4.5 牛顿运动定律的应用 测评（Word版，含解析）

第五节　牛顿运动定律的应用
基础练
1.
设洒水车的牵引力不变,所受的阻力与车重成正比,洒水车原来在平直路上匀速行驶,开始洒水后,它的运动情况将是 (　　)
A.继续做匀速运动 B.匀加速运动
C.匀减速运动 D.变加速运动
2.
如图所示,当车厢向右加速行驶时,一质量为m的物块紧贴在车厢壁上,相对于车厢壁静止,随车一起运动,则下列说法正确的是(　　)
A.在竖直方向上,车厢壁对物块的摩擦力与物块的重力平衡
B.在水平方向上,车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对平衡力
C.若车厢的加速度变小,车厢壁对物块的弹力不变
D.若车厢的加速度变大,车厢壁对物块的摩擦力也变大
3.
如图所示,在光滑的水平桌面上有一物体A,通过绳子与物体B相连后自由释放,则A、B一起运动.假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略不计,绳子足够长且不可伸长.如果mB=3mA,则绳子对物体A的拉力大小为(　　)
A.mBg B.mAg
C.3mAg D.mBg
4.
如图所示,一个物体从A点由静止出发分别沿三条光滑轨道到达C1、C2、C3,则(　　)
A.物体到达C1时的速度最大
B.物体在三条轨道上的运动时间相同
C.物体在与C3连接的轨道上运动的加速度最小
D.物体到达C3的时间最短
5.
某消防队员从一平台上跳下,下落2 m后双脚触地,接着他用双脚弯曲的方法缓冲,使自身重心又下降了0.5 m,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为(　　)
A.自身所受重力的2倍
B.自身所受重力的5倍
C.自身所受重力的8倍
D.自身所受重力的10倍
提升练
6.质量为2 kg的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等.从t=0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用,F随时间t的变化规律如图所示.重力加速度g取10 m/s2,则物体在t=0至t=12 s这段时间的位移大小为(　　)
A.18 m B.54 m
C.72 m D.198 m
7.在宇宙飞船中,由于完全失重而无法利用天平称出物体的质量.科学家们采用下述方法巧妙地测出了一物体的质量.如图所示,将一带有推进器的总质量M为5 kg的小车静止放在一平台上,开动推进器,小车在推进器产生的水平恒力F的作用下从静止开始运动,测得小车前进1.5 m历时5 s.关闭推进器,将被测物块固定在小车上,仍然让小车在推进器产生的恒力F作用下从静止开始运动,测得小车5 s内前进了1.0 m.
(1)求小车两次加速运动的加速度之比.
(2)用上述方法测得物块的质量m是多少
8.
如图所示,长为L=6 m、质量为M=4 kg的长木板放置于光滑的水平面上,其左端有一大小可忽略、质量为m=1 kg的物块,物块与木板间的动摩擦因数为0.4,开始时物块与木板都处于静止状态,现对物块施加方向水平向右的恒定拉力F=8 N,使物块在木板上滑动起来,g取10 m/s2.求:
(1)物块和木板的加速度大小;
(2)物块从木板左端运动到右端经历的时间.
9.
如图所示,右端带滑轮的长木板放在水平桌面上,滑块A质量为M=2 kg,连接滑块A和物体B的细线质量不计,与滑轮之间的摩擦不计,滑轮与A之间的细线沿水平方向,当B的质量为1 kg时,A恰好不滑动(已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等),g取10 m/s2,求当B的质量为1.75 kg时:
(1)A的加速度大小;
(2)细线对滑轮的作用力.
参考答案：
基础练
1.
设洒水车的牵引力不变,所受的阻力与车重成正比,洒水车原来在平直路上匀速行驶,开始洒水后,它的运动情况将是 (　　)
A.继续做匀速运动 B.匀加速运动
C.匀减速运动 D.变加速运动
解析设洒水车的质量为m,牵引力为F,其阻力为kmg,则由牛顿第二定律得a=-kg,可见a随m的减小而增大,洒水车做变加速运动.
答案D
2.
如图所示,当车厢向右加速行驶时,一质量为m的物块紧贴在车厢壁上,相对于车厢壁静止,随车一起运动,则下列说法正确的是(　　)
A.在竖直方向上,车厢壁对物块的摩擦力与物块的重力平衡
B.在水平方向上,车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对平衡力
C.若车厢的加速度变小,车厢壁对物块的弹力不变
D.若车厢的加速度变大,车厢壁对物块的摩擦力也变大
解析对
物块m受力分析如图所示.由牛顿第二定律,在竖直方向f=mg,水平方向FN=ma,所以选项A正确,C、D错误;车厢壁对物块的弹力和物块对车厢壁的压力是一对相互作用力,故B错误.
答案A
3.
如图所示,在光滑的水平桌面上有一物体A,通过绳子与物体B相连后自由释放,则A、B一起运动.假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略不计,绳子足够长且不可伸长.如果mB=3mA,则绳子对物体A的拉力大小为(　　)
A.mBg B.mAg
C.3mAg D.mBg
解析对A、B整体进行分析,根据牛顿第二定律mBg=(mA+mB)a,对物体A,设绳的拉力为F,由牛顿第二定律得,F=mAa,解得F=mAg,故B正确.
答案B
4.
如图所示,一个物体从A点由静止出发分别沿三条光滑轨道到达C1、C2、C3,则(　　)
A.物体到达C1时的速度最大
B.物体在三条轨道上的运动时间相同
C.物体在与C3连接的轨道上运动的加速度最小
D.物体到达C3的时间最短
解析物体在斜面上的加速度a=gsinθ,在与C3连接的轨道上运动的加速度最大,C错误.斜面长L=,由v2=2aL得v=,故到C1、C2、C3时物体速度大小相等,故A错误.由L=at2即gsinθ·t2知,沿AC3运动的时间最短,B错误,D正确.
答案D
5.
某消防队员从一平台上跳下,下落2 m后双脚触地,接着他用双脚弯曲的方法缓冲,使自身重心又下降了0.5 m,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为(　　)
A.自身所受重力的2倍
B.自身所受重力的5倍
C.自身所受重力的8倍
D.自身所受重力的10倍
解析自由落体v2=2gH,缓冲减速v2=2ah,由牛顿第二定律F-mg=ma,解得F=mg1+=5mg,故B正确.
答案B
提升练
6.质量为2 kg的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等.从t=0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用,F随时间t的变化规律如图所示.重力加速度g取10 m/s2,则物体在t=0至t=12 s这段时间的位移大小为(　　)
A.18 m B.54 m
C.72 m D.198 m
解析物体所受摩擦力为f=μmg=0.2×2×10N=4N,因此前3s内物体静止.3~6s,a=m/s2=2m/s2,x1=at2=×2×9m=9m.6~9s,物体做匀速直线运动,x2=v1t=at·t=2×3×3m=18m.9~12s,物体做匀加速直线运动,x3=v1t+at2=6×3m+×2×9m=27m.x总=x1+x2+x3=9m+18m+27m=54m,B选项正确.
答案B
7.在宇宙飞船中,由于完全失重而无法利用天平称出物体的质量.科学家们采用下述方法巧妙地测出了一物体的质量.如图所示,将一带有推进器的总质量M为5 kg的小车静止放在一平台上,开动推进器,小车在推进器产生的水平恒力F的作用下从静止开始运动,测得小车前进1.5 m历时5 s.关闭推进器,将被测物块固定在小车上,仍然让小车在推进器产生的恒力F作用下从静止开始运动,测得小车5 s内前进了1.0 m.
(1)求小车两次加速运动的加速度之比.
(2)用上述方法测得物块的质量m是多少
解析(1)由x=at2得a1∶a2=x1∶x2=3∶2.
(2)由牛顿第二定律得F=Ma1,F=(M+m)a2
两式相比解得m=2.5kg.
答案(1)3∶2　(2)2.5 kg
8.
如图所示,长为L=6 m、质量为M=4 kg的长木板放置于光滑的水平面上,其左端有一大小可忽略、质量为m=1 kg的物块,物块与木板间的动摩擦因数为0.4,开始时物块与木板都处于静止状态,现对物块施加方向水平向右的恒定拉力F=8 N,使物块在木板上滑动起来,g取10 m/s2.求:
(1)物块和木板的加速度大小;
(2)物块从木板左端运动到右端经历的时间.
解析(1)设小物块的加速度为a1,由牛顿第二定律得F-μmg=ma1,a1=-μg
代入数据得a1=4m/s2
设木板的加速度为a2,由牛顿第二定律得
μmg=Ma2
代入数据解得a2=1m/s2.
(2)L+a2t2=a1t2
代入数据解得t=2s.
答案(1)4 m/s2　1 m/s2　(2)2 s
9.
如图所示,右端带滑轮的长木板放在水平桌面上,滑块A质量为M=2 kg,连接滑块A和物体B的细线质量不计,与滑轮之间的摩擦不计,滑轮与A之间的细线沿水平方向,当B的质量为1 kg时,A恰好不滑动(已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等),g取10 m/s2,求当B的质量为1.75 kg时:
(1)A的加速度大小;
(2)细线对滑轮的作用力.
解析(1)由题意可知,A恰好不滑动时,所受摩擦力为f=mBg=1×10N=10N
当B的质量为1.75kg时
对A,F-f=Ma
对B,mg-F=ma
解得a=2m/s2,F=14N.
(2)细线对滑轮的作用力为
F合==14N
tanα==1,α=45°
所以细线对滑轮的作用力方向与竖直方向夹角为45°斜向左下方.
答案(1)2 m/s2　(2)14 N,方向与竖直方向成45°角斜向左下方