2012【优化方案】精品练：物理教科必修1第3章第五节知能优化训练

1．如图3－5－8，小车以加速度a向右匀加速运动，车中小球质量为m，则线对球的拉力为(　　)
图3－5－8
A．m
B．m(a＋g)
C．mg
D．ma
解析：选A.对小球受力分析如图，则拉力T在水平方向的分力大小为ma，竖直方向分力大小为mg，故T＝＝m，所以选A.
2．A、B两物体以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上，若两物体的质量mA>mB，两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同，则两物体能滑行的最大距离xA与xB相比为(　　)
A．xA＝xB B．xA>xB
C．xA解析：选A.在滑行过程中，物体受到的摩擦力提供物体做匀减速运动的加速度，设物体与地面的动摩擦因数为μ，则＝＝＝μg，aB＝＝＝μg.即A＝aB；又据运动学公式x＝可知两物体滑行的最大距离xA＝xB.故A正确．
3．设洒水车的牵引力不变，所受的阻力与车重成正比，洒水车在平直路面上原来匀速行驶，开始洒水后，它的运动情况将是(　　)
A．继续做匀速运动　　　　　 B．变为做匀加速运动
C．变为做匀减速运动 D．变为做变加速运动
解析：选D.设洒水车的总质量为M，原来匀速时F牵＝f＝k·Mg，洒水后M减小，阻力减小，由牛顿第二定律得：F牵－kM′g＝M′a，a＝－kg，可见：a随M′的减小而增大，洒水车做变加速运动，只有D正确．
4．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3－5－9所示的图像可以正确反映雨滴下落运动情况的是(　　)
图3－5－9
解析：选C.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．
5．某步枪子弹在出口速度达1000 m/s，若步枪的枪膛长0.5 m，子弹的质量为20 g，求高压气体对子弹的平均作用力．
解析：由v2＝2ax得
a＝＝ m/s2＝1×106 m/s2
又由牛顿第二定律得
F＝ma＝20×10－3×106 N＝2×104 N.
答案：2×104 N
一、选择题
1．物体受10 N的水平拉力作用，恰能沿水平面匀速运动，当撤去这个拉力后，物体将(　　)
A．匀速运动
B．立即停止运动
C．产生加速度，做匀减速运动
D．产生加速度，做匀加速运动
解析：选C.由题意知物体受到的摩擦力大小为10 N，方向与运动方向相反，当撤去拉力后，物体受到的合力即摩擦力，其产生加速度，由于与运动方向相反，所以做匀减速运动，C正确．
2．质量为1 kg的质点，受水平恒力作用，由静止开始做匀加速直线运动，它在t秒内的位移为x m，则F的大小为(　　)
A. B.
C. D.
解析：选A.由运动情况可求得质点的加速度a＝，
则水平恒力F＝ma＝ N，故A项对．
3．手提一根不计质量的、下端挂有物体的弹簧上端，竖直向上做加速运动．当手突然停止运动后的极短时间内，物体将要(　　)
A．立即处于静止状态 B．向上做加速运动
C．向上做匀速运动 D．向上做减速运动
解析：选B.当手突然停止运动后极短的时间内，弹簧形变量的变化极小，根据胡克定律可分析，此时弹簧的弹力变化也很小，弹力仍然会大于重力，合力向上，物体仍向上做加速运动．
4．如图3－5－10所示，物体A的质量为mA，放在光滑水平桌面上，如果在绳的另一端通过一个滑轮加竖直向下的力F，则A运动的加速度为a.将力去掉，改系一物体B，B的重力和F的值相等，那么A物体的加速度(　　)
图3－5－10
A．仍为a B．比a小
C．比a大 D．无法判断
解析：选B.用力F拉时有a＝；系物体B时，A、B两个物体都具有加速度，且两者加速度都由B物体的重力提供，即a′＝，故比a小．B正确．
5．如图3－5－11所示，一质量为m的滑块，以初速度v0从倾角为θ的斜面底端滑上斜面，当其速度减为0后又沿斜面返回底端．已知滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，若滑块所受的摩擦力为f、所受的合外力为F合、加速度为a、速度为v，选沿斜面向上为正方向，在滑块沿斜面运动的整个过程中，这些物理量随时间变化的图像大致正确的是(　　)
图3－5－11
图3－5－12
解析：选AD.滑块在上滑过程中滑动摩擦力方向向下，大小恒定为μmgcosθ，物块下滑时滑动摩擦力方向向上，大小仍为μmgcosθ，A答案正确；在物体上滑下滑过程中，加速度始终沿斜面向下，为负，所受合力也为负，所以B、C错；上滑过程做正向的匀减速，减速的加速度a＝－(gsinθ＋μgcosθ)，v－t图像斜率大，下滑过程做负向的匀加速，加速度a＝gsinθ－μgcosθ，小于a，v－t图像斜率减小．D答案正确．
6．一辆雪橇的质量是500 kg，它与地面间的动摩擦因数为μ＝0.02，在F＝300 N的水平拉力作用下，雪橇由静止开始匀加速前进，前进20 m时撤掉水平力F，那么雪橇共行驶的时间为(g＝10 m/s2)(　　)
A．10 s B．20 s
C．30 s D．40 s
解析：选C.有拉力作用时，F－μmg＝ma1，a1＝0.4 m/s2.
加速20 m时获得的速度
v1＝＝ m/s＝4 m/s.
加速时间t1＝＝ s＝10 s.
撤去拉力后，a2＝μg＝0.02×10 m/s2＝0.2 m/s2.
减速时间t2＝＝ s＝20 s.
所用总时间t＝t1＋t2＝30 s．故C选项正确．
7．如图3－5－13所示，底板光滑的小车上用两个量程为30 N，完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为2 kg的物块．在水平地面上，当小车做匀速直线运动时，两弹簧测力计的示数均为15 N．当小车做匀加速直线运动时，弹簧测力计甲的示数变为10 N．这时小车运动的加速度大小是(　　)
图3－5－13
A．1 m/s2 B．3 m/s2
C．5 m/s2 D．7 m/s2
解析：选C.开始两弹簧测力计的示数均为15 N，当弹簧测力计甲的示数为10 N时，弹簧测力计乙的示数将增为20 N，对物体在水平方向应用牛顿第二定律得：20－10＝2×a得：a＝5 m/s2，故C正确．
8．如图3－5－14所示，光滑水平地面上的小车质量为M，站在小车水平底板上的人质量为m.人用一根跨过定滑轮的绳子拉小车，定滑轮上下两侧的绳子都保持水平，不计绳与滑轮之间的摩擦．在人和车一起向右加速运动的过程中，下列说法正确的是(　　)
图3－5－14
A．人可能受到向左的摩擦力
B．人一定受到向左的摩擦力
C．人拉绳的力越大，人和车的加速度越大
D．人拉绳的力越大，人对车的摩擦力越小
答案：AC
9．在光滑的水平面上有一个物体同时受到水平力F1和F2的作用，在第1 s内保持静止状态，若两个力随时间变化情况如图3－5－15所示，则下列说法中正确的是(　　)
图3－5－15
A．在第2 s内物体做匀加速运动，加速度大小恒定，速度均匀增大
B．在第5 s内物体做变加速运动，加速度均匀减小，速度逐渐增大
C．在第3 s内物体做变加速运动，加速度均匀减小，速度均匀减小
D．在第6 s末，物体的速度和加速度均为零
答案：B
二、非选择题
10．某质量为1100 kg的汽车在平直路面上行驶，当达到126 km/h的速度时关闭发动机，经过70 s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000 N，产生的加速度应为多大？假定行驶过程中汽车受到的阻力不变．
解析：由于v＝126 km/h＝35 m/s
由v＝at得，a＝＝ m/s2＝0.5 m/s2
又由F阻＝ma得F阻＝1100×0.5 N＝550 N
重新起步时有F－F阻＝ma′，得
a′＝＝ m/s2≈1.32 m/s2.
答案：550 N　1.32 m/s2
11．航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m＝2 kg，动力系统提供的恒定升力F＝28 N．试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升．设飞行器飞行时所受的空气阻力恒为f＝4 N，g取10 m/s2.
(1)第一次试飞，飞行器飞行t1＝8 s时到达高度H等于多少？
(2)第二次试飞，飞行器飞行t2＝6 s时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力，求飞行器减速上升阶段的加速度的大小．
解析：(1)第一次飞行中，设加速度为a1，
由牛顿第二定律得F－mg－f＝ma1
飞行器上升的高度H＝a1t
解得H＝64 m.
(2)第二次飞行中，设失去升力后的加速度为a2，
由牛顿第二定律得－(mg＋f)＝ma2
解得a2＝－12 m/s2.
答案：(1)64 m　(2)12 m/s2，方向竖直向下
12．如图3－5－16所示，有一水平传送带以2 m/s的速度匀速运动，现将一物体轻轻放在传送带上，若物体与传送带间的动摩擦因数为0.5，则传送带将该物体传送10 m的距离所需时间为多少？(取g＝10 m/s2)
图3－5－16
解析：以传送带上轻放的物体为研究对象，如图在竖直方向受重力和支持力，在水平方向受滑动摩擦力，做v0＝0的匀加速运动．
据牛顿第二定律有
水平方向：f＝ma①
竖直方向：N－mg＝0②
f＝μN③
由式①②③解得a＝5 m/s2
设经时间t1，物体速度达到传送带的速度，据匀加速直线运动的速度公式
vt＝v0＋at④
解得t1＝0.4 s
时间t1内物体的位移
x1＝at＝×5×0.42 m＝0.4 m<10 m
物体位移为0.4 m时，物体的速度与传送带的速度相同，物体0.4 s后无摩擦力，开始做匀速运动
x2＝v2t2⑤
因为x2＝x－x1＝10 m－0.4 m＝9.6 m，v2＝2 m/s
代入式⑤得t2＝4.8 s
则传送10 m所需时间为
t＝t1＋t2＝0.4 s＋4.8 s＝5.2 s.
答案：5.2 s