【學(xué)與練】高中物理粵教2019版必修1：第4章5課時(shí)評(píng)價(jià)作業(yè)二十二牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用習(xí)題

課時(shí)評(píng)價(jià)作業(yè)（二十二）牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用A級(jí)合格達(dá)標(biāo)1.雨滴從空中由靜止落下，若雨滴下落時(shí)空氣對(duì)它的阻力隨雨滴下落速度的增大而增大，如圖所示的圖像能正確反映雨滴下落運(yùn)動(dòng)情況的是（）ABCD答案：C2.用30N的水平外力F，拉一個(gè)靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為20kg的物體，力F作用3s后消失.則第5s末物體的速度和加速度分別是（）A.v＝4.5m/s，a＝1.5m/s2B.v＝7.5m/s，a＝1.5m/s2C.v＝4.5m/s，a＝0D.v＝7.5m/s，a＝0解析：力F作用下a＝eq\f(F,m)＝eq\f(30,20)m/s2＝1.5m/s2，3s末的速度v＝at＝4.5m/s，3s末后撤去拉力后F＝0，a＝0，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，故C正確.答案：C3.（多選）如圖所示，質(zhì)量為2kg的物體在水平恒力F的作用下在地面上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，位移隨時(shí)間的變化關(guān)系為s＝t2＋t，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，g取10m/s2，以下結(jié)論正確的是（）A.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的初速度為1m/sB.物體的位移為12m時(shí)速度為7m/sC.水平恒力F的大小為4ND.水平恒力F的大小為12N解析：根據(jù)s＝v0t＋eq\f(1,2)at2＝t2＋t，知v0＝1m/s，a＝2m/s2，A正確；根據(jù)v2－veq\o\al(2,0)＝2as，得v＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋2as)＝eq\r(1＋2×2×12)m/s＝7m/s，B正確；根據(jù)牛頓第二定律，得F－μmg＝ma，解得F＝ma＋μmg＝12N，C錯(cuò)誤，D正確.故選ABD.答案：ABD4.某消防隊(duì)員從一平臺(tái)上跳下，下落2m后雙腳觸地，接著他用雙腿彎曲的方法緩沖，使自身重心又下降了0.5m，在著地過程中地面對(duì)他雙腳的平均作用力估計(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倍解析：由自由落體規(guī)律可知v2＝2gH，緩沖減速過程v2＝2ah，由牛頓第二定律列方程F－mg＝ma，解得F＝mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(H,h)))＝5mg，故B正確.答案：B5.如圖（a）所示，橡皮筋彈弓夜光飛箭是一種常見的小玩具，它利用橡皮筋將飛箭彈射升空，再徐徐下落，其運(yùn)動(dòng)可簡化為如下過程：飛箭以初速度v0豎直向上射出，在t2時(shí)刻恰好回到發(fā)射點(diǎn)，其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖（b）所示.則下列關(guān)于飛箭運(yùn)動(dòng)的描述中正確的是（）A.上升和下落過程運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等B.上升和下落過程中平均速度大小相等C.0～t2過程中加速度先減小后增大D.0～t2過程中所受阻力先減小后增大解析：0～t1時(shí)間為上升過程，t1～t2時(shí)間為下落過程，由題圖可知（t2－t1）>t1，上升和下落過程運(yùn)動(dòng)時(shí)間不相等，A錯(cuò)誤.上升和下落過程中，位移大小相等，但所用時(shí)間不等，故平均速度的大小不相等，B錯(cuò)誤.vt圖像的斜率表示加速度，根據(jù)圖像可知，0～t2過程中加速度一直減小，C錯(cuò)誤.根據(jù)牛頓第二定理，結(jié)合圖像可知，0～t1過程中mg＋f＝ma1，物體向上運(yùn)動(dòng)加速度減小，故阻力減小；t1～t2過程中mg－f＝ma2，物體向下運(yùn)動(dòng)加速度減小，故阻力增大，綜上所述，0～t2過程中所受阻力先減小后增大，D正確.故選D.答案：D6.如圖所示，一質(zhì)量為1kg的小型遙控?zé)o人機(jī)，在恒定升力F＝16N的作用下豎直起飛，經(jīng)過3s后，無人機(jī)達(dá)到最大速度6m/s，改變升力，此后無人機(jī)勻速上升.假設(shè)無人機(jī)豎直飛行時(shí)所受的阻力大小不變，重力加速度g取10m/s2.則該無人機(jī)（）A.起飛時(shí)的加速度大小為4m/s2B.在豎直上升過程中所受阻力的大小為2NC.豎直向上加速階段位移大小為12mD.上升至離地面30m處所需的最短時(shí)間為6.5s解析：由題意知無人機(jī)以恒定升力起飛時(shí)的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝2m/s2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由牛頓第二定律得F－f－mg＝ma，解得f＝4N，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；豎直向上加速階段x1＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)，x1＝9m，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；勻速階段t2＝eq\f(h－x1,v)＝3.5s，無人機(jī)從地面起飛豎直上升至離地面h＝30m處所需的最短時(shí)間t＝t1＋t2＝6.5s，選項(xiàng)D正確.故選D.答案：DB級(jí)等級(jí)提升7.航模興趣小組設(shè)計(jì)出一架遙控飛行器，其質(zhì)量m＝2kg，動(dòng)力系統(tǒng)提供的恒定升力F＝28N.試飛時(shí)，飛行器從地面由靜止開始豎直上升.設(shè)飛行器飛行時(shí)所受的阻力大小不變，g取10m/s2.（1）第一次試飛，飛行器飛行t1＝8s時(shí)到達(dá)高度H＝64m.求飛行器所受阻力f的大??；（2）第二次試飛，飛行器飛行t2＝6s時(shí)遙控器出現(xiàn)故障，飛行器立即失去升力.求飛行器能達(dá)到的最大高度h；（3）為了使飛行器不致墜落到地面，求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時(shí)間t3.解析：（1）第一次飛行中，設(shè)加速度為a1.由勻加速運(yùn)動(dòng)可得H＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1).由牛頓第二定律得F－mg－f＝ma1.解得f＝4N.（2）第二次飛行中，設(shè)失去升力時(shí)的速度為v1，上升的高度為s1，由勻加速運(yùn)動(dòng)可得s1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,2)，設(shè)失去升力后的加速度為a2，上升的高度為s2，由牛頓第二定律得mg＋f＝ma2.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v1＝a1t2，s2＝eq\f(veq\o\al(2,1),2a2)，解得h＝s1＋s2＝42m.（3）設(shè)失去升力下降階段加速度為a3，恢復(fù)升力后加速度為a4，恢復(fù)升力時(shí)速度為v3.由牛頓第二定律得mg－f＝ma3；F＋f－mg＝ma4.且eq\f(veq\o\al(2,3),2a3)＋eq\f(veq\o\al(2,3),2a4)＝h，v3＝a3t3.解得t3＝eq\f(3\r(2),2)s（或2.1s）.答案：（1）4N（2）42m（3）eq\f(3\r(2),2)s（或2.1s）8.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為1kg的小物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）以8.0m/s的初速度由底端沖上傾角為37°的斜面，經(jīng)過1s速度減小到0，然后物體下滑，整個(gè)過程斜面始終靜止在粗糙的水平地面上.已知物體與斜面間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，斜面體的質(zhì)量M＝3kg.求：（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（1）物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（2）物體返回到斜面底端時(shí)的速度大小；（3）物體下滑過程中地面對(duì)斜面體的支持力和摩擦力大小.解析：（1）設(shè)物體沿斜面向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a，則有0＝v0－at，則得加速度大小a＝eq\f(v0,t)＝eq\f(8,1)m/s2＝8m/s2，方向沿斜面向下.物體受到重力、斜面的支持力和摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma，解得μ＝0.25.（2）設(shè)物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)距離L時(shí)速度減為零.根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得L＝eq\f(veq\o\al(2,0),2a)＝eq\f(82,2×8)m＝4m，物體從最高點(diǎn)回到斜面底端的過程，有mgsinθ－μmgcosθ＝ma′，代入數(shù)據(jù)得a′＝4m/s2，物體返回到斜面底端時(shí)的速度v′＝eq\r(2a′L)＝eq\r(2×4×4)m/s＝4eq\r(2)m/s.（3）以物體和斜面體組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，則在豎直方向上，有Mg＋mg－FN＝ma′sinθ，代入數(shù)據(jù)解得FN＝37.6N，在水平方向上，有f＝ma′cosθ＝1×4×0.8N＝3.2N.答案：見解析9.（多選）如圖所示，把一本書放在水平桌面上保持靜止，下列說法中正確的是（）A.書對(duì)桌面的壓力是彈力，是由于桌面發(fā)生形變而產(chǎn)生的B.書對(duì)桌面的壓力在數(shù)值上等于書受到的重力C.書保持靜止是由于書對(duì)桌面的壓力與桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)平衡力D.書對(duì)桌面的壓力與桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)作用力和反作用力解析：書對(duì)桌面的壓力是彈力，是由于書發(fā)生形變而產(chǎn)生的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；書對(duì)桌面的壓力在數(shù)值上等于書受到的重力，選項(xiàng)B正確；書保持靜止是由于書的重力與桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)平衡力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；書對(duì)桌面的壓力與桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)作用力和反作用力，選項(xiàng)D正確.答案：BD10.神舟飛船完成了預(yù)定空間科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，返回艙開始從太空向地球表面預(yù)定軌道返回.返回艙開始時(shí)通過自身制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)控減速下降，穿越大氣層后在一定高度打開阻力降落傘進(jìn)一步減速下降.這一過程中，若返回艙所受的空氣阻力與速度的平方成正比，比例系數(shù)（空氣阻力系數(shù)）為k，所受空氣浮力不變，且認(rèn)為返回艙是豎直降落，從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，返回艙運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示，圖中AB是曲線在A點(diǎn)的切線，切線與橫軸交點(diǎn)B的坐標(biāo)為（8，0），CD是曲線AD的漸近線.假如返回艙總質(zhì)量為M＝400kg，g取10m/s2，求：（1）返回艙在這一階段的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；（2）在開始時(shí)刻v0＝160m/s時(shí)，返回艙的加速度大小；（3）空氣阻力系數(shù)k的數(shù)值.解析：（1）由速度圖像可以看出，圖線的斜率的絕對(duì)值逐漸減小到零，即做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，直至勻速運(yùn)動(dòng).（2）開始時(shí)v0＝160m/s，過A點(diǎn)切線的斜率大小就是此時(shí)加速度的大小，則a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(0－160,8)m/s2＝－20m/s2，