高中物理-4-5-牛顿第二定律的应用规范训练-粤教版必修.doc

【创新设计】2013-2014学年高中物理（粤教版）必修一：4-5 牛顿第二定律的应用

(时间：60分钟)

知识点一　从受力情况求运动情况　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．(单选)假设汽车突然紧急制动后所受到的阻力的大小与汽车所受的重力的大小差不多，当汽车以20 m/s的速度行驶时突然制动，它还能继续滑动的距离约为 (　　)．
A．40 m B．20 m
C．10 m D．5 m
解析　汽车制动时的加速度大小a＝＝g.由v－v＝－2as得，汽车滑行的距离s＝＝ m＝20 m，B对．
答案　B

图4－5－6
2．(单选)如图4－5－6所示，表示某小球所受的合力与时间的关系图象，各段的合力大小相同，作用时间相同，设小球从静止开始运动，由此可判定
(　　)．
A．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
解析　由F－t图象知：第1 s，F向前；第2 s，F向后．以后重复该变化，所以小球先加速1 s，再减速1 s,2 s末刚好速度减为零，以后重复该过程，所以小球始终向前运动．故正确答案为C.
答案　C

图4－5－7
3．(单选)如图4－5－7 所示，物体M放在光滑水平桌面上，桌面一端附有轻质光滑定滑轮，若用一根跨过滑轮的轻绳系住M，另一端挂一质量为m的物体，M的加速度大小为a1，若另一端改为施加一竖直向下F＝mg的恒力，M的加速度大小为a2，则 (　　)．
A．a1＞a2 B．a1＝a2
C．a1＜a2 D．无法确定
解析　对M和m组成的整体，由牛顿第二定律F＝(M＋m)a1，a1＝，另一端改为施加一竖直向下的恒力F＝Ma2，a2＝，所以a1＜a2，C正确．
答案　C
4．(单选)光滑水平面上静止一个物体，现有水平恒力F作用在物体上，使物体的位移为s0时，立刻换成－4F的力，作用相同时间，物体的总位移为
(　　)．
A．－s0 B．s0
C．0 D．－2s0
解析　以F方向为正方向，设开始阶段加速度为a，则后一阶段加速度为－4a，由运动规律：
s0＝at2，s′＝at·t－×4at2，s＝s0＋s′
三个方程联立求得s＝－s0，故A正确．
答案　A
5．(单选)(2012·安徽理综，17)如图4-5-8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4-5-8
A．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θ，对物块由牛顿第二定律列式：mgsin θ－μmgcos θ＝ma，得a＝g sin θ－μg cos θ＝g(sin θ－μcos θ)，加上恒力F后：(mg＋F)sin θ－μ(mg＋F)cos θ＝ma′得a′＝＝(sin θ－μcos θ)，因>g，所以a′>a，C正确．
答案　C
知识点二　从运动情况求受力情况

图4－5－9
6．(单选)一光滑斜劈，在力F推动下向左匀加速运动，且斜劈上有一木块恰好与斜劈保持相对静止，如图4－5－9所示，则木块所受合力的方向为
(　　)．
A．水平向左
B．水平向右
C．沿斜面向下
D．沿斜面向上
解析　因为木块的加速度向左，所以合力方向水平向左，故A正确．
答案　A
7．(单选)行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将会发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害，人们设计了安全带．假定乘客质量为70 kg，汽车车速为90 km/h，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5 s，则安全带对乘客的作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦) (　　)．[
A．450 N B．400 N
C．350 N D．300 N
解析　汽车的速度v0＝90 km/h＝25 m/s
设汽车匀减速的加速度大小为a，则
a＝＝5 m/s2
对乘客应用牛顿第二定律可得：
F＝ma＝70×5 N＝350 N，所以C正确．
答案　C
8．(单选)如图4－5－10所示是一物体沿东西方向(以东为正方向)做直线运动的v－t图象．由此图象可以判断出 (　　)．

图4－5－10
A．前10 s物体受到外力方向是向东的，后10 s受到外力方向是向西的
B．前10 s物体受到外力方向是向西的，后10 s受到外力方向是向东的
C．物体受到的外力方向一直向东
D．物体受到的外力方向一直向西
答案　C

图4－5－11
9．(双选)图4－5－11为蹦极运动的示意图，弹性绳的一端固定在O点，另一端和运动员相连．运动员从O点自由下落，至B点弹性绳自然伸直，经过合力为零的C点到达最低点D，然后弹起．整个过程中忽略空气阻力．分析这一过程，下列表述正确的是 (　　)．
A．经过B点时，运动员的速率最大
B．经过C点时，运动员的速率最大
C．从C点到D点，运动员的加速度增大
D．从C点到D点，运动员的加速度不变
解析　在BC段，运动员所受重力大于弹力，向下做加速度逐渐减小的变加速运动，当a＝0时，速度最大，即在C点时速度最大，B对．在CD段，弹力大于重力，运动员做加速度逐渐增大的变减速运动，C对．
答案　BC

图4－5－12
10．在水平地面上有一个质量为4.0 kg 的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动.10 s后拉力大小减小为，并保持恒定．该物体的速度－时间图象如图 4－5－12 所示．求：
(1)物体所受到的水平拉力F的大小；
(2)该物体与地面间的动摩擦因数．(取g＝10 m/s2)
解析　物体的运动分两个过程，根据a＝由图可知两个过程加速度分别为a1＝1 m/s2，a2＝－0.5 m/s2.
受力如下图所示：

对于两个过程，由牛顿第二定律得：
F－μmg＝ma1，－μmg＝ma2
代入数据解之得：F＝9 N，μ＝0.125.
答案　(1)9 N　(2)0.125
[

图4－5－13
11．(单选)如图4－5－13所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接．图中v、a、f和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程．图中正确的是(　　)．

解析　物体在斜面上受重力、支持力、摩擦力作用，其摩擦力大小为f1＝μmgcos θ，做初速度为零的匀加速直线运动，其v－t图象为过原点的倾斜直线，A错，加速度大小不变，B错，其s－t图象应为一段曲线，D错；物体到达水平面后，所受摩擦力f2＝μmg>f1，做匀减速直线运动，所以正确选项为C.
答案　C

图4－5－14
12．如图4－5－14所示，一架质量m＝5.0×103 kg的喷气式飞机，从静止开始在机场的跑道上滑行，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量的0.02倍．求：飞机滑行时受到的牵引力多大？(g取10 m/s2)
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

图4－5－15
13．如图4－5－15所示，在水平地面上有一个质量为5 kg的物体，它受到与水平方向成53°角斜向上的25 N的拉力时，恰好做匀速直线运动，g取10 m/s2，问：当拉力为50 N时，物体的加速度多大？物
体由静止开始运动时，2 s末物体的位移多大？
解析　由题意知，物体受力如下图甲所示，由牛顿第二定律可得：
F1cos 53°＝f1 ①
FN＋F1sin 53°＝mg ②
f1＝μFN ③
由①②③式得μ＝[
＝＝0.5

当拉力F2＝50 N时，物体受力如乙图所示，由牛顿第二定律得：
F2cos 53°－f2＝ma ④
FN′＋F2sin 53°－mg＝0 ⑤
f2＝μFN′ ⑥
由④⑤⑥式得：
a＝
＝5 m/s2
2 s内位移大小s＝at2＝10 m.
答案　5 m/s2　10 m