必修第一册实验 课时2 由力分析运动练习 word版含解析

课时2
由力分析运动
1.(2019·湖北麻城学业水平考试)一个原来静止在光滑平面上的物体,质量是7
kg,在14
N的恒力作用下运动,则5
s末的速度及5
s内通过的路程为(　　)。
A.8
m/s,25
m　　B.2
m/s,25
m
C.10
m/s,25
m　　D.10
m/s,12.5
m
2.(2019·黑龙江哈尔滨高一检测)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14
m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g取10
m/s2,则汽车刹车前的速度为(　　)。
A.7
m/s　　B.14
m/s
C.10
m/s　　D.20
m/s
3.(2019·山东泰安单元检测)(多选)如图5-实-2-1所示,建设房屋时,保持底边L不变,要设计好屋顶的倾角θ,以便下雨时落在房顶的雨滴能尽快地滑离屋顶,雨滴下滑时可视为小球做无初速度、无摩擦的运动。下列说法正确的是(　　)。
图5-实-2-1
A.倾角θ越大,雨滴下滑时的加速度越大
B.倾角θ越大,雨滴对屋顶压力越大
C.倾角θ越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度越大
D.倾角θ越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的时间越短
4.(2019·山东莱芜一中月考)图5-实-2-2甲是某景点的山坡滑道图片,为了探究滑行者在滑道直线部分AE滑行的时间,技术人员通过测量绘制出如图乙所示的示意图。AC是滑道的竖直高度,D点是AC竖直线上的一点,且有AD=DE=10
m,滑道AE可视为光滑,滑行者从坡顶A点由静止开始沿滑道AE向下滑动,g取10
m/s2,则滑行者在滑道AE上滑行的时间为(　　)。
图5-实-2-2
A.
s　　B.2
s
C.
s　　D.2
s
5.(2019·华中师大附中月考)(多选)在一种速降娱乐项目中,人乘坐在吊篮中,吊篮通过滑轮沿一条倾斜的钢索向下滑行。现有两条彼此平行的钢索,它们的起、终点分别位于同一高度。小红和小明分别乘吊篮从速降的起点由静止开始下滑,在他们下滑的过程中,当吊篮与滑轮达到相对静止状态时,分别拍下一张照片,如图5-实-2-3所示。已知两人运动过程中,空气阻力的影响可以忽略,则(　　)。
图5-实-2-3
A.小明到达终点用时较短
B.小红到达终点用时较短
C.小明到达终点时速度较大
D.小红的质量比小明的质量大
6.(2019·北京西城区质检)如图5-实-2-4所示,某小球所受的合外力与时间的关系,各段的合外力大小相同,作用时间相同,设小球从静止开始运动,由此可判定(　　)。
图5-实-2-4
A.小球向前运动,再返回停止
B.小球向前运动再返回不会停止
C.小球始终向前运动
D.小球向前运动一段时间后停止
7.(2019·武汉二中月考)一物体从静止开始由倾角很小的光滑斜面顶端滑下,保持斜面底边长度不变,逐渐增加斜面长度以增加斜面倾角。在倾角增加的过程中(每次下滑过程中倾角不变),物体的加速度a和物体由顶端下滑到底端的时间t的变化情况是(　　)。
A.a增大,t增大　　B.a增大,t变小
C.a增大,t先增大后变小　　D.a增大,t先变小后增大
8.(2019·江苏芜湖质检)(多选)将一小球以一定的初速度竖直向上抛出并开始计时,小球所受空气阻力的大小与小球的速率成正比,已知t2时刻小球落回抛出点,其运动的v-t图像如图5-实-2-5所示,则在此过程中(　　)。
图5-实-2-5
A.t=0时,小球的加速度最大
B.当小球运动到最高点时,小球的加速度为重力加速度g
C.t2=2t1
D.小球的速度大小先减小后增大,加速度大小先增大后减小
9.(2019·四川乐山质检)如图5-实-2-6所示,工人用绳索拉铸件,铸件的质量是20
kg,铸件与地面间的动摩擦因数是0.25。工人用80
N的力拉动铸件,从静止开始在水平面上前进,绳与水平方向的夹角为α=37°并保持不变,经4
s后松手。(取g=10
m/s2,cos
37°=0.8,sin
37°=0.6)求:
图5-实-2-6
(1)松手前铸件的加速度;
(2)松手后铸件还能前进的距离。
10.(2019·山西晋中质检)一个质量为4
kg的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2。从t=0开始,物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力F作用,力F随时间t变化的规律如图5-实-2-7所示。g取10
m/s2。求:
图5-实-2-7
(1)在2~4
s时间内,物体从减速运动到停止不动所经历的时间;
(2)6
s内物体的位移大小。
11.(2019·上海实验单元检测)如图5-实-2-8所示,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阻力大小不变,g取10
m/s2。
图5-实-2-8
(1)第一次试飞,飞行器飞行t1=8
s时到达高度H=64
m。求飞行器所受阻力Ff的大小;
(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。求飞行器能达到的最大高度h。
(3)为了使飞行器不致坠落到地面,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3。
12.(2019·山东沂南一中月考)质量为10
kg的物体在F=200
N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,与水平地面的夹角θ=37°,如图5-实-2-9所示。力F作用2
s后撤去,物体在斜面上继续上滑了1.25
s后,速度减为零。求:物体与斜面间的动摩擦因数μ和物体的总位移x。(已知sin
37°=0.6,cos
37°=0.8,g=10
m/s2)
图5-实-2-9
课时2
由力分析运动
1.(2019·湖北麻城学业水平考试)一个原来静止在光滑平面上的物体,质量是7
kg,在14
N的恒力作用下运动,则5
s末的速度及5
s内通过的路程为(　　)。
A.8
m/s,25
m　　B.2
m/s,25
m
C.10
m/s,25
m　　D.10
m/s,12.5
m
答案：C
解析：物体由静止开始在恒力的作用下做初速度为零的匀加速直线运动,由牛顿第二定律和运动学公式得a==
m/s2=2
m/s2,v=at=2×5
m/s=10
m/s,x=at2=25
m,选项C正确。
2.(2019·黑龙江哈尔滨高一检测)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14
m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g取10
m/s2,则汽车刹车前的速度为(　　)。
A.7
m/s　　B.14
m/s
C.10
m/s　　D.20
m/s
答案：B
解析：设汽车刹车后滑动的加速度大小为a,由牛顿第二定律得:μmg=ma,解得:a=μg。由匀变速直线运动速度—位移关系式=2as,可得汽车刹车前的速度为:v0===14
m/s,因此B正确。
3.(2019·山东泰安单元检测)(多选)如图5-实-2-1所示,建设房屋时,保持底边L不变,要设计好屋顶的倾角θ,以便下雨时落在房顶的雨滴能尽快地滑离屋顶,雨滴下滑时可视为小球做无初速度、无摩擦的运动。下列说法正确的是(　　)。
图5-实-2-1
A.倾角θ越大,雨滴下滑时的加速度越大
B.倾角θ越大,雨滴对屋顶压力越大
C.倾角θ越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度越大
D.倾角θ越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的时间越短
答案：AC
解析：设屋檐的底角为θ,底边长度为L,注意底边长度是不变的,屋顶的坡面长度为x,雨滴下滑时加速度为a,对雨滴受力分析,只受重力mg和屋顶对雨滴的支持力FN,垂直于屋顶方向:mgcos
θ=FN,平行于屋顶方向:ma=mgsin
θ。雨滴的加速度为:a=gsin
θ,则倾角θ越大,雨滴下滑时的加速度越大,故A正确;雨滴对屋顶的压力大小:F'N=FN=mgcos
θ,则倾角θ越大,雨滴对屋顶压力越小,故B错误;根据三角关系判断,屋顶坡面的长度x=,由x=gsin
θ·t2,可得:t=,可见当θ=45°时,用时最短,D错误;由v=gsin
θ·t可得:v=,可见θ越大,雨滴从顶端O下滑至M时的速度越大,C正确。
4.(2019·山东莱芜一中月考)图5-实-2-2甲是某景点的山坡滑道图片,为了探究滑行者在滑道直线部分AE滑行的时间,技术人员通过测量绘制出如图乙所示的示意图。AC是滑道的竖直高度,D点是AC竖直线上的一点,且有AD=DE=10
m,滑道AE可视为光滑,滑行者从坡顶A点由静止开始沿滑道AE向下滑动,g取10
m/s2,则滑行者在滑道AE上滑行的时间为(　　)。
图5-实-2-2
A.
s　　B.2
s
C.
s　　D.2
s
答案：B
解析：设斜面的倾角为θ,则a=gsin
θ,所以AE=2ADsin
θ,因为AE=at2,即2ADsin
θ=gt2sin
θ,所以t=2
s,故选B。
5.(2019·华中师大附中月考)(多选)在一种速降娱乐项目中,人乘坐在吊篮中,吊篮通过滑轮沿一条倾斜的钢索向下滑行。现有两条彼此平行的钢索,它们的起、终点分别位于同一高度。小红和小明分别乘吊篮从速降的起点由静止开始下滑,在他们下滑的过程中,当吊篮与滑轮达到相对静止状态时,分别拍下一张照片,如图5-实-2-3所示。已知两人运动过程中,空气阻力的影响可以忽略,则(　　)。
图5-实-2-3
A.小明到达终点用时较短
B.小红到达终点用时较短
C.小明到达终点时速度较大
D.小红的质量比小明的质量大
答案：AC
解析：设钢索与竖直方向夹角为θ,根据牛顿第二定律知加速度a=gsin
θ,由照片可看出,小明运动时的加速度较大,小明到达终点用时较短,选项A正确,B错误;由于两条钢索彼此平行,它们的起、终点分别位于同一高度,位移x相等,由v2=2ax可知,加速度较大的小明到达终点时速度较大,选项C正确;两人由静止开始下滑,加速度大小与两个人的质量无关,无法判断两个人质量的大小,选项D错误。
6.(2019·北京西城区质检)如图5-实-2-4所示,某小球所受的合外力与时间的关系,各段的合外力大小相同,作用时间相同,设小球从静止开始运动,由此可判定(　　)。
图5-实-2-4
A.小球向前运动,再返回停止
B.小球向前运动再返回不会停止
C.小球始终向前运动
D.小球向前运动一段时间后停止
答案：C
解析：本题可以通过作v-t图很直观地看出结果。如图所示,各段的合外力大小相同,则加速度大小相同,作用时间相同,所以在v-t图中小球的位移始终为正值,即小球始终向前运动。
7.(2019·武汉二中月考)一物体从静止开始由倾角很小的光滑斜面顶端滑下,保持斜面底边长度不变,逐渐增加斜面长度以增加斜面倾角。在倾角增加的过程中(每次下滑过程中倾角不变),物体的加速度a和物体由顶端下滑到底端的时间t的变化情况是(　　)。
A.a增大,t增大　　B.a增大,t变小
C.a增大,t先增大后变小　　D.a增大,t先变小后增大
答案：D
解析：由mgsin
θ=ma可得a=gsin
θ。物体的加速度a随θ的增大而增大,设斜面底边长为x0。由=at2可得,t==。可见随θ的增大,物体由顶端滑到底端的时间t先变小后增大。当θ=45°时,时间t最短,故只有D正确。
8.(2019·江苏芜湖质检)(多选)将一小球以一定的初速度竖直向上抛出并开始计时,小球所受空气阻力的大小与小球的速率成正比,已知t2时刻小球落回抛出点,其运动的v-t图像如图5-实-2-5所示,则在此过程中(　　)。
图5-实-2-5
A.t=0时,小球的加速度最大
B.当小球运动到最高点时,小球的加速度为重力加速度g
C.t2=2t1
D.小球的速度大小先减小后增大,加速度大小先增大后减小
答案：AB
解析：上升过程中,由牛顿第二定律mg+kv=ma,下落过程中mg-kv=ma,综合知小球的加速度不断减小,t=0时刻小球加速度最大,在最高点时加速度等于重力加速度,故A、B正确,D错误;相等的高度,加速度越小,所花时间越长,知2t19.(2019·四川乐山质检)如图5-实-2-6所示,工人用绳索拉铸件,铸件的质量是20
kg,铸件与地面间的动摩擦因数是0.25。工人用80
N的力拉动铸件,从静止开始在水平面上前进,绳与水平方向的夹角为α=37°并保持不变,经4
s后松手。(取g=10
m/s2,cos
37°=0.8,sin
37°=0.6)求:
图5-实-2-6
(1)松手前铸件的加速度;
答案：松手前,对铸件由牛顿第二定律得
Fcos
37°-μ(mg-Fsin37°)=ma,
解得a=1.3
m/s2。
(2)松手后铸件还能前进的距离。
答案：松手时铸件的速度v=at=5.2
m/s,
松手后的加速度大小为a',则有μmg=a'm,
解得a'=2.5
m/s2,
则松手后铸件还能滑行的距离x=,
解得x=5.408
m。
10.(2019·山西晋中质检)一个质量为4
kg的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2。从t=0开始,物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力F作用,力F随时间t变化的规律如图5-实-2-7所示。g取10
m/s2。求:
图5-实-2-7
(1)在2~4
s时间内,物体从减速运动到停止不动所经历的时间;
答案：在0~2
s内,由牛顿第二定律知
F1-Ff=ma1,其中Ff=μmg,
由运动学公式有:v1=a1t1,解得v1=2
m/s,
在2
s以后,由牛顿第二定律有:F+Ff=ma2,
解得物体加速度大小a2=3
m/s2,方向与v的方向相反。由v2-v1=a2t2知,减速到停止所用时间t2==
s。
(2)6
s内物体的位移大小。
答案：0~2
s内物体的位移x1=t1=2
m,
2~4
s内物体的位移x2=t2=
m,
由周期性可知4~6
s内和0~2
s内位移相等。
所以6
s内物体的位移x=2x1+x2=
m。
11.(2019·上海实验单元检测)如图5-实-2-8所示,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阻力大小不变,g取10
m/s2。
图5-实-2-8
(1)第一次试飞,飞行器飞行t1=8
s时到达高度H=64
m。求飞行器所受阻力Ff的大小;
答案：由H=a得a=2
m/s2,
由F-Ff-mg=ma得Ff=4
N。
(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。求飞行器能达到的最大高度h。
答案：前6
s向上做匀加速运动,
最大速度v=at2=12
m/s,
上升的高度h1=a=36
m,
然后向上做匀减速运动,设加速度为a2。
加速度Ff+mg=ma2,解得a2=12
m/s2,
上升的高度h2==6
m。
所以上升的最大高度h=h1+h2=42
m。
(3)为了使飞行器不致坠落到地面,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3。
答案：设失去升力下降阶段加速度为a3;恢复升力后加速度为a4,恢复升力时速度为v3,
由牛顿第二定律得mg-f=ma3,F+f-mg=ma4,由位置关系有+=h,且v3=a3t3,
解得t3=
s=2.1
s。
12.(2019·山东沂南一中月考)质量为10
kg的物体在F=200
N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,与水平地面的夹角θ=37°,如图5-实-2-9所示。力F作用2
s后撤去,物体在斜面上继续上滑了1.25
s后,速度减为零。求:物体与斜面间的动摩擦因数μ和物体的总位移x。(已知sin
37°=0.6,cos
37°=0.8,g=10
m/s2)
图5-实-2-9
答案：设加速过程的加速度大小为a1,撤去力F后加速度大小变为a2,根据速度条件有:a1t1=a2t2,
有力F作用时,对物体受力分析并建立直角坐标系如图甲所示。
甲
乙
由牛顿第二定律可得:
沿斜面方向:
Fcos
θ-mgsin
θ-Ff1=ma1,
垂直斜面方向:
FN1=(mgcos
θ+Fsin
θ),
滑动摩擦力Ff1=μFN1,
撤去力F后,对物体受力分析如图乙所示。
由牛顿第二定律得:
沿斜面方向:
-mgsin
θ-Ff2=-ma2,
Ff2=μFN2=μmgcos
θ,
联立各式,代入数据得:
a2=8
m/s2,a1=5
m/s2,μ=0.25,
物体运动的总位移x=a1+a2,
解得x=16.25
m。
-
8
-