第1讲牛顿运动定律及其应用

1、第1讲牛顿运动定律及其应用(链接配餐P15)1.(牛顿第一定律和惯性)(2019年福建泉州五中一模)下列说法正确的是()。A.飞机投弹时,当目标在飞机的正下方时投下炸弹,能击中目标B.地球自西向东自转,你向上跳起来后,还会落到原地C.在月球上举重比在地球上容易,所以质量相同的物体在月球上的惯性比在地球上的大D.向上抛出的物体,在空中向上运动时,肯定受到了向上的作用力【解析】因为惯性,在理想条件下,投下的炸弹会以它离开飞机瞬间的速度继续向前飞行,直到落地,A项错误。人没跳起来的时候,具有跟地球相同的旋转速度,即一起按照一定的速度自西向东自转,跳起来后,因为惯性,人依然具有这个旋转的速度,也就是地

2、球和人在水平方向上是相对静止的,所以,落下来之后依然是在原地,B项正确。惯性大小只与质量有关,所以物体在月球上的惯性与在地球上是相同的,之所以举重容易是因为物体受到的引力减小,C项错误。向上抛出的物体,获得了一个向上的初速度,由于惯性,它将保持向上运动的状态,D项错误。【答案】B2.(作用力、反作用力与平衡力)(2019年河南洛阳检测)(多选)如图所示,某人用手托着苹果,苹果处于静止状态,则()。A.手所受压力是由苹果的形变而产生的B.手所受压力和手对苹果的支持力是一对平衡力C.苹果所受重力和手对苹果的支持力是一对平衡力D.苹果所受重力和苹果对手的压力是作用力和反作用力【解析】苹果对手的压力是

3、由苹果发生形变而产生的,A项正确;手所受压力和手对苹果的支持力是一对作用力与反作用力,B项错误;苹果所受重力和手对苹果的支持力都作用在苹果上,大小相等,方向相反,是一对平衡力,C项正确;苹果对手的压力是由苹果的形变而产生的,是苹果与手之间的作用,而重力是由地球的吸引而产生的,是苹果与地球的相互作用,D项错误。【答案】AC3. (牛顿第三定律)(2019年河北省邢台市质检)一个箱子放在水平地面上,箱内有一固定的竖直杆,在杆上套着一个环,箱与杆的总质量为M,环的质量为m,如图所示。已知环沿杆匀加速下滑时,环与杆间的摩擦力大小为Ff,则此时箱子对地面的压力大小为()。A.Mg+FfB.Mg-FfC.

4、Mg+mgD.Mg-mg【解析】环在竖直方向上受重力及箱子内的杆给它的竖直向上的摩擦力Ff,受力情况如图甲所示,由牛顿第三定律可知,环同时给杆一个竖直向下的摩擦力Ff,故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力FN及环给它的摩擦力Ff,受力情况如图乙所示,由于箱子处于平衡状态,可得FN=Ff+Mg=Ff+Mg。根据牛顿第三定律可知,箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力,即FN=Mg+Ff,A项正确。【答案】A4.(牛顿第二定律)(2019年温州四校联考)(多选)质量分别为M和m的两物块A、B形状相同,将它们用轻绳跨过光滑定滑轮连接。如图1所示,绳子平行于倾角为的斜面,A恰好能静止在斜面

5、上,不考虑两物块与斜面之间的摩擦,若互换两物块的位置,按图2放置,然后释放A。已知斜面固定,重力加速度大小为g,则()。A.此时轻绳的拉力大小为mgB.此时轻绳的拉力大小为MgC.此时A运动的加速度大小为(1-sin2)gD.此时A运动的加速度大小为M-mMg【解析】第一次按题图1放置时A静止,则由平衡条件可得Mgsin =mg,第二次按题图2放置时,对A、B整体,由牛顿第二定律有Mg-mgsin =(m+M)a,联立得a=(1-sin )g=M-mMg,对B,由牛顿第二定律有T-mgsin =ma,解得T=mg,A、D两项正确,B、C两项错误。【答案】AD5.(超重、失重状态,牛顿第二定律)

6、(2019年浙江嘉兴模拟)(多选)如图所示是我国首次立式风洞的跳伞实验,风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”。此过程中()。A.地球对人的吸引力和人对地球的吸引力大小相等B.人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力C.人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小D.人被向上“托起”时处于超重状态【解析】地球对人的吸引力和人对地球的吸引力是一对相互作用力,大小相等、方向相反,A项正确;相互作用力是两个物体间的相互作用,而人受到的重力和人受到气流的力涉及人、地球、气流三个物体,不是一对相互作用力,B项错误;由于风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”,在竖直方向上合力不为零,

7、所以人受到的重力大小不等于气流对人的作用力大小,C项错误;人被向上“托起”时加速度向上,处于超重状态,D项正确。【答案】AD6.(由运动分析物体的受力、牛顿第二定律)(2019年杭州二中月考)(多选)如图所示,总质量为460 kg的热气球,从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2,当热气球上升到180 m时,它以5 m/s的速度向上匀速运动,若离开地面后热气球所受浮力保持不变,上升过程中热气球总质量不变,重力加速度g=10 m/s2。关于热气球,下列说法正确的是()。A.所受浮力大小为4830 NB.加速上升过程中所受空气阻力保持不变C.从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/sD

8、.以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N【解析】刚开始上升时,空气阻力为零,F浮-mg=ma,解得F浮=m(g+a)=4830 N,A项正确;加速上升过程,若保持加速度不变,则热气球上升到180 m时,速度v=2ah=65 m/s5 m/s,所以热气球做加速度减小的加速直线运动,上升10 s后的速度vat=5 m/s,C项错误;再由F浮-F阻-mg=ma可知空气阻力F阻增大,B项错误;匀速上升时,F浮=F阻+mg,所以F阻=F浮-mg=230 N,D项正确。【答案】AD7.(由物体的受力分析运动、牛顿第二定律)(2019年山东威海一中质检)以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开

9、始计时,一个物体所受空气阻力可忽略,另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比,下列用虚线和实线描述两物体运动的v-t图象可能正确的是()。【解析】受空气阻力作用的物体,上升过程,有mg+kv=ma,得a=g+kmv,v减小,a减小,A项错误。到达最高点时v=0,a=g,即两图线与t轴相交时斜率相等,D项正确。【答案】D8.(牛顿第二定律与图象)(2019年贵州省黔东南州模拟)(多选)一物体在水平方向的拉力作用下,在粗糙的水平面上做直线运动,水平拉力F及运动速度v随时间t变化的图线分别如图1、2所示,取重力加速度g=10 m/s2,则()。A.前2 s内物体运动的加速度为2 m/s2B.前4 s

10、内物体运动的位移大小为8 mC.物体的质量为2 kgD.物体与地面间的动摩擦因数为0.1【解析】根据速度图象的斜率等于加速度可知,前2 s内物体的运动加速度a=vt=2 m/s2,A项正确;前4 s内物体的位移x=1224+24m=12 m,B项错误;根据牛顿第二定律得,前2 s内F1-mg=ma,后2 s内F2=mg,由图可知F1=15 N,F2=5 N,解得m=5 kg,=0.1,C项错误,D项正确。【答案】AD9.(由图象分析物体的受力)(2019年安徽高三联合质检)(多选)如图1所示,物体最初静止在倾角=30的足够长的固定斜面上,受到平行斜面向下的力F的作用,力F随时间变化的图象如图2

11、所示,开始运动2 s后物体以2 m/s的速度匀速运动,下列说法正确的是(g取10 m/s2)()。A.物体的质量m=1 kgB.物体的质量m=2 kgC.物体与斜面间的动摩擦因数=33D.物体与斜面间的动摩擦因数=7315【解析】由开始运动2 s后物体以2 m/s的速度匀速运动,可知02 s内物体的加速度大小a=1 m/s2;在02 s内,对物体应用牛顿第二定律有F1+mgsin 30-mgcos 30=ma,2 s 后由平衡条件有F2+mgsin 30-mgcos 30=0,联立解得m=1 kg,=7315,A、D两项正确。【答案】AD10.(共点力平衡、牛顿第二定律)(2019年湖北黄石高

12、三质检)如图所示,轻弹簧两端分别拴接了质量均为m的小球A、B,拴接小球的细线固定在天花板上,两小球静止,两细线与水平方向的夹角=30,弹簧水平,重力加速度为g,则以下说法中正确的是()。A.细线拉力的大小为mgB.弹簧弹力的大小为32mgC.剪断左侧细线的瞬间,小球A的加速度大小为2gD.剪断左侧细线的瞬间,小球B的加速度为零【解析】对小球A分析,由共点力平衡条件得,弹簧的弹力F=3mg,细线的拉力为2mg,A、B两项错误;剪断左侧细线的瞬间,弹簧的弹力不变,小球A所受的合力F合=2mg,根据牛顿第二定律得a=2g,小球B受力不变,合力仍然为零,所以小球B的加速度为零,C、D两项正确。【答案】

13、CD11.(先整体后隔离法的应用)(2019年山西省晋城联考)(多选)如图所示,质量分别为m1和m2的物体A和B,置于光滑的水平面上,当水平力F作用于左端A上,两物体一起做匀加速运动时,A、B间作用力大小为F1,当水平力F作用于右端B上 ,两物体一起做匀加速运动时,A、B间作用力大小为F2,则()。A.在两次作用过程中,物体的加速度的大小相等 B.在两次作用过程中,F1+F20.4 m,所以小物块不能返回到A点,停止运动时离B点的距离为0.4 m。【答案】(1)11 N(2)0.5 s(3)不能返回到A点,停止运动时离B点的距离为0.4 m1.(2019年全国卷,T20)(多选)如图1所示,物

14、块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平。t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4 s时撤去外力。细绳对物块的拉力f 随时间t变化的关系如图2所示,木板的速度v与时间t的关系如图3所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10 m/s2。由题给数据可以得出()。A.木板的质量为1 kgB.2 s4 s内,力F的大小为0.4 NC.02 s内,力F的大小保持不变D.物块与木板之间的动摩擦因数为0.2【解析】结合图2和图3可判断出02 s内物块和木板还未发生相对滑动,它们之间的摩擦力为静摩擦力,此过程力F大小等于f,故F在此过程中是

15、变力,C项错误;2 s5 s内木板与物块发生相对滑动,摩擦力转变为滑动摩擦力,由牛顿运动定律,对木板在2 s4 s有F-f=ma1,对木板在4 s5 s有f=ma2,又由速度图象知a1=a2=0.2 m/s2,可解出木板质量m=1 kg,2 s4 s 内的力F=0.4 N,A、B两项正确;由于不知道物块的质量,所以无法计算它们之间的动摩擦因数,D项错误。【答案】AB2.(2018年全国卷,T15)如图所示,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块P,系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上,使其向上做匀加速直线运动。以x表示P离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列表示F和x之间关

16、系的图象可能正确的是()。ABCD【解析】设物块P静止时,弹簧的长度为x0,物块P受重力mg、弹簧弹力k(l-x0-x)及力F,如图所示。根据牛顿第二定律,得F+k(l-x0-x)-mg=ma,且k(l-x0)=mg,故F=kx+ma。根据数学知识知F-x图象是纵截距为ma的一次函数图象。【答案】A3.(2016年上海卷,T4)如图所示,顶端固定着小球的直杆固定在小车上,当小车向右做匀加速运动时,球所受合力的方向沿图中的()。A.OA方向B.OB方向C.OC方向D.OD方向【解析】据题意可知,小车向右做匀加速直线运动,由于球固定在杆上,而杆固定在小车上,则三者属于同一整体,根据整体法和隔离法分析可知,球和小车的加速度相同,所以球的加速度也应该向右,D项正确。【答案】D4.(2015年全国卷,T20)(多选)如图1所示,一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图线如图2所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量,则可求出()。A.斜面的倾角B.物块的质量C.物块与斜面间的动摩擦因数D.物块沿斜面向上滑行的最大高度【解析】由v-t图象可知物块沿斜面向上滑行时的加速度大小a=v0t1,根据牛顿第二定律得mgsin +mgcos =ma,即gs