高中物理必修：第4章 第6節(jié)同步練習(xí)及解析

PAGEPAGE1高中物理必修一同步練習(xí)及解析1．假設(shè)汽車突然緊急制動(dòng)后所受到的阻力的大小與汽車所受的重力的大小差不多，當(dāng)汽車以20m/s的速度行駛時(shí)突然制動(dòng)，它還能繼續(xù)滑動(dòng)的距離約為()A．40m B．20mC．10m D．5m解析：選B.a＝eq\f(Ff,m)＝eq\f(mg,m)＝g＝10m/s2，由v2＝2ax得x＝eq\f(v2,2a)＝eq\f(202,2×10)m＝20m，B對(duì)．2．A、B兩物體以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上，若兩物體的質(zhì)量mA>mB，兩物體與粗糙水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，則兩物體能滑行的最大距離xA與xB相比為()A．xA＝xB B．xA>xBC．xA<xB D．不能確定解析：選A.在滑行過程中，物體受到的摩擦力提供物體做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度，設(shè)物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則aA＝eq\f(FA,mA)＝eq\f(μmAg,mA)＝μg，aB＝eq\f(FB,mB)＝eq\f(μmBg,mB)＝μg.即aA＝aB；又據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x＝eq\f(v\o\al(2,0),2a)可知兩物體滑行的最大距離xA＝xB.故A正確．3．水平面上一質(zhì)量為m的物體，在水平恒力F作用下，從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t后撤去外力，又經(jīng)時(shí)間3t物體停下，則物體受到的阻力為()A.eq\f(F,3) B.eq\f(F,4)C.eq\f(F,2) D.eq\f(2F,3)解析：選B.對(duì)物體由牛頓第二定律得：力F作用時(shí)：F－Ff＝ma1，v＝a1t撤去力F后：Ff＝ma2，v＝a2·3t解以上四式得：Ff＝eq\f(F,4)，故B正確．4．行車過程中，如果車距不夠，剎車不及時(shí)，汽車將發(fā)生碰撞，車?yán)锏娜丝赡苁艿絺?，為了盡可能地減輕碰撞引起的傷害，人們?cè)O(shè)計(jì)了安全帶，假定乘客質(zhì)量為70kg，汽車車速為90km/h，從踩下剎車到完全停止需要的時(shí)間為5s，安全帶對(duì)乘客的作用力大小約為(不計(jì)人與座椅間的摩擦)()A．450N B．400NC．350N D．300N解析：選C.汽車的速度v0＝90km/h＝25m/s，設(shè)汽車勻減速的加速度大小為a，則a＝eq\f(v0,t)＝5m/s2，對(duì)乘客應(yīng)用牛頓第二定律得：F＝ma＝70×5N＝350N，所以C正確．5．水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對(duì)旅客的行李進(jìn)行安全檢查．圖4－6－6為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v＝1m/s的恒定速率運(yùn)行，一質(zhì)量為m＝4kg的行李無初速度地放在A處，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)．設(shè)行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，AB間的距離l＝2m．(g取10m/s2)圖4－6－6(1)求行李剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力大小與加速度大??；(2)求行李做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(3)如果提高傳送帶的行李速率，行李就能被較快地傳送到B處．求行李從A處傳送到B處的最短時(shí)間和傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行速率．解析：(1)開始運(yùn)動(dòng)時(shí)滑動(dòng)摩擦力Ff＝μmg以題給數(shù)值代入，得Ff＝4N由牛頓第二定律得Ff＝ma代入數(shù)值，得a＝1m/s2.(2)設(shè)行李做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，行李加速運(yùn)動(dòng)的末速度為v＝1m/s.則v＝at代入數(shù)值，得t＝1s.(3)行李從A勻加速運(yùn)動(dòng)到B時(shí)，傳送時(shí)間最短，則：l＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,min)代入數(shù)值，得tmin＝2s傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)動(dòng)速率vmin＝atmin代入數(shù)值，解得vmin＝2m/s.答案：見解析一、單項(xiàng)選擇題1．質(zhì)量為1kg的物體，受水平恒力作用，由靜止開始在光滑的水平面上做加速運(yùn)動(dòng)，它在t秒內(nèi)的位移為xm，則FA.eq\f(2x,t2) B.eq\f(2x,2t－1)C.eq\f(2x,2t＋1) D.eq\f(2x,t－1)解析：選A.由x＝eq\f(1,2)at2得：a＝eq\f(2x,t2)m/s2，對(duì)物體由牛頓第二定律得：F＝ma＝1×eq\f(2x,t2)N＝eq\f(2x,t2)N，故A正確．2．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，停止轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面上發(fā)生滑動(dòng)時(shí)留下的滑動(dòng)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(dòng)摩擦因數(shù)恒為0.7，g取10m/sA．7m/s B．C．10m/s D．解析：選B.設(shè)汽車剎車后滑動(dòng)的加速度大小為a，由牛頓第二定律得：μmg＝ma，解得：a＝μg.由veq\o\al(2,0)＝2ax，可得汽車剎車前的速度為：v0＝eq\r(2ax)＝eq\r(2μgx)＝eq\r(2×0.7×10×14)m/s＝14m/s，因此B正確．3．手提一根不計(jì)質(zhì)量的、下端掛有物體的彈簧上端，豎直向上做加速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)手突然停止運(yùn)動(dòng)后的極短時(shí)間內(nèi)，物體將要()A．立即處于靜止?fàn)顟B(tài) B．向上做加速運(yùn)動(dòng)C．向上做勻速運(yùn)動(dòng) D．向上做減速運(yùn)動(dòng)解析：選B.當(dāng)手突然停止運(yùn)動(dòng)后極短的時(shí)間內(nèi)，彈簧形變量的變化極小，根據(jù)胡克定律可分析，此時(shí)彈簧的彈力變化也很小，彈力仍然會(huì)大于重力，合力向上，物體仍向上做加速運(yùn)動(dòng)．4．豎直起飛的火箭在推力F的作用下產(chǎn)生10m/s2的加速度，若推力增大到2F，則火箭的加速度將達(dá)到(g取10A．20m/s2 B．25C．30m/s2 D．40解析：選C.推力為F時(shí)，F(xiàn)－mg＝ma1，當(dāng)推力為2F時(shí)，2F－mg＝ma2.以上兩式聯(lián)立可得：a2＝30m/s5.圖4－6－7如圖4－6－7所示，ad、bd、cd是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細(xì)桿，a、b、c、d位于同一圓周上，a點(diǎn)為圓周的最高點(diǎn)，d點(diǎn)為最低點(diǎn)．每根桿上都套著一個(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(初速度為0)，用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達(dá)d所用的時(shí)間，則()A．t1＜t2＜t3 B．t1＞t2＞t3C．t3＞t1＞t2 D．t1＝t2＝t3解析：選D.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)細(xì)桿與豎直方向夾角為θ，由牛頓第二定律知mgcosθ＝ma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(dòng)至d點(diǎn)的位移x＝2Rcosθ由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得x＝eq\f(1,2)at2以上各式聯(lián)立得t＝2eq\r(\f(R,g))小滑環(huán)下滑的時(shí)間與細(xì)桿的傾斜情況無關(guān)，故t1＝t2＝t3.二、雙項(xiàng)選擇題6．(2012·南京實(shí)驗(yàn)國際學(xué)校高一期末)一物體在幾個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)，若其中一個(gè)向東的力逐漸減小，直至為零，則在此過程中物體的加速度()A．方向一定向東 B．方向一定向西C．逐漸減小 D．逐漸增大解析：選BD.物體原來受力平衡，其中一個(gè)向東的力逐漸減小，則物體受到向西的合力，且隨著向東的力的逐漸減小，向西的合力逐漸增大，根據(jù)牛頓第二定律，B、D正確．圖4－6－87．如圖4－6－8所示為某小球所受的合力與時(shí)間的關(guān)系，各段的合力大小相同，作用時(shí)間相同，且一直作用下去，設(shè)小球從靜止開始運(yùn)動(dòng)，由此可判定()A．小球向前運(yùn)動(dòng)，再返回停止B．小球向前運(yùn)動(dòng)再返回不會(huì)停止C．小球始終向前運(yùn)動(dòng)D．小球速度變化的周期為2s解析：選CD.作出相應(yīng)的小球的v－t圖象如圖所示，物體的運(yùn)動(dòng)方向由速度的方向決定，由圖象可以看出，小球始終向前運(yùn)動(dòng)且速度變化的周期為2s，故選C、D.8．設(shè)灑水車的牽引力不變，所受的阻力與車重成正比，灑水車在平直路面上原來勻速行駛，開始灑水后，它的運(yùn)動(dòng)情況將是()A．繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng) B．變?yōu)樽鰟蚣铀龠\(yùn)動(dòng)C．變?yōu)樽鲎兗铀龠\(yùn)動(dòng) D．加速度逐漸增大解析：選CD.設(shè)灑水車的總質(zhì)量為M，原來勻速時(shí)F牽＝Ff＝k·Mg，灑水后M減小，阻力減小，由牛頓第二定律得：F牽－kM′g＝M′a，a＝eq\f(F牽,M′)－kg，可見：a隨M′的減小而增大，灑水車做變加速運(yùn)動(dòng)，C、D正確．圖4－6－99．從某一星球表面做火箭實(shí)驗(yàn)．已知豎直升空的實(shí)驗(yàn)火箭質(zhì)量為15kg，發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)力為恒力．實(shí)驗(yàn)火箭升空后發(fā)動(dòng)機(jī)因故障突然關(guān)閉，如圖4－6－9所示，是實(shí)驗(yàn)火箭從升空到落回星球表面的速度隨時(shí)間變化的圖象，不計(jì)空氣阻力，A．該實(shí)驗(yàn)火箭在星球表面達(dá)到的最大高度為320B．該實(shí)驗(yàn)火箭在星球表面達(dá)到的最大高度為480C．該星球表面的重力加速度為2.5mD．發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)力F為37.50N解析：選BC.火箭所能達(dá)到的最大高度hm＝eq\f(1,2)×24×40m＝480m，故A錯(cuò)，B對(duì)；該星球表面的重力加速度g＝eq\f(40,16)m/s2＝2.5m/s2，故C對(duì)；火箭升空時(shí)：a＝eq\f(40,8)m/s2＝5m/s2，故推動(dòng)力F＝mg＋ma＝112.5N，故D錯(cuò)．三、非選擇題圖4－6－1010．如圖4－6－10所示，水平恒力F＝20N，把質(zhì)量m＝0.6kg的木塊壓在豎直墻上，木塊離地面的高度H＝6m．木塊從靜止開始向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過2s到達(dá)地面．(取g＝10(1)木塊下滑的加速度a的大小；(2)木塊與墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．解析：(1)由H＝eq\f(1,2)at2得a＝eq\f(2H,t2)＝eq\f(2×6,22)m/s2＝3m/s2.(2)木塊受力分析如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律有mg－Ff＝ma，F(xiàn)N＝F又Ff＝μFN，解得μ＝eq\f(mg－a,F)＝eq\f(0.6×10－3,20)＝0.21.答案：(1)3m/s2(211．靜止在水平面上的物體的質(zhì)量為2kg，在水平恒力F推動(dòng)下開始運(yùn)動(dòng)，4s末它的速度達(dá)到4m/s，此時(shí)將力撤去，又經(jīng)6s物體停下來，若物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，解析：前4s物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得其加速度a1＝eq\f(v－v0,t1)＝eq\f(4－0,4)m/s2＝1m/s2①物體在水平方向受恒力F和摩擦力Ff，由牛頓第二定律得：F－Ff＝ma1②后6s內(nèi)物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度為a2＝eq\f(v′－v,t2)＝eq\f(0－4,6)m/s2＝－eq\f(2,3)m/s2③且由牛頓第二定律知：－Ff＝ma2④由①②③④聯(lián)立得：F＝ma1＋Ff＝m(a1－a2)＝2×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(2,3)))N＝eq\f(10,3)N.答案：eq\f(10,3)N12．一物體沿斜面向上以12m/s的初速度開始滑動(dòng)，它沿斜面向上以及沿斜面向下滑動(dòng)的v－t圖象如圖4－6－11所示，求