高一物理必修1同步检测 4.6《应牛顿定律解决问题（一）》同步检测（人教版）

1116用牛顿运动定律解决问题(一)基础夯实1一个物体在水平恒力F的作用下，由静止开始在一个粗糙的水平面上运动，经过时间t，速度变为v，如果要使物体的速度变为2v，下列方法正确的是()A将水平恒力增加到2F，其他条件不变B将物体质量减小一半，其他条件不变C物体质量不变，水平恒力和作用时间都增为原来的两倍D将时间增加到原来的2倍，其他条件不变答案：D解析：由牛顿第二定律：Fmgma，ag。对比A、B、C三项，均不能满足要求，故选项A、B、C均错。由vat得2va2t，所以D项正确。2(2011哈尔滨高一检测)在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10m/s2，则汽车刹车前的速度为()A7m/sB14m/sC10m/s D20m/s答案：B解析：设汽车刹车后滑动的加速度大小为a，由牛顿第二定律得：mgma，解得：ag。由匀变速直线运动速度位移关系式v2ax，可得汽车刹车前的速度为：v0m/s14m/s，因此B正确。3质量为1kg的物体静止在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2。作用在物体上的水平拉力F与时间t的关系如图所示。则物体在前12s内的位移为_。(g10m/s2)答案：100m解析：物体所受的滑动摩擦力fmg2N在前6s内通过的位移x1 t236m6s末的速度vat12m/s。物体在610s内的位移x2124m48m物体在1012s内通过的位移x3vtat2(122422)m16m。总位移xx1x2x3100m4一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下(如下图所示)，山坡的倾角30，滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.04，求5s内滑下来的路程和5s末的速度大小。答案：58m23.3m/s解析：以滑雪人为研究对象，受力情况如图所示。研究对象的运动状态为：垂直于山坡方向，处于平衡；沿山坡方向，做匀加速直线运动。将重力mg分解为垂直于山坡方向和沿山坡方向，据牛顿第二定律列方程：FNmgcos0mgsinFfma又因为FfFN由可得：ag(sincos)故xat2g(sincos)t210(0.04)52m58mvat10(0.04)5m/s23.3m/s52011年11月16日傍晚“神舟八号”飞船在完成各项既定任务后与“天宫一号”作别，17日19点“神舟八号”返回舱在内蒙古草原主着陆场安全着陆。飞船返回地球时，为了保证宇航员的安全。靠近地面时会放出降落伞进行减速。(如下图所示)。若返回舱离地面4km时，速度方向竖直向下，大小为200m/s，要使返回舱最安全、最理想着陆，则放出降落伞后返回舱应获得多大的加速度？降落伞产生的阻力应为返回舱重力的几倍？(设放出降落伞后返回舱做匀减速运动)。答案：5m/s2；1.5倍解析：飞船返回时，放出降落伞，以飞船为研究对象，受到竖直向下的重力mg和空气阻力f的作用。最理想最安全着陆是末速度vt0，才不致于着地时与地面碰撞而使仪器受到损坏。由运动学公式vv2as变形得am/s25m/s2再由牛顿第二定律F合fmgmafm(ga)mg(10.5)1.5mg则阻力应为返回舱重力的1.5倍。6(山东聊城一中0910学年高一上学期期末)如图所示，一儿童玩具静止在水平地面上，一个幼儿沿与水平面成53角的恒力拉着它沿水平面运动，已知拉力F4.0N，玩具的质量m0.5kg，经过时间t2.0s，玩具移动了距离x4.8m，这时幼儿松开手，玩具又滑行了一段距离后停下。(1)全过程玩具的最大速度是多大？(2)松开手后玩具还能运动多远？(取g10m/s2。sin530.8，cos530.6)答案：(1)4.8m/s(2)1.7m解析：(1)由牛顿第二定律得：Fcos53(mgFsin53)ma根据运动学公式知xat2 vmat 由解得0.67vm4.8m/s(2)松手后玩具滑行的加速度a1g6.7m/s2滑行距离S1.7m。能力提升1某消防员从一平台上跳下，下落2m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方式缓冲(如图所示)，使自身重心又下降了0.5m，在着地过程中地面对他双腿的平均作用力估计为()A自身所受重力的2倍B自身所受重力的5倍C自身所受重力的8倍D自身所受重力的10倍答案：B解析：消防队员从平台上跳下，可认为自由下落了2m，故着地速度约为v1m/s2m/s，着地后速度v20，则可求出队员在重心下移0.5m的过程中速度改变量。设队员着地后的平均加速度为a，由vv2as得(取向上的方向为正方向)am/s240m/s2再设地面对人的平均作用为F，由牛顿第二定律得：FmgmaFmgma5mg。2.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(初速为0)，用t1、t2、t3依次表示各滑环到达d所用的时间，则()At1t2t2t3Ct3t1t2 Dt1t2t3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斜面方向的分力产生的，设轨迹与竖直方向夹角为，由牛顿第二定律知mgcosma设圆心为O，半径为R，由几何关系得，滑环由开始运动至d点的位移x2Rcos由运动学公式得xat2由联立解得t2小圆环下滑的时间与细杆的倾斜情况无关，故t1t2t3。3在水平地面上有质量为4kg的物体，物体在水平拉力F作用下由静止开始运动，10s后拉力减为F/3，该物体的速度图象如下图所示，则水平拉力F_N，物体与地面间的动摩擦因数_。答案：9N,0.125解析：由vt图象可知，在010s内，a11m/s2。根据牛顿第二定律：Fmgma1在1030s内，a2m/s20.5m/s2根据牛顿第二定律：mgma2解、得：F9N，0.125。4(2012潍坊模拟)完整的撑杆跳高过程可以简化成如图所示的三个阶段：持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落。在第二十九届北京奥运会比赛中，俄罗斯女运动员伊辛巴耶娃以5.05m的成绩打破世界纪录。设伊辛巴耶娃从静止开始以加速度a1.25m/s2匀加速助跑，速度达到v9.0m/s时撑杆起跳，到达最高点时过杆的速度不计，过杆后做自由落体运动，重心下降h24.05m时身体接触软垫，从接触软垫到速度减为零的时间t0.90s。已知伊辛巴耶娃的质量m65kg，重力加速度g取10m/s2，不计空气的阻力。求：(1)伊辛巴耶娃起跳前的助跑距离；(2)假设伊辛巴耶娃从接触软垫到速度减为零的过程中做匀减速运动，求软垫对她的作用力大小。答案：(1)32.4m(2)1300N解析：(1)设助跑距离为x，由运动学公式v22ax，解得x32.4m。(2)运动员过杆后做自由落体运动，设接触软垫时的速度为v，由运动学公式有v22gh2设软垫对运动员的作用力为F，由牛顿第二定律得Fmgma由运动学公式a解得F1300N。5如图所示，固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动，推力F与小环速度v随时间变化规律如图所示，取重力加速度g10m/s2。求：(1)小环的质量m；(2)细杆与地面间的倾角。答案：(1)1kg(2)30解析：由vt图象可解得：am/s2，前2s内，由牛顿第二定律得：F1mgsinma。2s后满足：F2mgsin代入数据解得：m1kg，30。6如图所示，一质量为500kg的木箱放在质量为2000kg的平板车的后部，木箱到驾驶室的距离L1.6m。已知木箱与木板间的动摩擦因数0.484，平板车在运动过程中所受阻力是车和箱总重的0.20倍。平板车以v022.0m/s的恒定速度行驶，突然驾驶员刹车，使车做匀减速运动，为不让木箱撞击驾驶室，g取10m/s2，试求：(1)从刹车开始到平板车完全停止至少要经过多长时间？(2)驾驶员刹车时的制动力不能超过多大？(g取10m/s2)答案：(1)4.4s(2)7420N解析：(1)刹车后有：v2a0x0，v0a0t0，欲使t0小，a0应该大，木箱的a1g，当a0a1时，木箱相对底板滑动，有v2a1x1为了使木箱不撞击驾驶室应有：x1x0L，联立得a05m/s2t0v0/a04.4s(2)Fk(Mm)gmgMa0解得：F7420N111