1、高考资源网（） 您身边的高考专家课时素养评价十九牛顿运动定律的应用 (25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.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,轮胎在地面上发生滑动时留下的划痕。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大小为()A.7 m/sB.14 m/sC.10 m/sD.20 m/s【解析】选B。设汽车刹车后滑动过程中的加速度大小为a,由牛顿第二定律得:mg=ma,解得:a=g。由=2ax,可得汽车刹车前的速度大小为:v0= m/s=14 m
2、/s,因此B正确。2.如图所示,一个物体从A点由静止出发分别沿三条光滑轨道到达C1、C2、C3,则()A.物体到达C1时的速度最大B.物体分别在三条轨道上的运动时间相同C.物体在与C3连接的轨道上运动的加速度最小D.物体到达C3的时间最短【解析】选D。物体在斜面上的加速度a=gsin,在与C3连接的轨道上运动的加速度最大,C错误;斜面长L=,由v2=2aL得:v=,故到C1、C2、C3时物体速度大小相等,A错误;由L=at2即=gsint2解得t=,沿AC3运动的时间最短,B错误,D正确。【加固训练】如图所示,质量为m=3 kg的木块放在倾角=30的足够长的固定斜面上,木块可以沿斜面匀速下滑。
3、若用沿斜面向上的推力F作用于木块上,使其由静止开始沿斜面向上加速运动,经过t=2 s时间木块沿斜面上升4 m的距离,则推力F的大小为(g取10 m/s2)()A.42 NB.6 NC.21 ND.36 N【解析】选D。木块能沿斜面匀速下滑,由二力平衡知:mgsin=mgcos;当在推力作用下加速上滑时,由运动学公式x=at2得a=2 m/s2,由牛顿第二定律得:F-mgsin-mgcos=ma,解得F=36 N,D正确。3.如图所示,在行驶过程中,如果车距不够,刹车不及时,汽车将发生碰撞,车里的乘客可能受到伤害。为了尽可能地减小碰撞引起的伤害,人们设计了安全带及安全气囊。假定乘客质量为70 k
4、g,汽车车速为108 km/h(即30 m/s),从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5 s,安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小为()A.420 NB.600 NC.800 ND.1 000 N【解析】选A。从踩下刹车到车完全停止的5 s内,乘客的速度由30 m/s减小到0,视为匀减速运动,则有a=- m/s2=-6 m/s2。根据牛顿第二定律知安全带及安全气囊对乘客的作用力F=ma=70(-6) N=-420 N,负号表示力的方向跟初速度方向相反,所以选项A正确。4.在共和国成立70周年大庆之日,全国各地的人们会在夜晚燃放美丽的焰火。按照设计,某种装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后,在4
5、s末到达距地面100 m的最高点时炸开,形成各种美丽的图案,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10 m/s2)()A.25 m/s,1.25B.40 m/s,0.25C.50 m/s,0.25D.80 m/s,1.25【解析】选C。根据h=at2,解得a=12.5 m/s2,所以v0=at=50 m/s;上升过程中礼花弹所受的阻力大小f=kmg,则a=(k+1)g=12.5 m/s2,解得k=0.25,故选项C正确。5.如图所示,一倾角=37的足够长的斜面固定在水平地面上。当t=0时,滑块以初速度v0=
6、10 m/s从斜面上某位置沿斜面向上运动,已知滑块与斜面间的动摩擦因数=0.5,g取10 m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8,下列说法正确的是()A.滑块一直做匀变速直线运动B.t=1 s时,滑块速度减为零,然后静止在斜面上C.t=2 s时,滑块恰好又回到出发点D.t=3 s时,滑块的速度大小为4 m/s【解析】选D。设滑块上滑时的加速度大小为a1,由牛顿第二定律可得mgsin+mgcos=ma1,解得a1=10 m/s2,上滑时间t1=1 s,上滑的距离x1=v0t1=5 m,因mgsinmgcos,所以滑块上滑到速度为零后将向下运动,选项B错误;设滑块下滑时的加速度大小为a2
7、,由牛顿第二定律可得mgsin-mgcos=ma2,解得a2=2 m/s2,t=2 s时,滑块下滑的距离x2=a2(t-t1)2=1 m5 m,滑块未回到出发点,选项C错误;因上滑和下滑过程中的加速度不同,故滑块全程不做匀变速直线运动,选项A错误;t=3 s时,滑块沿斜面向下运动,此时的速度v=a2(t-t1)=4 m/s,选项D正确。6.如图所示,一小车上有一个固定的水平横杆,左边有一轻杆与竖直方向成角并与横杆固定,下端连接一小铁球,横杆右边用一根细线吊一质量相等的小铁球。当小车做匀变速直线运动时,细线与竖直方向成角,若,重力加速度为g,则下列说法正确的是()A.轻杆对小铁球的弹力方向与细线
8、平行B.轻杆对小铁球的弹力方向沿轻杆方向向上C.轻杆对小铁球的弹力方向既不与细线平行也不沿着轻杆方向D.小车一定以加速度gtan向右运动【解析】选A。设细线对小铁球的弹力为F线,由牛顿第二定律得F线sin=ma,F线cos=mg,可得tan=,设轻杆对小铁球的弹力与竖直方向夹角为,大小为F杆,由牛顿第二定律可得F杆cos=mg,F杆sin=ma,可得tan=tan,可见轻杆对小铁球的弹力方向与细线平行,A正确,B、C错误;小车的加速度a=gtan,方向向右,而运动方向可能向右,也可能向左,故D错误。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.
9、(10分)如图,一个质量为10 kg的物体,沿水平地面向右运动,经过O点时速度大小为11 m/s,此时对物体施加一个水平向左、大小为12 N的恒力F。物体与水平面间的动摩擦因数为0.1,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2,求:(1)物体能运动到O点右侧的最大距离;(2)8 s末物体的速度大小。【解析】(1)物体向右运动时受到向左的摩擦力f=FN=mg=10 N物体做匀减速运动,设加速度大小为a1,由牛顿第二定律得:F+f=ma1解得a1=2.2 m/s2当向右运动的速度减为0时,向右运动的距离最大,0-=-2a1xm解得xm=27.5 m。(2)物体做匀减速运动,设经时间t1速度减
10、为0,0=v0-a1t1解得t1=5 s之后物体向左做匀加速运动,设加速度大小为a2,由牛顿第二定律得:F-f=ma28 s末物体速度大小为v=a2(t-t1)=0.6 m/s。答案:(1)27.5 m(2)0.6 m/s8.(14分)如图所示,一足够长的固定粗糙斜面与水平面夹角=30。一个质量m=1 kg的小物体(可视为质点),在F=10 N的沿斜面向上的拉力作用下,由静止开始沿斜面向上运动。已知斜面与物体间的动摩擦因数=,g取10 m/s2。(1)求物体在拉力F作用下运动的加速度大小a1;(2)若力F作用1.2 s后撤去,求物体在上滑过程中距出发点的最大距离。【解析】(1)对物体受力分析,
11、根据牛顿第二定律得:物体受到斜面对它的支持力FN=mgcos=5 N,物体的加速度a1=2.5 m/s2。(2)力F作用t0=1.2 s时,速度大小为v=a1t0=3 m/s,物体向上滑动的距离x1=a1=1.8 m。此后它将向上做匀减速运动,其加速度大小a2=7.5 m/s2。这一过程物体向上滑动的距离x2=0.6 m。整个上滑过程物体距出发点的最大距离x=x1+x2=2.4 m。答案:(1)2.5 m/s2(2)2.4 m(15分钟40分)9.(6分)(多选)如图所示,质量为m的小球置于倾角为的斜面上,被一个竖直挡板挡住。现用一个水平力F拉斜面,使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动
12、,重力加速度为g,忽略一切摩擦,以下说法正确的是()A.斜面对小球的弹力为B.斜面和竖直挡板对小球弹力的合力为maC.若增大加速度a,斜面对小球的弹力一定增大D.若增大加速度a,竖直挡板对小球的弹力一定增大【解析】选A、D。对小球受力分析如图所示,把斜面对小球的弹力N2进行正交分解,竖直方向有N2cos=mg,水平方向有N1-N2sin=ma,所以斜面对小球的弹力为N2=,A正确;挡板对小球的弹力N1=ma+mgtan,随a增大而增大,斜面对小球的弹力N2=与a无关,故C错误,D正确。小球受到的斜面、挡板的弹力和重力的合力为ma,故B错误。10.(6分)(多选)如图所示,质量为m=1 kg的物
13、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v0=10 m/s时,给物体施加一个与速度方向相反的大小为F=2 N的恒力,在此恒力作用下(g取10 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A.物体经10 s速度减为零B.物体经2 s速度减为零C.物体的速度减为零后将保持静止D.物体的速度减为零后将向右运动【解析】选B、C。物体向左运动时受到向右的滑动摩擦力,f=FN=mg=3 N,根据牛顿第二定律得a= m/s2=5 m/s2,方向向右,物体的速度减为零所需的时间t= s=2 s,B正确,A错误;物体的速度减为零后,由于F小于最大静摩擦力,物体将保持静止,C正确,D错误。11.(6
14、分)(多选)(模型建构传送带模型)如图所示,水平传送带A、B两端相距x=3.5 m,工件与传送带间的动摩擦因数=0.1。工件滑上A端瞬时速度vA=4 m/s,到达B端的瞬时速度设为vB,则下列说法中正确的是()A.若传送带不动,则vB=3 m/sB.若传送带逆时针匀速转动,vB一定等于3 m/sC.若传送带顺时针匀速转动,vB一定等于3 m/sD.若传送带顺时针匀速转动,vB可能等于 3 m/s【解题指南】解答本题需明确以下三点:(1)若传送带不动,由匀变速直线运动规律可知-=2ax,a=g,可求出vB。(2)若传送带以逆时针匀速转动,工件的受力情况不变,工件的运动情况跟传送带不动时的一样。(
15、3)若传送带顺时针匀速转动时,要根据传送带的速度大小进行分析。【解析】选A、B、D。若传送带不动,工件的加速度:a=-=-g=-0.110 m/s2=-1 m/s2,由-=2ax,得:vB= m/s=3 m/s,故A正确;若传送带逆时针匀速转动,工件的受力情况不变,由牛顿第二定律得知,工件的加速度仍为a=-g,工件的运动情况跟传送带不动时一样,则vB=3 m/s,故B正确;若传送带以小于3 m/s 的速度顺时针匀速转动,工件滑上传送带时所受的滑动摩擦力方向水平向左,做匀减速运动,工件的加速度仍为a=-g,工件的运动情况跟传送带不动时一样,则vB=3 m/s;若以大于4 m/s的速度顺时针匀速转
16、动,则开始时物体受到的摩擦力向右,物体做加速运动,vB大于3 m/s;故C错误,D正确。【加固训练】(多选)质量m=2 kg、初速度v0=8 m/s的物体沿着粗糙水平面向右运动,物体与地面之间的动摩擦因数=0.1,同时物体还受到一个如图所示的随时间变化的水平拉力F的作用,设水平向右为拉力的正方向,且物体在t=0时刻开始运动,g取10 m/s2,则以下结论正确的是()A.01 s内,物体的加速度大小为2 m/s2B.12 s内,物体的加速度大小为2 m/s2C.01 s内,物体的位移为7 mD.02 s内,物体的总位移为11 m【解析】选B、D。01 s内,物体的加速度大小a1= m/s2=4
17、m/s2,A项错误;12 s内物体的加速度大小a2= m/s2=2 m/s2,B项正确;物体运动的v-t图像如图所示,故01 s内物体的位移为x1=1 m=6 m,C项错误;02 s内物体的总位移x=x1+x2=(6+1) m=11 m,D项正确。12.(22分)(2020广州高一检测)某同学到广州塔“小蛮腰”参观,为了测量电梯运行的相关数据,该同学带了一个电子台秤,并站在电梯内的台秤上观察台秤数据变化。电梯静止时他观察到台秤的示数为50 kg。在启动时示数变为52.5 kg,这个示数持续了10 s后又恢复到50 kg,电梯匀速运动了80 s,靠近观光层时台秤的示数变为45 kg直到电梯到达观
18、光台,已知在台秤示数运算和加速度计算时g都取10 m/s2。求:(1)电梯匀速运动时的速度大小;(2)电梯减速的时间为多少;(3)在如图坐标系中画出电梯运动全过程的v-t图像;(4)广州塔“小蛮腰”观光台的高度为多少?【解析】(1)电梯静止时他观察到台秤的示数为50 kg。在启动时示数变为52.5 kg,说明此时合力F=(52.5-50)10 N=25 N根据牛顿第二定律知a1= m/s2=0.5 m/s2加速时间为t1=10 s,所以v=a1t1=5 m/s,匀速直线运动速度大小为5 m/s;(2)靠近观光层时台秤的示数变为45 kg,则此时合力F=(50-45)g=ma2解得a2=1 m/s2所以减速时间t3= = s=5 s(3)根据以上分析知010 s,做匀加速运动,速度达到5 m/s;1090 s,匀速直线运动,速度为5 m/s;9095 s,做匀减速直线运动,末速度为零。图像如图。(4)v-t图像的面积为运动位移,即观光台的高度h=(80+95)5 m=437.5 m答案:(1)5 m/s(2)5 s(3)见解析图(4)437.5 m关闭Word文档返回原板块- 13 - 版权所有高考资源网
