2024-2025學(xué)年新教材高中物理第5章牛頓運(yùn)動(dòng)定律習(xí)題課2用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)四類常見問題習(xí)題含解析魯科版必修第一冊(cè)

PAGEPAGE1習(xí)題課2:用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)四類常見問題基礎(chǔ)鞏固1.(多選)如圖所示,鐵球A和鐵塊B之間由彈簧相連,并用細(xì)線OA掛在天花板上,A、B的質(zhì)量分別為m和2m,彈簧的勁度系數(shù)為k,整個(gè)系統(tǒng)靜止,下述說法正確的是()A.細(xì)線對(duì)鐵球A的拉力大小為mgB.彈簧的長(zhǎng)度為C.彈簧的彈力大小為2mgD.某時(shí)刻燒斷細(xì)繩OA,該時(shí)刻鐵球A的加速度大小為3g解析將A、B看成整體,依據(jù)平衡條件可知FT=(m+2m)g=3mg,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;設(shè)彈簧的伸長(zhǎng)量為x,則對(duì)B物塊依據(jù)胡克定律可知kx=2mg,則x=,彈簧的長(zhǎng)度為原長(zhǎng)與伸長(zhǎng)量之和,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;某時(shí)刻燒斷細(xì)繩OA,則細(xì)線對(duì)A的拉力馬上為零,則A受到本身的重力以及彈簧的彈力作用,依據(jù)牛頓其次定律有,mg+kx=ma,kx=2mg,聯(lián)立可以得到a=3g,故選項(xiàng)D正確。答案CD2.如圖所示,彈簧測(cè)力計(jì)外殼質(zhì)量為m0,彈簧及掛鉤的質(zhì)量忽視不計(jì),掛鉤吊著一質(zhì)量為m的重物,現(xiàn)用一方向豎直向上的外力F拉著彈簧測(cè)力計(jì),使其向上做勻加速運(yùn)動(dòng),則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為()A.mg B.mgC.F D.F解析設(shè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為FT,以彈簧測(cè)力計(jì)和鉤碼為探討對(duì)象,依據(jù)牛頓其次定律有F-(m+m0)g=(m+m0)a,解得a=-g。以鉤碼為探討對(duì)象,依據(jù)牛頓其次定律有FT-mg=ma,由以上幾式可得FT=F。答案D3.如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量相同的物體1和2緊靠在一起,放在光滑水平桌面上,假如它們分別受到水平推力F1和F2作用,而且F1>F2,則1施于2的作用力大小為()A.F1 B.F2C.(F1+F2) D.(F1-F2)解析將物體1、2看作一個(gè)整體,其所受合力為F合=F1-F2,設(shè)物體1、2的質(zhì)量均為m,由牛頓其次定律得F1-F2=2ma,所以a=。以物體2為探討對(duì)象,受力狀況如圖所示。由牛頓其次定律得F12-F2=ma,所以F12=F2+ma=,故選C。答案C4.物體由靜止起先做直線運(yùn)動(dòng),則圖中上、下兩圖對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是(圖中F表示物體所受的合力,a表示物體的加速度,v表示物體的速度)()解析由F=ma可知加速度a與合力F同向,且大小成正比,故F-t圖像與a-t圖像變更趨勢(shì)應(yīng)一樣,故選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤;當(dāng)速度v與加速度a同向時(shí),物體做加速運(yùn)動(dòng),加速度a是定值時(shí),物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C5.如圖所示,光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m的A、B兩個(gè)物體,A、B間的最大靜摩擦力為μmg,現(xiàn)用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度運(yùn)動(dòng),則拉力F的最大值為()A.μmg B.2μmg C.3μmg D.4μmg解析當(dāng)A、B之間的摩擦力達(dá)到最大時(shí)的加速度為a,此時(shí)拉力最大。對(duì)A、B整體有F=3ma,對(duì)A有μmg=ma,聯(lián)立解得F=3μmg,故C項(xiàng)正確。答案C6.如圖所示,質(zhì)量為m的物塊放在傾角為θ的斜面上,斜面的質(zhì)量為M,斜面與物塊無摩擦,地面光滑?，F(xiàn)對(duì)斜面施加一個(gè)水平推力F,要使物塊相對(duì)斜面靜止,力F應(yīng)為多大?(重力加速度為g)解析兩物體無相對(duì)滑動(dòng),說明兩物體加速度相同,且沿水平方向。先選取物塊m為探討對(duì)象,求出它的加速度就是整體的加速度,再依據(jù)F=(m+M)a,求出推力F。物塊受兩個(gè)力,重力mg和支持力N,且二力合力方向水平。如圖所示,可得:ma=mgtanθ,即a=gtanθ以整體為探討對(duì)象,依據(jù)牛頓其次定律得F=(m+M)a=(m+M)gtanθ。答案(m+M)gtanθ7.如圖所示,質(zhì)量分別為m1和m2的物塊A、B,用勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連。當(dāng)用恒力F沿傾角為θ的固定光滑斜面對(duì)上拉兩物塊,使之共同加速運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧的伸長(zhǎng)量為多少?解析對(duì)整體分析得:F-(m1+m2)gsinθ=(m1+m2)a①隔離A得:kx-m1gsinθ=m1a②聯(lián)立①②得x=。答案實(shí)力提升1.如圖所示,質(zhì)量分別為mA和mB的A、B兩小球分別連在彈簧兩端,B端用細(xì)線固定在傾角為30°的光滑斜面上,若不計(jì)彈簧質(zhì)量,在細(xì)線被剪斷瞬間A、B兩球的加速度大小分別為()A.都等于 B.0和C.g和0 D.0和g解析在剪斷繩子之前,A處于平衡狀態(tài),所以彈簧的拉力與A的重力沿斜面的分力相等。在剪斷上端的繩子的瞬間,繩子上的拉力馬上減為零,而彈簧的伸長(zhǎng)量沒有來得及發(fā)生變更,故彈力不變?nèi)詾锳的重力沿斜面上的分力。故A球的加速度為零;在剪斷繩子之前,B受到重力、彈簧對(duì)它斜向下的拉力、支持力及繩子的拉力,在剪斷上端的繩子的瞬間,繩子上的拉力馬上減為零,對(duì)B球進(jìn)行受力分析,則B受到重力、彈簧的向下拉力、支持力。所以依據(jù)牛頓其次定律得,aB=,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。答案D2.甲、乙雙方同學(xué)在水平地面上進(jìn)行拔河競(jìng)賽,正僵持不下,如圖所示。假如地面對(duì)甲方全部隊(duì)員的總的摩擦力為5000N,同學(xué)甲1和乙1對(duì)繩子的水平拉力均為600N。繩上的A、B兩點(diǎn)分別位于甲1和乙1、乙1和乙2之間。不考慮繩子的質(zhì)量,下面說法正確的是()A.A處繩上的張力為10000NB.B處繩上的張力為4400NC.乙2隊(duì)員對(duì)地面的摩擦力是600ND.同學(xué)甲1和乙1對(duì)繩子的水平拉力均為600N,其緣由是它們是一對(duì)作用力與反作用力解析對(duì)甲方整體,其在水平方向上受到摩擦力和繩子拉力,依據(jù)二力平衡知,A處繩子的拉力F=Ff甲=5000N,故A錯(cuò)誤;對(duì)乙方,乙方在水平方向受到繩子的拉力和摩擦力也處于二力平衡狀態(tài),A處繩子拉力為F=5000N,乙1對(duì)繩子拉力為600N,所以乙2及其之后同學(xué)構(gòu)成的整體對(duì)繩子拉力為5000N-600N=4400N,即B點(diǎn)的繩子張力為4400N,故B正確;乙2及其之后同學(xué)構(gòu)成的整體所受摩擦力為4400N,不能推斷乙2隊(duì)員的所受摩擦力狀況,故C錯(cuò)誤。同學(xué)甲1和乙1對(duì)繩子的水平拉力均為600N,但兩個(gè)力作用在一個(gè)物體上,不是相互作用力,故D錯(cuò)誤。答案B3.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m0、中間為半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上,光滑槽內(nèi)有一質(zhì)量為m的小鐵球,現(xiàn)用一水平向右的推力F推動(dòng)凹槽,小鐵球與光滑凹槽相對(duì)靜止時(shí),凹槽球心和小鐵球的連線與豎直方向成α角。則下列說法正確的是()A.小鐵球受到的合外力方向水平向左B.F=(m0+m)gtanαC.系統(tǒng)的加速度為a=gtanαD.F=m0gtanα解析隔離小鐵球受力分析得F合=mgtanα=ma且合外力水平向右,故小鐵球加速度為gtanα,因?yàn)樾¤F球與凹槽相對(duì)靜止,故系統(tǒng)的加速度也為gtanα,A錯(cuò)誤,C正確。整體受力分析得F=(m0+m)a=(m0+m)gtanα,故選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤。答案BC4.粗糙水平面上放有P、Q兩個(gè)木塊,它們的質(zhì)量分別為m1、m2,與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)依次為μ1、μ2。分別對(duì)它們施加水平拉力F,它們的加速度a隨拉力F變更的規(guī)律如圖所示。下列推斷正確的是()A.m1>m2,μ1>μ2 B.m1>m2,μ1<μ2C.m1<m2,μ1>μ2 D.m1<m2,μ1<μ2解析木塊在水平面上受到拉力和摩擦力作用,依據(jù)牛頓其次定律有F-μmg=ma,解得a=F-μg,結(jié)合加速度a隨拉力F變更的圖像,圖像的斜率k=,Q的a-F圖像的斜率大,說明m1>m2,縱軸的截距b=-μg,把圖像延長(zhǎng)得到縱軸截距,Q的圖像縱截距的肯定值大,說明μ1<μ2,選項(xiàng)B正確。答案B5.(多選)如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量分別為m1=1kg、m2=4kg的物體置于光滑的水平面上,中間用輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)連接。兩個(gè)大小分別為F1=30N、F2=20N的水平拉力分別作用在m1、m2上,則達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,下列說法正確的是()A.彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是25NB.彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是28NC.在突然撤去F2的瞬間,m2的加速度大小為7m/s2D.在突然撤去F1的瞬間,m1的加速度大小為13m/s2解析以m1、m2以及彈簧測(cè)力計(jì)為探討對(duì)象,則整體向右的加速度a==2m/s2;再以m1為探討對(duì)象,設(shè)彈簧的彈力為F,則F1-F=m1a,得F=28N,故A錯(cuò)誤,B正確;突然撤去F2的瞬間,彈簧的彈力不變,此時(shí)m2的加速度a2==7m/s2,故C正確;突然撤去F1的瞬間,彈簧的彈力也不變,此時(shí)m1的加速度a1==28m/s2,故D錯(cuò)誤。答案BC6.(多選)如圖所示,在水平面上沿直線運(yùn)動(dòng)的小車上有一個(gè)固定的水平橫桿,橫桿左端懸掛著小球A,小車底板右端放置著物塊B,A、B均相對(duì)車廂靜止,物塊B通過一輕質(zhì)彈簧與豎桿相連,已知小球A的質(zhì)量mA=0.2kg。懸線與豎直方向的夾角為α=37°,物塊B的質(zhì)量mB=0.4kg,物塊B與車廂底板間無摩擦,彈簧的勁度系數(shù)為k=100N/m(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。下列推斷中可能正確的是()A.彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)B.彈簧處于壓縮狀態(tài)C.彈簧的形變量為2.4cmD.彈簧的形變量為3.0cm解析小球A受重力、拉力,其合力水平向右,依據(jù)牛頓其次定律有,=tanα,即a=gtanα=7.5m/s2。物塊B與A有相同的加速度,因此,B受到水平向右的彈力F=ma,即彈簧處于壓縮狀態(tài),依據(jù)胡克定律,有F=kx=mBa,得x=3.0cm,選項(xiàng)B、D正確。答案BD7.如圖所示,質(zhì)量為4kg的小球用細(xì)繩拴著吊在行駛的汽車后壁上,繩與豎直方向夾角為37°。已知g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:(1)當(dāng)汽車以a=2m/s2向右勻減速行駛時(shí),細(xì)線對(duì)小球的拉力和小球?qū)嚭蟊诘膲毫Α?2)當(dāng)汽車以a=10m/s2向右勻減速行駛時(shí),細(xì)線對(duì)小球的拉力和小球?qū)嚭蟊诘膲毫Α＝馕?1)當(dāng)汽車以a=2m/s2向右勻減速行駛時(shí),小球受力分析如圖所示。由牛頓其次定律得:FT