試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁4.5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的案例分析同步練習(xí)一、多選題1．如圖所示，A、B兩條直線表示在A、B兩地分別用豎直向上的力F拉質(zhì)量分別為mA和mB的兩個(gè)物體得出的加速度a與力F之間的關(guān)系圖象，則下列說法中正確的是()A．比較兩地的重力加速度有g(shù)A=gB B．比較兩物體的質(zhì)量有mA<mBC．比較兩地的重力加速度有g(shù)A<gB D．比較兩物體的質(zhì)量有mA>mB2．某同學(xué)為了研究列車在水平直軌道上的運(yùn)動(dòng)情況，他在列車車廂頂部用細(xì)線懸掛一個(gè)小球，某段時(shí)間內(nèi)，細(xì)線偏離豎直方向一定角度，并相對(duì)車廂保持靜止，如圖所示，重力加速大小為g，則列車在這段時(shí)間內(nèi)（）A．水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．速度可能變大也可能變小C．加速度的大小為，方向水平向右 D．加速度的大小為，方向水平向左二、單選題3．如圖所示，用細(xì)線將質(zhì)量為m的氫氣球拴在車廂地板上的A點(diǎn)，此時(shí)細(xì)線與水平方向成θ=37°角，氣球與固定在水平車頂上的壓力傳感器接觸，小車靜止時(shí)，細(xì)線恰好伸直但無彈力，壓力傳感器的示數(shù)為氣球重力的．重力加速度為g．現(xiàn)要保持細(xì)線方向不變而傳感器示數(shù)為零，下列方法中可行的是（）A．小車向右加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為B．小車向左加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為C．小車向右減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為D．小車向左減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4．質(zhì)量不計(jì)的彈簧下端固定一小球．現(xiàn)手持彈簧上端使小球隨手在豎直方向上以同樣大小的加速度（）分別向上、向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．若忽略空氣阻力，彈簧的伸長分別為、；若空氣阻力不能忽略且大小恒定，彈簧的伸長分別為、則有：A． B．C． D．三、解答題5．質(zhì)量m=5kg的物體，在水平向右的F=20N的恒力作用下從靜止開始，經(jīng)過t=2s時(shí)速度達(dá)到v=2m/s，取g=10m/s2。求∶(1)物體運(yùn)動(dòng)的加速度的大小。(2)物體與水平面間的滑動(dòng)摩擦力大小。6．質(zhì)量為m的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），放在傾角為θ、質(zhì)量為M的斜面體上，斜面體的各接觸面均光滑．如圖所示，對(duì)斜面體施加一水平向左的力F，可使m和M處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)并一起向左做加速運(yùn)動(dòng)，求水平力F的大?。?．如圖所示，質(zhì)量為5kg的物塊在水平拉力F＝15N的作用下，從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2。求：（1）在力F的作用下，物體在前10s內(nèi)的位移；（2）在t＝10s末立即撤去力F，再經(jīng)6s物體還能運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)？(g取10m/s2)8．如圖（甲）所示，足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.30m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有定值電阻R=0.4Ω，導(dǎo)軌上靜置一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下．用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使它由靜止開始運(yùn)動(dòng)（金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好并保持與導(dǎo)軌垂直），電流傳感器（不計(jì)傳感器的電阻）可將通過R的電流I即時(shí)采集并輸入計(jì)算機(jī)，獲得電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖（乙）所示．求金屬桿開始運(yùn)動(dòng)2.0s時(shí)：（1）金屬桿ab受到的安培力；（2）金屬桿的速率；（3）外力F做功的功率．9．高空墜物極可能造成人身傷害，我國的《民法典》和《刑法》中都有相關(guān)的條款，所以高空拋物不僅是違反道德的行為，更是違法行為。為了研究高空墜物的危險(xiǎn)性，假設(shè)將質(zhì)量為的物體無初速釋放，下落20m的高度后砸在人體上，物體與人體的接觸時(shí)間為0.02s。不計(jì)空氣阻力，。求物體對(duì)人體的平均沖擊力大小。10．一質(zhì)量m=1kg的物體，它在下落過程中所受的空氣阻力f與物體速度v的平方成正比，即。當(dāng)物體速度為v1=2m/s時(shí)，加速度為a1=8.4m/s2。設(shè)該物體下落的高度足夠大，取g=10m/s2。求∶(1)物體速度為v2=4m/s時(shí)的加速度a2；(2)物體在下落過程中的最大速度vm。11．如圖所示，質(zhì)量為M＝8kg的小車停放在光滑水平面上，在小車右端施加一水平恒力F＝8N，當(dāng)小車向右運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到3m/s時(shí)，在小車的右端輕放一質(zhì)量為m＝2kg的小物塊，小物塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2。（1）在小物塊和小車相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中，求小物塊的加速度a1和小車的加速度a2的大小和方向；（2）如果小車足夠長，經(jīng)過多長時(shí)間小物塊停止與小車間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？（3）為了使小物塊不從小車上掉下來，小車的長度至少為多少？（4）如果小車足夠長，小物塊從放上開始經(jīng)過3.0s所通過的位移是多少？12．如圖所示，質(zhì)量為、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)量為的小鐵球?，F(xiàn)用一水平向右的推力F推動(dòng)凹槽，小鐵球與光滑凹槽保持相對(duì)靜止一起向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，凹槽球心和小鐵球的連線與豎直方向夾角，取重力加速度。（）求：（1）小鐵球勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大??；（2）恒力F的大小。13．如圖所示，質(zhì)量m=10kg的木箱，放在粗糙水平面上，木箱與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2．現(xiàn)對(duì)木箱施加一個(gè)斜向上的與水平方向成θ=37°、大小為F=50N的恒定拉力作用，木箱由靜止開始運(yùn)動(dòng)，求(取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8)(1)木箱的加速度大小(2)木箱在3s內(nèi)發(fā)生的位移．14．同學(xué)們都有過擦黑板的經(jīng)歷，手拿黑板擦在豎直的黑板上移動(dòng)，將黑板上的粉筆字擦干凈．現(xiàn)假定某同學(xué)用力將黑板擦在表面緩慢豎直向上擦黑板，手臂對(duì)黑板的作用力F與黑板面所成為53°角（如圖），已知作用力F=8N，黑板擦質(zhì)量m=0.2kg．（g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）求：（1）黑板對(duì)黑板擦的支持力大?。唬?）黑板擦與黑板間的摩擦因數(shù)μ；（3）當(dāng)他擦到離地某一高度時(shí)，黑板擦意外脫手后自由下落，黑板擦砸到黑板下邊沿前t1=0.1s內(nèi)通過位移為h1=0.45m，求黑板擦脫手時(shí)離黑板下邊沿的高度h．答案第=page11頁，共=sectionpages22頁答案第=page11頁，共=sectionpages22頁參考答案：1．AB【解析】【詳解】圖線有相同的縱截距，即兩個(gè)物體外力F都為0時(shí)加速度都相同，而時(shí)兩物體都只受重力作用，所以，A正確C錯(cuò)誤；根據(jù)可知，a-F圖象中斜率表示，由圖可知A的斜率大于B的斜率，所以，B正確D錯(cuò)誤．2．BC【解析】【詳解】A．由圖可知，小球受重力、沿繩斜向上的拉力，二力不平衡，不可能作勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．小球與車廂保持相對(duì)靜止，說明列車作勻變速直線運(yùn)動(dòng)，由于沒有給出列車的運(yùn)動(dòng)方向，所以列車可能作勻加速直線運(yùn)動(dòng)也可能作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，故B正確；CD．小球所受合力水平向右，所以加速度水平向右，大小為故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。3．C【解析】【分析】車廂靜止時(shí)，通過對(duì)氣球受力分析可求出氣球受到的浮力；當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律求小車的加速度，分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．【詳解】當(dāng)小車靜止時(shí)，細(xì)線恰好伸直但無彈力，對(duì)氣球受力分析，受到重力、支持力和浮力，根據(jù)受力平衡根據(jù)題意知，，所以有當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時(shí)，對(duì)氣球受力分析如圖豎直方向：水平方向：聯(lián)立解得：，方向水平向左故小車向右做減速運(yùn)動(dòng)故應(yīng)選：C．【點(diǎn)睛】對(duì)于動(dòng)力學(xué)問題，正確分析物體的受力情況，畫出受力圖是解題的基礎(chǔ)，并要靈活運(yùn)用正交分解法列方程．4．D【解析】【詳解】加速上升時(shí)kx1?mg=ma①加速下降時(shí)mg?kx2=ma②有阻力，加速上升時(shí)kx′1?mg?f=ma③有阻力，加速下降時(shí)mg?kx′2?f=ma④由以上四式可解得x′1+x′2=x1+x2故選D．5．(1)1m/s2；(2)15N【解析】【詳解】(1)物體運(yùn)動(dòng)的加速度的大小(2)根據(jù)牛頓第二定律F-f=ma解得f=F-ma=15N即物體與水平面間的滑動(dòng)摩擦力大小15N。6．【解析】【分析】m和M處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，加速度相同，先以物塊為研究對(duì)象，由牛頓第二定律求加速度．再對(duì)整體，由牛頓第二定律求F【詳解】斜面體與物塊一起加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)整體有：對(duì)物塊有：所以【點(diǎn)睛】先根據(jù)隔離法求出加速度，再用整體法求推力，比較簡潔．整體法與隔離法是求解連接體問題的常用方法，解題中要能靈活運(yùn)用．7．（1）50m；（2）25m【解析】【分析】【詳解】（1）物體在前10s內(nèi)受四個(gè)力：重力mg、支持力N、拉力F及滑動(dòng)摩擦力f，如圖所示有又聯(lián)立解得由位移公式求出前10s內(nèi)的位移為（2）物體在10s末的速度10s后物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度大小為要考慮物體做勻減速運(yùn)動(dòng)最長能運(yùn)動(dòng)多長時(shí)間，設(shè)最長還能運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t′可見，物體經(jīng)5s就停下，故6s內(nèi)的位移8．（1）0.03N，水平向左（2）0.8m/s（3）0.056W【解析】【詳解】（1）2.0s時(shí)的電流是0.2A，ab上的安培力：，根據(jù)楞次定律可得金屬桿中的電流方向?yàn)閺腷到a，故根據(jù)左手定則可得安培力水平向左；（2）設(shè)金屬桿的運(yùn)動(dòng)速度為v，則感應(yīng)電動(dòng)勢為：，根據(jù)閉合電路的歐姆定律得：，金屬棒的速度：；（3）金屬棒的加速度：，根據(jù)牛頓第二定律：，解得：F=0.07N，故2s末時(shí)F的瞬時(shí)功率P=Fv=0.07×0.8W=0.056W9．505N【解析】【分析】【詳解】根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，物體無初速釋放下落20m時(shí)的速度大小為砸在人體上后，速度減為0，則加速度大小為根據(jù)牛頓第二定律，物體有代入數(shù)據(jù)求得：人體對(duì)物體的平均沖擊力大小為由牛頓第三定律可知，物體對(duì)人體的平均沖擊力大小505N。10．(1)3.6m/s2；(2)5m/s【解析】【詳解】(2)物體在下落過程中，由f1=kv12mg－f1=ma1解得k=0.4Ns2/m2當(dāng)物體速度為v2=4m/s時(shí)，由mg－kv22=ma2加速度a2=3.6m/s2(2)當(dāng)mg=fm=kvm2時(shí)，物體下落過程中達(dá)到最大速度，可解得vm=5m/s11．（1）2m/s2，方向向右；0.5m/s2，方向向右；（2）2s；（3）3m；（4）8.4m【解析】【詳解】（1）根據(jù)牛頓第二定律得，小物塊的加速度方向向右小車的加速度方向向右（2）設(shè)經(jīng)t時(shí)間小物塊與小車的速度相同，有解得所以經(jīng)過2s小物塊停止與小車間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。（3）小物塊停止與小車間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)前小車的位移方向向右小物塊的位移方向也向右所以小車長至少為（4）2s末小物塊的速度大小然后小物塊和小車一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)根據(jù)牛頓第二定律得最后1s內(nèi)小物塊的位移則小物塊從放上開始經(jīng)過3.0s所通過的位移12．（1）；（2）30N【解析】【詳解】（1）小鐵球受兩個(gè)力：重力mg、支持力FN，且兩力的合力方向水平向右，對(duì)小鐵球受力分析如圖所示根據(jù)牛頓第二定律可得，解得（2）對(duì)整體根據(jù)牛頓第二定律可得解得F=30N13．（1）2.6m/s2（2）11.7m【解析】【詳解】（1）根據(jù)牛頓第二定律：，物體的加速度大小為．（2）根據(jù)位移時(shí)間公式可知．點(diǎn)睛：解決本題的關(guān)鍵知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁，通過加速度可以根據(jù)力求運(yùn)動(dòng)，也可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)求力．14．（1）黑板對(duì)黑板擦的支持力大小為6.4N；（2）黑板擦與黑板間的摩擦因數(shù)μ為0.44；（3）黑板擦脫手時(shí)離黑板下邊沿的高度h為1.25m【解析】【詳解】試題分析：（1、2）以黑板擦為研究對(duì)象，分析受力情況．黑板擦緩慢移動(dòng)時(shí)，合力為零，根據(jù)平衡條件和滑動(dòng)摩擦力公式f=μN(yùn)求解黑板對(duì)黑板擦的支持力大和μ；（3）黑板擦脫手后沿黑板面豎直向下滑落過程中與黑板之間無摩擦，做自由落體運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解即可解：（1、2）