1、新20版练B1物理鲁科版实验课时2由力分析运动第5章 牛顿运动定律实验:牛顿运动定律的两类问题课时2 由力分析运动1.(2019湖北麻城学业水平考试)一个原来静止在光滑平面上的物体,质量是7 kg,在14 N的恒力作用下运动,则5 s末的速度及5 s内通过的路程为()。A.8 m/s,25 mB.2 m/s,25 mC.10 m/s,25 mD.10 m/s,12.5 m答案：C解析：物体由静止开始在恒力的作用下做初速度为零的匀加速直线运动,由牛顿第二定律和运动学公式得a=Fm=147 m/s2=2 m/s2,v=at=25 m/s=10 m/s,x=12at2=25 m,选项C正确。2.(2
2、019黑龙江哈尔滨高一检测)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14 m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g取10 m/s2,则汽车刹车前的速度为()。A.7 m/sB.14 m/sC.10 m/sD.20 m/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:mg=ma,解得:a=g。由匀变速直线运动速度位移关系式v02=2as,可得汽车刹车前的速度为:v0=2as=2gs=14 m/s,因此B正确。3.(2019山东泰安单元检测)(多选)如图5-
3、实-2-1所示,建设房屋时,保持底边L不变,要设计好屋顶的倾角,以便下雨时落在房顶的雨滴能尽快地滑离屋顶,雨滴下滑时可视为小球做无初速度、无摩擦的运动。下列说法正确的是()。图5-实-2-1A.倾角越大,雨滴下滑时的加速度越大B.倾角越大,雨滴对屋顶压力越大C.倾角越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度越大D.倾角越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的时间越短答案：AC解析：设屋檐的底角为,底边长度为L,注意底边长度是不变的,屋顶的坡面长度为x,雨滴下滑时加速度为a,对雨滴受力分析,只受重力mg和屋顶对雨滴的支持力FN,垂直于屋顶方向:mgcos =FN,平行于屋顶方向:ma=mgsin 。雨滴的
4、加速度为:a=gsin ,则倾角越大,雨滴下滑时的加速度越大,故A正确;雨滴对屋顶的压力大小:FN=FN=mgcos ,则倾角越大,雨滴对屋顶压力越小,故B错误;根据三角关系判断,屋顶坡面的长度x=L2cos,由x=12gsin t2,可得:t=2Lgsin2,可见当=45时,用时最短,D错误;由v=gsin t可得:v=gLtan,可见越大,雨滴从顶端O下滑至M时的速度越大,C正确。4.(2019山东莱芜一中月考)图5-实-2-2甲是某景点的山坡滑道图片,为了探究滑行者在滑道直线部分AE滑行的时间,技术人员通过测量绘制出如图乙所示的示意图。AC是滑道的竖直高度,D点是AC竖直线上的一点,且有
5、AD=DE=10 m,滑道AE可视为光滑,滑行者从坡顶A点由静止开始沿滑道AE向下滑动,g取10 m/s2,则滑行者在滑道AE上滑行的时间为()。图5-实-2-2A.2 sB.2 sC.3 sD.22 s答案：B解析：设斜面的倾角为,则a=gsin ,所以AE=2ADsin ,因为AE=12at2,即2ADsin =12gt2sin ,所以t=2 s,故选B。5.(2019华中师大附中月考)(多选)在一种速降娱乐项目中,人乘坐在吊篮中,吊篮通过滑轮沿一条倾斜的钢索向下滑行。现有两条彼此平行的钢索,它们的起、终点分别位于同一高度。小红和小明分别乘吊篮从速降的起点由静止开始下滑,在他们下滑的过程中
6、,当吊篮与滑轮达到相对静止状态时,分别拍下一张照片,如图5-实-2-3所示。已知两人运动过程中,空气阻力的影响可以忽略,则()。图5-实-2-3A.小明到达终点用时较短B.小红到达终点用时较短C.小明到达终点时速度较大D.小红的质量比小明的质量大答案：AC解析：设钢索与竖直方向夹角为,根据牛顿第二定律知加速度a=gsin ,由照片可看出,小明运动时的加速度较大,小明到达终点用时较短,选项A正确,B错误;由于两条钢索彼此平行,它们的起、终点分别位于同一高度,位移x相等,由v2=2ax可知,加速度较大的小明到达终点时速度较大,选项C正确;两人由静止开始下滑,加速度大小与两个人的质量无关,无法判断两
7、个人质量的大小,选项D错误。6.(2019北京西城区质检)如图5-实-2-4所示,某小球所受的合外力与时间的关系,各段的合外力大小相同,作用时间相同,设小球从静止开始运动,由此可判定()。图5-实-2-4A.小球向前运动,再返回停止B.小球向前运动再返回不会停止C.小球始终向前运动D.小球向前运动一段时间后停止答案：C解析：本题可以通过作v-t图很直观地看出结果。如图所示,各段的合外力大小相同,则加速度大小相同,作用时间相同,所以在v-t图中小球的位移始终为正值,即小球始终向前运动。7.(2019武汉二中月考)一物体从静止开始由倾角很小的光滑斜面顶端滑下,保持斜面底边长度不变,逐渐增加斜面长度
8、以增加斜面倾角。在倾角增加的过程中(每次下滑过程中倾角不变),物体的加速度a和物体由顶端下滑到底端的时间t的变化情况是()。A.a增大,t增大B.a增大,t变小C.a增大,t先增大后变小D.a增大,t先变小后增大答案：D解析：由mgsin =ma可得a=gsin 。物体的加速度a随的增大而增大,设斜面底边长为x0。由x0cos=12at2可得,t=2x0gsincos=4x0gsin2。可见随的增大,物体由顶端滑到底端的时间t先变小后增大。当=45时,时间t最短,故只有D正确。8.(2019江苏芜湖质检)(多选)将一小球以一定的初速度竖直向上抛出并开始计时,小球所受空气阻力的大小与小球的速率成
9、正比,已知t2时刻小球落回抛出点,其运动的v-t图像如图5-实-2-5所示,则在此过程中()。图5-实-2-5A.t=0时,小球的加速度最大B.当小球运动到最高点时,小球的加速度为重力加速度gC.t2=2t1D.小球的速度大小先减小后增大,加速度大小先增大后减小答案：AB解析：上升过程中,由牛顿第二定律mg+kv=ma,下落过程中mg-kv=ma,综合知小球的加速度不断减小,t=0时刻小球加速度最大,在最高点时加速度等于重力加速度,故A、B正确,D错误;相等的高度,加速度越小,所花时间越长,知2t1t2,故C错误。9.(2019四川乐山质检)如图5-实-2-6所示,工人用绳索拉铸件,铸件的质量
10、是20 kg,铸件与地面间的动摩擦因数是0.25。工人用80 N的力拉动铸件,从静止开始在水平面上前进,绳与水平方向的夹角为=37并保持不变,经4 s后松手。(取g=10 m/s2,cos 37=0.8,sin 37=0.6)求:图5-实-2-6(1)松手前铸件的加速度;答案：松手前,对铸件由牛顿第二定律得Fcos 37-(mg-Fsin37)=ma,解得a=1.3 m/s2。(2)松手后铸件还能前进的距离。答案：松手时铸件的速度v=at=5.2 m/s,松手后的加速度大小为a,则有mg=am,解得a=2.5 m/s2,则松手后铸件还能滑行的距离x=v22a,解得x=5.408 m。10.(2
11、019山西晋中质检)一个质量为4 kg的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数=0.2。从t=0开始,物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力F作用,力F随时间t变化的规律如图5-实-2-7所示。g取10 m/s2。求:图5-实-2-7(1)在24 s时间内,物体从减速运动到停止不动所经历的时间;答案：在02 s内,由牛顿第二定律知F1-Ff=ma1,其中Ff=mg,由运动学公式有:v1=a1t1,解得v1=2 m/s,在2 s以后,由牛顿第二定律有:F+Ff=ma2,解得物体加速度大小a2=3 m/s2,方向与v的方向相反。由v2-v1=a2t2知,减速到停止所用时间t2=
12、v1a2=23 s。(2)6 s内物体的位移大小。答案：02 s内物体的位移x1=v12t1=2 m,24 s内物体的位移x2=v12t2=23 m,由周期性可知46 s内和02 s内位移相等。所以6 s内物体的位移x=2x1+x2=143 m。11.(2019上海实验单元检测)如图5-实-2-8所示,航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m=2 kg,动力系统提供的恒定升力F=28 N。试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g取10 m/s2。图5-实-2-8(1)第一次试飞,飞行器飞行t1=8 s时到达高度H=64 m。求飞行器所受阻力Ff的大小;答案
13、：由H=12at12得a=2 m/s2,由F-Ff-mg=ma得Ff=4 N。(2)第二次试飞,飞行器飞行t2=6 s时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度h。答案：前6 s向上做匀加速运动,最大速度v=at2=12 m/s,上升的高度h1=12at22=36 m,然后向上做匀减速运动,设加速度为a2。加速度Ff+mg=ma2,解得a2=12 m/s2,上升的高度h2=v22a2=6 m。所以上升的最大高度h=h1+h2=42 m。(3)为了使飞行器不致坠落到地面,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3。答案：设失去升力下降阶段加速度为a3;恢复升力后加速度为a4,
14、恢复升力时速度为v3,由牛顿第二定律得mg-f=ma3,F+f-mg=ma4,由位置关系有v322a3+v322a4=h,且v3=a3t3,解得t3=322 s=2.1 s。12.(2019山东沂南一中月考)质量为10 kg的物体在F=200 N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,与水平地面的夹角=37,如图5-实-2-9所示。力F作用2 s后撤去,物体在斜面上继续上滑了1.25 s后,速度减为零。求:物体与斜面间的动摩擦因数和物体的总位移x。(已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,g=10 m/s2)图5-实-2-9答案：设加速过程的加速度大小为a1,撤去力F后加速度大小变为a2,根据速度条件有:a1t1=a2t2,有力F作用时,对物体受力分析并建立直角坐标系如图甲所示。甲乙由牛顿第二定律可得:沿斜面方向:Fcos -mgsin -Ff1=ma1,垂直斜面方向:FN1=(mgcos +Fsin ),滑动摩擦力Ff1=FN1,撤去力F后,对物体受力分析如图乙所示。由牛顿第二定律得:沿斜面方向:-mgsin -Ff2=-ma2,Ff2=FN2=mgcos ,联立各式,代入数据得:a2=8 m/s2,a1=5 m/s2,=0.25,物体运动的总位移x=12a1t12+12a2t22,解得x=16.25 m。
