高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 牛顿运动定律的应用随堂练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 牛顿运动定律的应用随堂练习题，共5页。
【基础巩固】
1.一个原来静止在光滑平面上的物体,质量是7 kg,在14 N 的恒力作用下开始沿直线运动,则该物体5 s末的速度大小及5 s内通过的位移大小分别为( )
A.8 m/s 25 m B.2 m/s 25 m
C.10 m/s 25 m D.10 m/s 12.5 m
答案:C
2.如图甲所示,小物块从足够长的光滑斜面顶端由静止自由滑下.下滑位移为x时的速度为v,其x-v2图像如图乙所示,g取10 m/s2,则斜面倾角θ为( )
甲 乙
A.30° B.45° C.60° D.75°
答案:A
3.如图所示,AD、BD、CD是竖直平面内三根固定的光滑细杆,A、B、C、D位于同一圆周上,A点为圆周的最高点,D点为最低点.每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出),三个滑环分别从A、B、C处由静止释放.用t1、t2、t3依次表示各滑环到达D点所用的时间,则( )
A.t1t3 C.t3>t1>t2 D.t1=t2=t3
解析:设圆的半径为R,取一根滑杆ED,如图所示.
设∠ADE=θ,由直角三角形得xED=2Rcs θ;滑环沿ED下滑时,a=gcs θ;由位移公式得t===2,可知时间t与倾角无关,所以滑环沿三根细杆下滑所用的时间是相等的,选项D正确.
答案:D
4.滑雪道的示意图如图所示.可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下,经过水平NP段后飞入空中,在Q点落地.不计运动员经过N点的机械能损失,不计摩擦力和空气阻力.下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图像是 ( )
A B C D
解析:因为不计摩擦,运动员在MN阶段做匀加速运动,加速度为a=gsin θ,则运动员的速度均匀增加;在NP阶段做匀速运动,加速度为0,运动员的速度保持不变;在PQ阶段做平抛运动,加速度为a=g,如果设从P点飞出的速度为v0,平抛过程中的合速度为v,则有:v==,v与t不再是线性关系,故C正确,A、B、D错误.
答案:C
5.小雨同学坐小汽车时发现车内有一球形挂件.某段时间小雨发现球形挂件和车厢相对静止,若此时小球的悬线偏离竖直方向37°,如图所示.球形挂件的质量为0.1 kg,重力加速度g=10 m/s2, sin 37°=0.6,cs 37°=0.8.则 ( )
A.车厢可能向左做匀减速直线运动,加速大小为7.5 m/s2
B.车厢可能向右做匀加速直线运动,加速大小为8 m/s2
C.悬线拉力的大小为1 N
D.悬线拉力的大小为0.8 N
解析:对球受力分析,如图所示:
由牛顿第二定律得F合=mgtan 37°= ma,得a= 7.5 m/s2,悬线拉力的大小为F==1.25 N,故A正确,B、C、D错误.故选A.
答案:A
6.质量为0.5 kg的物体在水平面上以一定的初速度运动,a、b分别是物体不受拉力和受到水平拉力作用时的v-t图线,则拉力与摩擦力大小之比为( )
A.1∶2B.3∶2C.3∶1D.2∶1
解析:物体不受水平拉力时,加速度大小为a1== m/s2=1.5 m/s2,物体受到水平拉力作用时,加速度大小为a2== m/s2=0.75 m/s2,根据牛顿第二定律得Ff=ma1,F-Ff=ma2,可得F∶Ff=3∶2,故选项B正确.
答案:B
7.一架质量m=5.0×103 kg的喷气式飞机,从静止开始在跑道上滑行,经过距离x=5.0×102 m,达到起飞速度v=60 m/s.在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的2%.g取10 m/s2,飞机滑行时受到的牵引力多大?
解析:飞机在加速过程中,由运动学公式得
v2=2ax,
所以a==3.6 m/s2.
由牛顿第二定律得
F-0.02mg=ma,
所以F=0.02mg+ma=1.9×104 N.
答案:1.9×104 N
【拓展提高】
8.如图所示,用水平恒力F推小车和货物一起做匀加速直线运动,小车质量为车,货物的质量为,它们的共同加速度为,货物与小车间的动摩擦因数为.小车与地面间的滚动摩擦力不计,在运动过程中 ( )
A.货物受到的合力大小为
B.货物受到的合力大小一定为
C.小车受到的摩擦力大小一定为
D.小车受到的合力大小一定为F-μmg
解析:把小车和货物看成一个整体,根据牛顿第二定律有F=(m车+m)a,货物水平方向只受静摩擦力,根据牛顿第二定律有Ff=F货合=ma=,小车水平方向受外力和静摩擦力作用,根据牛顿第二定律有-f=车合=车=,故A、B、D错误;根据牛顿第三定律,可得小车受到的摩擦力与货物受到的摩擦力等大反向,所以小车受到的摩擦力大小一定为Ff'= ,故C正确.故选C.
答案:C
9.(多选)如图所示,水平传送带以恒定速度v向右运动.将质量为m的物体Q无初速度地放在水平传送带的左端A处,经过t时间后,Q的速度也变为v;再经t时间,物体Q到达传送带的右端B处,则( )
A.前t时间内物体Q做匀加速运动,后t时间内物体Q做匀减速运动
B.后t时间内物体Q与传送带之间无摩擦力
C.前t时间内物体Q的位移与后t时间内物体Q的位移大小之比为1∶2
D.物体Q由传送带左端运动到右端相对传送带的位移大小为
解析:前t时间内物体Q受到滑动摩擦力作用,做匀加速直线运动,后t时间内物体Q与传送带间没有摩擦力,做匀速直线运动,选项A错误,选项B正确;前t时间内的位移x1=,后t时间内的位移x2=vt,位移之比为1∶2,选项C正确;物体Q在前t时间内与传送带存在相对运动,Δx=x带-x1=,选项D正确.
答案:BCD
10.如图所示,质量m=2 kg的物体静止在水平地面的A处,A、B间距l=20 m,用大小为30 N、沿水平方向的力F拉此物体,经t0=2 s拉至B处.cs 37°=0.8,
sin 37°=0.6,g取10 m/s2.
(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ.
(2)用大小为30 N,与水平方向成37°的力F'斜向上拉此物体,使物体从A处由静止开始运动并能到达B处,求该力作用的最短时间t.结果保留两位小数.
解析:(1)物体做匀加速运动,
l=a0,
所以a0== m/s2=10 m/s2;
由牛顿第二定律F-Ff=ma0,
Ff=30 N-2×10 N=10 N,
所以μ===0.5.
(2)设F'作用的最短时间为t,物体先以大小为a的加速度匀加速运动时间t,撤去F'后,以大小为a'的加速度匀减速运动时间t'到达B处,速度恰为0.
由牛顿第二定律有
F'cs 37°-μ(mg-F'sin 37°)=ma,
所以a=-μg=11.5 m/s2.
a'==μg=5 m/s2.
由于匀加速阶段的末速度即为匀减速阶段的初速度,因此有at=a't',
l=at2+a't'2,
t=1.03 s.
答案:(1)0.5 (2)1.03 s
【挑战创新】
11.如图所示,螺旋管道内径均匀,内壁光滑,螺距均为d=0.1 m,共5匝,螺旋横截面的半径R=0.2 m,半径R比管道内径大得多,一小球自管道A端从静止开始下滑,求它到达管道B端时的速度大小和所用的时间.
解析:采用整体转化,将螺旋管展开则变成了一倾斜放置的直线管道,小球由沿螺旋线运动变成了沿斜面下滑的匀加速直线运动,如图所示.
在小球下滑过程中,a=gsin θ,
AB总长为10πR,v0=0,
sin θ=,
所以v=== m/s,
t==4 s.
答案: m/s 4 s