人教版新教材必修一 第四章 牛顿运动定律的应用 通过受力判断运动专题(含答案)

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名称 人教版新教材必修一 第四章 牛顿运动定律的应用 通过受力判断运动专题(含答案)
格式 zip
文件大小 526.7KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-11-25 16:47:12

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文档简介

人教版新教材必修一第四章通过受力判断运动专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力的作用,的大小与时间的关系如图甲所示,物块速度与时间的关系如图乙所示.取重力加速度由这两个图象可以求得物块的质量和物块与地面之间的动摩擦因数分别为( )
A. , B. , C. , D. ,
如图所示,水平面上固定有一根弹簧,一小球从正上方自由下落当小球接触弹簧后,下列判断正确的是( )
A. 小球将立即做匀减速直线运动
B. 小球将立即做变减速直线运动
C. 在弹簧弹力大小等于小球重力时,木块的速度最大
D. 在弹簧处于最大压缩状态时,小球的加速度为零
如图,一小车上有一个固定的水平横杆,左边有一轻杆与竖直方向成角与横杆固定,下端连接一质量为的小球,横杆右边用一根细线吊一相同的小球当小车沿水平面做加速运动时,小球与小车相对静止且细线与竖直方向的夹角为已知,不计空气阻力,重力加速度为,则下列说法正确的是( )
A. 小车一定向右做匀加速运动 B. 轻杆对小球的弹力沿轻杆方向
C. 小球受到的合力不一定沿水平方向 D. 小球受到的合力大小为
某消防员从一平台上跳下,下落后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身重心又下落了,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为( )
A. 自身所受重力的倍 B. 自身所受重力的倍 C. 自身所受重力的倍 D. 自身所受重力的倍
如图,当车厢向右以加速匀加速行驶时,一质量为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. 车厢壁对物块的弹力为
B. 在竖直方向上,车厢壁对物块的摩擦力与物块的重力平衡
C. 若车厢的加速度变大,车厢壁对物块的摩擦力也变大
D. 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
如图甲所示为学校操场上一质量不计的竖直滑竿,滑竿上端固定,下端悬空.为了研究学生沿竿的下滑情况,在竿顶部装有一拉力传感器,可显示竿顶端所受拉力的大小.现有一质量为的学生可视为质点从上端由静止开始滑下,末滑到竿底时速度恰好为零.以学生开始下滑时刻为计时起点,传感器显示的拉力随时间变化的情况如图乙所示,取,则下列说法正确的是 ( )
A. 该学生下滑过程中的最大速度是 B. 该学生下滑过程中的最大速度是
C. 滑竿的长度是 D. 滑竿的长度是
如图甲所示,一质量为的物块静置于光滑水平面上,某一时刻对物块施加两个水平力、,从该时刻开始计时,规定水平向右为正方向,推力、拉力随时间的变化规律如图乙所示。在时,物块的速度大小为( )
A. B. C. D.
水平路面上质量为的小车,在水平推力作用下由静止开始以的加速度做匀加速直线运动。后撤去该推力,则( )
A. 小车末的速度是 B. 小车受到的阻力大小是
C. 撤去推力后小车的加速度大小是 D. 小车运动的总时间为
如图甲所示,静止在水平地面上的物块,受到水平拉力的作用,与时间的关系如图乙所示,设物块与地面之间的静摩擦力最大值,与滑动摩擦力大小相等。则下列说法中正确的是( )
A. 时间内物块加速运动 B. 时刻物块的速度最大
C. 时刻物块的速度最大 D. 时间内物块减速运动
如图所示,静止在光滑水平面上的物体,从时刻开始受到沿水平方向随时间变化的外力以向右为正。下列说法正确的是
A. 时间内,物体做匀加速直线运动 B. 时刻,物体的速度最大
C. 时刻,物体向右运动的位移最大 D. 物体左右往复运动
二、计算题(本大题共3小题,共40.0分)
冰壶比赛是年北京冬奥会比赛项目之一,比赛场地示意图如图。在某次比赛中,中国队运动员从起滑架处推着冰壶出发,在投掷线处放手让冰壶以速度沿虚线滑出。从此时开始计时,在时,运动员开始用毛刷一直连续摩擦冰壶前方冰面,使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小,最后冰壶恰好停在圆心处。已知投掷线与之间的距离,运动员摩擦冰面前冰壶与冰面间的动摩擦因数,摩擦冰面前后冰壶均做匀变速直线运动。重力加速度。求:
时冰壶的速度及冰壶与的距离
冰壶与被摩擦后的冰面之间的动摩擦因数。
质量的物块在倾角为的斜面上,受一沿斜面向上的拉力的作用,如图从静止开始运动,已知物块与斜面间的动摩擦因数,,求:
物体运动的加速度;
内物块的位移多大?取
外力在作用后立即被撤去,撤去外力后物块还能沿斜面上滑多大距离?设斜面足够长
如图所示,质量的长木板放在光滑水平面上,质量的小滑块放在长木板的最右端,滑块与长木板间的动摩擦因数,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,求:
长木板在外力作用下以加速度向右加速运动时,滑块所受摩擦力大小与方向.
要使滑块脱离长木板,至少要用多大的水平力拉长木板?
若长木板长,在的水平拉力的作用下由静止开始运动,滑块滑离长木板需多长时间?
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
根据图和图象可知,在,物块匀速运动,处于受力平衡状态,所以拉力和摩擦力相等,由此可以求得物体受到的摩擦力的大小,在根据在内物块做匀加速运动,由牛顿第二定律可以求得物体的质量的大小。
本题考查学生对于图象的解读能力,根据两个图象对比可以确定物体的运动的状态,再由牛顿第二定律来求解。
【解答】
由图可知,物块匀速运动,有。
在内物块做匀加速运动,加速度,由牛顿第二定律得,
将、及代入解得。
由动摩擦力公式得,故A正确,BCD错误。
故选A。

2.【答案】
【解析】略
3.【答案】
【解析】
【分析】
根据加速度与运动的关系判断;受力分析,应用牛顿第二定律判断;求出小车的加速度,而后应用牛顿第二定律求解;分析的受力情况,由几何关系求解即可。
本题考查了牛顿第二定律的应用。解答时要注意区别轻杆和细线模型。
【解答】
A.根据的受力情况可以确定,小车具有向右的加速度,其运动可能是向右的匀加速运动,也可能是向左的匀减速运动,故A错误;
B.轻杆对小球的弹力方向跟小车加速度的大小有关,不一定沿轻杆方向,故B错误;
C.小球和的加速度相同,水平向右,则两球的合力均水平向右,故C错误;
D.小球所受到的合力大小为,故D正确。
故选D。
4.【答案】
【解析】
【分析】
先根据自由落体运动的公式得出着地速度。着地后减速过程中,再根据运动学公式得出加速度,根据牛顿第二定律分析受力。
本题是动力学中的常规题目,注意加速度是联系力和运动的桥梁。
【解答】
消防员先做的自由落体运动,设刚着地时的速度为,。
着地后,消防员做匀减速直线运动,末速度为零,设加速度为,则有,联立解得。
再根据牛顿第二定律,着地过程中,,所以。故B正确,ACD错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了牛顿第二定律的基本运用,注意车厢的加速度增大时,弹力增大,此时最大静摩擦力增大,而静摩擦力仍然与重力平衡,保持不变。
物块和车厢具有相同的加速度,抓住物块竖直方向上平衡,水平方向上产生加速度,结合牛顿第二定律分析求解。
【解答】
对物块受力分析,如图所示:
A.由牛顿第二定律得,车厢壁对物块的弹力为,故A错误;
B.物块相对于车厢壁静止,在竖直方向上,车厢壁对物块的摩擦力与物块的重力平衡,故B正确;
C.若车厢的加速度变大,车厢壁对物块的摩擦力不变,大小仍等于物块的重力,故C错误;
D.在水平方向上,车厢壁对物块的弹力和物块对车厢壁的压力是一对作用力与反作用力,故D错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】
【分析】本题是已知人的受力情况求解运动情况的问题,也可以通过作速度时间图象分析运动过程,滑杆长度也可以这样求:。
滑杆处于静止状态,重力不计,竿顶端所受拉力的大小等于该学生对它的摩擦力大小。由图读出人的重力,求出人的质量,分析人的运动情况。根据牛顿第二定律求出内人的加速度,再由速度公式求出最大速度;由位移速度公式求出人匀加速运动和匀减速运动的位移,滑竿的长度等于两段位移大小之和。
【解答】
学生的重力,在内,学生的重力大于摩擦力,学生做匀加速运动,内,学生的重力小于摩擦力,学生做匀减速运动,则在末学生的速度最大.设在内学生的加速度大小为,根据牛顿第二定律有,得
,末学生的速度最大,最大速度为
,故AB错误;
学生在内的位移为,学生在时间内的位移为,所以滑竿的长度为,故C正确,D错误。
故选C。

7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查牛顿条二定律的应用。已知受力情况求运动情况,情景简单,不难,关键是识别∽内的受力情况。
【解答】
∽内,,∽内,,所以合力始终是,根据牛顿第二定律,加速度,故时,物块速度大小,ACD错误,B正确。
故选B。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查牛顿第二定律与运动学公式的应用,基础题。
根据运动学公式求速度,根据牛顿第二定律求出手推车所受的阻力大小,撤去推力,根据牛顿第二定律求出加速度的大小,运动学公式求减速时间,再求总时间。
【解答】
根据运动学公式,小车末的速度,
根据牛顿第二定律得:,计算得出
撤去拉力后,加速度,减速时间为
小车运动的总时间为,故B正确,ACD错误。
故选B。
9.【答案】
【解析】
【试题解析】
【分析】
当推力小于最大静摩擦力时,物体静止不动,静摩擦力与推力二力平衡,当推力大于最大静摩擦力时,物体开始加速,当推力重新小于最大静摩擦力时,物体由于惯性继续减速运动。
本题考查了学生的读图能力,能够通过图线,得出整个过程中物块的运动规律。
【解答】
时刻前,推力小于最大静摩擦力,物体静止不动,在时间内,拉力大于摩擦力,物块做加速运动,时刻力最大,加速度最大,时刻的速度最大,故C正确,AB错误;
D.时间内物块做加速运动,故D错误;
故选C。
10.【答案】
【解析】
【分析】
根据静止在光滑水平面上的物体受力情况判断物体的运动情况,当物体受力方向与运动方向相同时,物体做加速运动,当物体受力方向与运动方向相反时,物体做减速运动。
本题主要考查动力学问题,关键是分析受力情况。
【解答】
A.时间内物体做加速运动,力在变化,加速度也在变化,不是匀加速,故 A错误;
.时刻外力反向,物体的速度最大,此时物体的速度向右,向右做减速运动,时刻物体的速度为零,物体一直向右运动,故B正确,CD错误。
故选B。
11.【答案】解:运动员没有摩擦冰面前,冰壶做匀减速直线运动,设加速度大小为,时速度为,滑行距离为,则,,,
解得, ,;
摩擦冰面时冰壶仍做匀减速直线运动,设加速度大小的,滑行距离为,
则,,且,
解得。
【解析】本题是动力学中的多过程问题,注意联系力和运动的桥梁是加速度。
不摩擦冰面时,冰壶做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律得出加速度。根据速度时间公式和位移时间公式得出加速度和末速度及位移;
摩擦冰面时冰壶仍做匀减速直线运动,根据速度位移公式得出加速度,再根据牛顿第二定律动摩擦因数。
12.【答案】解:根据牛顿第二定律得,物块的加速度为:
内物块的位移为:
末物块的速度为:
撤去拉力后的加速度大小为:
则有:。
答:物体的加速度大小为
内物块的位移为。
撤去外力后物块还能沿斜面上滑。
【解析】本题综合考查了牛顿第二定律和运动学公式的运用,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁。
根据牛顿第二定律求出物块的加速度;
通过位移时间公式求出物块的位移大小;
撤去拉力后,根据牛顿第二定律求出加速度的大小,结合速度位移公式求出物块还能上滑的距离。
13.【答案】解:对分析,根据牛顿第二定律得,,解得,
可知长木板在外力作用下以加速度向右加速运动时,、保持相对静止,
根据牛顿第二定律得,,方向水平向右.
、发生相对滑动的临界加速度,
对整体分析,.
当拉力时,、发生相对滑动,
此时的加速度,
的加速度,
滑块滑离木板的过程有:,
代入数据解得.
答:滑块所受摩擦力大小为,方向水平向右.
要使滑块脱离长木板,至少要用的水平力拉长木板.
滑块滑离长木板需.
【解析】根据牛顿第二定律求出物块和发生相对滑动时的加速度,判断是否发生相对滑动,若没有发生相对滑动,结合牛顿第二定律求出滑块所受的摩擦力大小和方向.
根据临界的加速度,对整体分析,根据牛顿第二定律求出发生相对滑动时的最小拉力.
根据牛顿第二定律分别求出、的加速度,抓住位移之差等于,结合运动学公式求出滑块滑离长木板的时间.
本题考查了牛顿定律中的滑块模型,掌握、发生相对滑动的临界情况,理清相对滑动后、的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解.
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