《牛顿运动定律的案例分析》同步练习3.doc

5.4 牛顿运动定律的案例分析(一) 题组一从受力确定运动情况1粗糙水平面上的物体在水平拉力F作用下做匀加速直线运动，现使F不断减小，则在滑动过程中()A物体的加速度不断减小，速度不断增大B物体的加速度不断增大，速度不断减小C物体的加速度先变大再变小，速度先变小再变大D物体的加速度先变小再变大，速度先变大再变小答案D解析合力决定加速度的大小，滑动过程中物体所受合力是拉力和地面摩擦力的合力因为F逐渐减小，所以合力先减小后反向增大，而速度是增大还是减小与加速度的大小无关，而是要看加速度与速度的方向是否相同前一阶段加速度与速度方向同向，所以速度增大，后一阶段加速度与速度方向相反，所以速度减小，因此D正确2A、B两物体以相同的初速度滑上同一粗糙水平面，若两物体的质量为mAmB，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sA与sB相比为()AsAsB BsAsBCsAsB D不能确定答案A解析通过分析物体在水平面上滑行时的受力情况可以知道，物体滑行时受到的滑动摩擦力mg为合力，由牛顿第二定律知：mgma得：ag，可见：aAaB. 物体减速到零时滑行的距离最大，由运动学公式可得：v2aAsA，v2aBsB，又因为vAvB，aAaB.所以sAsB，A正确3假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比，未洒水时，车匀速行驶，洒水时它的运动将是()A做变加速运动B做初速度不为零的匀加速直线运动C做匀减速运动D继续保持匀速直线运动答案A解析akg，洒水时质量m减小，则a变大，所以洒水车做加速度变大的加速运动，故A正确4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()A7 m/s B14 m/sC10 m/s D20 m/s答案B解析设汽车刹车后滑动过程中的加速度大小为a，由牛顿第二定律得：mgma，解得：ag.由匀变速直线运动的速度位移关系式得v2as，可得汽车刹车前的速度为：v0 m/s14 m/s，因此B正确5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()Av7.5 m/s，a1.5 m/s2Bv4.5 m/s，a1.5 m/s2Cv4.5 m/s，a0D v7.5 m/s，a0答案C解析前3 s物体由静止开始做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：Fma，解得：a m/s21.5 m/s2，3 s末物体的速度为vtat1.53 m/s4.5 m/s；3 s后，力F消失，由牛顿第二定律可知加速度立即变为0，物体做匀速直线运动，所以5 s末的速度仍是3 s末的速度，即4.5 m/s，加速度为a0，故C正确题组二从运动情况确定受力6一个物体在水平恒力F的作用下，由静止开始在一个粗糙的水平面上运动，经过时间t，速度变为v，如果要使物体的速度变为2v，下列方法正确的是()A将水平恒力增加到2F，其他条件不变B将物体质量减小一半，其他条件不变C物体质量不变，水平恒力和作用时间都增为原来的两倍D将时间增加到原来的2倍，其他条件不变 答案D解析由牛顿第二定律得Fmgma，所以ag，对比A、B、C三项，均不能满足要求，故选项A、B、C均错，由vtat可得选项D对7某气枪子弹的射出速度达100 m/s，若气枪的枪膛长0.5 m，子弹的质量为20 g，若把子弹在枪膛内的运动看做匀变速直线运动，则高压气体对子弹的平均作用力为()A1102 N B2102 NC2105 N D2104 N答案B解析根据v2as，得a m/s21104 m/s2，从而得高压气体对子弹的作用力Fma201031104 N2102 N.8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)()A450 N B400 NC350 N D300 N答案C解析汽车的速度v090 km/h25 m/s设汽车匀减速的加速度大小为a，则a5 m/s2对乘客应用牛顿第二定律可得：Fma705 N350 N，所以C正确9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倍答案B解析由自由落体规律可知：v2gH缓冲减速过程：v2ah由牛顿第二定律列方程Fmgma解得Fmg(1H/h)5mg，故B正确题组三整体法和隔离法的应用10.两个叠加在一起的滑块，置于固定的、倾角为的斜面上，如图1所示，滑块A、B质量分别为M、m，A与斜面间的动摩擦因数为1，B与A之间的动摩擦因数为2，已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下，滑块B受到的摩擦力()图1A等于零 B方向沿斜面向上C大小等于1mgcos D大小等于2mgcos 答案BC解析把A、B两滑块作为一个整体，设其下滑加速度为a，由牛顿第二定律得(Mm)gsin 1(Mm)gcos (Mm)a，得ag(sin 1cos )，所以aa2 Ba1a2 Ca1a2 D无法确定答案C解析对M和m组成的整体，由牛顿第二定律有mg(Mm)a1，a1，另一端改为施加一竖直向下的恒力时，FmgMa2，a2，所以a1amg，对木板受力分析如图根据牛顿第二定律，得：F(Mm)gmgMaM得F(Mm)gmgMaM(Mm)gmgMg2(Mm)g，选项D正确6如图6所示，质量为m12 kg、m23 kg的物体用细绳连接放在水平面上，细绳仅能承受1 N的拉力，水平面光滑，为了使细绳不断而又使它们能一起获得最大加速度，则在向左水平施力和向右水平施力两种情况下，F的最大值是()图6 A向右，作用在m2上，F NB向右，作用在m2上，F2.5 NC向左，作用在m1上，F ND向左，作用在m1上，F2.5 N答案BC解析若水平力F1的方向向左，如图设最大加速度为a1，根据牛顿第二定律，对整体有：F1(m1m2)a1对m2有：Tm2a1所以F1T1 N N，C对，D错若水平力F2的方向向右，如图设最大加速度为a2，根据牛顿第二定律，对整体有：F2(m1m2)a2对m1有：Tm1a2所以F2T1 N2.5 NA错，B对7.如图7所示，质量为M的木箱置于水平地面上，在其内部顶壁固定一轻质弹簧，弹簧下端与质量为m的小球连接当小球上下振动的某个时刻，木箱恰好不离开地面，求此时小球的加速度图7答案ag，方向向下解析如图所示，对木箱受力分析有：FMg对小球受力分析有：mgFma又FF解得：ag，方向向下8如图8所示，一辆卡车后面用轻绳拖着质量为m的物体A，绳与水平面之间的夹角53，A与地面间的摩擦不计，求(sin 530.8)：图8(1)当卡车以加速度a1加速运动时，绳的拉力为mg，则A对地面的压力为多大？(2)当卡车的加速度a2g时，绳的拉力多大？方向如何？答案(1)mg(2) mg，方向与水平面成45角斜向上解析(1)设物体刚离开地面时，具有的加速度为a0对物体A进行受力分析，可得：ma0，则a0g因为a1a0，所以物体已离开地面设此时绳与地面成角Fmmg所以tan 1，45，即绳的拉力与水平面成45角斜向上题组三多过程问题9一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m2103 kg，汽车运动过程中所受阻力大小不变，求：(1)关闭发动机时汽车的速度大小；(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；(3)汽车牵引力的大小答案(1)4 m/s(2)4103 N(3)6103 N解析(1)汽车开始做匀加速直线运动s0t1 解得v04 m/s(2)关闭发动机后汽车减速过程的加速度a22 m/s2由牛顿第二定律有fma2解得f4103 N(3)设开始加速过程中汽车的加速度为a1s0a1t由牛顿第二定律有：Ffma1解得Ffma16103 N10物体以14.4 m/s的初速度从斜面底端冲上倾角为37的斜坡，到最高点后再滑下，如图9所示已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.15，求：图9(1)物体沿斜面上滑的最大位移；(2)物体沿斜面下滑的时间(已知sin 370.6，cos 370.8)答案(1)14.4 m(2)2.4 s解析(1)上升时加速度大小设为a1，由牛顿第二定律得：mgsin 37mgcos 37ma1解得a17.2 m/s2上滑最大位移为s代入数据得s14.4 m(2)下滑时加速度大小设为a2，由牛顿第二定律得：mgsin 37mgcos 37ma2解得a24.8 m/s2由sa2t2得下滑时间t s2.4 s11如图10所示，在海滨游乐场里有一场滑沙运动某人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始滑下，滑到斜坡底端B点后，沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来如果人和滑板的总质量m60 kg，滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为0.5，斜坡的倾角37(已知sin 370.6，cos 370.8)，斜坡与水平滑道间是平滑连接的，整个运动过程中空气阻力忽略不计，人从斜坡滑上水平滑道时没有速度损失，重力加速度g取10 m/s2.图10(1)人从斜坡上滑下的加速度为多大？(2)若由于场地的限制，水平滑道的最大距离BC为L20 m，则人从斜坡上滑下的距离AB应不超过多少？答案(1)2 m/s2(2)50 m解析(1)人在斜坡上受力如图所示，建立直角坐标系，设人在斜坡上滑下的加速度为a1，由牛顿第二定律得：mgsin f1ma1N1mgcos 0又f1N1联立解得a1g(sin cos )10(0.60.50.8) m/s22 m/s2. (2)人在水平滑道上受力如图所示，由牛顿第二定律得：f2ma2，N2mg0又f2N2联立解得a2g5 m/s2设人从斜坡上滑下的距离为LAB，对AB段和BC段分别由匀变速直线运动公式得：v202a1LAB，0v22a2L联立解得LAB50 m.12如图11所示，质量m2 kg的物体静止于水平地面的A处，A、B间距L20 m物体与地面间的动摩擦因数