2017-2018学年高一物理沪科版必修一学业分层测评：第5章 5.4 牛顿运动定律的案例分析 学业分层测评（含答案）

学业分层测评(十八)
(建议用时：45分钟)
1.如图5 4 6所示，对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力，当力刚开始作用瞬间(　　)
图5 4 6
A.物体立即获得速度
B.物体立即获得加速度
C.物体同时获得速度和加速度
D.由于物体没有来得及运动，所以速度和加速度都为零【解析】　物体受重力、支持力与水平拉力F三个力的作用，重力和支持力合力为零，因此物体受的合力即水平拉力F.由牛顿第二定律可知，力F作用的同时物体立即获得了加速度，但是速度还是零，因为合力F与速度无关，而且速度只能渐变不能突变.因此B正确，A、C、D错误.
【答案】　B
2.用30
N的水平外力F拉一静止在光滑的水平面上质量为20
kg的物体，力F作用3秒后消失，则第5秒末物体的速度和加速度分别是(　　)
A.v＝7.5
m/s，a＝1.5
m/s2
B.v＝4.5
m/s，a＝1.5
m/s2
C.v＝4.5
m/s，a＝0
D.v＝7.5
m/s，a＝0
【解析】　物体先在力F作用下做匀加速直线运动，加速度a＝
m/s2＝1.5
m/s2，v＝at＝4.5
m/s，撤去力F后，物体以4.5
m/s的速度做匀速直线运动.
【答案】　C
3.雨滴从空中由静止落下，若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大，如下图所示的图像能正确反映雨滴下落运动情况的是(　　)
【解析】　对雨滴受力分析，由牛顿第二定律得：mg－f＝ma.雨滴加速下落，速度增大，阻力增大，故加速度减小，在v t图像中其斜率变小，故选项C正确.【答案】　C
4.如图5 4 7所示，物块以初速度v0从底端沿足够长的光滑斜面向上滑行，不考虑空气阻力，则该物块在斜面上运动全过程的v t图像是(　　)
图5 4 7
【解析】　物块在运动过程中，只受到重力和支持力作用，合力不变，加速度不变，物体先做匀减速直线运动，速度减为零后反向做匀加速直线运动，加速度不变，故A正确.
【答案】　A
5.(多选)如图5 4 8所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速率v1沿顺时针方向运动，把一质量为m的物体无初速度地轻放在左端，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)
图5 4 8
A.物体一直受到摩擦力作用，大小为μmg
B.物体最终的速度为v1
C.开始阶段物体做匀加速直线运动
D.物体在匀速阶段受到的静摩擦力向右
【解析】　当把物体无初速度地轻放在传送带的左端时，物体相对传送带向左运动，故物体所受到的滑动摩擦力大小为f＝μmg，方向水平向右，所以物体将向右做匀加速运动，由于传送带足够长，物体将加速到v1，之后与传送带保持相对静止，不再受到摩擦力的作用，故选项A、D错，B、C对.
【答案】　BC
6.(多选)如图5 4 9所示，质量为m＝1
kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为10
m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F＝2
N的恒力，在此恒力作用下(取g＝10
m/s2)(　　)
图5 4 9
A.物体经10
s速度减为零
B.物体经2
s速度减为零
C.物体速度减为零后将保持静止
D.物体速度减为零后将向右运动
【解析】　物体受到向右的恒力和滑动摩擦力的作用，做匀减速直线运动.滑动摩擦力大小为f＝μN＝μ
mg＝3
N.故a＝＝5
m/s2，方向向右，物体减速到0所需时间为t＝＝2
s，故B正确，A错误.减速到零后F【答案】　BC
7.如图5 4 10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(　　)
图5 4 10
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
【解析】　作出相应的小球的v t图像如图所示，物体的运动方向由速度的方向决定，由图像可以看出，小球始终向前运动，故选C.
【答案】　C
8.如图5 4 11所示，水平恒力F＝20
N，把质量m＝0.6
kg的木块压在竖直墙上，木块离地面的高度H＝6
m.木块从静止开始向下做匀加速运动，经过2
s到达地面.(取g＝10
m/s2)求：
图5 4 11
(1)木块下滑的加速度a的大小；
(2)木块与墙壁之间的动摩擦因数.
【解析】　(1)由H＝at
2得
a＝＝
m/s2＝3
m/s2.
(2)木块受力分析如图所示，
根据牛顿第二定律有
mg－f＝ma，N＝F
又f＝μN，解得
μ＝＝＝0.21.
【答案】　(1)3
m/s2　(2)0.21
9.如图5 4 12在倾斜的滑杆上套一个质量为m
的圆环，圆环通过轻绳拉着一个质量为M的物体，在圆环沿滑杆向下滑动的过程中，悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向.则(　　)
图5 4 12
A.环只受三个力作用
B.环一定受四个力作用
C.物体做匀加速运动
D.悬绳对物体的拉力小于物体的重力【解析】　以物体为研究对象，物体沿滑杆向下做直线运动，加速度为零，或加速度与速度在同一直线上，而物体受到竖直向下重力和绳子竖直向上的拉力，这两个力的合力必为零，说明物体做匀速直线运动，则环也做匀速直线运动，环受到重力、绳子竖直向下的拉力、滑杆的支持力和滑动摩擦力，共四个力作用，故A、C错误，B正确；由平衡得到，悬绳对物体的拉力等于物体的重力，故D错误.故选B.【答案】　B
10.如图5 4 13所示，放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F，则(　　)
图5 4 13
A.物块可能匀速下滑
B.物块仍以加速度a匀加速下滑
C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑
D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑
【解析】　设斜面的倾角为θ，根据牛顿第二定律，知物块的加速度a＝＞0，即μ＜tan
θ.对物块施加竖直向下的压力F后，物块的加速度a′＝＝a＋，且Fsin
θ－μFcos
θ＞0，故a′＞a，物块将以大于a的加速度匀加速下滑.故选项C正确，选项A、B、D错误.
【答案】　C
11.楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成θ＝37°，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F＝10
N，刷子的质量为m＝0.5
kg，刷子可视为质点，刷子与板间的动摩擦因数μ＝0.5，天花板长为L＝4
m，取sin
37°＝0.6，试求：
图5 4 14
(1)刷子沿天花板向上的加速度大小.
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间.
【解析】　(1)以刷子为研究对象，分析受力情况，作出力图，如图.
根据牛顿第二定律得
(F－mg)sin
θ－f＝ma
(F－mg)cos
θ－N＝0
又f＝μN
联立解得
a＝2
m/s2.
(2)刷子做匀加速运动，初速度为零，位移为L＝4
m，则L＝at
2，得到t＝＝2
s.
【答案】　(1)2
m/s2　(2)2
s
12.民航客机都有紧急出口，发生意外情况时打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气生成一条通向地面的斜面，乘客可沿斜面滑行到地面上.如图所示，某客机紧急出口离地面高度AB＝3.0
m，斜面气囊长度AC＝5.0
m，要求紧急疏散时乘客从气囊上由静止下滑到地面的时间不超过2
s，g取10
m/s2，求：
图5 4 15
(1)乘客在气囊上滑下的加速度至少为多大？
(2)乘客和气囊间的动摩擦因数不得超过多大？(忽略空气阻力)
【解析】　(1)根据运动学公式s＝at2①
得：a＝＝
m/s2＝2.5
m/s2②
故乘客在气囊上滑下的加速度至少为2.5
m/s2.
(2)乘客在斜面上受力情况如图所示.
f＝μN③
N＝mgcos
θ④
根据牛顿第二定律：
mgsin
θ－f＝ma⑤
由几何关系可知sin
θ＝0.6
cos
θ＝0.8
由②～⑤式得：
μ＝＝＝0.4375
故乘客和气囊间的动摩擦因数不得超过0.4375.
【答案】　(1)2.5
m/s2　(2)0.4375