江蘇省泰州市高中物理 4-6 應(yīng)牛頓定律解決問題同步檢測（一） 新人教版必修1

1、6用牛頓運(yùn)動定律解決問題(一)基礎(chǔ)夯實(shí)1一個(gè)物體在水平恒力F的作用下，由靜止開始在一個(gè)粗糙的水平面上運(yùn)動，經(jīng)過時(shí)間t，速度變?yōu)関，如果要使物體的速度變?yōu)?v，下列方法正確的是()A將水平恒力增加到2F，其他條件不變B將物體質(zhì)量減小一半，其他條件不變C物體質(zhì)量不變，水平恒力和作用時(shí)間都增為原來的兩倍D將時(shí)間增加到原來的2倍，其他條件不變答案：D解析：由牛頓第二定律：Fmgma，ag。對比A、B、C三項(xiàng)，均不能滿足要求，故選項(xiàng)A、B、C均錯(cuò)。由vat得2va·2t，所以D項(xiàng)正確。2(2011·哈爾濱高一檢測)在交通事故的分析中，剎車線的長度是很重要的依據(jù)，剎車線是汽車剎車后，停

2、止轉(zhuǎn)動的輪胎在地面上發(fā)生滑動時(shí)留下的滑動痕跡。在某次交通事故中，汽車的剎車線長度是14m，假設(shè)汽車輪胎與地面間的動摩擦因數(shù)恒為0.7，g取10m/s2，則汽車剎車前的速度為()A7m/sB14m/sC10m/s D20m/s答案：B解析：設(shè)汽車剎車后滑動的加速度大小為a，由牛頓第二定律得：mgma，解得：ag。由勻變速直線運(yùn)動速度位移關(guān)系式v2ax，可得汽車剎車前的速度為：v0m/s14m/s，因此B正確。3質(zhì)量為1kg的物體靜止在水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2。作用在物體上的水平拉力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。則物體在前12s內(nèi)的位移為_。(g10m/s2)答案：100m解析：物

3、體所受的滑動摩擦力fmg2N在前6s內(nèi)通過的位移x1 t236m6s末的速度vat12m/s。物體在610s內(nèi)的位移x212×4m48m物體在1012s內(nèi)通過的位移x3vtat2(12×2×4×22)m16m?？偽灰苮x1x2x3100m4一個(gè)滑雪人從靜止開始沿山坡滑下(如下圖所示)，山坡的傾角30°，滑雪板與雪地的動摩擦因數(shù)是0.04，求5s內(nèi)滑下來的路程和5s末的速度大小。答案：58m23.3m/s解析：以滑雪人為研究對象，受力情況如圖所示。研究對象的運(yùn)動狀態(tài)為：垂直于山坡方向，處于平衡；沿山坡方向，做勻加速直線運(yùn)動。將重力mg分解為垂直于

4、山坡方向和沿山坡方向，據(jù)牛頓第二定律列方程：FNmgcos0mgsinFfma又因?yàn)镕fFN由可得：ag(sincos)故xat2g(sincos)t2×10×(0.04×)×52m58mvat10×(0.04×)×5m/s23.3m/s52011年11月16日傍晚“神舟八號”飛船在完成各項(xiàng)既定任務(wù)后與“天宮一號”作別，17日19點(diǎn)“神舟八號”返回艙在內(nèi)蒙古草原主著陸場安全著陸。飛船返回地球時(shí)，為了保證宇航員的安全。靠近地面時(shí)會放出降落傘進(jìn)行減速。(如下圖所示)。若返回艙離地面4km時(shí)，速度方向豎直向下，大小為200m/s，

5、要使返回艙最安全、最理想著陸，則放出降落傘后返回艙應(yīng)獲得多大的加速度？降落傘產(chǎn)生的阻力應(yīng)為返回艙重力的幾倍？(設(shè)放出降落傘后返回艙做勻減速運(yùn)動)。答案：5m/s2；1.5倍解析：飛船返回時(shí)，放出降落傘，以飛船為研究對象，受到豎直向下的重力mg和空氣阻力f的作用。最理想最安全著陸是末速度vt0，才不致于著地時(shí)與地面碰撞而使儀器受到損壞。由運(yùn)動學(xué)公式vv2as變形得am/s25m/s2再由牛頓第二定律F合fmgmafm(ga)mg(10.5)1.5mg則阻力應(yīng)為返回艙重力的1.5倍。6(山東聊城一中0910學(xué)年高一上學(xué)期期末)如圖所示，一兒童玩具靜止在水平地面上，一個(gè)幼兒沿與水平面成53°

6、;角的恒力拉著它沿水平面運(yùn)動，已知拉力F4.0N，玩具的質(zhì)量m0.5kg，經(jīng)過時(shí)間t2.0s，玩具移動了距離x4.8m，這時(shí)幼兒松開手，玩具又滑行了一段距離后停下。(1)全過程玩具的最大速度是多大？(2)松開手后玩具還能運(yùn)動多遠(yuǎn)？(取g10m/s2。sin53°0.8，cos53°0.6)答案：(1)4.8m/s(2)1.7m解析：(1)由牛頓第二定律得：F·cos53°(mgF·sin53°)ma根據(jù)運(yùn)動學(xué)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滑行距離S1.7m。能力

7、提升1某消防員從一平臺上跳下，下落2m后雙腳觸地，接著他用雙腿彎曲的方式緩沖(如圖所示)，使自身重心又下降了0.5m，在著地過程中地面對他雙腿的平均作用力估計(jì)為()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：消防隊(duì)員從平臺上跳下，可認(rèn)為自由下落了2m，故著地速度約為v1m/s2m/s，著地后速度v20，則可求出隊(duì)員在重心下移0.5m的過程中速度改變量。設(shè)隊(duì)員著地后的平均加速度為a，由vv2as得(取向上的方向?yàn)檎较?am/s240m/s2再設(shè)地面對人的平均作用為F，由牛頓第二定律得：FmgmaFmgma5mg。2.如圖所示，ad、bd、cd

8、是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細(xì)桿，每根桿上套著一個(gè)小滑環(huán)(圖中未畫出)，三個(gè)滑環(huán)分別從a、b、c處釋放(初速為0)，用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達(dá)d所用的時(shí)間，則()At1<t2<t3 Bt1>t2>t3Ct3>t1>t2 Dt1t2t3答案：D解析：小滑環(huán)下滑過程中受重力和桿的彈力作用，下滑的加速度可認(rèn)為是由重力沿斜面方向的分力產(chǎn)生的，設(shè)軌跡與豎直方向夾角為，由牛頓第二定律知mgcosma設(shè)圓心為O，半徑為R，由幾何關(guān)系得，滑環(huán)由開始運(yùn)動至d點(diǎn)的位移x2Rcos由運(yùn)動學(xué)公式得xat2由聯(lián)立解得t2小圓環(huán)下滑的時(shí)間與細(xì)桿的傾斜情況無關(guān)，故t1t2t3。3在

9、水平地面上有質(zhì)量為4kg的物體，物體在水平拉力F作用下由靜止開始運(yùn)動，10s后拉力減為F/3，該物體的速度圖象如下圖所示，則水平拉力F_N，物體與地面間的動摩擦因數(shù)_。答案：9N,0.125解析：由vt圖象可知，在010s內(nèi)，a11m/s2。根據(jù)牛頓第二定律：Fmgma1在1030s內(nèi)，a2m/s20.5m/s2根據(jù)牛頓第二定律：mgma2解、得：F9N，0.125。4(2012·濰坊模擬)完整的撐桿跳高過程可以簡化成如圖所示的三個(gè)階段：持桿助跑、撐桿起跳上升、越桿下落。在第二十九屆北京奧運(yùn)會比賽中，俄羅斯女運(yùn)動員伊辛巴耶娃以5.05m的成績打破世界紀(jì)錄。設(shè)伊辛巴耶娃從靜止開始以加速

10、度a1.25m/s2勻加速助跑，速度達(dá)到v9.0m/s時(shí)撐桿起跳，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)過桿的速度不計(jì)，過桿后做自由落體運(yùn)動，重心下降h24.05m時(shí)身體接觸軟墊，從接觸軟墊到速度減為零的時(shí)間t0.90s。已知伊辛巴耶娃的質(zhì)量m65kg，重力加速度g取10m/s2，不計(jì)空氣的阻力。求：(1)伊辛巴耶娃起跳前的助跑距離；(2)假設(shè)伊辛巴耶娃從接觸軟墊到速度減為零的過程中做勻減速運(yùn)動，求軟墊對她的作用力大小。答案：(1)32.4m(2)1300N解析：(1)設(shè)助跑距離為x，由運(yùn)動學(xué)公式v22ax，解得x32.4m。(2)運(yùn)動員過桿后做自由落體運(yùn)動，設(shè)接觸軟墊時(shí)的速度為v，由運(yùn)動學(xué)公式有v22gh2設(shè)軟墊對運(yùn)

11、動員的作用力為F，由牛頓第二定律得Fmgma由運(yùn)動學(xué)公式a解得F1300N。5如圖所示，固定光滑細(xì)桿與地面成一定傾角，在桿上套有一個(gè)光滑小環(huán)，小環(huán)在沿桿方向的推力F作用下向上運(yùn)動，推力F與小環(huán)速度v隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，取重力加速度g10m/s2。求：(1)小環(huán)的質(zhì)量m；(2)細(xì)桿與地面間的傾角。答案：(1)1kg(2)30°解析：由vt圖象可解得：am/s2，前2s內(nèi)，由牛頓第二定律得：F1mgsinma。2s后滿足：F2mgsin代入數(shù)據(jù)解得：m1kg，30°。6如圖所示，一質(zhì)量為500kg的木箱放在質(zhì)量為2000kg的平板車的后部，木箱到駕駛室的距離L1.6m。已知木箱與木板間的動摩擦因數(shù)0.484，平板車在運(yùn)動過程中所受阻力是車和箱總重的0.20倍。平板車以v022.0m/s的恒定速度行駛，突然駕駛員剎車，使車做勻減速運(yùn)動，為不讓木箱撞擊駕駛室，g取10m/s2，試求：(1)從剎車開始到平板車完全停止至少要經(jīng)過多長時(shí)間？(2)駕駛員剎車時(shí)