2017-2018学年高中物理（人教版,必修一）重点强化卷（三）　牛顿运动定律的应用

重点强化卷(三)牛顿运动定律的应用(建议用时：60分钟)一、选择题1．下列四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是()A．用天平测量物体的质量B．用弹簧测力计测物体的重力C．用温度计测舱内的温度D．用水银气压计测舱内气体的压强【解析】绕地球飞行的太空实验舱处于完全失重状态，处于其中的物体也处于完全失重状态，物体对水平支持物没有压力，对悬挂物没有拉力．用天平测量物体质量时，利用的是物体和砝码对盘的压力产生的力矩，压力为0时，力矩也为0，因此在大空实验舱内不能完成．同理，水银气压计也不能测出舱内气体压强．物体处于失重状态时，对悬挂物没有拉力，因此弹簧测力计不能测出物体的重力．温度计是利用了热胀冷缩的性质，因此可以测出舱内温度．故只有选项C正确．【答案】C2．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1所示．根据图象提供的信息，以下判断错误的是()图1A．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【解析】由图象可以看出，在0至t2时间内该同学受到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．【答案】C3．如图2所示，底板光滑的小车上用两个量程为20N，完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1kg的物块．在水平地面上，当小车做匀速直线运动时，两弹簧测力计的示数均为10N，当小车做匀加速直线运动时，弹簧测力计甲的示数变为8N，这时小车运动的加速度大小是()图2A．2m/s2B．4m/s2C．6m/s2D．8m/s2【解析】当弹簧测力计甲的示数变为8N时，弹簧测力计乙的示数变为12N，这时物块所受的合力为4N．由牛顿第二定律F＝ma得物块的加速度a＝Fm＝4m/s2，故选项B正确．【答案】B4．四个质量相等的金属环，环环相扣，在一竖直向上的恒力F作用下，四个金属环匀加速上升．则环1和环2间的相互作用力大小为()图3A.14FB.12FC.34FD．F【解析】设每个金属环的质量为m，对整体分析，根据牛顿第二定律得，F－4mg＝4ma；对环1分析，根据牛顿第二定律得，F－F1－mg＝ma，解得F1＝34F.故选C.【答案】C5．(多选)如图4所示，质量为2kg的物体在水平恒力F的作用下在地面上做匀变速直线运动，位移随时间的变化关系为x＝t2＋t，物体与地面间的动摩擦因数为0.4，g取10m/s2，以下结论正确的是()图4A．匀变速直线运动的初速度为1m/sB．物体的位移为12m时速度为7m/sC．水平恒力F的大小为4ND．水平恒力F的大小为12N【解析】根据x＝v0t＋12at2＝t2＋t，知v0＝1m/s，a＝2m/s2，故A正确；根据v2－v20＝2ax得，v＝v20＋2ax＝1＋2×2×12m/s＝7m/s，故B正确；根据牛顿第二定律得，F－μmg＝ma，解得F＝ma＋μmg＝12N，故C错误，D正确．【答案】ABD6．已知空气阻力与速率成正比，某小球在竖直上抛后运动的全过程中的速度—时间(v­t)图可能正确的是()【解析】设物体所受的阻力f＝kv，物体的质量为m，则在物体上升的过程中有mg＋f＝ma1，即mg＋kv＝ma1，a1＝mg＋kvm＝g＋kvm，由于上升过程中物体的速度越来越小，故物体的加速度a1越来越小，故v­t图的斜率的绝对值越来越小．在下落过程中有mg－kv＝ma2，a2＝mg－kvm＝g－kvm下落过程中物体的速度越来越大，故物体的加速度越来越小，则v­t图的斜率的绝对值也越来越小，故A正确．【答案】A7．如图5所示，质量分别为m、2m的物体A、B由轻质弹簧相连后放置在匀速上升的电梯内，当电梯钢索断裂的瞬间，物体B的受力个数()图5A．2个B．3个C．4个D．1个【解析】因电梯匀速上升，则A受力平衡，则弹簧处于压缩状态，故弹簧对B有向下的弹力；当钢索断开时，弹簧的形变量不变，故B受向下的重力及弹力的作用，加速度大于电梯的加速度，B与电梯之间一定有弹力作用，故B应受到3个力作用，故选B.【答案】B8．如图6所示，所受重力为G的均匀小球放在倾角为α的斜面上，球被与斜面夹角为θ的木板挡住，球面、木板均光滑，若使球对木板压力最小，则木板与斜面间夹角θ应为()图6A．αB．90°－αC．90°D．90°＋α【解析】以小球为研究对象，当平板位于任意方向时，作出小球的受力图，小球受到重力mg、平板的支持力N1和斜面的支持力N2，根据平衡条件得知：N1和斜面的支持力N2的合力与重力mg总是大小相等、方向相反．斜面的支持力N2方向总与斜面垂直向上，当平板的方向变化时，由图看出，当N1和N2垂直时，平板对小球的支持力N1最小，此时平板与斜面垂直，即θ＝π2.故选C.【答案】C9．(多选)如图7所示，带有长方体盒子的斜劈A放在固定的斜面体C上，在盒子内放有光滑球B，B恰与盒子前、后壁P、Q点相接触．若使斜劈A在斜面体C上由静止释放，以下说法正确的是()图7A．若C的斜面光滑，斜劈A由静止释放，则P点对球B有压力B．若C的斜面光滑，斜劈A以一定的初速度沿斜面向上滑行，则P、Q对B均无压力C．若C的斜面粗糙，斜劈A沿斜面匀速下滑，则P、Q对B均无压力D．若C的斜面粗糙，斜劈A沿斜面加速下滑，则Q点对球B有压力【解析】当斜面光滑，斜劈是由静止释放还是以一定的初速度沿斜面上滑，斜劈和球这个整体具有相同的加速度，方向沿斜面向下；根据牛顿第二定律，知B球的合力方向沿斜面向下，所以B球受重力、底部的支持力、以及Q对球的弹力，知P点对球无压力，Q点对球有压力，故A、B错误．斜劈A沿斜面匀速下滑，知B球处于平衡状态，受重力和底部的支持力平衡，所以P、Q对球均无压力，故C正确．斜劈A沿斜面加速下滑，斜劈和球这个整体具有相同的加速度，方向沿斜面向下，根据牛顿第二定律，知B球的合力方向沿斜面向下，所以B球受重力、底部的支持力、以及Q对球的弹力，故D正确．【答案】CD二、计算题10.如图8所示，质量为2kg的物体在40N水平推力作用下，从静止开始1s内沿竖直墙壁匀加速下滑3m．求：(g取10m/s2)图8(1)物体运动的加速度大小；(2)物体受到的摩擦力大小；(3)物体与墙间的动摩擦因数．【解析】(1)由x＝12at2，可得：a＝2xt2＝2×312m/s2＝6m/s2.(2)分析物体受力情况如图所示：水平方向：物体所受合外力为零，FN＝F＝40N竖直方向：取向下为正方向，由牛顿第二定律得mg－Ff＝ma，可得：Ff＝mg－ma＝8N.(3)物体与墙间的滑动摩擦力Ff＝μFN所以μ＝FfFN＝840＝0.2.【答案】(1)6m/s2(2)8N(3)0.211．如图9所示，光滑水平面上放着长L＝2m，质量为M＝4.5kg的木板(厚度不计)，一个质量为m＝1kg的小物体放在木板的最右端，m和M之间的动摩擦因数μ＝0.1，开始均静止．今对木板施加一水平向右的恒定拉力F，(g取10m/s2)求：图9(1)为使小物体不从木板上掉下，F不能超过多少；(2)如果拉力F＝10N，小物体能获得的最大速度．【解析】(1)物块随木板运动的最大加速度为a对小物体由牛顿第二定律：μmg＝ma对整体由牛顿第二定律得：Fm＝(M＋m)a解得：Fm＝5.5N.(2)因施加的拉力F＞5.5N，故物块相对木板相对滑动，木板对地运动的加速度为a1，对木板由牛顿第二定律：F－μmg＝Ma1物块在木板上相对运动的时间为t,L＝12a1t2－12at2解得：t＝2s物块脱离木板时的速度最大，vm＝at＝2m/s.【答案】(1)5.5N(2)2m/s12．避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等组成，如图11竖直平面内，制动坡床视为与水平面夹角为θ的斜面．一辆长12m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为23m/s时，车尾位于制动坡床的底端，货物开始在车厢内向车头滑动，当货物在车厢内滑动了4m时，车头距制动坡床顶端38m，再过一段时间，货车停止．已知货车质量是货物质量的4倍，货物与车厢间的动摩擦因数为0.4；货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0.44倍．货物与货车分别视为小滑块和平板，取cosθ＝1，sinθ＝0.1，g取10m/s2.求：图10(1)货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向；(2)制动坡床的长度．图11【解析】(1)设货物的质量为m，货物在车厢内滑动过程中，货物与车厢间的动摩擦因数μ＝0.4，受摩擦力大小为Ff，加速度大小为a1，则Ff＋mgsinθ＝ma1①Ff＝μmgcosθ②联立①②式并代入数据得a1＝5m/s2③a1的方向沿制动坡床向下．(2)设货车的质量为M，车尾位于制动坡床底端时的车速为v＝23m/s.货物在车厢内开始滑动到车头距制动坡床顶端s0＝38m的过程中，用时为t，货物相对制动坡床的运动距离为s1，在车厢内滑动的距离s＝4m，货车的加速度大小为a2，货车相对制动坡床的运动距离为s2.货车受到制动坡床的阻力大小为F，F是货车和货物总重的k倍，k＝0.44，货车长度l0＝12m，制动坡床的长度为l，则Mgsinθ＋F－Ff＝Ma2④F＝k(m＋M)g⑤s1＝vt－12a1t2⑥s2＝vt－12a2t2⑦s＝s1－s2⑧l＝l0＋s0＋s2⑨联立①②④～⑨式并代入数据得l＝98m.【答案】(1)5m/s2，方向沿制动坡床向下(2)98m