高中物理人教版必修1课后习题 第四章 7 用牛顿运动定律解决问题(二) Word版含解析

1.

我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景如图所示。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程均要经受超重与失重的考验,下列说法正确的是(　　)
A.火箭加速上升时,宇航员处于失重状态
B.飞船加速下落时,宇航员处于失重状态
C.飞船落地前减速,宇航员对座椅的压力小于其重力
D.火箭上升的加速度逐渐减小时,宇航员对座椅的压力小于其重力
解析只要火箭或飞船的加速度竖直向上,宇航员就处于超重状态;加速度竖直向下,宇航员就处于失重状态,选项A、C、D错误,B正确。
答案B

2.如图所示,物体M处于静止状态,三条细绳中的拉力之比FT1∶FT2∶FT3为 (　　)
A.1∶2∶3 B.1∶2∶
C.5∶4∶3 D.∶1∶1
解析由题意得FT3=Mg,物体处于静止状态,合力为零,FT1=FT3cot 60°,FT2=。即FT1∶FT2∶FT3=1∶2∶,B正确。
答案B

3.(多选)如图所示,氢气球受风力作用而使拉住它的细绳与地面的夹角为θ,在细绳被剪断的瞬间,气球所受外力的合力为(氢气球的重力忽略不计)(　　)
A.与原来绳子的拉力大小相等,方向相反
B.沿风力方向,大小等于风力
C.沿竖直方向向上,大小等于气球所受的浮力
D.与原来绳子的拉力方向相反,大小等于风力与浮力的合力
解析氢气球受到三个力的作用:竖直向上的浮力、风力、沿着绳子方向的拉力,三个力的合力为零,故风力和浮力的合力与绳子的拉力等大反向;当把绳子剪断后,氢气球受到的风力和浮力和没剪断之前相等,所以两者的合力沿着绳子的反方向,故A、D正确,B、C错误。
答案AD

4.滑板运动是一项非常刺激的水上运动。研究表明,在进行滑板运动时,水对滑板的作用力垂直于滑板面。如图所示,运动员在水平牵引力作用下,滑板面与水平面之间的夹角θ=37°,滑板匀速运动,人和滑板的总质量为100 kg,忽略空气阻力,g取10 m/s2,则水平牵引力为(sin 37°=0.6)(　　)
A.1 250 N B.1 000 N C.750 N D.500 N
解析把人与滑板看作一整体,对其受力分析知:F'=mgtan 37°=100×10×0.75=750 N,C正确。

答案C

5.如图所示为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过程中的v-t图象,则(　　)
A.物体在0~2 s内处于失重状态
B.物体在2~4 s内处于超重状态
C.物体在4~5 s内处于失重状态
D.由于物体的质量未知,所以无法判断超重、失重状态
解析从加速度的角度看,0~2 s内加速度为正,表示方向竖直向上,物体处于超重状态,A错误;2~4 s内升降机匀速上升,加速度为零,物体既不超重也不失重,B错误;4~5 s内升降机做减速上升,加速度竖直向下,物体处于失重状态,C正确;不知道物体的质量,也可以通过加速度的方向来判断物体处于失重还是超重状态,D错误。故选C。
答案C
6.一个质量是50 kg的人站在升降机的地板上,升降机的顶端悬挂了一个弹簧测力计,弹簧测力计下面挂着一个质量为m=5 kg的物体A,当升降机向上运动时,他看到弹簧测力计的示数为40 N,g取10 m/s2,求此时人对地板的压力大小。

解析以A为研究对象,对A进行受力分析如图所示,
选向下的方向为正方向,由牛顿第二定律可得mAg-FT=ma
所以a= m/s2=2 m/s2
再以人为研究对象,他受到向下的重力m人g和地板的支持力FN。仍选向下的方向为正方向,同理由牛顿第二定律可得m人g-FN=m人a
所以FN=m人g-m人a=400 N
由牛顿第三定律可知,人对地板的压力大小为400 N。
答案400 N
能力提升
1.

如图所示,A、B两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是(　　)
A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零
B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
D.在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力
解析对于A、B整体只受重力作用,做竖直上抛运动,处于完全失重状态,不论上升还是下降过程,A对B均无压力,选项A正确。
答案A

2.如图所示,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为(　　)
A.2- B. C. D.
解析F水平时,有F=μmg;当保持F的大小不变,而方向与水平面成60°角时,则Fcos 60°=μ(mg-Fsin 60°),联立解得μ=,故选C。
答案C
3.(多选)某人在地面上用弹簧秤称得体重为490 N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重,t0至t3时间段内,弹簧秤的示数如图,电梯运行的v-t图可能是(取电梯向上运动的方向为正)(　　)


解析由题图可知,在t0到t1时间内,弹簧秤示数小于重力,是失重,电梯有向下的加速度,向上减速或向下加速,B、C错;在t2到t3时间内,弹簧秤示数大于重力超重,电梯有向上的加速度,向上加速或向下减速,因此A、D正确。
答案AD
4.不计空气阻力,以一定的初速度竖直上抛一物体,从抛出至回到抛出点的时间为t,物体上升的最大高度为h。现在离抛出点处设置一块挡板,物体撞击挡板前后的速度大小相等、方向相反,撞击所需时间不计,则这种情况下物体上升和下降的总时间约为(　　)
A.0.5t B.0.4t
C.0.3t D.0.2t
解析根据竖直上抛运动的对称性可知,放置挡板前,物体下降时间为0.5t,故上升高度为h=g2,则物体自由落体运动h过程,有h=gt'2,t'=。放置挡板后,物体上升和下降的总时间t″=t-2t'=t-2×=0.5t,选项A正确。
答案A

5.

(2019·浙江,12)如图所示,A、B、C为三个实心小球,A为铁球,B、C为木球。A、B两球分别连接在两根弹簧上,C球连接在细线一端,弹簧和细线的下端固定在装水的杯子底部,该水杯置于用绳子悬挂的静止吊篮内。若将挂吊篮的绳子剪断,则剪断的瞬间相对于杯底(不计空气阻力,ρ木<ρ水<ρ铁)(　　)
A.A球将向上运动,B、C球将向下运动
B.A、B球将向上运动,C球不动
C.A球将向下运动,B球将向上运动,C球不动
D.A球将向上运动,B球将向下运动,C球不动
解析小球受到重力、弹力以及浮力作用,处于静止状态.A球的重力大于浮力,所受弹力向上。B、C两球的重力小于浮力,所受弹力向下。剪断绳以后,重力全部用来改变运动状态,浮力消失。A、B、C三球及水杯的重力在竖直方向产生相同的加速度,相对运动由弹力产生,A球所受弹力向上,相对于杯底向上运动,B球所受弹力向下,相对于杯底向下运动,C球所受弹力瞬间消失,相对于杯底无运动,故选D。
答案D
6.将一个物体以初速度20 m/s竖直向上抛出,忽略空气阻力,求物体到达距抛出点上方15 m处时所用的时间。(g取10 m/s2)
解析由于忽略空气阻力,物体只受重力作用,故上升、下降的加速度都是g。
根据h=v0t-gt2,将v0=20 m/s,h=15 m代入得:t1=1 s,t2=3 s
物体上升过程中至距抛出点15 m处所用时间为1 s;物体从抛出点上升到最高点,然后自由下落至距抛出点15 m处所用的时间为3 s。
答案1 s或3 s
7.

甲
图甲是某运动员在蹦床比赛中的一个情景。设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,运动员的脚在接触蹦床过程中,蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来,如图乙所示。g取10 m/s2,根据F-t图象求:

乙
(1)运动员的质量。
(2)运动员在运动过程中的最大加速度。
(3)在不计空气阻力情况下,运动员离开蹦床上升的最大高度。
解析(1)由题图乙可知,刚站上去的时候弹力等于重力,故运动员所受重力为500 N,设运动员质量为m,则m==50 kg。
(2)由题图乙可知蹦床对运动员的最大弹力为Fm=2 500 N,设运动员的最大加速度为am,则
Fm-mg=mam
am= m/s2=40 m/s2。
(3)由题图乙可知运动员离开蹦床后做竖直上抛运动,离开蹦床的时刻为6.8 s或9.4 s,再下落到蹦床上的时刻为8.4 s或11 s,它们的时间间隔均为1.6 s。根据竖直上抛运动的对称性,可知其自由下落的时间为0.8 s。
设运动员上升的最大高度为H,则
H=gt2=×10×0.82 m=3.2 m。
答案(1)50 kg　(2)40 m/s2　(3)3.2 m