《牛顿运动定律的案例分析》同步练习2

5 45 4牛顿运动定律的案例分析牛顿运动定律的案例分析 一 选择题 1 如右图所示 站在自动扶梯上的人随扶梯向上做加速运动 研究人受到的摩擦力和 支持力 可知 A 摩擦力为零 B 摩擦力的方向水平向左 支持力比人的重力小 C 摩擦力的方向水平向左 支持力和人的重力大小相等 D 摩擦力水平向右 支持力比人的重力大 答案 D 2 一辆空车和一辆满载货物的同型号汽车 在同一路面上以相同的速度向同一方向行 驶 两辆汽车同时紧急刹车后 即车轮不滚动只滑动 以下说法正确的是 A 满载货物的汽车由于惯性大 滑行距离较大 B 满载货物的汽车由于受的摩擦力较大 滑行距离较小 C 两辆汽车滑行的距离相同 D 满载货物的汽车比空车先停下来 答案 C 3 如右图所示 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 在人和车一起向左加速运动的过程中 下列说法正确的是 A 人一定受到向右的摩擦力 B 人可能受到向右的摩擦力 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 BC 4 搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车 当力沿斜面向上 大小为F时 物体的 加速度为a1 若保持力的方向不变 大小变为2F时 物体的加速度为a2 则 A a1 a2 B a1 a2 2a1 C a2 2a1 D a2 2a1 解析 设总的阻力为F 第一次推时F F ma1 式子两边同乘以2 得2F 2F m 2a1第二次推时 2F F ma2 比较两个式子可以看出a2 2a1 所以D正确 答案 D 5 质量为m的木块位于粗糙水平面上 若用大小为F的水平恒力拉木块 其加速度为a 当拉力方向不变 大小为2F时 木块的加速度为a 则 A a a B a 2a D a 2a 解析 设木块与桌面的动摩擦因数为 受力分析如下图所示 则 F f ma F mg ma 2F mg ma 式 式得 2F 2 mg 2ma 与 式比较有 2F mg 2F 2 mg 所以ma 2ma 即a 2a 答案 C 6 某同学为了探究物体与斜面间的动摩擦因数进行了如下实验 取一质量为m的物体 使其在沿斜面方向的推力作用下向上运动如图甲所示 通过力传感器得到推力随时间变化 的规律如图乙所示 通过频闪照相处理后得出速度随时间变化的规律如图丙所示 若已知 斜面的倾角 30 取重力加速度g 10 m s2 则由此可得 A 物体的质量为3 kg B 物体与斜面间的动摩擦因数为 3 9 C 撤去推力F后 物体将做匀减速运动 最后可以静止在斜面上 D 撤去推力F后 物体下滑时的加速度为 m s2 10 3 解析 在0 2 s由速度图象可得 a 0 5 m s2 由力的图象可知 2 s后 v t 匀速 合外力为零 推力等于阻力 故0 2 s内的合外力F合 21 5 N 20 N 1 5 N 由 牛顿第二定律可得 m kg 3 kg 故选项A正确 由匀速时F推 mgsin m F合 a 1 5 0 5 gcos 代入数据可得 所以选项B正确 撤去推力F后 物体先做匀减速运动到 3 9 速度为零 之后所受合外力为F 合 mgsin mgcos 10 N 0 所以物体将下滑 下滑时的加速度为 a m s2 故选项C错 D对 所以正确选项为ABD F 合 m 10 3 答案 ABD 7 某学校研究性学习小组的同学利用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻 的瞬时速度 如图所示为一同学通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v t图 已知滑块的 质量m 0 5 kg 足够长的斜面的倾角 37 sin 37 0 6 cos 37 0 8 g取10 m s2 则下列说法正确的是 A 滑块冲上斜面过程中加速度大小为12 m s2 B 滑块与斜面间的动摩擦因数为0 75 C 滑块最后还能返回斜面底端 D 滑块最后停在斜面某个位置 解析 滑块的加速度a m s2 12 m s2 A正确 滑块在冲上斜面过 v t 0 6 0 5 程中mgsin mgcos ma 0 75 B正确 滑块速度减小到零 12 10 0 6 10 0 8 时 重力的分力小于最大静摩擦力 不能再下滑 滑块最后停在斜面某个位置 C错误 D 正确 答案 ABD 二 非选择题 8 物理公式在确定物理量数量关系的同时 也确定了物理量间的单位关系 下面给出 的关系式中 l是长度 v是速度 m是质量 g是重力加速度 这些量都用国际单位制中的 单位 试判断下列表达式的单位 并指出这些单位所对应的物理量的名称 1 单位是 物理量名称是 l g 2 单位是 物理量名称是 v2 l 3 m单位是 物理量名称是 v2 l 解析 在表达式中 各物理量都代入其国际单位进行判断 有 1 s 物理量名称是时间 l g m m s2 2 m s2 物理量名称是加速度 v2 l m s 2 m 3 m kg kg m s2 N 物理量名称是力 v2 l m s 2 m 答案 1 s 时间 2 m s2 加速度 3 N 力 9 如右图所示 甲船及人的总质量为m1 乙船及人的总质量为m2 已知m1 2m2 甲 乙两船上的人各拉着水平轻绳的一端对绳施力 设甲船上的人施力为F1 乙船上的人施力 为F2 甲 乙两船原来都静止在水面上 不考虑水对船的阻力 甲船产生的加速度大小为a 1 乙船产生的加速度大小为a2 则F1 F2 a1 a2 解析 由牛顿第三定律可知力的大小应满足关系式F 1 F1 F 2 F2 所以F 1 F 2 分别对甲 乙船应用牛顿第二定律得 a1 a2 F 1 m1 F 2 m2 由于m1 2m2 所以a1 a2 1 2 故F1 F2 1 1 a1 a2 1 2 答案 1 1 1 2 10 完整的撑杆跳高过程可以简化成如图所示的三个阶段 持杆助跑 撑杆起跳上升 越杆下落 在第二十九届北京奥运会比赛中 俄罗斯女运动员伊辛巴耶娃以5 05 m的成 绩打破世界纪录 设伊辛巴耶娃从静止开始以加速度a 1 25 m s2匀加速助跑 速度达到v 9 0 m s时撑杆起跳 到达最高点时过杆的速度不计 过杆后做自由落体运动 重心下降 h2 4 05 m时身体接触软垫 从接触软垫到速度减为零的时间t 0 90 s 己知伊辛巴耶娃 的质量m 65 kg 重力加速度g取10 m s2 不计空气的阻力 求 1 伊辛巴耶娃起跳前的助跑距离 2 假设伊辛巴耶娃从接触软垫到速度减为零的过程中做匀减速运动 求软垫对她的作 用力大小 解析 1 设助跑距离为x 由运动学公式v2 2ax 解得x 32 4 m v2 2a 2 运动员过杆后做自由落体运动 设接触软垫时的速度为v 由运动学公式有 v 2 2gh2 设软垫对运动员的作用力为F 由牛顿第二定律得 F mg ma 由运动学公式a 解得F 1 300 N v t 答案 1 32 4 m 2 1 300 N 11 一根质量为M的木棒 上端用绳系在天花板上 棒上有一质量为m的猴子 如右图 所示 如将绳子剪断 猴子沿棒向上爬 仍保持与地面间的高度不变 求这时木棒下落的 加速度 解析 解法一 以棒和猴子分别为研究对象 作其受力如右图所示 在竖直方向 上 对猴子有mg f 对木棒有Mg f Ma 由以上两式可得a M m g M 解法二 木棒和猴子所受的重力为 M m g 猴子对地的高度不变 其加速度为零 故 重力提供木棒做加速运动所需的外力 由牛顿第二定律有 M m g Ma a M m g M 答案 g M m M 12 为了安全 在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离 我国公安部门规定 高 速公路上行驶的汽车的安全距离为200 m 汽车行驶的最高速度为120 km h 请你根据下面 提供的资料 通过计算来说明安全距离为200 m的理论依据 取g 10 m s2 资料一 驾驶员的反应时间在0 3 0 6 s之间 资料二 各种路面与轮胎之间的动摩擦因数如下表 路面动摩擦因数 干沥青与混凝土路面0 7 0 8 干碎石路面0 6 0 7 湿沥青与混凝土路面0 32 0 4 1 在计算时驾驶员的反应时间 路面与轮胎之间的动摩擦因数应各取多少 2 通过你的计算来说明200 m为必要的安全距离 解析 1 取最长的反应时间0 6 s 最小的动摩擦因数0 32 2 根据牛顿第二定律 汽车刹车时的加速度 a g 0 32 10 m s2 3 2