4.5　牛顿运动定律的应用—【新教材】人教版（2019）高中物理必修必修第一册同步练习

4.5《牛顿运动定律的应用》练习题（附答案）
一、单项选择题
1．用30N的水平外力F拉一个静止放在光滑水平面上的质量为20kg的物体，力F作用3s后消失，则第5s末物体的速度和加速度分别是（
）
A．v＝4.5m/s，a＝1.5m/s2
B．v＝7.5m/s，a＝1.5m/s2
C．v＝4.5m/s，a＝0
D．v＝7.5m/s，a＝0
2．某消防队员从一平台上跳下，下落2
m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5
m，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为(　　)
A．自身所受重力的2倍　　
B．自身所受重力的5倍
C．自身所受重力的8倍
D．自身所受重力的10倍
3．如图所示，在行驶过程中，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．为了尽可能地减少碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊．假定乘客质量为70kg，汽车车速为108km/h（即30m/s），从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5s，安全带及安全气囊对乘客的作用力大约为（
）
A．420N
B．600N
C．800N
D．1000N
4．为了使雨滴能尽快地淌离房顶，要设计好房顶的高度，设雨滴沿房顶下淌时做无初速度无摩擦的运动，那么如图所示的四种情况中符合要求的是(　　)
5．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，从踩下刹车闸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
6．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
7．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
s后消失，则第5
s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
8、一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮，绳的一端系一质量为m＝15
kg的重物，重物静止于地面上，有一质量为m1＝10
kg的猴子，从绳子的另一端沿绳向上爬，如图所示，不计滑轮摩擦，在重物不离开地面的条件下，猴子向上爬的最大加速度为(g取10
m/s2)(　　)
A．25
m/s2
B．5
m/s2
C．10
m/s2
D．15
m/s2
9．在汽车内的悬线上挂着一个小球m，实验表明当汽车做匀变速直线运动时，悬线将与竖直方向成某一固定角度θ，如图所示，若在汽车底板上还有一个跟它相对静止的物体M，则关于汽车的运动情况和物体M的受力情况分析正确的是(　　)
A．汽车一定向右做加速运动
B．汽车的加速度大小为gsin
θ
C．M只受到重力、底板的支持力作用
D．M除受到重力、底板的支持力作用外，还一定受到向右的摩擦力的作用
10.
水平面上一个质量为m的物体，在一水平恒力F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.F/2　　　　C.F/3　　　　D.F/4
二、非选择题
11.在水平地面上有一个质量为4
kg的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动.10
s后拉力大小减小为F/3，并保持恒定．该物体的速度—时间图象如图所示．则物体所受到的水平拉力F的大小为________，该物体与地面间的动摩擦因数为________(取g＝10
m/s2)．
12．公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离．当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰．通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1
s．当汽车在晴天干燥沥青路面上以108
km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120
m．设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的.若要求安全距离仍为120
m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度．
13．战士拉车胎进行100m赛跑训练体能．车胎的质量m＝8.5kg，战士拉车胎的绳子与水平方向的夹角为θ＝37°，车胎与地面间的动摩擦因数μ＝0.7．某次比赛中，一名战士拉着车胎从静止开始全力奔跑，跑出20m达到最大速度（这一过程可看做匀加速直线运动），然后以最大速度匀速跑到终点，共用时15s．重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．求：
（1）战士加速所用的时间t1和达到的最大速度大小v；
（2）战士匀加速运动阶段绳子对车胎的拉力大小F．
14.如图13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，求机车关闭发动机前所受的牵引力．
图13
《牛顿运动定律的应用》练习题
答案
1、C
2、B
3、A
4、C
5、C
6、B
7、C
8、B
9、D
10、C
11、9
N　0.125
12、解析：设路面干燥时，汽车与地面间的动摩擦因数为μ0，刹车时汽车的加速度大小为a0，安全距离为s，反应时间为t0，由牛顿第二定律和运动学公式得
μ0mg＝ma0①
s＝v0t0＋eq
\f(v,2a0)②
式中，m和v0分别为汽车的质量和刹车前的速度．
设在雨天行驶时，汽车与地面间的动摩擦因数为μ，依题意有
μ＝μ0③
设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a，安全行驶的最大速度为v，由牛顿第二定律和运动学公式得
μmg＝ma④
s＝vt0＋⑤
联立①②③④⑤式并代入题给数据得
v＝20
m/s(72
km/h)．
13、解析：（1）匀加速阶段位移为x1＝t1
匀速阶段位移为x2＝100－x1＝v（15－t1）
联立解得：v＝8m/s，t1＝5s
（2）由速度公式v＝at1
得：a＝＝m/s2＝1.6m/s2
车胎受力如图，并正交分解：
在x方向有：Fcos37°－Ff＝ma
在y方向有：FN＋Fsin37°－mg＝0
且Ff＝μFN
代入数据联立解得：F＝59.92N．
14、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.