-高中物理寒假作业4牛顿运动定律含解析

PAGEPAGE9牛顿运动定律1．如图，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之间关系的图象可能正确的是()【答案】A【解析】假设物块静止时弹簧的压缩量为x0，则由力的平衡条件可知kx0＝mg，在弹簧恢复原长前，当物块向上做匀加速直线运动时，由牛顿第二定律得F＋k(x0－x)－mg＝ma，由以上两式解得F＝kx＋ma，显然F和x为一次函数关系，且在F轴上有截距，则A正确，B、C、D错误。2．如图(a)，物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＝4s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(b)所示，木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取10m/s2。由题给数据可以得出()A．木板的质量为1kgB．2s～4s内，力F的大小为0.4NC．0～2s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【答案】AB【解析】本题考查牛顿运动定律的综合应用，以木板为研究对象，通过f－t与v－t图象对相应过程进行受力分析、运动分析，列方程解出相应的问题。分析知木板受到的摩擦力fʹ＝f。0～2s，木板静止，F＝fʹ，F逐渐增大，所以C错误。4s～5s，木板加速度大小a2＝0.2m/s2，对木板受力分析，fʹ＝ma2＝0.2N，得m＝1kg，所以A正确。2s～4s，对木板有F－fʹ＝ma1，F＝fʹ＋ma1＝0.4N，所以B正确。由于无法确定物块的质量，则尽管知道滑动摩擦力大小，仍无法确定物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。1．在物理学史上，正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是()A．亚里士多德、伽利略 B．伽利略、牛顿C．伽利略、爱因斯坦 D．亚里士多德、牛顿2．关于惯性，下列说法正确的是()A．在宇宙飞船内，由于物体完全失重，所以物体的惯性消失B．跳远运动员助跑是为了增大速度从而增大惯性C．物体在月球上的惯性只是它在地球上的eq\f(1,6)D．质量是物体惯性的量度，惯性与速度及物体的受力情况无关3．kg和s是国际单位制两个基本单位的符号，这两个基本单位对应的物理量是()A．质量和时间 B．质量和位移C．重力和时间 D．重力和位移4．2020年11月24日，中国用长征五号遥五运载火箭成功发射嫦娥五号探测器，并将其送入预定轨道

。设近地加速时，火箭以5g的加速度匀加速上升，g为重力加速度。则质量为m的探测器对火箭的压力为()A．6mgB．5mgC．4mgD．mg5．轻弹簧上端固定，下端挂一重物，平衡时弹簧伸长了4cm。若将重物向下拉1cm后放手，则重物在刚释放的瞬间的加速度是()A．2.5m/s2B．7.5m/s2C．10m/s2D．12.5m/s26．(多选)如图所示，一木块在光滑水平面上受一恒力F作用，前方固定一足够长的水平轻弹簧，则当木块接触弹簧后，下列判断正确的是()A．木块立即做减速运动B．木块在一段时间内速度仍增大C．当F等于弹簧弹力时，木块速度最大D．弹簧压缩量最大时，木块速度为零但加速度不为零7．(多选)利用传感器和计算机可以研究力的大小变化情况，实验时让某同学从桌子上跳下，自由下落H后双脚触地，他顺势弯曲双腿，他的重心又下降了h.计算机显示该同学受到地面支持力FN随时间变化的图象如图7所示．根据图象提供的信息，以下判断正确的是()A．在0至t2时间内该同学处于失重状态B．在t2至t3时间内该同学处于超重状态C．t3时刻该同学的加速度为零D．在t3至t4时间内该同学的重心继续下降8．如图，物块A和B的质量分别为4m和m，开始A、B均静止，细绳拉直，在竖直向上拉力F＝6mg作用下，动滑轮竖直向上加速运动。已知动滑轮质量忽略不计，动滑轮半径很小，不考虑绳与滑轮之间的摩擦，细绳足够长，在滑轮向上运动过程中，物块A和B的加速度分别为()A．aA＝eq\f(1,2)g，aB＝5g B．aA＝aB＝eq\f(1,5)gC．aA＝eq\f(1,4)g，aB＝3g D．aA＝0，aB＝2g9．(多选)如图所示，质量均为m的A、B两物块置于水平地面上，物块与地面间的动摩擦因数均为μ，物块间用一水平轻绳相连，绳中无拉力。现用水平力F向右拉物块A，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度为g。下列说法中正确的是()A．当0＜F≤μmg时，绳中拉力为0B．当μmg＜F≤2μmg时，绳中拉力为F－μmgC．当F＞2μmg时，绳中拉力为eq\f(F,2)D．无论F多大，绳中拉力都不可能等于eq\f(F,3)10．某探究学习小组的同学们要验证“牛顿运动定律”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图中未画出)。(1)该实验中小车所受的合力________(选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数，该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？________。(选填“需要”或“不需要”)(2)实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度l，光电门1和2的中心距离为x.某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g，则该实验要验证的关系式是________________。11．太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境，人类可以利用这样的天然实验室制造出没有内部缺陷的晶体，生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝．假如未来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动，飞船由6000m的高空静止下落，可以获得持续25s之久的失重状态，你在这段时间里可以进行关于微重力影响的实验．已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的0.04倍，重力加速度g取10m/s2，试求：(1)飞船在失重状态下的加速度大小；(2)飞船在微重力状态中下落的距离。12．两物块A、B并排放在水平地面上，且两物块接触面为竖直面，现用一水平推力F作用在物块A上，使A、B由静止开始一起向右做匀加速运动，如图甲所示，在A、B的速度达到6m/s时，撤去推力F。已知A、B质量分别为mA＝1kg、mB＝3kg，A与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.3，B与地面没有摩擦，B物块运动的v－t图像如图乙所示。取g＝10m/s2，求：(1)推力F的大小；(2)A物块刚停止运动时，物块A、B之间的距离。13．如图所示，一长L＝2m、质量M＝4kg的薄木板(厚度不计)静止在粗糙的水平台面上，其右端距平台边缘l＝5m，木板的正中央放有一质量为m＝1kg的小物块(可视为质点)。已知木板与地面、物块与木板间动摩擦因数均为μ1＝0.4，现对木板施加一水平向右的恒力F，其大小为48N，g取10m/s2，试求：(1)F作用了1.2s时，木板的右端离平台边缘的距离；(2)要使小物块最终不能从平台上滑出去，则物块与平台间的动摩擦因数μ2应满足的条件。

1．【答案】B【解析】伽利略通过斜面实验正确认识了运动和力的关系，从而推翻了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的错误观点；牛顿在归纳总结伽利略、笛卡儿等科学家的结论基础上得出了牛顿第一定律，即惯性定律，故选项B正确。2．【答案】D【解析】物体的惯性只与物体的质量有关，与物体的运动状态、所处的位置无关，选项A、B、C错误，选项D正确。3．【答案】A【解析】kg为质量的单位，s为时间的单位，A正确。4．【答案】A【解析】对探测器由牛顿运动定律得FN－mg＝ma，得FN＝6mg，再由牛顿第三定律可判定A项正确。5．【答案】A【解析】设重物的质量为m，弹簧的劲度系数为k，平衡时mg＝kx1，将重物向下拉1cm，由牛顿第二定律得k(x1＋x2)－mg＝ma，联立解得a＝2.5m/s2，选项A正确。6．【答案】BCD【解析】刚开始时，弹簧对木块的作用力小于外力F，木块继续向右做加速度逐渐减小的加速运动，直到二力相等，而后，弹簧对木块的作用力大于外力F，木块继续向右做加速度逐渐增大的减速运动，直到速度为零，但此时木块的加速度不为零，故选项A错误，B、C、D正确。7．【答案】ABD【解析】由图象可以看出，在0至t2时间内该同学受到的地面支持力小于重力，由牛顿第二定律可知该同学处于失重状态，而在t2至t3时间内支持力大于重力，该同学处于超重状态，A、B正确；t3时刻该同学受到的支持力最大，且F1大于重力，由牛顿第二定律可知a≠0，C错误；在t3至t4时间内该同学受到的支持力逐渐减小，但仍大于重力，故重心继续下降，D正确。8．【答案】D【解析】对滑轮分析：F－2T＝ma，又m＝0，所以T＝eq\f(F,2)＝eq\f(6mg,2)＝3mg，对A分析：由于T<4mg故A静止，aA＝0，对B：aB＝eq\f(T－mg,m)＝eq\f(3mg－mg,m)＝2g，故D正确。9．【答案】ABC【解析】当0＜F≤μmg时，A受到拉力与静摩擦力的作用，二者平衡，绳中拉力为0，故A正确；当μmg＜F≤2μmg时，整体受到拉力与摩擦力的作用，二者平衡，所以整体处于静止状态，此时A受到的静摩擦力达到最大即μmg，所以绳中拉力为F－μmg，故B正确；当F＞2μmg时，对整体：a＝eq\f(F－2μmg,2m)，对B：a＝eq\f(F拉－μmg,m)，联立解得绳中拉力为eq\f(1,2)F，故C正确；由以上的分析可知，当μmg＜F≤2μmg时绳中拉力为F－μmg，绳中拉力可能等于eq\f(1,3)F，故D错误。10．【答案】(1)等于不需要(2)F＝eq\f(Ml2,2x)(eq\f(1,t\o\al(2,2))－eq\f(1,t\o\al(2,1)))【解析】(1)由于力传感器显示拉力的大小，而拉力的大小就是小车所受的合力，故不需要让砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。(2)由于挡光板的宽度l很小，故小车在光电门1处的速度v1＝eq\f(l,t1)，在光电门2处的速度为v2＝eq\f(l,t2)，由veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)＝2ax，得a＝eq\f(v\o\al(2,2)－v\o\al(2,1),2x)＝eq\f(1,2x)(eq\f(l2,t\o\al(2,2))－eq\f(l2,t\o\al(2,1)))，故验证的关系式为F＝Ma＝eq\f(M,2x)(eq\f(l2,t\o\al(2,2))－eq\f(l2,t\o\al(2,1)))＝eq\f(Ml2,2x)(eq\f(1,t\o\al(2,2))－eq\f(1,t\o\al(2,1)))。11．【解析】(1)设飞船在失重状态下的加速度为a，由牛顿第二定律得：mg－Ff＝ma又Ff＝0.04mg解得a＝9.6m/s2。(2)由x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×9.6×252m＝3000m。12．【解析】(1)在水平推力F作用下，物块A、B一起做匀加速运动，加速度为a，由B物块的v－t图像得：a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(6,2)m/s2＝3m/s2对于A、B整体，由牛顿第二定律得：F－μmAg＝(mA＋mB)a代入数据解得：F＝15N。(2)设物块A做匀减速运动的时间为t，撤去推力F后，A、B两物块分离，A在摩擦力作用下做匀减速运动，B做匀速运动，对A，有：－μmAg＝mAaA解得：aA＝－μg＝－3m/s2t＝eq\f(0－v0,aA)＝eq\f(0－6,－3)s＝2s物块A通过的位移xA＝eq\f(v0,2)t＝6m物块B通过的位移xB＝v0t＝6×2m＝12m物块A刚停止时A、B间的距离Δx＝xB－xA＝6m。13．【解析】(1)假设开始时物块与木板会相对滑动，由牛顿第二定律，对木板有：F－μ1(M＋m)g－μ1mg＝Ma1解得：a1＝6m/s2对物块有：μ1mg＝ma2解得：a2＝4m/s2因为a2<a1，故假设成立。设F作用t秒后，小物块恰好从木板左端滑离，则有：eq\f(L,2)＝eq\f(1,2)a1t2－eq\f(1,2)a2t2代入数据解得：t＝1s在此过程中，木板的位移为：x1＝eq\f(1,2)a1t2＝eq\f(1,2)×6×12m＝3m末速度为：v1＝a1t＝6×1m/s＝6m/s物块的位移为：x2＝eq\f(1,2)a2t2＝eq\f(1,2)×4×12m＝2m末速度为：v2＝a2t＝4×