2024年高中物理新教材同步讲义选修第一册练习第4章　5　牛顿运动定律的应用

5牛顿运动定律的应用训练1牛顿运动定律的简单应用考点一从受力确定运动情况1．(2022·汕尾市高一期末)刹车痕迹是交警判断交通事故中汽车是否超速的重要依据之一，在一次交通事故中，货车司机看到前方道路上突然窜出一头牛时紧急刹车，但还是发生了事故。交警在现场量得货车的刹车痕迹长为15m，已知货车车轮与地面间的动摩擦因数是0.6，发生碰撞时速度接近0。请你帮助交警计算货车的初速度大约为()A．40km/h B．50km/hC．60km/h D．70km/h2.如图所示，质量为m＝1kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度大小为10m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F＝2N的恒力，在此恒力作用下(取g＝10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A．物体经10s速度减为零B．物体经5s速度减为零C．物体速度减为零后将保持静止D．物体速度减为零后将向右运动3.如图所示为某小球所受的合力与时间的关系图像，各段的合力大小相同，作用时间相同，且一直作用下去，设小球由静止开始运动，由此可判定()A．小球向前运动，再返回停止B．小球向前运动，再返回不会停止C．小球始终向前运动D．小球向前运动一段时间后停止考点二从运动情况确定受力4.车辆在行驶过程中，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。为了尽可能地减小碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊如图所示。假定乘客质量为70kg，汽车车速为108km/h(即30m/s)，从发生碰撞到车完全停止需要的时间为1s，安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小为()A．2100N B．6000NC．8000N D．1000N5.(多选)如图所示，质量m＝2kg的滑块以v0＝20m/s的初速度沿倾角θ＝37°的足够长的斜面向上滑动，经t＝2s滑行到最高点。g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。下列说法正确的是()A．滑块运动的加速度大小为10m/s2B．滑块运动的加速度大小为5m/s2C．滑块与斜面间的动摩擦因数为0.5D．滑块与斜面间的动摩擦因数为0.26.航母阻拦索是航母阻拦装置的重要组成部分，实现了舰载机在有限长度的航母甲板上的安全着舰，一舰载机的质量为2×104kg，以速度216km/h着舰的同时其尾钩钩住阻拦索，此后舰载机视为做匀减速直线运动，运动90m时速度为零，如图所示，某时刻两条阻拦索之间的夹角为74°，不计着舰过程中的其他阻力，cos37°＝0.8，此时阻拦索上的弹力为()A．2.5×105N B．5×105NC．6.5×106N D．1.3×107N7.如图所示，质量为m＝3kg的木块放在倾角θ＝30°的足够长的固定斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑。若用沿斜面向上的力F作用于木块上，使其由静止开始沿斜面向上做匀加速运动，经过t＝2s木块沿斜面上升4m的距离，则推力F的大小为(g取10m/s2)()A．42NB．6NC．21ND．36N8．(2022·临沂市高一期末)如图所示为两个等高的光滑斜面AB、AC，将一可视为质点的滑块由静止在A点释放。沿AB斜面运动，运动到B点时所用时间为tB；沿AC斜面运动，运动到C点所用时间为tC，则()A．tB＝tC B．tB>tCC．tB<tC D．无法比较9．(2022·新乡市高二期末)如图所示，冰壶比赛时某运动员将冰壶(可视为质点)以速度v0从栏线P沿虚线推出，假设冰壶沿虚线做匀减速直线运动，栏线P到营垒圆心O的距离是L＝44.5m，营垒是由4个直径分别为0.15m、0.61m、1.22m和1.83m的同心圆组成。冰壶与冰面的动摩擦因数μ＝0.02，运动员把冰壶推进直径是1.22m的圆内，重力加速度g取10m/s2，则v0可能是()A．3.0m/s B．4.0m/sC．4.2m/s D．5.0m/s10．(2022·安徽省宿松中学高二开学考试)一段“幼童不慎坠楼，千钧一发之际，路人扔下手机徒手接娃”的视频引起关注。某市两岁小孩意外坠楼，银行小伙果断救人，此善举引来全城市民点赞。假设小孩子突然从7.5m高处坠落，孩子体重10kg，楼下恰好有人双手将孩子接住，该人接住孩子时离地面大概1.5m，接住孩子后向下做匀减速运动，孩子到地时速度恰好减为零。假设小孩子可视为质点，不计空气阻力，g取10m/s2，请你估算一下该人每只手平均承受多大的力()A．500N B．450NC．350N D．250N11.(2022·台州市高一期末)某次无人机沿竖直方向从地面静止起飞，在0～4s内做匀加速直线运动，加速度大小为a1＝2m/s2，t1＝4s末调节发动机转速改变升力，开始向上做匀减速直线运动，t2＝6s末刚好减速到零并到达指定平台。已知无人机总质量为m＝2kg，求：(1)平台离地高度H；(2)在4～6s内空气对无人机作用力大小F。12．(2022·浙江高二学业考试)钢架雪车比赛的一段赛道如图甲所示，长12m的水平直道AB与长20m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道BC与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑(图乙所示)，到C点共用时5.0s。若雪车(包括运动员)可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110kg，sin15°＝0.26，g＝10m/s2，求雪车(包括运动员)(1)在直道AB上的加速度大小；(2)过C点的速度大小；(3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小。13.(2023·淮安市高一期末)如图所示，是生活中常见的儿童滑梯，为安全起见通常将滑梯设计成倾角逐渐减小的弧形，从而确保儿童从静止下滑至地面时速度减为零。若滑行过程中动摩擦因数保持不变，则儿童滑行过程中速度大小随时间变化的图像可能正确的是()训练2动力学的多过程问题1．(2022·温州市啸秋中学高二期末)如图甲所示是一滑雪运动员滑雪的画面。运动过程示意图如图乙所示，斜坡AB的倾角为37°，运动员在斜坡A点从静止开始以5.5m/s2的加速度，沿直线AB匀加速下滑，然后沿水平面BC匀减速滑行，直至停止。AB段和BC段平滑连接，运动员在BC段受到的阻力为77N，两个过程滑行的总时间为12s，运动员和滑板整套装备总质量为70kg，不计空气阻力，sin37°＝0.6，g＝10m/s2。求：(1)运动员在斜坡上受到的阻力大小；(2)运动员在B点的速度大小；(3)运动员在这两个过程中运动的总路程。2.如图所示，一儿童玩具静止在水平地面上，一个小孩沿与水平面成53°角的恒力拉着它沿水平面运动，已知拉力F＝4.0N，玩具的质量m＝0.5kg。经过时间t＝2.0s，玩具移动了x＝4.8m，这时小孩松开手，玩具滑行了一段距离后停下。求：(g取10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)(1)全过程玩具运动的最大速度是多大？(2)松开手后玩具还能运动多远？3．(2022·威海市高一期末)如图甲所示，倾角为37°的斜面固定在水平地面上，用沿斜面向上的恒力F拉着物块由静止从斜面底端沿斜面向上运动，作用一段时间后撤去拉力。从物块运动开始计时，物块沿斜面向上运动的速度—时间图像如图乙所示，已知物块的质量为1kg，物块与斜面间的动摩擦因数为0.25，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)撤去拉力后，物块向上运动的加速度大小；(2)拉力F的大小；(3)物块返回斜面底端时的速度大小。4．(2022·中山市高一期末)风洞是能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具。如图所示为某风洞里模拟做实验的示意图，一质量为1kg的小球套在一根固定的直杆上，直杆与水平面的夹角θ为37°，现小球在F＝20N的竖直向上的风力作用下，从A点由静止出发沿直杆向上运动，已知杆与球间的动摩擦因数μ＝0.25，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。(1)求杆对球的支持力的大小和方向；(2)若风力F作用2s后撤去，求小球上滑过程中距A点的最大距离xm；(3)设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若球与杆之间的动摩擦因数可以改变，求当动摩擦因数最小为多少时，无论吹多大的风，球都将在A点保持静止。5．(2023·珠海市高一期末)如图所示，a、b、c、d是竖直方向固定的四根钢索，一个质量为M＝20kg的正方体货箱可沿着钢索在竖直方向做直线运动，且正常情况下货箱与钢索之间无摩擦，OA、OB、OC、OD四根细绳的长度相等，对称分布，且与竖直方向夹角均为60°。用电机、细绳OE和质量为m＝2kg的挂钩牵引货箱，使其从水平地面上由静止开始匀加速上升，细绳OE对挂钩提供的牵引力恒为F1＝264N，速度达到5m/s时，牵引力立即调节为F2＝220N。请通过计算回答以下问题(不计空气阻力和细绳重力，g取10m/s2)。(1)货箱匀加速上升的过程中OA、