(练习)课时分层作业20 牛顿运动定律的应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册(教科版2019)

课时分层作业(二十)　牛顿运动定律的应用 考点一　已知受力确定运动情况 1．用30 N的水平外力F拉一静止在光滑的水平面上质量为20 kg的物体，力F作用3秒后消失，则第5秒末物体的速度和加速度分别是(　　) A．v＝7.5 m/s，a＝1.5 m/s2 B．v＝4.5 m/s，a＝1.5 m/s2 C．v＝4.5 m/s，a＝0 D．v＝7.5 m/s，a＝0 C　[由牛顿第二定律知前3秒内F＝ma1即a1＝＝ m/s2＝1.5 m/s2；3秒末物体速度v＝a1·t＝1.5 m/s2×3 s＝4.5 m/s；3秒后F消失，物体所受合外力为零，则a2＝0，物体做匀速直线运动，故选项C正确．] 2．(多选)如图所示，光滑斜面CA、DA、EA都以AB为底边．三个斜面的倾角分别为75°、45°、30°.物体分别沿三个斜面由顶端从静止滑到底端，下面说法中正确的是(　　) A．物体沿DA滑到底端时具有最大速率 B．物体沿EA滑到底端所需时间最短 C．物体沿CA下滑，加速度最大 D．物体沿DA滑到底端所需时间最短 CD　[设底边AB长为L，则倾角为θ的斜面长度为x＝；由牛顿第二定律得，物体沿斜面下滑时加速度a＝g sin θ，故当θ＝75°时加速度最大，故选项C正确；由v2＝2ax可得，物体沿斜面滑到底端时的速度为v＝＝＝，当θ＝75°时，v最大，选项A错误；由x＝at2得，t＝＝＝＝，当θ＝45°时，t最小，选项B错误，选项D正确．] 3．如图所示，放在光滑水平面上的一个物体，同时受到两个水平方向力的作用，其中水平向右的力F1＝5 N，水平向左的力F2＝10 N，当F2由10 N逐渐减小到零的过程中，物体的加速度大小是(　　) A．逐渐减小　　 B．逐渐增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小 C　[F2由10 N减到5 N的过程中F合＝F2－F1＝ma，a方向沿F2方向且逐渐减小；当F2<5 N后，F合＝F1－F2＝ma，a方向沿F1方向且逐渐增大；故加速度先减小后反向增大，选项C正确．] 4．在液体中下落的物体最终会达到一个恒定的速度，称之为收尾速度．一小铁球质量为m，用手将它完全放入水中后静止释放，最后铁球的收尾速度为v，若铁球在水中所受浮力保持不变恒为F，重力加速度为g，关于小铁球，下列说法正确的是(　　) A．若测得小铁球从释放至达到收尾速度所用时间为t，则小铁球下落的位移为 B．若测得小铁球下落h时的加速度为a，则小铁球此时的速度为 C．若测得某时刻小铁球的加速度大小为a，则小铁球此时受到的水的阻力为m(a＋g)－F D．若测得小铁球下落t时间，通过的位移为y，则该过程的平均速度一定为 D　[小球释放到达收尾速度过程中，阻力增大，加速度减小，做加速度减小的加速运动，不能通过匀变速直线运动的运动学公式和推论进行求解，故A错误；因为该过程中的加速度在变化，不能通过v2＝2ah求解小球的速度，故B错误；根据牛顿第二定律得，mg－F－f＝ma，解得小铁球受到水的阻力f＝mg－F－ma，故C错误；根据平均速度的定义式，位移为y，时间为t，则平均速度为，故D正确．] 考点二　已知运动情况确定受力情况 5．质量为1 kg的物体，受水平恒力作用，由静止开始在光滑的水平面上做加速运动，它在t s内的位移为x m，则F的大小为(　　) A． B． C． D． A　[由x＝at2得：a＝ m/s2，对物体由牛顿第二定律得F＝ma＝1× N＝ N，故A正确．] 6．(多选)如图所示，质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1，与物体1相连接的绳与竖直方向成θ角，则(　　) A．车厢的加速度为g tan θ B．绳对物体1的拉力为 C．底板对物体2的支持力为(m2－m1)g D．物体2所受底板的摩擦力为m2g sin θ AB　[对物体1受力分析知，mg tan θ＝ma，得a＝g tan θ，故选项A正确；绳的拉力设为F，则有F·cos θ＝m1g，F＝，故选项B正确；对物体2受力分析知，竖直方向上，F＋FN＝m2g，得FN＝m2g－，故选项C错误；水平方向上f＝m2a＝m2g tan θ，故选项D错误．] 7．某消防队员从一平台上跳下，下落2 m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5 m，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为(　　) 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 B　[消防队员下落H＝2 m后末速度为v，由运动学公式v2＝2gH；缓冲减速下降了h＝0.5 m；由运动学公式得0－v2＝－2ah而a＝；由牛顿第二定律得缓冲过程N－mg＝ma，解得N＝mg＋ma