浙江省2019-2020學(xué)年高中物理 第三章 課時(shí)訓(xùn)練3 牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合應(yīng)用（含解析）

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1、課時(shí)訓(xùn)練3　牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合應(yīng)用 基礎(chǔ)鞏固 1.從牛頓第二定律可知,無(wú)論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度,可是當(dāng)我們用很小的水平力去推很重的放在地面上的箱子時(shí),卻推不動(dòng)。這是因?yàn)?　A　) A.推力等于靜摩擦力 B.推力小于靜摩擦力 C.推力小于箱子重力 D.牛頓第二定律不適用 2.我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)正在飛速發(fā)展,一輛轎車(chē),從動(dòng)力到小小的天線(xiàn)都與物理學(xué)有關(guān)。某國(guó)產(chǎn)新型轎車(chē),在平直公路上行駛時(shí),當(dāng)車(chē)速為36 km/h時(shí),制動(dòng)后滑行距離為10.0 m,則轎車(chē)所受的制動(dòng)阻力大小是轎車(chē)重力大小的倍數(shù)為(　B　) A.0.1 B.0.5 C.0.2 D.1.0 3.冰壺比賽中,運(yùn)動(dòng)員將一個(gè)冰壺

2、以一定初速度推出后將運(yùn)動(dòng)一段距離停下來(lái)。換一個(gè)材料相同,質(zhì)量更大的冰壺,如果以相同的初速度推出后,冰壺運(yùn)動(dòng)的距離將(　A　) A.不變 B.變小 C.變大 D.無(wú)法判斷 4.如圖所示,在一輛小車(chē)的上表面有質(zhì)量分別為m1,m2(m1>m2)的兩個(gè)物體,隨車(chē)一起勻速運(yùn)動(dòng),兩物體與小車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等。假設(shè)車(chē)突然停止,如不考慮其他阻力,設(shè)車(chē)足夠長(zhǎng),則兩個(gè)物體(　B　) A.一定相碰 B.一定不相碰 C.不一定相碰 D.條件不足,無(wú)法判斷 5.質(zhì)量為m的金屬盒獲得大小為v0的初速度后在水平面上最多能滑行x距離,如果在盒中填滿(mǎn)油泥,使它的總質(zhì)量變?yōu)?m,再使其以v0初速度沿同一水

3、平面滑行,則它滑行的最大距離為(　D　) A. B.2x C. D.x 6.蹦極是一種極限體育項(xiàng)目,可以鍛煉人的膽量和意志。運(yùn)動(dòng)員從高處跳下,彈性繩被拉展前做自由落體運(yùn)動(dòng),彈性繩被拉展后在彈性繩的緩沖作用下,運(yùn)動(dòng)員下落一定高度后速度減為零。在這下降的全過(guò)程中,下列說(shuō)法中正確的是(　B　) A.彈性繩拉展前運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài),彈性繩拉展后運(yùn)動(dòng)員處于超重狀態(tài) B.彈性繩拉展后運(yùn)動(dòng)員先處于失重狀態(tài),后處于超重狀態(tài) C.彈性繩拉展后運(yùn)動(dòng)員先處于超重狀態(tài),后處于失重狀態(tài) D.運(yùn)動(dòng)員一直處于失重狀態(tài) 解析:彈性繩拉展前運(yùn)動(dòng)員只受重力,處于完全失重狀態(tài);彈性繩拉展后,開(kāi)始拉力小于重

4、力,加速度方向向下,還處于失重狀態(tài);當(dāng)拉力大于重力,加速度方向向上,運(yùn)動(dòng)員處于超重狀態(tài),所以彈性繩拉展后運(yùn)動(dòng)員先處于失重狀態(tài),后處于超重狀態(tài),故A,C,D錯(cuò)誤,B正確。 7.在進(jìn)行排球訓(xùn)練時(shí),下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是(　A　) A.墊球時(shí),手感覺(jué)疼,說(shuō)明球與手之間的作用力是相互的 B.球墊起后,能繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng),是因?yàn)榍蚴冀K受到向上的力作用 C.球墊起后,上升到最高點(diǎn)時(shí),處于平衡狀態(tài) D.球下落過(guò)程速度越來(lái)越大,說(shuō)明球的慣性越來(lái)越大 解析:墊球時(shí),手感覺(jué)疼,說(shuō)明球與手之間的作用力是相互的,故A正確;球在空中繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng),是由于球具有慣性,球沒(méi)有受到向上的力作用,故B錯(cuò)誤;球上升到最高點(diǎn)

5、時(shí),速度為零,處于瞬間的靜止,但是由于受重力的作用會(huì)向下落,因此此時(shí)不是平衡狀態(tài),故C錯(cuò)誤;球下落過(guò)程速度越來(lái)越大,是由于重力作用下向下加速運(yùn)動(dòng)的緣故,慣性不變,故D錯(cuò)誤。 8.(2019·臺(tái)州檢測(cè))冰上表演剛開(kāi)始時(shí),甲、乙兩人都靜止不動(dòng),如圖甲所示,隨著優(yōu)美的音樂(lè)響起,他們?cè)谙嗷ッ屯埔幌聦?duì)方后分別向相反方向運(yùn)動(dòng),如圖乙所示。假定兩人的冰鞋與冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,甲的質(zhì)量小于乙的質(zhì)量,則下列說(shuō)法中正確的是(　A　) A.兩人剛分開(kāi)時(shí),甲的速度比乙的速度大 B.兩人分開(kāi)后,甲的加速度比乙的加速度大 C.在推的過(guò)程中,甲推乙的力小于乙推甲的力 D.在推的過(guò)程中,甲推乙的時(shí)間小于乙推甲

6、的時(shí)間 解析:在相互猛推一下的時(shí)候,甲對(duì)乙的力與乙對(duì)甲的力是一對(duì)相互作用力,大小相等、方向相反,同時(shí)變化,同時(shí)消失,選項(xiàng)C,D錯(cuò)誤;由于甲的質(zhì)量小,所以速度變化要快,即剛分開(kāi)時(shí),甲的速度比乙的速度大,選項(xiàng)A正確;分開(kāi)之后,甲或乙均只受滑動(dòng)摩擦力,加速度 a==μg,大小相同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。 能力提高 9.國(guó)產(chǎn)“殲15”艦載機(jī)以80 m/s的速度降在靜止的“遼寧號(hào)”航母水平甲板上,機(jī)尾掛鉤精準(zhǔn)鉤住阻攔索,在阻攔索的拉力幫助下,經(jīng)歷2.5 s速度減小為零。若將上述運(yùn)動(dòng)視為勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),根據(jù)以上數(shù)據(jù)不能求出艦載機(jī)在甲板上運(yùn)動(dòng)的(　D　) A.位移 B.加速度 C.平均速度 D.受

7、到的阻力 解析:根據(jù)v=v0+at,x=at2+v0t,=,可求出加速度、位移、平均速度。由于未知艦載機(jī)的質(zhì)量,故不能求出艦載機(jī)在甲板上受到的阻力,故選項(xiàng)D正確。 10.某高層小區(qū)的一臺(tái)電梯從靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng),其速度—時(shí)間圖象如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(　C　) A.電梯在t=5 s時(shí)處于超重狀態(tài) B.電梯在0～10 s內(nèi)的平均速度大于在10 ～30 s內(nèi)的平均速度,兩段時(shí)間內(nèi)的速度方向相反 C.電梯在0～10 s內(nèi)的加速度大于在10～30 s內(nèi)的加速度,兩段時(shí)間內(nèi)的加速度方向相反 D.電梯在0～10 s內(nèi)對(duì)乘客的支持力大于在10～30 s內(nèi)對(duì)乘客的支持力 解析:由于電梯是從

8、靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng),1～10 s內(nèi)加速度大小為a= m/s2=0.6 m/s2,方向向下,在t=5 s時(shí)處于失重狀態(tài),故A錯(cuò)誤;電梯在0～10 s內(nèi)的平均速度為v1= m/s=3 m/s,10～30 s 內(nèi)的平均速度為v2= m/s=3 m/s,故兩段平均速度相等,方向相同,故B錯(cuò)誤;電梯在0～10內(nèi)的加速度a1= m/s2=0.6 m/s2,10～30 s內(nèi)的加速度a2= m/s2=-0.3 m/s2,兩段加速度方向相反,故C正確;0～10 s內(nèi)向下加速運(yùn)動(dòng),處于失重狀態(tài),10～30 s內(nèi)向下減速運(yùn)動(dòng),處于超重狀態(tài),電梯在0～10 s內(nèi)對(duì)乘客的支持力小于在10～30 s內(nèi)對(duì)乘客的支持力,故

9、D錯(cuò)誤。 11.(2019·紹興檢測(cè))如圖所示,橡皮膜包住空心塑料管的底端,細(xì)線(xiàn)將橡皮膜固定密封,用手豎直握住塑料管保持靜止?fàn)顟B(tài),先將水從塑料管頂端倒入并灌至整管的三分之二處,然后在管頂處加一個(gè)多孔的瓶蓋,此時(shí)橡皮膜突出成半球狀?，F(xiàn)用力將塑料管向上加速提升一段距離,再減速上升直至速度為零。則(　B　) A.加速上升時(shí)塑料管處于失重狀態(tài) B.加速上升時(shí)橡皮膜底部進(jìn)一步向下突出 C.減速上升時(shí)塑料管處于超重狀態(tài) D.減速上升時(shí)塑料管內(nèi)的水面將下降 解析:加速提升階段,塑料管和水均處于超重狀態(tài),下面橡皮膜進(jìn)一步向下突出,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;減速上升階段,塑料管和水處于失重狀態(tài),橡皮膜

10、會(huì)恢復(fù)一部分形變,即水位上升,選項(xiàng)C,D錯(cuò)誤。 12.滑沙是國(guó)內(nèi)新興的旅游項(xiàng)目,如圖甲所示,即乘坐滑板從高高的沙山頂自然下滑,隨著下滑速度的加快,在有驚無(wú)險(xiǎn)的瞬間體會(huì)到了刺激和快感。其運(yùn)動(dòng)可以簡(jiǎn)化為如圖乙所示,一位乘客先后兩次從靜止下滑,下列 vt 圖象中實(shí)線(xiàn)代表第一次從較低位置滑下,虛線(xiàn)代表第二次從較高位置滑下,假設(shè)斜面和地面與滑板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變,忽略空氣阻力且拐彎處加速度大小不變,則vt圖象正確的是(　D　) 解析:設(shè)滑板與沙之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,斜面與水平面之間的夾角為θ,當(dāng)游客與滑板沿斜面向下運(yùn)動(dòng)時(shí),有ma1=mgsin θ-μmgcos θ,則a1=gsin θ-μ

11、gcos θ,可知向下滑動(dòng)的加速度與斜面的高度無(wú)關(guān),但在較高位置滑下時(shí)獲得的最大速度較大;在水平面上減速的過(guò)程中,有ma2=μmg,所以a2=μg,可知減速的過(guò)程中的加速度也是大小相等的,則兩次減速過(guò)程中的vt圖線(xiàn)是平行線(xiàn),故D正確,A,B,C錯(cuò)誤。 13.如圖所示,水平軌道AB和傾斜軌道BC平滑對(duì)接于B點(diǎn),整個(gè)軌道固定?，F(xiàn)某物塊以初速度v0從A位置向右運(yùn)動(dòng),恰好到達(dá)傾斜軌道C處(物塊可視為質(zhì)點(diǎn),且不計(jì)物塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的能量損失)。物塊在水平面上的平均速度為,在BC斜面上平均速度為,且=4。物塊在AB段的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,在BC段的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,且μ1=6μ2。已知AB=6BC,傾斜軌道傾

12、角θ=37°。根據(jù)上述信息,下面說(shuō)法正確的是(　C　) A.物塊經(jīng)過(guò)B處的速度大小為0.5v0 B.在AB,BC運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比= C.物塊與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2= D.物塊到達(dá)C處之后,能保持靜止?fàn)顟B(tài) 解析:物塊在AB階段、BC階段分別做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),根據(jù)=,得=4×,因此vB=v0,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由題意知=4,即=4,又因?yàn)閤AB=6xBC,則=,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,在AB段有(v0)2-= -2μ1gxAB,在BC段有0-(v0)2=-2(gsin 37°+μ2gcos 37°)xBC,又因?yàn)棣?=6μ2,聯(lián)立解得μ2=,選項(xiàng)C正確;由于μ2

13、不可能在C處保持靜止,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 14.(2017·浙江4月學(xué)考)游船從某碼頭沿直線(xiàn)行駛到湖對(duì)岸,小明對(duì)過(guò)程進(jìn)行觀測(cè),記錄數(shù)據(jù)如下表。 運(yùn)動(dòng)過(guò)程 運(yùn)動(dòng)時(shí)間 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 勻加速運(yùn)動(dòng) 0～40 s 初速度v0=0; 末速度v=4.2 m/s 勻速運(yùn)動(dòng) 40～640 s v=4.2 m/s 勻減速運(yùn)動(dòng) 640～720 s 靠岸時(shí)的速度vt=0.2 m/s (1)求游船勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度大小a1及位移大小x1; (2)若游船和游客的總質(zhì)量M=8 000 kg,求游船勻減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的合力大小F; (3)求游船在整個(gè)行駛過(guò)程中的平均速度大小。 解析:(1)

14、由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 a1==0.105 m/s2, 位移x1=a1=84 m。 (2)勻減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度 a2==0.05 m/s2 由牛頓第二定律得F=Ma2=400 N。 (3)位移x=×t1+v×t2+×t3=2 780 m, 平均速度=≈3.86 m/s。 答案:(1)0.105 m/s2　84 m　(2)400 N　(3)3.86 m/s 15.隨著科技的發(fā)展,我國(guó)未來(lái)的航空母艦上將安裝電磁彈射器以縮短飛機(jī)的起飛距離,如圖所示,航空母艦的水平跑道總長(zhǎng)l=180 m,其中電磁彈射區(qū)的長(zhǎng)度為l1=80 m,在該區(qū)域安裝有直線(xiàn)電機(jī),該電機(jī)可從頭至尾提供一個(gè)恒定的牽引力F牽。

15、一架質(zhì)量m=2.0×104 kg的飛機(jī),其噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供恒定的推力F推=1.2×105 N。假設(shè)飛機(jī)在航母上的阻力恒為飛機(jī)重力的0.2倍,已知飛機(jī)可看成質(zhì)量恒定的質(zhì)點(diǎn),離艦起飛速度v=40 m/s,航空母艦處于靜止?fàn)顟B(tài), (取g=10 m/s2)求: (1)飛機(jī)在后一階段的加速度大小; (2)飛機(jī)在電磁彈射區(qū)末的速度大小; (3)電磁彈射器的牽引力F牽的大小。 解析:(1)設(shè)飛機(jī)在后一階段的加速度大小為a2, 則根據(jù)牛頓第二定律,有F推-0.2mg=ma2, 解得a2=4.0 m/s2。 (2)設(shè)飛機(jī)在電磁彈射區(qū)末的速度大小為v1,則 有v2-=2a2(l-l1),

16、 解得v1=20 m/s。 (3)設(shè)飛機(jī)在電磁彈射區(qū)的加速度為a1,則有 =2a1l1, 解得a1=5 m/s2; 根據(jù)牛頓第二定律,有F牽+F推-0.2mg=ma1 解得F牽=2×104 N。 答案:(1)4.0 m/s2　(2)20 m/s　(3)2×104 N 16.高層應(yīng)急救生緩降器主要用于高層建筑在遭受自然災(zāi)害或人為災(zāi)害時(shí)應(yīng)急疏散和逃生。如圖甲所示,當(dāng)逃生員遇到突發(fā)情形時(shí),可將安全繩系于腰部,通過(guò)鋼絲繩安全著陸;圖乙是某次演練中逃生員豎直下降至地面過(guò)程,根據(jù)隨身攜帶的速度傳感器記錄下的數(shù)據(jù)而作出的vt圖象。設(shè)逃生員的質(zhì)量為60 kg,不計(jì)空氣阻力及摩擦力的作用。g取1

17、0 m/s2,求: (1)逃生員下降的總高度及下降過(guò)程中的平均速度; (2)逃生員在變速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受鋼絲繩的拉力的最大值和最小值。 解析:(1)根據(jù)vt圖象中的速度圖線(xiàn)與時(shí)間軸所圍成圖形的面積等于運(yùn)動(dòng)物體位移的大小,可得逃生員下降的總高度h=×3×12 m+2× 12 m+×4 m=74 m 下降過(guò)程的平均速度== m/s≈8.22 m/s。 (2)在0～3 s時(shí)間內(nèi),逃生員勻加速下滑,加速度 a1== m/s2=4 m/s2, 由牛頓第二定律得mg-F1=ma1, 則拉力最小值F1=mg-ma1=60×(10-4)N=360 N 在5～9 s時(shí)間內(nèi),逃生員勻減速下滑

18、,加速度 a2== m/s2=-2 m/s2 由牛頓第二定律得mg-F2=ma2, 則拉力最大值F2=mg-ma2=60×(10+2)N=720 N。 答案:(1)74 m　8.22 m/s　(2)720 N　360 N 17.觀光旅游、科學(xué)考察經(jīng)常利用熱氣球,保證熱氣球的安全十分重要?？蒲腥藛T進(jìn)行科學(xué)考察時(shí),氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總質(zhì)量為M=1 000 kg,在空中停留一段時(shí)間后,由于某種故障,氣球受到的空氣浮力減小,當(dāng)科研人員發(fā)現(xiàn)氣球在豎直下降時(shí),氣球速度為v0=2 m/s,此時(shí)開(kāi)始,經(jīng)t0=4 s氣球繼續(xù)勻加速下降h1=16 m,科研人員立即拋掉一些壓艙物,使氣球勻速下

19、降。不考慮氣球由于運(yùn)動(dòng)而受到的空氣阻力。g取10 m/s2,求: (1)氣球勻加速下降階段的加速度大小a; (2)拋掉壓艙物的質(zhì)量m; (3)氣球從被發(fā)現(xiàn)豎直下降開(kāi)始經(jīng)過(guò)t=12 s的時(shí)間內(nèi)下落的總高度 h總。 解析:(1)設(shè)氣球勻加速下降的加速度為a,受空氣的浮力為F,則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知h1=v0t0+a 解得a=1 m/s2。 (2)由牛頓第二定律得 Mg-F=Ma 拋掉質(zhì)量為m的壓艙物,氣球勻速下降,有 (M-m)g=F 解得m=100 kg。 (3)設(shè)拋掉壓艙物時(shí),氣球的速度為v1 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知v1=v0+at0=6 m/s h總=h1+v1(t-t0)=64 m。 答案:(1)1 m/s2　(2)100 kg　(3)64 m - 7 -