【物理】2020届一轮复习人教版 用牛顿运动定律解决问题 课时作业
2020届一轮复习人教版 用牛顿运动定律解决问题 课时作业
一、选择题
1.(已知受力求运动情况)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,洒水车匀速行驶,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 a===-kg,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。
2.
(已知受力求运动情况)如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则( )
A.物块可能匀速下滑
B.物块仍以加速度a匀加速下滑
C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑
D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑
答案 C
解析 根据物块的运动情况可知,加恒力F前、后,物块的受力情况分别如图甲、乙所示;则由牛顿第二定律得:mgsinθ-μmgcosθ=ma,(F+mg)sinθ-μ(F+mg)cosθ=ma′,两式相除得:=>1,所以a′>a,故只有C正确。
3.(已知受力求运动情况)雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大,如图所示的图象能正确反映雨滴下落运动情况的是( )
答案 C
解析 对雨滴受力分析,由牛顿第二定律得:mg-F阻=ma。雨滴加速下落,速度增大,阻力增大,故加速度减小,在v-t图象中其斜率变小,故C正确。
4.
(已知受力求运动情况)如图所示,AD、BD、CD是竖直面内三根固定的光滑细杆,每根杆上套着一个小滑环(图中未画出),三个滑环分别从A、B、C处释放(初速度为0),用t1、t2、t3依次表示各滑环到达D点所用的时间,则( )
A.t1
t2>t3
C.t3>t1>t2 D.t1=t2=t3
答案 D
解析 小滑环下滑过程中受重力和杆的弹力作用,下滑的加速度可认为是由重力沿杆方向的分力产生的,设杆与竖直方向的夹角为θ,由牛顿第二定律得mgcosθ=ma,则a=gcosθ①
设圆心为O,半径为R,由几何关系得,滑环由开始运动至到达D点的位移x=2Rcosθ②
由运动学公式得x=at2③
由①②③联立解得t=2。
即小滑环下滑的时间与细杆的倾斜程度无关,故t1=t2=t3。D正确。
5.(综合)(多选)在一东西方向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在西边拉着车厢以大小为a的加速度向西行驶时,P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为( )
A.8 B.10 C.15 D.18
答案 BC
解析 设每节车厢的质量为m,这列车厢的节数为n,东边车厢的节数为x,西边车厢的节数为n-x。当机车在东边拉车厢时,对西边车厢受力分析,由牛顿第二定律可得F=(n-x)ma;当机车在西边拉车厢时,对东边车厢受力分析,由牛顿第二定律可得F=max,联立可得n=x,x为3的倍数,则n为5的倍数,B、C正确,A、D错误。
6.(已知受力求运动情况)(多选)如图是汽车运送圆柱形工件的示意图。图中P、Q、N是固定在车体上的压力传感器,假设圆柱形工件表面光滑,汽车静止不动时Q传感器示数为零,P、N传感器示数不为零。当汽车向左匀加速启动过程中,P传感器示数为零而Q、N传感器示数不为零。已知sin15°=0.26,cos15°=0.97,tan15°=0.27,g=10 m/s2。则汽车向左匀加速启动的加速度可能为( )
A.4 m/s2 B.3 m/s2 C.2 m/s2 D.1 m/s2
答案 AB
解析 如图,当mgtan15°=ma即a=2.7 m/s2时只有N传感器有示数,若要Q传感器也有示数,即工件对Q有压力FN,以工件为研究对象,工件在竖直方向上受力mg+FN′,FN′=FN,(mg+FN′)tan15°=ma′,a′>2.7 m/s2
,故A、B正确,C、D错误。
7.(已知运动情况求受力)(多选)如图甲所示,在粗糙水平面上,物块A在水平向右的外力F的作用下做直线运动,其速度—时间图象如图乙所示,下列判断正确的是( )
A.在0~1 s内,外力F不断增大
B.在1~3 s内,外力F的大小恒定
C.在3~4 s内,外力F不断减小
D.在3~4 s内,外力F的大小恒定
答案 BC
解析 在速度—时间图象中,0~1 s内物块速度均匀增大,物块做匀加速直线运动,外力F为恒力;1~3 s内,物块做匀速直线运动,外力F的大小恒定,3~4 s内,物块做减速运动,加速度不断增大,合力不断增大,F合=F-Ff,Ff不变,外力F由大变小。综上所述,只有B、C两项正确。
二、非选择题(按照题目要求作答,计算题须写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题注明单位)
8.(已知运动情况求受力)某一旅游景区,建有一山坡滑草运动项目。该山坡可看成倾角θ=30°的斜面,一名游客连同滑草装置总质量m=80 kg,他从静止开始匀加速下滑,在时间t=5 s内沿斜面滑下的位移x=50 m(不计空气阻力,取g=10 m/s2,结果保留两位有效数字)。问:
(1)游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力Ff为多大?
(2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大?
答案 (1)80 N (2)0.12
解析 (1)沿斜面方向,由牛顿第二定律得:
mgsinθ-Ff=ma,
且x=at2,联立并代入数值后,
得Ff=m=80 N。
(2)在垂直斜面方向上,FN-mgcosθ=0,又Ff=μFN
联立并代入数值后,得μ==≈0.12。
9.(综合)如图所示,质量m=2 kg的物体静止于水平地面的A处,A、B的间距L=20 m。用大小为30 N,沿水平方向的外力拉此物体,经t0=2 s拉至B处。(已知cos37°=0.8,sin37°=0.6,g=10 m/s2)
(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ;
(2)用大小为30 N,与水平方向成37°的力斜向上拉此物体,使物体从A处由静止开始运动并恰能到达B处,求该力作用的最短时间。
答案 (1)0.5 (2)1.03 s
解析 (1)物体做匀加速直线运动,有L=at
所以a==10 m/s2
根据牛顿第二定律有F-f=ma
则f=F-ma=10 N
所以μ==0.5。
(2)设F作用的最短时间为t,则物体先以大小为a1的加速度匀加速t秒,撤去外力后,物体以大小为a2的加速度匀减速t′秒到达B处,速度恰好为零,由牛顿第二定律得:
Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)=ma1
所以a1=-μg=11.5 m/s2
a2==μg=5 m/s2
由于匀加速阶段的末速度即为匀减速阶段的初速度,因此有a1t=a2t′
所以t′=t=t=2.3t
又L=a1t2+a2t′2
所以t=≈1.03 s。
10.
(已知受力求运动情况)如图所示,有一条沿顺时针方向匀速传送的传送带,恒定速度v=4 m/s,传送带与水平面的夹角θ=37°,现将质量m=1 kg的小物块轻放在其底端(小物块可视作质点),与此同时,给小物块沿传送带方向向上的恒力F=8 N,经过一段时间,小物块上到了离地面高为h=2.4 m的平台上。已知物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,(g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)问:
(1)物块从传送带底端运动到平台上所用的时间?
(2)若在物块与传送带达到相同速度时,立即撤去恒力F,计算小物块还需经过多少时间离开传送带以及离开时的速度?
答案 (1)1.33 s (2)0.85 s 2.3 m/s
解析 (1)对物块受力分析可知,物块先是在恒力作用下沿传送带方向向上做初速为零的匀加速运动,直至速度达到传送带的速度,由牛顿第二定律:
F+μmgcos37°-mgsin37°=ma1,
解得:a1=6 m/s2
t1== s
x1== m
物块达到与传送带同速后,对物块受力分析发现,物块受的摩擦力的方向改变,因为F=8 N,而重力沿传送带向下的分力和最大静摩擦力之和为10 N。
故不能相对斜面向上加速。故得:
a2=0
x=
t2== s
得t=t1+t2= s≈1.33 s。
(2)若达到同速后撤去力F,对物块受力分析,因为mgsin37°>μmgcos37°,
故减速上行mgsin37°-μmgcos37°=ma3,
得a3=2 m/s2
物块减速到0的位移x0==4 m
x2=x-x1= m
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