高中物理教科版必修一 作业 第三章 第5节　牛顿运动定律的应用 Word版含解析

[A组　素养达标]
1．雨滴从空中由静止落下，若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大，如图所示的图像可以正确反映出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
2．假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比，未洒水时，车匀速行驶，洒水时它的运动将是(　　)
A．做变加速运动
B．做初速度不为零的匀加速直线运动
C．做匀减速运动
D．继续保持匀速直线运动
解析：a＝＝＝－kg，洒水时质量m减小，则a变大，阻力变小，所以洒水车做加速度变大的加速运动，故A正确．
答案：A
3．水平面上一个质量为m的物体，在一水平恒力F的作用下，由静止开始做匀加速直线运动，经时间t后撤去外力，又经时间2t物体停了下来．则物体受到的阻力应为(　　)
A．F　　　　　　　　 B.
C. D.
解析：设阻力为f，由牛顿第二定律得：F－f＝ma1，f＝ma2，v＝a1t，v＝a2·2t，以上四式联立可得：f＝，所以C正确．
答案：C
4．纳米技术(1纳米＝10－9m)是在纳米尺度(10－9m～10－7m)范围内通过直接操纵分子、原子或分子团使其重新排列从而形成新物质的技术．用纳米材料研制出一种新型涂料喷涂在船体上能使船体在水中航行形成空气膜，从而使水的阻力减小一半．设一货轮的牵引力不变，喷涂纳米材料后航行加速度比原来大了一倍，则牵引力与喷涂纳米材料后的阻力f之间大小关系是(　　)
A．F＝f B．F＝f
C．F＝2f D．F＝3f
解析：喷涂纳米材料前，由牛顿第二定律，则有F－2f＝ma，喷涂纳米材料后，则有F－f＝m·2a，联立两式，解得：F＝3f，故D正确，A、B、C错误．
答案：D
5．用相同材料做成的A、B两木块的质量之比为3∶2，初速度之比为2∶3，它们在同一粗糙水平面上同时开始沿直线滑行，直至停止，则它们(　　)
A．滑行中的加速度之比为2∶3
B．滑行的时间之比为1∶1
C．滑行的距离之比为4∶9
D．滑行的距离之比为3∶2
解析：根据牛顿第二定律可得μmg＝ma，所以滑行中的加速度为：a＝μg，所以加速度之比为1∶1，A错误；根据公式t＝，可得＝＝，B错误；根据公式v2＝2ax可得＝＝，C正确，D错误．
答案：C
6．行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害，人们设计了安全带．假定乘客质量为70 kg，汽车车速为90 km/h，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为
5 s，安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)(　　)
A．450 N B．400 N
C．350 N D．300 N
解析：汽车的速度v0＝90 km/h＝25 m/s设汽车匀减速的加速度大小为a，则a＝＝5 m/s2，对乘客应用牛顿第二定律可得F＝ma＝70×5 N＝350 N，所以C正确．
答案：C
7．如图所示，质量为m＝3 kg的木块放在固定的倾角为θ＝30°的足够长斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑．若用沿斜面向上的力F作用于木块上，使其由静止开始沿斜面向上加速运动，经过t＝2 s时间物体沿斜面上升4 m的距离，则推力F为(g取10 m/s2)(　　)
A．42 N B．6 N
C．21 N D．36 N
解析：因木块能沿斜面匀速下滑，由平衡条件知：mgsin θ＝μmgcos θ，所以μ＝tan θ；当在推力作用下加速上滑时，由运动学公式x＝at2得 a＝2 m/s2，由牛顿第二定律得：F－mgsin θ－μmgcos θ＝ma，解得F＝36 N，故选项D正确．
答案：D
8．静止在水平地面上的物体质量为2 kg，在水平恒力F的推动下开始运动，4 s末的速度达到4 m/s，此时撤去F，又经6 s物体停下来．如果物体与地面间的动摩擦因数不变，求F的大小．
解析：由题意知，撤去外力前后，物体的加速度不同，应分段处理，即物体前
4 s做匀加速运动，后6 s做匀减速运动．
设物体在前4 s内的加速度为a1,4 s末的速度为v，后6 s内的加速度为a2，物体受地面的摩擦力f＝μmg为恒力，以物体运动方向为正方向．
前4 s内，a1＝①
F－f＝ma1②
后6 s内，a2＝③
－f＝ma2④
联立①②③④解得F≈3.3 N.
答案：3.3 N
9．滑冰车是儿童喜欢的冰上娱乐项目之一．如图所示为小明妈妈正与小明在冰上游戏，小明与冰车的总质量是40 kg，冰车与冰面之间的动摩擦因数为0.05，在某次游戏中，假设小明妈妈对冰车施加了40 N的水平推力，使冰车从静止开始运动10 s后，停止施加力的作用，使冰车自由滑行．假设运动过程中冰车始终沿直线运动，小明始终没有施加力的作用．求：
(1)冰车的最大速率；
(2)冰车在整个运动过程中滑行总位移的大小．
解析：(1)以冰车及小明为研究对象，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma1①
vm＝a1t②
由①②得vm＝5 m/s.
(2)冰车匀加速运动过程中有x1＝a1t2③
冰车自由滑行时有μmg＝ma2④
v＝2a2x2⑤
又x＝x1＋x2⑥
由③④⑤⑥得x＝50 m.
答案：(1)5 m/s　(2)50 m
[B组　素养提升]
10．如图所示，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(　　)
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μ0，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．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(初速度为零)，用t1、t2、t3依次表示各滑环到达D点所用的时间，则(　　)
A．t1t2>t3
C．t3>t1>t2 D．t1＝t2＝t3
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杆方向的分力产生的，设杆与竖直方向的夹角为θ，由牛顿第二定律得mgcos θ＝ma，则a＝gcos θ①，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＝2Rcos θ②，由运动学公式得x＝at2③，由①②③联立解得t＝2，即小滑环下滑的时间与细杆的倾斜程度无关，故t1＝t2＝t3，选项D正确．
答案：D
12．如图所示，质量m＝2 kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍，现对物体施加一个大小F＝8 N、与水平方向成θ＝37°角斜向上的拉力，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.求：
(1)画出物体的受力图，并求出物体的加速度；
(2)物体在拉力作用下5 s末的速度大小；
(3)物体在拉力作用下5 s内通过的位移大小．
解析：(1)对物体受力分析如图
由图可得：
解得：a＝1.3 m/s2，方向水平向右．
(2)v＝at＝1.3×5 m/s＝6.5 m/s
(3)x＝at2＝×1.3×52 m＝16.25 m
答案：(1)见解析图　1.3 m/s2，方向水平向右
(2)6.5 m/s　(3)16.25 m
[C组　学霸冲刺]
13．在寒冷的冬天，路面很容易结冰，在冰雪路面上汽车一定要低速行驶．在冰雪覆盖的路面上，车辆遇紧急情况刹车时，车轮会抱死而“打滑”．如图所示，假设某汽车以10 m/s的速度行驶至一斜坡的顶端A时，突然发现坡底前方有一行人正以2 m/s的速度同向匀速行驶，司机立即刹车，但因冰雪路面太滑，汽车仍沿斜坡滑下．已知斜坡高AB＝3 m，长AC＝5 m，司机刹车时行人距坡底C点距离CE＝6 m，从厂家的技术手册中查得该车轮胎与冰雪路面的动摩擦因数约为0.5.
(1)求汽车沿斜坡滑下的加速度大小；
(2)试分析此种情况下，行人是否有危险．
解析：(1)汽车在斜坡上滑下时受到重力、支持力和摩擦力作用，由牛顿第二定律有：
mgsin θ－μmgcos θ＝ma1
因为：sin θ＝，cos θ＝
解得：a1＝2 m/s2.
(2)汽车在水平冰雪路面上的加速度μmg＝ma2
汽车到达坡底C点时的速度满足v－v＝2a1xAC
解得vC＝2 m/s
经历时间t1＝≈0.5 s
汽车在水平路面上减速至v＝v人＝2 m/s时滑动的位移
x1＝＝11.6 m
经历的时间t2＝≈1.8 s
人发生的位移x2＝v人(t1＋t2)＝4.6 m
因x1－x2＝7 m＞6 m，故行人有危险，应抓紧避让．
答案：(1)2 m/s2　(2)行人有危险，应抓紧避让