2014《成才之路》高一物理(人教版)必修1基础夯实+能力提升:4-6 用牛顿运动定律解决问题(一)(2份,含解析)

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名称 2014《成才之路》高一物理(人教版)必修1基础夯实+能力提升:4-6 用牛顿运动定律解决问题(一)(2份,含解析)
格式 zip
文件大小 1.8MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2014-04-01 10:17:56

文档简介

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能力提升
1.雨滴在空气中下落,当速率在不太大的范围时,雨滴所受到的阻力与其速度成正比。该速度v随时间t的变化关系最接近图中的(  )
答案:B
解析:①设雨滴下落过程中所受的阻力为Ff,依题意得Ff=kv,由牛顿第二定律得mg-Ff=ma;②将以上两式联立解得a==g-,显然,随着雨滴下落速度v的增大,其加速度a将逐渐减小;③速度—时间图象的斜率表示运动物体的加速度,所以四个图象中,只有B能正确地反映雨滴下落时速度随时间的变化规律。
2.
如图所示,ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆,每根杆上套着一个小滑环(图中未画出),三个滑环分别从a、b、c处释放(初速为0),用t1、t2、t3依次表示各滑环到达d所用的时间,则(  )
A.t1t2>t3
C.t3>t1>t2 D.t1=t2=t3
答案:D
解析:小滑环下滑过程中受重力和杆的弹力作用,下滑的加速度可认为是由重力沿斜面方向的分力产生的,设轨迹与竖直方向夹角为θ,由牛顿第二定律知
mgcosθ=ma①
设圆心为O,半径为R,由几何关系得,滑环由开始运动至d点的位移x=2Rcosθ②
由运动学公式得x=at2③
由①②③联立解得t=2
小圆环下滑的时间与细杆的倾斜情况无关,故t1=t2=t3。
3.(2013·试题调研)如图甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行。初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v-t图象(以地面为参考系)如图乙所示。已知v2>v1,则(  )
A.t2时刻,小物块离A处的距离达到最大
B.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大
C.0~t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
D.0~t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
答案:B
解析:该题考查传送带问题,主要问题是利用隔离法分析,由v—t图象可知,物体先向左减速到零,然后再向右加速到v1,以后与传送带一起做匀速运动,由于v2>v1,所以相对地面来说,向左减速的位移大于向右加速运动的位移。t1时刻,小物块离A点的距离最大,A错,t2时刻二者相对位移最大,B正确。0~t2时间内,加速度不变,摩擦力不变,C错。t2~t3时间内物体不受摩擦力的作用,D不正确。
4.完整的撑杆跳高过程可以简化成如图所示的三个阶段:持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落。在第二十九届北京奥运会比赛中,俄罗斯女运动员伊辛巴耶娃以5.05m的成绩打破世界纪录。设伊辛巴耶娃从静止开始以加速度a=1.25m/s2匀加速助跑,速度达到v=9.0m/s时撑杆起跳,到达最高点时过杆的速度不计,过杆后做自由落体运动,重心下降h2=4.05m时身体接触软垫,从接触软垫到速度减为零的时间t=0.90s。已知伊辛巴耶娃的质量m=65kg,重力加速度g取10m/s2,不计空气的阻力。求:
(1)伊辛巴耶娃起跳前的助跑距离;
(2)假设伊辛巴耶娃从接触软垫到速度减为零的过程中做匀减速运动,求软垫对她的作用力大小。
答案:(1)32.4m (2)1300N
解析:(1)设助跑距离为x,由运动学公式v2=2ax,解得x==32.4m。
(2)运动员过杆后做自由落体运动,设接触软垫时的速度为v′,由运动学公式有v′2=2gh2
设软垫对运动员的作用力为F,由牛顿第二定律得
F-mg=ma
由运动学公式a=
解得F=1300N。
5.如图所示,固定光滑细杆与地面成一定倾角,在杆上套有一个光滑小环,小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动,推力F与小环速度v随时间变化规律如图所示,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)小环的质量m;
(2)细杆与地面间的倾角α。
答案:(1)1kg (2)30°
解析:由v-t图象可解得:a==m/s2,前2s内,由牛顿第二定律得:F1-mgsinα=ma
2s后满足:F2=mgsinα代入数据解得:m=1kg,α=30°。
6.为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离(如下图所示),已知某高速公路的最高限速v=120 km/h。假设前方车辆突然停止,后车司机从发现这一情况,经操纵刹车,到汽车开始减速所经历的时间(即反应时间)为t=0.50 s,刹车时汽车受到阻力的大小F为汽车重力的0.40倍,该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少?(取重力加速度g=10 m/s2)
答案:156 m
解析:司机发现前车停止,在反应时间t=0.50 s内仍做匀速运动,刹车后摩擦阻力提供刹车时的加速度,使车做匀减速直线运动,达前车位置时,汽车的速度应为零。
当汽车速度达到v=120 km/h= m/s时
反应时间内行驶距离x1=vt=×0.5 m= m
刹车后的加速度a=-=-=-4 m/s2
由公式v2-v=2ax知0-()2=-2×4x2
得刹车过程的位移x2= m
所以公路上汽车间距离至少为s=x1+x2=156 m。
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基础夯实
1.
如图所示为某小球所受的合力与时间的关系,各段的合力大小相同,作用时间相同,且一直作用下去,设小球从静止开始运动,由此可判定(  )
A.小球向前运动,再返回停止
B.小球向前运动再返回不会停止
C.小球始终向前运动
D.小球向前运动一段时间后停止
答案:C
解析:
作出相应的小球的v-t图象如图所示,物体的运动方向由速度的方向决定,由图象可以看出,小球始终向前运动,故选C。
2.质量为1kg的质点,受水平恒力作用,由静止开始做匀加速直线运动,它在第t秒内的位移为x,则F的大小为(  )
A.           B.
C. D.
答案:B
解析:由题意,x=at2-a(t-1)2,所以 a=,由F=ma=m,因为m=1kg,则F=。
3.在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据,刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g取10m/s2,则汽车刹车前的速度为(  )
A.7m/s B.14m/s
C.10m/s D.20m/s
答案:B
解析:设汽车刹车后滑动的加速度大小为a,由牛顿第二定律得:μmg=ma,解得:a=μg。由匀变速直线运动速度—位移关系式v=2ax,可得汽车刹车前的速度为:
v0===m/s=14m/s,因此B正确。
4.某人在静止的湖面上竖直上抛一小铁球,小铁球上升到最高点后自由下落,穿过湖水并陷入湖底的淤泥中。不计空气阻力,取向上为正方向,在如图所示的v-t图象中,最能反映小球运动过程的是(  )
答案:C
解析:小球在空中上升阶段和下降阶段所受到的合外力相同,所以加速度也相同;小球进入水中至进入淤泥之前,受到重力和水的阻力,向下运动的加速度小于重力加速度即速度—时间图象的斜率减小;进入淤泥之后,受到的阻力大于球的重力,小球做匀减速直线运动,所以正确的选项为C。
5.一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下(如下图所示),山坡的倾角θ=30°,滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.04,求5s内滑下来的路程和5s末的速度大小。
答案:58m 23.3m/s
解析:以滑雪人为研究对象,受力情况如图所示。
研究对象的运动状态为:垂直于山坡方向,处于平衡;沿山坡方向,做匀加速直线运动。
将重力mg分解为垂直于山坡方向和沿山坡方向,据牛顿第二定律列方程:
FN-mgcosθ=0①
mgsinθ-Ff=ma②
又因为Ff=μFN③
由①②③可得:a=g(sinθ-μcosθ)
故x=at2=g(sinθ-μcosθ)t2
=×10×(-0.04×)×52m=58m
v=at=10×(-0.04×)×5m/s=23.3m/s
6.2011年11月16日傍晚“神舟八号”飞船在完成各项既定任务后与“天宫一号”作别,17日19点“神舟八号”返回舱在内蒙古草原主着陆场安全着陆。
飞船返回地球时,为了保证宇航员的安全。靠近地面时会放出降落伞进行减速。(如下图所示)。若返回舱离地面4km时,速度方向竖直向下,大小为200m/s,要使返回舱最安全、最理想着陆,则放出降落伞后返回舱应获得多大的加速度?降落伞产生的阻力应为返回舱重力的几倍?(设放出降落伞后返回舱做匀减速运动)。
答案:5m/s2;1.5倍
解析:飞船返回时,放出降落伞,以飞船为研究对象,受到竖直向下的重力mg和空气阻力f的作用。最理想最安全着陆是末速度vt=0,才不致于着地时与地面碰撞而使仪器受到损坏。
由运动学公式
v-v=2as
变形得a==m/s2=5m/s2
再由牛顿第二定律
F合=f-mg=ma
f=m(g+a)=mg(1+0.5)=1.5mg
则阻力应为返回舱重力的1.5倍。
7.(潍坊五校12~13学年高一上学期检测)
质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t图象如图所示。g取10m/s2,求:
(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ;
(2)水平推力F的大小;
(3)0~10s内物体运动位移的大小。
答案:(1)0.2 (2)6N (3)46m
解析:本题主要考查了利用图象分析物体的受力情况和运动情况。
(1)设物体做匀减速直线运动的时间为Δt2、初速度为v20,末速度为vt2、加速度为a2,则
a2==-2m/s2①
设物体所受的摩擦力为Ff,根据牛顿第二定律,有
Ff=ma2②
Ff=-μmg③
联立②③得μ==0.2④
(2)设物体做匀加速直线运动的时间为Δt1、初速度为v10、末速度为vt1、加速度为a1,则
a1==1m/s2⑤
根据牛顿第二定律,有F+Ff=ma1⑥
联立③⑥得F=μmg+ma1=6N⑦
(3)解法一:由匀变速直线运动位移公式,得
x=x1+x2=v10Δt1+a1Δt+v20Δt2+a2Δt=46m⑧
解法二:根据v-t图象围成的面积,得
x=(×Δt1+×v20×Δt2)=46m。
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