20202021学年新教材高中物理实验课时1由运动分析力练习含解析鲁科版必修第一册

-1-课时1由运动分析力1.质量为1kg的物体,受水平恒力F作用,由静止开始在光滑的水平面上做加速运动,它在ts内的位移为xm,则F的大小为()。A.NB.-NC.ND.-N答案：A解析：由x=at2得a=m/s2,对物体由牛顿第二定律得F=ma=N,故A正确。2.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引起的伤害,人们设计了安全带,假定乘客质量为70kg,汽车车速为90km/h,从踩下刹车到完全停止需要的时间为5s,安全带对乘客的作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)()。A.450NB.400NC.350ND.300N答案：C解析：汽车的速度v0=90km/h=25m/s,设汽车匀减速的加速度大小为a,则a==5m/s2,对乘客由牛顿第二定律得F=ma=7×5N=350N,所以C正确。3.如图5-实-1-1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,球所受合外力的方向沿图中的()。图5-实-1-1A.OA方向B.OB方向C.OC方向D.OD方向答案：D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的关系分析可知,球和小车的加速度相同,所以球的加速度也应该向右,故选项D正确。-2-4.(2019·湖北襄阳模拟)在欢庆节日的时候,人们会在夜晚燃放美丽的焰火。按照设计,某种型号的装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后,在4s末到达离地面100m的最高点时炸开,构成各种美丽的图案。假设礼花弹从炮筒中竖直射出时的初速度是v0,上升过程中所受的平均阻力大小始终是自身重力的k倍,那么v0和k分别等于(重力加速度g取10m/s2)()。图5-实-1-2A.25m/s,1.25B.40m/s,0.25C.50m/s,0.25D.80m/s,1.25答案：C解析：根据h=at2,解得a=12.5m/s2,所以v0=at=50m/s;上升过程礼花弹所受的平均阻力Ff=kmg,根据牛顿第二定律得a==(k+1)g=12.5m/s2,解得k=0.25,故选项C正确。5.如图5-实-1-2所示,在水平面上有一倾角为3°的固定斜面,质量为1kg的小物块从斜面顶端由静止开始下滑,当小物块下滑1.4m时,其速度大小为1.4m/s,重力加速度g取10m/s2,由此可知小物块与斜面之间的滑动摩擦力大小为()。A.5NB.4.3NC.0.7ND.0答案：B解析：由v2=2ax知,加速度a=,解得a=0.7m/s2,根据牛顿第二定律有:mgsin30°-f=ma,解得滑动摩擦力f=4.3N,知B正确。6.乘坐“空中缆车”饱览大自然的美景是旅游者绝妙的选择。若某一缆车沿着坡度为3°的山坡以加速度a上行,如图5-实-1-3所示。在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面,斜面上放一个质量为m的小物块,小物块相对斜面静止(设缆车保持竖直状态运行)。则()。图5-实-1-3A.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向上B.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下-3-C.小物块受到的滑动摩擦力为mg+maD.小物块受到的静摩擦力为ma答案：A解析：小物块相对斜面静止,因此小物块与斜面间的摩擦力是静摩擦力。缆车以加速度a上行,小物块的加速度也为a,以物块为研究对象,则有Ff-mgsin30°=ma,Ff=mg+ma,方向平行斜面向上,故A正确,B、C、D均错误。7.(2019·山东沂水一中月考)如图5-实-1-4所示,水平地面上有一轻质弹簧,下端固定,上端与物体A相连接,整个系统处于平衡状态。现用一竖直向下的力压物体A,使A竖直向下做匀加速直线运动一段距离,整个过程中弹簧一直处在弹性限度内。下列关于所加力F的大小和运动距离x之间关系图像正确的是()。图5-实-1-4图5-实-1-5答案：D解析：由于弹簧弹力与弹簧压缩量成正比,由牛顿第二定律得,F-kx=ma,解得F=kx+ma,故所加力F的大小和运动距离x之间关系图像正确的是图D。8.如图5-实-1-6所示,AB和CD为两条光滑斜槽,它们各自的两个端点均分别位于半径为R和r的两个相切的圆上,且斜槽都通过切点P。设有一重物先后沿两个斜槽,从静止出发,由A滑到B和由C滑到D,所用的时间分别为t1和t2,则t1与t2之比为()。-4-图5-实-1-6A.∶B.∶C.√3∶D.∶√3答案：B解析：设光滑斜槽轨道与水平面的夹角为θ,则物体下滑时的加速度为a=gsinθ,由几何关系,斜槽轨道的长度s=2(R+r)sinθ,由运动学公式s=at2,得t=√=√=2√,即所用时间t与倾角θ无关,所以t1=t2,B项正确。9.如图5-实-1-7所示,位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M点,与竖直墙相切于A点。竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的夹角为60°,C是圆环轨道的圆心。已知在同一时刻a、b两球分别由A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道AM、BM运动到M点;c球由C点自由下落到M点。则()。图5-实-1-7A.a球最先到达M点B.b球最先到达M点C.c球最先到达M点D.b球和c球都可能最先到达M点答案：C解析：如图所示,设圆环半径为R,则c球由C点自由下落到M点用时满足R=g,所以tc=√;对于a球,因AM与水平面成45°角,则a球下滑到M点用时满足AM=2Rsinθ=gsinθ·,即ta=2√;同理b球从B点下滑到M点用时也满足tb=2√(r为过B、M且与水平面相切于M点的竖直圆的半径,rR)。综上所述可得tbtatc,故选项C正确。-5-10.如图5-实-1-8甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行,初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v-t图像(以地面为参考系)如图乙所示。已知v2v1,则()。图5-实-1-8A.t2时刻,小物块离A处的距离达到最大B.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大C.0~t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D.t2~t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用答案：B解析：由v-t图像可知,小物块先向左减速到零,然后再向右加速到v1,以后与传送带一起做匀速运动。由于v2v1,所以相对地面来说,向左减速运动的位移大于向右加速运动的位移,t1时刻,小物块离A点的距离最大,A错误。t2时刻二者相对位移最大,B正确。0~t2时间内,加速度不变,摩擦力不变,C错误。t2~t3时间内小物块不受摩擦力的作用,D错误。11.(2019·湖北麻城一中月考)(多选)如图5-实-1-9①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()。图5-实-1-9A.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答案：ACD-6-解析：由题图②可以求出物块上升过程中的加速度为a1=,下降过程中的加速度为a2=。物块在上升和下降过程中,由牛顿第二定律得mgsinθ+f=ma1,mgsinθ-f=ma2,由以上各式可求得sinθ=,滑动摩擦力f=-,而f=μFN=μmgcosθ,由以上分析可知,选项A、C正确。由v-t图像中横轴上方的面积可求出物块沿斜面上滑的最大距离,可以求出物块沿斜面向上滑行的最大高度,选项D正确。12.(2019·河南南阳模拟)神舟飞船完成了预定空间科学和技术实验任务后,返回舱开始从太空向地球表面预定轨道返回,返回舱开始时通过自身制动发动机进行调控减速下降,穿越大气层后在一定高度打开阻力降落伞进一步减速下降,这一过程中若返回舱所受的空气阻力与速度的平方成正比,比例系数(空气阻力系数)为k,所受空气浮力不变,且认为竖直降落,从某时刻开始计时,返回舱的运动v-t图像如图5-实-1-10所示,图中AB是曲线在A点的切线,切线与横轴交点B的坐标为(8,0),CD是曲线AD的渐近线,假如返回舱总质量为M=400kg,g取10m/s2,求:图5-实-1-10(1)返回舱在这一阶段的运动状态;答案：由题图图像可以看出,图线的斜率逐渐减小到零,即做加速度逐渐减小的减速运动,直至匀速运动。(2)在开始时刻v0=160m/s时,它的加速度大小;答案：开始时v0=160m/s,过A点切线的斜率大小就是此时加速度的大小,则a==-m/s2=-20m/s2,故加速度大小为20m/s2。(3)空气阻力系数k的数值。答案：设浮力为F,由牛顿第二定律得在t=0时有k+F-Mg=Ma,由题图知返回舱的最终速度为v=4m/s,当返回舱匀速运动时有kv2+F-Mg=0,-7-解得:k=0.31N·s2·m-2。13.(2019·山东德州模拟)一质量为m=2kg的滑块能在倾角为θ=3°的足够长的斜面上以a=2.5m/s2匀加速下滑。如图5-实-1-11所示,若用一水平向右恒力F作用于滑块,使之由静止开始在t=2s内能沿斜面运动位移x=4m。求:(g取10m/s2)图5-实-1-11(1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ;答案：根据牛顿第二定律可得:mgsin30°-μmgcos30°=ma,解得:μ=√3。(2)恒力F的大小。答案：使滑块沿斜面做匀加速直线运动,由运动学公式有:x=a1t2,得a1=2m/s2,物体运动时加速度方向有两种可能。当加速度沿斜面向上时,沿斜面方向:Fcos30°-mgsin30°-μFN1=ma1,垂直斜面方向:FN1=Fsin30°+mgcos30°,代入数据得:F=7√35N。当加速度沿斜面向下时:沿斜面方向:mgsin30°-Fcos30°-μFN2=ma1,垂直斜面方向:FN2=Fsin30°+mgcos30°,代入数据得:F=√37N。14.如图5-实-1-12甲所示,有一足够长的粗糙斜面,倾角θ=37°,一滑块以初速度v0=16m/s从底端A点滑上斜面,滑到B点后又返回到A点。滑块运动的图像如图乙所示,求:(已知:sin37°=.,co37°=.,重力加速度g=10m/s2)图5-实-1-12-8-(1)AB之间的距离;答案：由v-t图像知AB之间的距离为:xAB=m=16m。(2)滑块再次回到A点时的速度。答案：设滑块从A滑到B过程的加速度大小为a1,从B返回到A过程的加速度大小为a2,滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ,则有:a1=gsinθ+μgcosθ,而a1=m=8m/s2。解得μ=0.25,a2=gsinθ-μgcosθ=4m/s2,滑块返回到A点时的速度为v,有v2-0=2a2xAB,解得:v=8√m/s。(3)滑块在整个运动过程中所用的时间。答案：设滑块从A到B用时为t1,从B返回到A用时为t2,则有:t1=2s,t2==2√s,则滑块在整个运动过程中所用的时间为:t=t1+t2=(2+2√)s。