高中物理人教版必修第一册课后练习 分层集训16　牛顿运动定律的应用word版含解析

分层集训16　牛顿运动定律的应用
[合格达标练]
题组一　从受力情况确定运动情况
1．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，做匀速行驶，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
2．若恒定合力F使质量为m的物体由静止开始运动，在时间t内移动的距离为x，则2F的恒定合力使质量为2m的物体由静止开始运动，在2t时间内移动的距离为(　　)
A．2x
B．4x
C．8x
D．16x
3．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
4．一个人从静止开始沿山坡向下滑雪(如图所示)，山坡的倾角θ＝30°，滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.04，人不用雪杖，求5
s内滑下的路程和5
s末的速度大小．(g取10
m/s2)
题组二　从运动情况确定受力情况
5．质量为1
kg的物体，受水平恒力F的作用，由静止开始在光滑的水平面上做加速运动，它在1
s内的位移为2
m，则力F的大小为(　　)
A．1
N　　　　　　　　　B．2
N
C．4
N
D．6
N
6．如图所示的机车，质量为100
t，设它从停车场出发经225
m后速度达到54
km/h，此时，司机关闭发动机，让机车进站．机车又行驶了125
m才停在站上，设机车所受的阻力保持不变，关闭发动机前机车所受的牵引力不变，求机车关闭发动机前所受的牵引力．
7．民航客机一般都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，斜面的倾角为30°，人可沿斜面匀加速滑行．如果气囊所构成的斜面长度为8
m，一个质量为50
kg的人从静止开始沿气囊滑到地面所用时间为2
s
，求：(g取10
m/s2)
(1)人滑至地面时速度的大小；
(2)人与气囊之间的动摩擦因数．
[素养提升练]
8．(多选)静止在水平地面上的小车，质量为5
kg，在50
N的水平拉力作用下做直线运动，2
s内匀加速前进了4
m，在这个过程中(g取10
m/s2)(　　)
A．动摩擦因数是0.8
B．摩擦力的大小是10
N
C．小车加速度的大小是1
m/s2
D．小车加速度的大小是2
m/s2
9．(多选)放在光滑水平面上的物体，在水平方向两个平衡力作用下处于静止，其中一个力逐渐减小到0后又逐渐恢复到原值，则该物体(　　)
A．速度先增大，后减小
B．速度一直增大到某个定值
C．加速度先增大，后减小到0
D．加速度一直增大到某个定值
10．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15
m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.75，该路段限速60
km/h，g取10
m/s2，则汽车刹车前的速度以及是否超速的情况是(　　)
A．速度为7.5
m/s，超速
B．速度为15
m/s，不超速
C．速度为15
m/s，超速
D．速度为7.5
m/s，不超速
11．将一个物体用弹簧测力计竖直悬挂起来后，弹簧测力计的示数如图甲所示(弹簧测力计的量程为100
N)，之后将该物体放到粗糙的水平面上如图乙所示，当逐渐增大拉力到43
N时，物体刚好运动，物体运动之后只用40
N的拉力就能保持向右匀速运动(g取10
m/s2)．求：
(1)物体的质量为多少千克？物体与地面的最大静摩擦力为多大？
(2)物体与地面间的动摩擦因数为多大？
(3)如果将拉力改为60
N，并且由静止拉物体运动，经过10
s时物体的运动速度和位移各为多少？
分层集训16　牛顿运动定律的应用
1．解析：a＝＝＝－kg，洒水时质量m减小，则a变大，所以洒水车做加速度变大的加速运动，故A正确．
答案：A
2．解析：由牛顿第二定律可知，质量为m的物体的加速度为a＝，位移为x＝at2，整理可得x＝；2F的恒定合力使质量为2m的物体由静止开始运动，加速度为a′＝，位移为x′＝a′(2t)2，则可得x′＝＝4x，故B正确，A、C、D错误．
答案：B
3．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
4.
解析：以人(包括滑雪板)为研究对象，受力情况如图所示
将重力mg沿垂直于山坡方向和沿山坡方向分解，据平衡条件和牛顿第二定律列方程：
FN－mgcos
θ＝0①
mgsin
θ－Ff＝ma②
又因为Ff＝μFN③
由①②③可得：a＝g(sin
θ－μcos
θ)
故x＝at2＝g(sin
θ－μcos
θ)t2
＝×10××52
m＝58.2
m
v＝at＝10××5
m/s＝23.3
m/s.
答案：58.2
m　23.3
m/s
5．解析：由x＝at2得：a＝＝4
m/s2，对物体由牛顿第二定律得F＝ma＝4
N.
答案：C
6．解析：设机车在加速阶段的加速度为a1，减速阶段的加速度为a2
则：v2＝2a1x1，v2＝2a2x2，
解得：a1＝0.5
m/s2，a2＝0.9
m/s2，
由牛顿第二定律得：F－Ff＝ma1，Ff＝ma2，
解得：F＝1.4×105
N.
答案：1.4×105
N
7．解析：(1)根据位移公式得x＝at2得a＝4
m/s2，
速度v＝at＝8
m/s.
(2)对人受力分析，由牛顿第二定律得
mgsin
θ－Ff＝ma
FN－mgcos
θ＝0
又Ff＝μFN
联立解得μ＝.
答案：(1)8
m/s　(2)
8．解析：根据运动学公式有x＝at2，代入数据解得a＝2
m/s2，故C错误，D正确；根据牛顿第二定律有F－f＝ma，解得摩擦力的大小为f＝F－ma＝50
N－10
N＝40
N，故B错误；由滑动摩擦力的公式f＝μN＝μmg，可得动摩擦因数为μ＝＝0.8，故A正确．
答案：AD
9.
解析：如图所示，当其中一个力，如F1逐渐减小到0的过程中，这个物体所受的合外力将从0逐渐增大，直至增大到等于力F2(实际上F1＝F2)，方向与F2相同，物体将从静止开始做变加速直线运动，a＝.因为F合↑，a↑，方向与v相同，所以v↑.当F1减小到0时加速度达到最大．当F1由0逐渐增大至恢复原值的过程中，F合↓，a↓，当F1恢复至原来的值时，F合＝0，a＝0，但F合的方向始终与v的方向一致，故整个过程中速度v将一直增大到某个定值．
答案：BC
10．解析：由牛顿第二定律得：μmg＝ma，即a＝μg.由v2－v＝2ax得0－v＝－2ax，代入数据得v0＝15
m/s＝54
km/h<60
km/h，故选项B正确．
答案：B
11．解析：(1)由题给图形可得G＝80
N＝mg，故物体的质量m＝8.0
kg，物体受到的最大静摩擦力Ffm＝43
N.
(2)受力分析如图，可得：FN＝G＝80
N，
滑动摩擦力：Ff＝F＝40
N，
μ＝＝＝0.5.
(3)由牛顿第二定律知：F合＝F－Ff＝ma，
可得：a＝＝
m/s2＝2.5
m/s2
v＝v0＋at＝2.5×10
m/s＝25
m/s
x＝v0t＋at2＝×2.5×102
m＝125
m.
答案：(1)8.0
kg　43
N　(2)0.5　(3)25
m/s　125
m