4.5 牛顿运动定律的应用-2021-2022学年高一物理分层培优同步专题训练（人教版2019必修第一册）

2021-2022学年高一物理分层培优同步专题训练（人教版2019必修第一册） 第4.5节 牛顿运动定律的应用 1.如图所示，A、B两个物体叠放在一起，静止在粗糙水平地面上，B与水平地面间的动摩擦因数μ1＝0.1，A与B间的动摩擦因数μ2＝0.2。已知A的质量m＝2kg，B的质量M＝3kg，重力加速度g取10m/s2。现对物体B施加一个水平向右的恒力F，为使A与B保持相对静止，则恒力的最大值是(物体间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　) A． 20N B． 15N C． 10N D． 5N 【答案】B 【解析】对A，有μ2mg＝ma；对A、B整体，有Fmax－μ1(m＋M)g＝(m＋M)a，联立解得Fmax＝(m＋M)(μ1＋μ2)g，故Fmax＝15N，选项B正确。 2.如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，该平面内有AM、BM、CM三条光滑固定轨道，其中A、C两点处于同一个圆上，C是圆上任意一点，A、M分别为此圆与y轴、x轴的切点．B点在y轴上且∠BMO＝60°，O′为圆心．现将a、b、c三个小球分别从A、B、C点同时由静止释放，它们将沿轨道运动到M点，如所用时间分别为tA、tB、tC，则tA、tB、tC大小关系是(　　) A．tA<tC<tB B．tA＝tC<tB C．tA＝tC＝tB D． 由于C点的位置不确定，无法比较时间大小关系 【答案】B 【解析】由等时圆模型可知，A、C在圆周上，B点在圆周外，故tA＝tC<tB. 3.如图所示，光滑水平面上，水平恒力F作用在小车上，使小车和木块一起做匀加速直线运动，小车质量为M，木块质量为m，重力加速度为g，它们的共同加速度为a，木块与小车间的动摩擦因数为μ，则在运动过程中(　　) A． 木块受到的摩擦力大小一定为μmg B． 木块受到的合力大小为(M＋m)a C． 小车受到的摩擦力大小为 D． 小车受到的合力大小为(m＋M)a 【答案】C 【解析】把小车和木块看成一个整体，根据牛顿第二定律得：a＝。木块水平方向只受静摩擦力，根据牛顿第二定律得Ff＝ma＝，故A错误；对木块运用牛顿第二定律得F合＝ma，故B错误；小车受到的摩擦力与Ff大小相等，故C正确；对小车运用牛顿第二定律得F车合＝Ma，故D错误。 4.(多选)质量分别为M和m的物块形状、大小均相同，将它们通过轻绳和光滑定滑轮连接，如图甲所示，沿斜面方向的绳子在各处均平行于倾角为α的斜面，M恰好能静止在斜面上，不考虑M、m与斜面之间的摩擦．若互换两物块位置，按图乙放置，然后释放M，斜面仍保持静止，则下列说法正确的是(　　) A． 轻绳的拉力等于Mg B． 轻绳的拉力等于mg C．M运动的加速度大小为(1－sinα)g D．M运动的加速度大小为g 【答案】BC 【解析】按题图甲放置时，M静止，则Mgsinα＝mg，按题图乙放置时，由牛顿第二定律得Mg－mgsinα＝(M＋m)a，联立解得a＝(1－sinα)g.对m由牛顿第二定律得T－mgsinα＝ma，解得T＝mg，故A、D错误，B、C正确． 5.如下图所示，航空母舰上的起飞跑道由长度为l1＝1.6×102m的水平跑道和长度为l2＝20 m的倾斜跑道两部分组成，水平跑道与倾斜跑道末端的高度差h＝4.0 m．一架质量为m＝2.0×104kg的飞机，其喷气发动机的推力大小恒为F＝1.2×105N，方向与速度方向相同，在运动过程中飞机受到的平均阻力大小为飞机重力的.假设舰母处于静止状态，飞机质量视为不变并可看成质点，取g＝10 m/s2. (1)求飞机在水平跑道运动的时间及到达倾斜跑道末端时的速度大小； (2)为了使飞机在倾斜跑道的末端达到起飞速度100 m/s，外界还需要在整个水平轨道对飞机施加助推力，求助推力F推的大小． 【答案】(1) 41.5 m/s (2) 5.2×105N 【解析】(1)飞机在水平跑道上运动时，水平方向受到推力与阻力作用，设加速度大小为a1，末速度大小为v1，运动时间为t1，有F－Ff＝ma1① v－v＝2a1l1② v1＝a1t1③ 其中v0＝0，Ff＝0.1mg，代入已知数据可得 a1＝5.0m/s2，v1＝40m/s，t1＝8.0 s④ 飞机在倾斜跑道上运动时，沿倾斜跑道受到推力、阻力与重力沿斜面方向的分力作用，设沿斜面方向的加速度大小为a2、末速度大小为v2，沿斜面方向有 F－Ff－FGX＝ma2⑤ FGX＝mgsinα＝mg＝4.0×104N⑥ v－v＝2a2l2⑦ 代入已知数据可得a2＝3.0m/s2 v2＝m/s≈41.5 m/s⑧ (2)飞机在水平跑道上运动时，水平方向受到推力、助推力与阻力作用，设加速度大小为a1′、末速度大小为v1′，有F推＋F－Ff＝ma1′⑨ v1′2－v＝2a1′l