sin 37°=0.6，试求：
(1)刷子沿天花板向上运动的加速度大小；
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间。
【拓展提高】
8．在光滑水平面上以速度v运动的物体，从某一时刻开始受到一个跟运动方向共线的力F的作用，其速度图像如图甲所示。那么它受到的力F随时间变化的关系图像是图乙中的 ( )
9．（多选）如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体（物体与弹簧不连接）。开始时物体处于静止状态，现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动，拉力F与物体位移x的关系如图乙所示，g取10m/s2，下列结论正确的是 ( )
A．物体与弹簧分离时，弹簧处于原长状态
B．弹簧的劲度系数为750N/m
C．物体的质量为2kg
D．物体的加速度大小为5m／s2
10.（多选）如图所示，水平传送带以恒定速度v向右运动。将质量为m的物体Q无初速度地放在水平传送带的左端A处，经过t时间后，Q的速度也变为v；再经时间t，物体Q到达传送带的右端B处，则 ( )
A．前t时间内物体Q做匀加速运动，后t时间内物体Q做匀减速运动
B．后t时间内物体Q与传送带之间无摩擦力
C．前t时间内物体Q的位移与后t时间内物体Q的位移大小之比为1:2
D．物体Q由传送带左端运动到右端相对传送带的位移大小为
11.如图所示，质量m=2kg的物体静止在水平地面的A处，A、B间距l=20m，用大小为30N、沿水平方向的力F拉此物体，经t0=2s拉至B处。cos 37°=0.8，sin 37°=0.6，g取10m/s2。
(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ；
(2)用大小为30N，与水平方向成37°的力F＇斜向上拉此物体，使物体从A处由静止开始运动并能到达B处，求该力作用的最短时间t。
【挑战创新】
12.如图所示，螺旋管道内径均匀，内壁光滑，螺距均为d=0.1m，共5匝，螺旋横截面的半径R=0.2m，半径R比管道内径大得多，一小球自管道A端从静止开始下滑，求它到达管道B端时的速度大小和所用的时间。
参考答案
1．A 2．C 3．C 4．A 5．B
6．(1)9N (2)0．125
解析：物体的运动分为两个过程，根据结合题图可知两个过程中物体的加速度分别为a1=1m／s2，a2=-0．5m/s2。
物体的受力分析如图所示。
对于两个过程，由牛顿第二定律得
F-μmg=ma1，-μmg=ma2，代入数据解得F=9N，μ=0．125。
7．(1)2m/s2 (2)2s
解析(1)以刷子为研究对象，受力分析如图所示。
根据牛顿第二定律得
(F-mg)sinθ-Ff=ma,
(F-mg)cosθ-FN=0,
又Ff=μFN，
联立以上各式解得a=2m／s2。
(2)刷子做匀加速运动，初速度为0，位移为l=4m，则解得
8．A 9．ACD 10．BCD
11．(1)0．5 (2)1．03s
解析：(1)物体做匀加速运动，
所以
由牛顿第二定律F-Ff=ma0，
F1=30N-2×10N=10N，
所以
(2)设F＇作用的最短时间为t，物体先以大小为a的加速度匀加速运动时间t，撤去F＇后，以大小为a＇的加速度匀减速运动时间t＇到达B处，速度恰为0。
由牛顿第二定律有
所以
。
由于匀加速阶段的末速度即为匀减速阶段的初速度，因此有
12．m/s 4s
解析：采用整体转化，将螺旋管展开则变成了一倾斜放置的直线管道，小球由沿螺旋线运动变成了沿斜面下滑的匀加速直线运动，如图所示。
在小球下滑过程中，a=gsinθ，
AB总长为10πR，v0=0，
所以