4.5 牛顿运动定律的应用 同步练习(word版含答案)

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名称 4.5 牛顿运动定律的应用 同步练习(word版含答案)
格式 docx
文件大小 512.4KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-11-20 07:19:21

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文档简介

第五节牛顿运动定律的应用
一、单选题(共7题,每题5分,共35分)
1.在静止的车厢中,一小球被a、b两根轻质细绳拴住,其中a绳与竖直方向成α角,绳b成水平状态,已知小球的质量为m,则下列说法正确的是( )
A.绳a的拉力为mgcosα
B.绳b的拉力为mg
C.如果小车向右做匀加速直线运动,绳b的拉力有可能为零
D.如果小车向左做匀加速直线运动,绳a的拉力有可能为零
2.一物体从地面竖直向上抛出,在运动中受到的空气阻力大小不变,下列关于物体运动的速度v随时间t变化的图像中,可能正确的是
A. B.
C. D.
3.如图所示,质量分别为M和m的物块由相同的材料制成,且M>m,将它们用通过轻而光滑的定滑轮的细线连接.如果按图甲装置在水平桌面上,两物块刚好做匀速运动.如果互换两物块按图乙装置在同一水平桌面上,它们的共同加速度大小为(  )
A.g B.g
C.g D.上述均不对
4.井蛙老师以v0的速度竖直向上扔出一粉笔头,若粉笔头运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比,粉笔头运动的速率随时间变化的规律如图所示,t1时刻到达最高点,再落回地面,落地速率为 v1,下列说法中正确的是( )
A.粉笔头上升过程中的平均速度大于
B.粉笔头下降过程中的平均速度小于
C.粉笔头扔时的加速度值最大,到达最高点的加速度值为 0
D.粉笔头的加速度在上升过程中逐渐减小,在下降过程中也逐渐减小
5.质量为2m的物体A和质量为m的物体B相互接触在水平面上,如图所示.若对A施加水平推力F,使两物体沿水平方向做匀加速直线运动,下列说法正确的是()
若水平面光滑,物体A的加速度为
B.若水平面光滑,物体A对B的作用力为
C.若物体A与地面无摩擦,B与地面的动摩擦因数为μ,则物体B的加速度为
D.若物体A与地面无摩擦,B与地面的动摩擦因数为μ,则物体A对B的作用力大小为
6.竖直向上抛出质量为0.2千克的物体,初速度v0=30m/s.已知物体在运动中受到的空气阻力总是与运动方向相反,大小都为1N,g=10m/s2,则物体在t=3s时物体
离抛出点的位移大小()
A.27.5m B.45m C.22.5m D.25m
7.如图所示为一辆装有货物的自卸式货车,设车厢长度为5m,货物与车厢底板间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.g取10m/s2.在卸货过程中,下列说法中正确的是
A.在车厢由水平位置逐渐抬起的过程中,摩擦力逐渐减小
B.当车厢与水平方向夹角为30°时,货物恰好发生滑动
C.当车厢与水平方向夹角为37°时,货物在车厢中的滑行时间小于s
D.若在卸货过程中,货车开始向前加速启动,则货物相对地面的运动轨迹可能是直线
二、多选题(共5题,每题5分,共25分)
8.传送机的皮带与水平方向的夹角为α,如图所示,将质量为m的物体放在皮带传送机上,随皮带一起向下以加速度为a(a>gsin α)匀加速直线运动,则(  )
A.小物体受到的静摩擦力的方向一定沿皮带向上
B.小物体受到的静摩擦力的方向一定沿皮带向下
C.小物块受到的静摩擦力的大小可能等于mgsinα
D.小物块受到的静摩擦力的大小可能等于零
9.如图所示,a、b、c三物体在力F的作用下一起向右匀速运动,三物体底部所受的摩擦力分别为fa、fb、 fc,a、b间绳子的拉力为T,现用力2F作用在a上,三物体仍然一起运动,下列正确的是: ( )
A.fa大小不变
B.fb大小一定增大
C.fc增大为原来的两倍
D.拉力T大小一定增大
10.如图所示,物体A叠放在物体B上,B置于粗糙水平面上.A、B质量分别为mA=1kg、mB=4kg,A、B之间的动摩擦因数μ1=0.3,B与水平面之间的动摩擦因数μ2=0.05.t=0时F=1.5N,此后逐渐增加,在增大到16N的过程中,则下列说法正确的是(认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.图甲中,t=0时,两物体均保持静止状态
B.图甲中,拉力达到3.5N时,两物体仍无相对滑动
C.图乙中,t=0时,两物体均保持静止状态
D.图乙中,拉力作用时间内,两物体始终没有出现相对滑动
11.如图所示,重物和的质量分别为和,光滑的定滑轮质量不计,此时连接两重物的细线张力为,连接重物与地面的细线张力为,若将重物下方的细线剪断,连接两重物的细线张力为,下列关系一定正确的是( )
A. B. C. D.
12.如图所示,一个矩形的静止木箱底部有一物块A,一根轻弹簧左端固定在A上,右端固定在箱壁上,A受到弹簧的水平向右拉力且保持静止,可能使弹簧拉动A相对木箱底面向右移动的有(  )
A.木箱竖直向上加速运动 B.木箱竖直向下加速运动
C.木箱水平向左加速运动 D.木箱水平向右加速运动
三、解答题(共4题,每题10分,共40分)
13.如图甲所示,t=0时,质量为0.5kg的物体从倾角α=37°的斜面上A点由静止开始下滑,经过B点后进入水平面(经过B点前后速度大小不变),最后停在C点。运动过程中速度的大小随时间的关系如图乙所示,求:
(1)物体在斜面上的加速度a1和在水平面上的加速度a2;
(2)经过多长时间物体恰好停在C点?
(3)物体通过的总路程是多少?
14.如图甲所示,倾角为θ的传送带以恒定速率逆时针运行。现将一质量的小物体轻轻放在传送带的A端,物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示,2 s末物体到达B端,取沿传送带向下为正方向,,求:
(1)小物体在1-2s内的加速度;
(2)小物体在传送带A、B两端间运动的平均速度的大小;
(3)小物体与传送带间的动摩擦因数μ。
15.如图所示,倾角θ=30°的光滑斜面与粗糙的水平面连接。现将一小滑块(可视为质点)从斜面上的A点由静止释放,最终停在水平面上的C点。已知A点距离水平面的高度h=0.8m,B点距离C点的距离L=2m(假设滑块经过B点时速度大小不变,g取10m/s2)。求:
(1)滑块在运动过程中的最大速度的大小;
(2)滑块与水平面间的动摩擦因数μ。
16.如图所示,放在水平地面上的木板B长为1.2m,质量为M=1kg,B与地面间的动摩擦因数为μ1=0.1;一质量为m=2kg的小铅块A放在B的左端,A、B之间动摩擦因数为μ2=0.3刚开始A、B均处于静止状态,现使A获得3m/s向右的初速度(g=10m/s2),求:
(1)A、B刚开始运动时的加速度;
(2)通过计算说明,A最终是否滑出B;
参考答案
1.C
【详解】
试题分析:根据小球的受力情况可知:,即,选项A错误;绳b的拉力为Tb=mgtanα,选项B错误;如果小车向右做匀加速直线运动,当满足mgtanα=ma,即a=gtanα时绳b的拉力为零,选项C正确;因为绳a的拉力为,与物体的加速度无关,故选项D错误;故选C.
考点:物体的平衡;牛顿第二定律
2.C
【解析】
【详解】
根据牛顿第二定律,物体在上升阶段,有:
在下降阶段有
可知物体在上升阶段的加速度较大,速度时间图像中图线的斜率表示加速度,因此图像的第一个阶段应该陡峭一些;物体的速度由向上变成向下,第一段和第二段图像的正负相反;故C项正确,ABD三项错误.
3.C
【详解】
按图甲装置在水平桌面上,两物块刚好做匀速运动得到,则
按图乙装置在同一水平桌面上,设它们的共同加速度为a,得到
联立解得
a=g
C正确,ABD错误.
故选C。
4.D
【详解】
A.如果小球上升过程做的是匀减速直线运动,其平均速度为 ,而从图中可以看出小球实际运动的速度图象面积小于匀减速直线运动的面积,即小球实际上升的位移小于做匀减速上升的位移,而平均速度等于位移与时间之比,故其平均速度小于匀减速运动的平均速度,即小于,故A错误;
B.同理,可知小球下降过程中的平均速度大于匀加速下降的平均速度,即大于,故B错误;
C.小球上升过程,根据牛顿第二定律得
mg+kv=ma
小球射出时速率最大,可知此时的加速度最大,到最高点时,v=0,加速度a=g,不是0,故C错误;
D.上升过程有
mg+kv=ma
v减小,a减小,下降过程有
mg-kv=ma
v增大,a减小,故D正确。
故选D。
5.C
【详解】
AB、若水平面光滑,则对AB整体受力分析可知,解得,再对B分析,B水平方向只受A的作用力,由牛顿第二定律可得,,故AB错误;
CD、若物体A与地面无摩擦,B与地面的动摩擦因数为μ,则对AB整体受力分析可知,解得,再对B分析,B水平方向只受A的作用力和滑动摩擦力,由牛顿第二定律可得,所以,故C正确,D错误;
故选C.
【点睛】解连接体问题的关键先对整体分析再隔离与所求力有关的物体,利用牛顿第二定律求解.
6.A
【详解】
物体竖直向上运动时,加速度方向竖直向下,加速度大小,运动到最高点的时间,运动的位移;物体竖直向下运动时,加速度方向竖直向下,加速度大小,运动向下时间1s,运动的位移;物体在t=3s时物体离抛出点的位移大小,故A正确,BCD错误;
故选A.
【点睛】上升过程中空气阻力方向向下,下降过程中空气阻力方向向上,根据牛顿第二定律求出上升过程和下降过程中的加速度大小,结合匀变速直线运动的运动公式求出.
7.C
【详解】
A.在车厢由水平位置逐渐抬起的过程中,重力产生下滑趋势的分力
静摩擦力
随着夹角的增大,静摩擦力逐渐增大,此后货物开始下滑受滑动摩擦力随夹角增大而减小,A项错误;
B.货物恰好滑动时满足:
解得:
则下滑时的夹角小于30°,B项错误;
C.当车厢与水平方向夹角为37°时,若货物此时才开始匀加速下滑,由牛顿第二定律有:
解得:
由运动学公式:
解得运动时间:
但实际是夹角达到临界角后货物已经在下滑,当倾角达到37°时,货物已经有初速度和下滑一段位移,故货物在车厢中的滑行时间小于s;C项正确.
D.货物参与沿着货箱往下初速度不为零的匀加速直线运动和水平向左的匀加速直线运动,两分运动合成为匀变速曲线运动,故D项错误.
8.BC
【详解】
试题分析:质量为m的物体放在皮带传送机上,随皮带一起以向下加速度做匀加速直线运动,受重力、支持力和静摩擦力作用下运动,根据牛顿第二定律列方程讨论解决
解:A、由牛顿第二定律列方程得:mgsinα+f=ma>mgsinα,故静摩擦力的方向一定沿皮带向下,故AD错误B正确;
C、由牛顿第二定律列方程得:f=ma﹣mgsinα,当加速度等于2gsinα时,小物块受到的静摩擦力的大小等于mgsinα,所以C正确;
故选BC
【点评】解决本题的关键能够正确地进行受力分析,抓住物体的加速度方向与传送带运动方向相同,运用牛顿第二定律进行求解.
9.AD
【详解】
试题分析:当用力2F作用在a上时,因fa=μmag,fa大小不变,选项A正确;fb=μ(mb+mc)g,则fb大小不变,选项B错误;根据牛顿定律,则当F变2F时,加速大于2a,则根据fc=mca可知fc增大值大于原来的两倍,选项C错误;根据,解得 ,故当a变大时,T变大,选项D正确;故选AD.
考点:牛顿第二定律的应用
【名师点睛】此题是牛顿第二定律的应用问题;关键是选取合适的研究对象,根据牛顿第二定律列出方程求解表达式进行讨论.
10.ACD
【详解】
A与B之间的最大静擦力
f1=μ1mAg=3N
B与地面的最大静摩擦力为
f2=μ2(mA+mB)g=2.5N
AB.图甲中,F<2.5N时,两物体均静止,F>2.5N时,两物体一起滑动;而当
时,即
F0=3.125N
则F>3.125N时两者相对滑动,故A正确,B错误;
CD.图乙中,t=0时F=1.5N时,即
时,两者相对滑动,故CD均正确。
故选ACD。
11.BD
【详解】
A.根据重物A受力平衡可得:
T1=m1g,
故A错误;
B.根据重物B受力平衡可得:
T2+m2g=T1,
则:
T2=m1g-m2g,
故B正确;
CD.细线剪断后,A、B的加速度大小相等,有:
联立解得:
由于m1>m2,则
故C错误,D正确;
故选:BD
12.BC
【详解】
A.木箱保持静止时,在水平方向弹簧的弹力没有大于A与木箱之间的最大静摩擦力。当木箱向上加速运动时,A处于超重,A对木箱的压力大于重力,最大静摩擦力比静止时更大,故弹簧弹力小于向上加速时的最大静摩擦力,不可能使弹簧拉动A相对木箱底面向右移动,故A错;
B.当木箱向下加速运动时,A处于失重,A对木箱的压力小于重力,最大静摩擦力比静止是小,故弹力可能大于最大静摩擦力,使弹簧拉动A相对木箱底面向右移动,故B对;
C.假设木箱向左以加速度运动时,A刚好没有发生滑动,对A用牛顿第二定律有
可知,当木箱向左运动的加速度小于等于时,将不发生相对滑动;当加速度大于时,将使弹簧拉动A相对木箱底面向右移动,故C对;
D.假设木箱向右以加速度运动时,A刚好没有发生滑动,对A用牛顿第二定律有
可知,当木箱向右运动的加速度小于等于时,将不发生相对滑动;当加速度大于时,将使弹簧拉动A相对木箱底面向左移动,故D错。
故选BC。
13.(1)4m/s2,方向沿斜面向下;2m/s2,方向水平向左;(2)10s;(3)66.7m
【详解】
(1)根据速度—时间图像的斜率等于加速度,由图像可得,物体在斜面上的加速度为
方向沿斜面向下;
物体在水平面上的加速度为
方向沿水平面向左;
(2)6s时的速度为v6=8m/s 由,得
则经过时间为
tC=t6+t=6+4=10s
物体恰好停在C点;
(3)设B点速度为v,则有
代入得
物体通过的总路程是
14.(1)2m/s2;(2);(3)
【详解】
(1)小物体在1-2s内的加速度
(2)传送带A、B两端间的距离L等于图线与t轴所围的面积大小,所以
小物体在A、B间运动的时间
由平均速度的定义得
(3)由图像可知,0~1 s,物体的加速度为
1~2 s,物体的加速度为
根据牛顿第二定律有
解得
15.(1) 4m/s ;(2)0.4
【详解】
(1)滑块先在斜面上做匀加速运动,然后在水平面上匀减速运动,所以滑块运动到B点时速度最大,设为vm,设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1,滑块在斜面上受到重力,支持力。斜面长
xAB==1.6m
由牛顿第二定律得
F合=mg=ma1
a1=5m/s2
根据运动学公式
vm 2=2a1xAB
解得:
vm=4m/s
即滑块在运动过程中的最大速度为4m/s。
(2)设滑块在水平面上运动的加速度大小为a2,由牛顿第二定律得
F合 =μmg=m a2
a2=μg
根据运动学公式
vm 2=2 a2L
解得
μ=0.4
即滑块与水平面间的动摩擦因数μ为0.4
16.(1)aA=3m/s2水平向左;aB=3m/s2水平向右(2)没能滑出.
【分析】
(1)根据牛顿第二定律分别求出A、B的加速度;
(2)当A、B的速度相同时,A不再相对于B运动,结合速度时间公式求出A在B上滑行的时间,通过位移关系求出A对B的位移大小,再求出相对位移大小;
【详解】
(1)以A为研究对象,根据牛顿第二定律可得:,方向水平向左;
以B为研究对象,根据牛顿第二定律可得:aB==3m/s2,方向水平向右;
(2)设A在B上滑动时间为t达到共同速度v=v0-aAt=aBt,
解得:t=0.5s,
所以v=aBt=1.5m/s,
A相对地面的位移:sA=t=1.125m,
B相对于地面的位移:sB=t=0.375m,
A相对于B的位移为:sA-sB=0.75m<1.2m
所以A没有从B上滑出;
【点睛】
对于牛顿第二定律的综合应用问题,关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况,利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度,再根据题目要求进行解答;知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁.