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课时跟踪练11 牛顿运动定律的理解与应用
基础应用练
1.(2021·海南卷)公元前4世纪末,我国的《墨经》中提到“力,形之所以奋也”,意为力是使有形之物突进或加速运动的原因。力的单位用国际单位制的基本单位符号来表示,正确的是( )
A.kg·m·s-1 B.kg·m·s-2
C.Pa·m2 D.J·m-1
B 解析:根据牛顿第二定律的表达式F=ma可知力的单位为kg·m·s-2,A错误,B正确;根据压强的表达式p=可知力的单位为Pa·m2,但压强单位Pa不是基本单位,C错误;根据做功的表达式W=Fx可知力的单位为J·m-1,但功的单位J不是基本单位,D错误。
2.(2022·江苏镇江模拟)“复兴号”高铁在某段水平轨道上匀速行驶,假设高铁上固定着盛满水的纸杯。若突然发现纸杯中的水向右洒出,如图所示,则关于高铁在此种情况下的运动,下列描述正确的是( )
A.高铁匀速向左运动
B.高铁匀速向右运动
C.高铁可能突然向左减速运动
D.高铁可能突然向右减速运动
D 解析:若高铁匀速运动,则水也匀速运动,速度相等,水不会从纸杯中洒出,A、B错误;高铁突然向左减速,由于惯性,水还没有来得及减速,所以高铁向左的速度小于水向左的速度,水应向左洒出,C错误;高铁突然向右减速,由于惯性,水还没有来得及减速,所以高铁向右的速度小于水向右的速度,水会向右洒出,D正确。
3.(2022·江苏扬州联考)质量为m的翼装飞行者从高空跳下,通过调整身体实现飞行并控制方向,如图所示,当他斜向上以加速度g减速直线飞行时,所受空气作用力( )
A.大小等于mg
B.大小等于mg
C.方向竖直向上
D.方向垂直于AB向上
A 解析:翼装飞行者斜向上以加速度g减速直线飞行时,由牛顿第二定律有F=ma=mg,重力与空气作用力的合力大小为mg,方向斜向左下方,如图所示,由图可知空气作用力大小为F=mg,方向与AB成60°角,斜向左上方,A正确。
4.(2022·江苏苏州高三期末)如图所示,在水平面上固定一倾角θ=30°的光滑斜面,斜面底端固定一挡板C,两个质量均为m的物块A、B用轻弹簧相连,静止在斜面上。现用一平行于斜面向上的拉力F拉物块A,在物块B恰好离开挡板C的瞬间撤去力F,重力加速度为g,则撤去力F的瞬间( )
A.物块A的加速度为零
B.物块A的加速度为,方向沿斜面向下
C.物块B的加速度为,方向沿斜面向上
D.物块B的加速度为零
D 解析:撤去力F前,弹簧的弹力为kx=mg sin θ,撤去力F的瞬间,对于物块B有kx-mg sin θ=maB,对于物块A有kx+mg sin θ=maA,解得aB=0,aA=g,方向沿斜面向下,D正确。
5.(2021·北京卷)某同学使用轻弹簧、直尺钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图所示,弹簧上端固定,在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时,弹簧下端指针位于直尺20 cm刻度处;下端悬挂钢球,静止时指针位于直尺40 cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上,就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向,重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
A.30 cm刻度对应的加速度为-0.5g
B.40 cm刻度对应的加速度为g
C.50 cm刻度对应的加速度为2g
D.各刻度对应加速度的值是不均匀的
6.(2021·海南卷)如图,两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连,开始时P静止在水平桌面上。将一个水平向右的推力F作用在P上后,轻绳的张力变为原来的一半。已知P、Q两物块的质量分别为mP=0.5 kg、mQ=0.2 kg,P与桌面间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g=10 m/s2。则推力F的大小为( )
A.4.0 N B.3.0 N
C.2.5 N D.1.5 N
A 解析:P静止在水平桌面上时,由平衡条件有T1=mQg=2 N,f=T1=2 N<μmPg=2.5 N;推力F作用在P上后,轻绳的张力变为原来的一半,即T2==1 N,故Q物体加速下降,有mQg-T2=mQa,得a=5 m/s2;而P物体将以相同的加速度向右加速而受滑动摩擦力,对P由牛顿第二定律有T2+F-μmPg=mPa,解得F=4 N,A正确。
素养提升练
7.(2022·全国乙卷)如图,一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球,初始时整个系统静置于光滑水平桌面上,两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点,方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距L时,它们加速度的大小均为( )
A. B.
C. D.
A 解析:当两球运动至二者相距L时,如图所示,由几何关系可知sin θ==,设绳子拉力为T,对于轻绳水平方向有F-2T cos θ=m绳a,