高中物理 第5章 研究力和运动的关系 5_4 牛顿运动定律的案例分析学业分层测评 沪科版必修1

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资源描述
5.4 牛顿运动定律的案例分析 (建议用时:45分钟)学业达标1用30 N的水平外力F拉一静止在光滑的水平面上质量为20 kg的物体,力F作用3秒后消失,则第5秒末物体的速度和加速度分别是() 【导学号:69370254】Av7.5 m/s,a1.5 m/s2Bv4.5 m/s,a1.5 m/s2Cv4.5 m/s,a0Dv7.5 m/s,a0【解析】物体先在力F作用下做匀加速直线运动,加速度a m/s21.5 m/s2,vat4.5 m/s,撤去力F后,物体以4.5 m/s的速度做匀速直线运动【答案】C2.如图546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()图546A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【解析】设斜面的倾角为,根据牛顿第二定律,知物块的加速度a0,即tan .对物块施加竖直向下的压力F后,物块的加速度aa,且Fsin Fcos 0,故aa,物块将以大于a的加速度匀加速下滑故选项C正确,选项A、B、D错误【答案】C3雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大,如下图所示的图像能正确反映雨滴下落运动情况的是()【导学号:69370255】【解析】对雨滴受力分析,由牛顿第二定律得:mgfma.雨滴加速下落,速度增大,阻力增大,故加速度减小,在vt图像中其斜率变小,故选项C正确【答案】C4如图547所示,物块以初速度v0从底端沿足够长的光滑斜面向上滑行,不考虑空气阻力,则该物块在斜面上运动全过程的vt图像是() 【导学号:69370256】图547【解析】物块在运动过程中,只受到重力和支持力作用,合力不变,加速度不变,物体先做匀减速直线运动,速度减为零后反向做匀加速直线运动,加速度不变,故A正确【答案】A5(多选)如图548所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速率v1沿顺时针方向运动,把一质量为m的物体无初速度地轻放在左端,物体与传送带间的动摩擦因数为,重力加速度为g,则下列说法正确的是()图548A物体一直受到摩擦力作用,大小为mgB物体最终的速度为v1C开始阶段物体做匀加速直线运动D物体在匀速阶段受到的静摩擦力向右【解析】当把物体无初速度地轻放在传送带的左端时,物体相对传送带向左运动,故物体所受到的滑动摩擦力大小为fmg,方向水平向右,所以物体将向右做匀加速运动,由于传送带足够长,物体将加速到v1,之后与传送带保持相对静止,不再受到摩擦力的作用,故选项A、D错,B、C对【答案】BC6(多选)(2016山东师大附中高一检测)如图549所示,质量为m1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3,当物体运动的速度为10 m/s时,给物体施加一个与速度方向相反的大小为F2 N的恒力,在此恒力作用下(取g10 m/s2)()图549A物体经10 s速度减为零B物体经2 s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【解析】物体受到向右的恒力和滑动摩擦力的作用,做匀减速直线运动滑动摩擦力大小为fN mg3 N故a5 m/s2,方向向右,物体减速到0所需时间为t2 s,故B正确,A错误减速到零后Ff,物体处于静止状态,故C正确,D错误【答案】BC7(2016绍兴高一检测)在液体中下落的物体最终会达到一个恒定的速度,称之为收尾速度一小铁球质量为m,用手将它完全放入水中后静止释放,最后铁球的收尾速度为v,若铁球在水中所受浮力保持不变恒为F,重力加速度为g,关于小铁球,下列说法正确的是() 【导学号:69370257】A若测得小铁球从释放至达到收尾速度所用时间为t,则小铁球下落的位移为B若测得小铁球下落h时的加速度为a,则小铁球此时的速度为C若测得某时小铁球的加速度大小为a,则小铁球此时受到的水的阻力为m(ag)FD若测得小铁球下落t时间,通过的位移为y,则该过程的平均速度一定为【解析】小球释放到达收尾速度过程中,阻力增大,加速度减小,做加速度减小的加速运动,不能通过匀变速直线运动的运动学公式和推论进行求解,故A错误;因为该过程中的加速度在变化,不能通过v22ah求解小球的速度,故B错误;根据牛顿第二定律得,mgFfma,解得小铁球受到水的阻力fmgFma,故C错误;根据平均速度的定义式,位移为y,时间为t,则平均速度为.故D正确【答案】D8如图5410所示,水平恒力F20 N,把质量m0.6 kg的木块压在竖直墙上,木块离地面的高度H6 m木块从静止开始向下做匀加速运动,经过2 s到达地面(取g10 m/s2)求: 【导学号:69370258】图5410(1)木块下滑的加速度a的大小;(2)木块与墙壁之间的动摩擦因数【解析】(1)由Hat 2得a m/s23 m/s2.(2)木块受力分析如图所示,根据牛顿第二定律有mgfma,NF又fN,解得0.21.【答案】(1)3 m/s2(2)0.21能力提升9(2016重庆高一检测)如图5411在倾斜的滑杆上套一个质量为m 的圆环,圆环通过轻绳拉着一个质量为M的物体,在圆环沿滑杆向下滑动的过程中,悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向则()图5411A环只受三个力作用B环一定受四个力作用C物体做匀加速运动D悬绳对物体的拉力小于物体的重力【解析】以物体为研究对象,物体沿滑杆向下做直线运动,加速度为零,或加速度与速度在同一直线上,而物体受到竖直向下重力和绳子竖直向上的拉力,这两个力的合力必为零,说明物体做匀速直线运动,则环也做匀速直线运动,环受到重力、绳子竖直向下的拉力、滑杆的支持力和滑动摩擦力,共四个力作用,故A、C错误,B正确;由平衡得到,悬绳对物体的拉力等于物体的重力,故D错误故选B.【答案】B10如图5412所示,左右带有固定挡板的长木板放在水平桌面上,物体M放于长木板上静止,此时弹簧对物体的压力为3 N,物体的质量为0.5 kg,物体与木板之间无摩擦,现使木板与物体M一起以6 m/s2的加速度向左沿水平方向做匀加速运动时 ()图5412A物体对左侧挡板的压力等于零B物体对左侧挡板的压力等于3 NC物体受到4个力的作用D弹簧对物体的压力等于6 N【解析】物体静止时,弹簧处于压缩状态,弹力F弹3 N,当物体向左加速运动时,若物体对左挡板的压力为零,由牛顿第二定律知F弹ma,解得a6 m/s2,当加速度大于a6 m/s2,物体离开左挡板,弹簧长度变短,当加速度小于a6 m/s2时,物体对左挡板产生压力,弹簧长度不变,所以可知选项A正确,B、D错误当加速度a6 m/s2时,物体受重力、支持力和弹力,故选项C错误【答案】A11(2016青岛高一检测)楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成37,一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板,工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上,大小为F10 N,刷子的质量为m0.5 kg,刷子可视为质点,刷子与板间的动摩擦因数0.5,天花板长为L4 m,取sin 370.6,试求: 【导学号:69370259】图5413(1)刷子沿天花板向上的加速度大小(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间【解析】(1)以刷子为研究对象,分析受力情况,作出力图,如图根据牛顿第二定律得(Fmg)sin fma(Fmg)cos N0又fN联立解得 a2 m/s2.(2)刷子做匀加速运动,初速度为零,位移为L4 m,则Lat 2得到t2 s.【答案】(1)2 m/s2(2)2 s12(2016宁波高一检测)如图5414甲所示,在粗糙的水平地面上,放有一块质量为m1 kg,初速度为v0的木块,现在加水平恒力F,方向与初速度的方向在同一条直线上,通过实验发现不同的F,物块在地面运动的时间t不同,且当2 NF2 N时,与F的关系如图乙所示(设v0的方向为正、滑动摩擦力等于最大静摩擦力),则甲乙图5414(1)物块的初速度为多少?(2)物块与地面间的动摩擦因数为多少?(3)物块运动的时间t可能等于0.4 s吗?说明原因【解析】(1)物块做匀减速运动至静止 mgFma0v0at由得:F由式和图线斜率可得:又因m1 kg则v02 m/s.(2)由式和图线截距可得: 1则0.2.(3)当2 NF2 N时,由图线可知运动时间大于等于0.5 s;而当F的大小超过2 N时,物体就不可能静止,所以运动时间为无穷. 不可能【答案】(1)2 m/s(2)0.2(3)见解析
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