人教版必修1 4.7用牛顿运动定律解决问题（二） 作业.docx

课时训练22用牛顿运动定律解决问题(二)题组一共点力作用下的平衡1.物体在共点力作用下,下列说法中正确的是() a.物体的速度在某一时刻等于零时,物体就一定处于平衡状态b.物体相对另一物体保持静止时,物体一定处于平衡状态c.物体所受合力为零时,就一定处于平衡状态d.物体做匀加速运动时,物体处于平衡状态解析:处于平衡状态的物体,从运动形式上是处于静止或匀速直线运动状态,从受力上来看,物体所受合外力为零。某一时刻速度为零的物体,受力不一定为零,故不一定处于平衡状态,a错;物体相对于另一物体静止时,该物体不一定静止,如当另一物体做变速运动时,该物体也做变速运动,此物体处于非平衡状态,故b错;c选项符合平衡条件的判断,为正确选项;物体做匀加速运动,所受合力不为零,故不是平衡状态,d错。答案:c2.如图所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向的夹角都为45,日光灯保持水平,所受重力为g,左右两绳的拉力大小分别为()a.g和gb.g和gc.g和gd.g和g解析:由对称性可知两绳的拉力大小应相等,所以排除c选项;由平衡条件可知竖直方向上2fcos 45=g,f=g,选项b正确。答案:b3.(多选)如图所示,电灯悬挂于两墙壁之间,更换水平绳oa使连接点a向上移动,而保持o点的位置不变,则a点向上移动时()a.绳ob的拉力逐渐增大b.绳ob的拉力逐渐减小c.绳oa的拉力先增大后减小d.绳oa的拉力先减小后增大解析:该题是动态平衡问题,取结点o为研究对象,绳oa、ob的拉力的合力f与灯的重力g大小相等、方向相反,始终不变。由平行四边形定则画出矢量图如图所示。由图可知,在a点上移的过程中,先变小后增大,一直减小,故选b、d。答案:bd题组二超重和失重4.下列四个实验中,能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是()a.用天平测量物体的质量b.用弹簧测力计测物体的重力c.用温度计测舱内的温度d.用水银气压计测舱内气体的压强解析:绕地球飞行的太空实验舱处于完全失重状态,处于其中的物体也处于完全失重状态,物体对水平支持物没有压力,对悬挂物没有拉力。用天平测量物体质量时,利用的是物体和砝码对盘的压力产生的力矩,压力为0时,力矩也为零,因此在太空实验舱内不能完成。同理,水银气压计也不能测出舱内压强。物体处于失重状态时,对悬挂物没有拉力,因此弹簧测力计不能测出物体的重力。温度计是利用了热胀冷缩的性质,因此可以测出舱内温度。故只有选项c正确。答案:c5.下列说法中正确的是()a.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态b.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态c.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态d.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态解析:当加速度方向竖直向下时,物体处于失重状态;当加速度方向竖直向上时,物体处于超重状态。蹦床运动员在空中上升和下降的过程中加速度方向均竖直向下,且a=g,为完全失重状态,所以b项正确。而a、c、d三项中运动员均为平衡状态,f=mg,既不超重也不失重。答案:b6.如图所示,一个盛水的容器底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水,假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动,且忽略空气阻力,则()a.容器自由下落时,小孔向下漏水b.将容器竖直向上抛出,容器向上运动时,小孔向下漏水;容器向下运动时,小孔不向下漏水c.将容器水平抛出,容器在运动中小孔向下漏水d.将容器斜向上抛出,容器在运动中小孔不向下漏水解析:题中几种运动,对整体分析,都只受重力作用,运动加速度为g,方向向下,容器中的水处于完全失重,对容器底部无压力。故在底部的小孔处水不会漏出。答案:d7.某人在地面上最多能举起60 kg的物体,而在一个加速下降的电梯里最多能举起80 kg的物体。求:(1)此电梯的加速度为多大?(2)若电梯以此加速度上升,则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少?(g取10 m/s2)解析:(1)站在地面上的人,最大举力f=m1g=6010 n=600 n在加速下降的电梯内,人的最大举力f仍为 600 n,由牛顿第二定律得m2g-f=m2a所以加速度a=g-=(10-) m/s2=2.5 m/s2。(2)在加速上升的电梯里,人的举力不变,同理得f-m3g=m3a所以m3= kg=48 kg。答案:(1)2.5 m/s2(2)48 kg(建议用时:30分钟)1.(多选)下列几种情况中,物体处于平衡状态的是() a.静止在粗糙平面上的物体b.沿光滑斜面自由下滑的物体c.竖直上抛的物体在到达最高点时d.在不光滑的水平面上做匀速直线运动的木块解析:物体处于平衡状态的条件是所受合力为零,其表现为静止或匀速直线运动,因而a、d两项正确。又因沿斜面自由下滑的物体,其加速度为a=gsin ;上抛运动的物体在最高点时v=0,但a=g,并非平衡状态,故b、c两项错误。答案:ad2.如图所示,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑,斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力()a.等于零b.不为零,方向向右c.不为零,方向向左d.不为零,v0较大时方向向左,v0较小时方向向右解析:物块匀速下滑,由平衡条件可知物体受到斜劈的作用力的合力竖直向上,根据牛顿第三定律可知物块对斜劈的作用力的合力竖直向下,故斜劈没有相对地面运动的趋势,即不受地面对它的摩擦力,选项a正确。答案:a3.某物体受四个力的作用而处于静止状态,保持其他三个力的大小和方向均不变,使另一个大小为f的力的方向转过90,则欲使物体仍保持静止状态,必须再加上一个大小为多少的力()a.fb.fc.2fd.3f解析:物体受四个力作用而处于静止状态时,f与其余三个力的合力等大、反向,设为f,当f转过90时,f与f夹角为90,又f=f,两力的合力f合=f,故需加一个大小为f的力。答案:b4.如图所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机。三脚架的三根轻质支架等长,与竖直方向均成30角,则每根支架承受的压力大小为()a.mgb.mgc.mgd.mg解析:设每根支架对照相机的支持力大小均为fn,由受力平衡得3fncos 30=mg,解得fn=mg,由牛顿第三定律可知支架承受的压力大小也为mg,选项d正确。答案:d5.如图所示,在托盘测力计上放一个重力为5 n的斜木块,斜木块的斜面倾角为37,现将一个重量为5 n的小铁块无摩擦地从斜面顶端滑下,在小铁块下滑的过程中,测力计的示数为(g取10 n/kg)()a.8.2 nb.7 nc.7.4 nd.10 n解析:小铁块对斜面压力的竖直分量和斜面的重力之和是对托盘的压力fn=gcos 37sin 37+mg=(50.80.6+5) n=7.4 n,小铁块对斜面压力的水平分量产生对托盘的水平方向的静摩擦力,从而在托盘与测力计的水平的接触杆间产生弹力,而不能测量,甚至影响测量,故c正确。答案:c6.(多选)在由静止开始向上运动的电梯里,某同学把一测量加速度的小探头(重力不计)固定在一个质量为 1 kg 的手提包上进入电梯,到达某一楼层后停止。该同学将采集到的数据分析处理后列在下表中:物理模型匀加速直线运动匀速直线运动匀减速直线运动时间段(s)3.083.0加速度(m/s2)0.400-0.40为此,该同学在计算机上画出了很多图象,请你根据上表数据和所学知识判断下列所示的图象(设f为手提包受到的拉力,g取9.8 m/s2)中正确的是()解析:由题意可知,电梯在14 s内一直向上运动,位移x一直增大,故选项d错误;前3 s做匀加速直线运动,最后3 s做匀减速直线运动,加速度大小不随时间改变,故选项b错误,选项a正确;由f1-mg=ma1,f1=m(g+a1)=10.2 n,中间8 s内,f2=mg=9.8 n,最后3 s内,f3-mg=ma2,f3=m(g+a2)=9.4 n,故选项c正确。答案:ac7.(多选)原来做匀速运动的升降机内,有一被伸长的弹簧拉住的具有一定质量的物体a,物体a静止在地板上,如图所示。现发现物体a突然被弹簧拉向右方,由此可判断,此时升降机的运动情况可能是()a.加速上升b.减速上升c.加速下降d.减速下降解析:升降机匀速运动时,物体a静止在升降机的地板上,说明物体a受到的静摩擦力与弹簧的拉力平衡。物体a突然被弹簧拉向右方,说明摩擦力减小,其原因只能是物体a与地板间的正压力减小,物体a处于失重状态,具有向下的加速度,即升降机可能减速上升或加速下降。答案:bc8.半圆柱体p放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板mn,在p和mn之间放有一个光滑均匀的小圆柱体q,整个装置处于静止状态,如图所示是这个装置的截面图,若用外力使mn保持竖直且缓慢地向右移动,在q落到地面以前,发现p始终保持静止。在此过程中,下列说法中正确的是()a.mn对q的弹力逐渐减小b.q所受的合力逐渐增大c.地面对p的摩擦力逐渐增大d.p、q间的弹力先减小后增大解析:对q进行受力分析如图所示,q受重力(g)、p对它的支持力(fn)、挡板对它的弹力(f)。fn=,f=gtan 。当mn保持竖直且缓慢地向右移动时,变大,fn、f均变大,但q所受合力为0,故选项a、b、d均错;将p、q看作一个整体,因水平方向挡板对它们的弹力f变大,故地面对p的摩擦力逐渐增大,选项c正确。答案:c9.某人在a=2 m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1=75 kg的物体,则此人在地面上最多可举起多大质量的物体?若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2=50 kg的物体,则此升降机上升的加速度为多大?(g取10 m/s2)解析:设此人在地面上的最大“举力”是f,那么他在以不同的加速度运动的升降机中最大“举力”仍为f,以物体为研究对象进行受力分析,物体的受力示意图如图所示,且物体运动的加速度和升降机相同。当升降机以加速度a1=2 m/s2匀加速下降时,对物体有m1g-f=m1a1,f=m1(g-a1),得f=75(10-2) n=600 n。设人在地面上最多可举起质量为m0的物体,则f=m0g,m0= kg=60 kg。当升降机以a2匀加速上升时,对物体有f-m2g=m2a2,a2=-g= m/s2=2 m/s2。所以升降机匀加速上升的加速度大小为2 m/s2。答案:60 kg2 m/s210.如图所示,用不可伸长的轻绳ac和bc吊起一质量不计的沙袋,绳ac和bc与天花板的夹角分别为60和30。现缓慢往沙袋中注入沙子。重力加速度g取10 m/s2。(1)当注入沙袋中的沙子质量m=10 kg时,求绳ac和bc上的拉力大小fac和