内容正文:
假期必刷14 力学单位制牛顿运动定律综合应用
一质量为 m 的雨滴在下落过程中,加速
度越来越小,最后雨滴将以某一速度匀速下
降,在雨滴下降的过程中
(1)雨滴受到的阻力恒定. ( )
(2)雨滴受到的阻力越来越大. ( )
(3)雨滴受到的阻力越来越小. ( )
(4)雨滴先做变加速运动,再做匀速运动.
( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√
一、选择题
1.(多选)下列说法正确的是 ( )
A.在有关力学的分析计算中,只能采用国
际单位制单位,不能采用其他单位
B.力学单位制中,选为基本单位的物理量
有长度、质量和速度
C.力学单位制中,采用国际单位制的基本
单位有kg、m和s
D.单位制中的导出单位可以用基本单位来
表达
2.关于物理量和物理量的单位,下列说法正确
的是 ( )
A.在力学范围内,国际单位制规定长度、质
量、力为三个基本物理量
B.后人为了纪念牛顿,把“牛顿”作为力学
中的基本单位
C.1N=1kgms-2
D.“秒”“克”“摄氏度”都属于国际单位制的
单位
3.有几名同学在一次运算中,得出了某物体位
移x的大小与其质量m、速度v、作用力F
和运动时间t的关系式分别如下,其中可能
正确的是 ( )
A.x=v2a B.x=
mv3
F
C.x=Ft D.x=mv
2
2F
4.下列关于单位制的说法正确的是 ( )
A.在国际单位制中,速度(v)、质量(m)、时
间(t)是基本物理量
B.在国际单位制中,牛顿(N)、千克(kg)、秒
(s)是基本单位
C.只有在国际单位制中,牛顿第二定律的
表达式才是F=ma
D.一般来说,物理公式主要确定各物理量
间的数量关系,并不一定同时确定单位
关系
5.声音在空气中的传播速度v与空气的密度
ρ、压强p 有关.下列速度的表达式(k为比
例系数,无单位)中正确的是 ( )
A.v=kp
ρ
B.v= kp
ρ
C.v= kρp D.v= kpρ
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6.如图所示,质量为m=1kg
的物体与水平地面之间的
动摩擦因数为03,当物体
运动的速度为10m/s时,给物体施加一个
与速度方向相反的大小为F=2N 的恒力,
在此恒力作用下(取g=10m/s2) ( )
A.物体经10s速度减为零
B.物体经5s速度减为零
C.物体速度减为零后将保持静止
D.物体速度减为零后将向右运动
7.如图所示,一个物体从 A
点由静止出发分别沿三条
光滑固定轨道到达C1、C2、
C3,则 ( )
A.物体到达C1 点时的速度最大
B.物体在三条轨道上的运动时间相同
C.物体到达C3 的时间最短
D.物体在AC3 上运动的加速度最小
8.在欢庆节日的时候,人们会在夜晚燃放美丽
的焰火.按照设计,某种型号装有焰火的礼
花弹从专用炮筒中射出后,在4s末到达距
地面100m的最高点时炸开,形成各种美丽
的图案,假设礼花弹从炮筒中竖直射出时的
初速度是v0,上升过程中所受的阻力大小始
终是自身重力的k倍,那么v0 和k分别等
于(重力加速度g取10m/s2) ( )
A.25m/s,125 B.40m/s,025
C.50m/s,025 D.80m/s,125
9.(多选)如图所示,总质量为
460kg的热气球,从地面刚
开始竖直上升时的加速度为
05m/s2,当热气球上升到
180m时,以5m/s的速度
向上匀速运动.若离开地面
后热气球所受浮力保持不变,上升过程中热气
球总质量不变,重力加速度g=10m/s2.关
于热气球,下列说法正确的是 ( )
A.所受浮力大小为4830N
B.加速上升过程中所受空气阻力保持不变
C.从地面开始上升10s后的速度大小为5m/s
D.以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小
为230N
二、非选择题
10.在科技创新活动中,小华同学根据磁铁同
性相斥原理设计了用机器人操作的磁力运
输车(如图甲所示).在光滑水平面AB 上
(如图乙所示),机器人用大小不变的电磁
力F 推动质量为m=1kg的小滑块从A
点由静止开始做匀加速直线运动.小滑块
到达B 点时机器人撤去电磁力F,小滑块
冲上光滑斜面(设经过 B 点前后速率不
变),重力加速度g=10m/s2,最高能到达
C点.
机器人用速度传感器测量小滑块在 ABC
过程的瞬时速度大小并记录如表所示.求:
t/s 0 02 04 22 24 26
v/(ms-1) 0 04 08 30 20 10
(1)机器人对小滑块作用力F的大小;
(2)斜面的倾角α的大小.
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11.如图所示,在倾角为θ=37°
的足够长的固定斜面底端有
一质量m=10kg的物体,
物体与斜面间的动摩擦因数μ=025.现用轻
细绳将物体由静止沿斜面向上拉动,拉力F=
10N,方向平行于斜面向上,经时间t=40s
绳子突然断了(已知sin37°=060,cos37°=
080,g取10m/s2),求:
(1)绳断时物体的速度大小;
(2)绳子断后物体沿斜面上升的最大位移
的大小.
12.在 某 段 平 直 的 铁 路
上,一列以324km/h
的速度高速行驶的列
车某时刻开始匀减速
行驶,5min后恰好停在某车站,并在该站
停留4min,随后匀加速驶离车站,经81
km后恢复到原速度324km/h.
(1)求列车减速时的加速度大小;
(2)若该列车总质量为80×105kg,所受
阻力恒为车重的01,求列车驶离车站加
速过程中牵引力的大小;
(3)求列车从开始减速到恢复原速度这段
时间内的平均速度大小.
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(2024新课标卷)如图,
一长度l=1.0m 的均匀
薄板初始时静止在一光滑
平台上,薄板的右端与平台的边缘O 对齐.
薄板上的一小物块从薄板的左端以某一初
速度向右滑动,当薄板运动的距离 Δl=l6
时,物块从薄板右端水平飞出;当物块落到
地面时,薄板中心恰好运动到O 点.已知物
块与薄板的质量相等.它们之间的动摩擦因
数μ=0.3,重力加速度大小g=10m/s
2.求
(1)物块初速度大小及其在薄板上运动的
时间;
(2)平台距地面的高度.
国际单位制
1.不同的单位制在换算中容易出差错,对国际
科学技术交流及商业往来极不方便,因此有
必要在国际上实行统一的单位标准.1960
年第11届国际计量大会制订了一种国际通
用的、包括一切计量领域的单位制,叫作国
际单位制,简称SI.
2.国际单位制中的七个基本量和相应的基本
单位
物理量名称
物理量
符号
单位名称
单位
符号
长度 l 米 m
质量 m 千克(公斤) kg
时间 t 秒 s
电流 I 安[培] A
热力学温度 T 开[尔文] K
物质的量 n,(ν) 摩[尔] mol
发光强度 I,(Iv) 坎[德拉] cd
说明 厘米(cm)、千米(km)、小时(h)、分钟(min)是
基本量的单位,但不是国际单位制中的单位.
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假期必刷14
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1.解析:在有关力学的分析和计算中,可以采用任何一种单位
制,只要单位统一即可,但通常采用国际单位制,力学中的基
本物理量只有三个,即质量、长度和时间,它们的单位是基本
单位,在国际单位制中分别为kg、m 和s,而其他物理量的单
位都是由这三个基本物理量的单位推导出来的,如 N 就是
导出单位,可以用基本单位表达成kgm/s2,A、B错误,C、
D正确.
答案:CD
2.解析:在国际单位制中,长度、质量、时间三个物理量被选作
力学的基本物理量,故 A错误;力的单位牛顿不是国际单位
制中的基本单位,故 B错误;根据牛顿第二定律F=ma可
知,1N=1kgms-2,故 C正确;“克”“摄氏度”不是国际
单位制中的单位,故 D错误.
答案:C
3.解析:把各物理量的单位都用国际单位表示,v的单位为 m/
s,a的单位为 m/s2,F 的单位为kgm/s2,x的单位为 m,t
的单位为s,m 的单位为kg,由此可解出 A、B、C、D计算结果
的单位分别为s、m2/s、kgm/s、m,故 A、B、C一定错误,D
可能正确.
答案:D
4.解析:在国际单位制中,质量(m)、时间(t)是基本物理量,而
速度(v)不是基本物理量,故 A 错误;在国际单位制中,千克
(kg)、秒(s)是基本单位,牛顿(N)是导出单位,故 B错误;牛
顿第二定律的一般形式为F=kma,只有在国际单位制中,k
才等于1,牛顿第二定律的表达式才是F=ma,故C正确;一
般来说,物理公式在确定了各物理量间的数量关系的同时,
也确定了单位关系,故 D错误.
答案:C
5.解析:国际单位制中p的单位是 N/m2,1N=1kgm/s2,ρ
的单位是kg/m3,代入 kp
ρ
可得 kgm/s
2
m2kg/m3
= m
2
s2
= ms
,
即为速度v的单位,故B正确,A、C、D错误.
答案:B
6.解析:施加恒力后,物体向左滑动时,水平方向上受到向右的
恒力和滑动摩擦力的作用,做匀减速直线运动,滑动摩擦力
大小为Ff=μFN=μmg=3N,故a=
F+Ff
m =5m
/s2,方向
向右,物体减速到零所需时间t=v0a =2s
,故 A、B错误;物
体减速到零后,F<Ff,将保持静止状态,故 C正确,D错误.
答案:C
7.解析:在沿轨道方向上,根据牛顿第二定律得,物体运动的加
速度a=mgsinθm =gsinθ
,轨道倾角越大,加速度越大,所以
物体在AC3 上运动的加速度最大;设轨道的高度为h,根据
几何知识可得,物体发生的位移x= hsinθ
,物体的初速度为
零,所以由x=12at
2,解得t= 2xa =
2h
gsin2θ
,倾角越大,时
间越短,物 体 到 达 C3 的 时 间 最 短;根 据v2 =2ax,得v=
2gh,知物体到达轨道底端的速度大小相等,故 C正确.
答案:C
8.解析:根据h= 12at
2,解 得a=125m/s2,所 以v0=at=
50m/s;上升过程中礼花弹所受的阻力大小Ff=kmg,则由
牛顿第二定律得mg+Ff=ma,联立解得k=025,故选项 C
正确.
答案:C
9.解析:热气球从地面刚开始竖直上升时v=0,空气阻力Ff=
0.由F浮 -mg=ma,得F浮 =m(g+a)=4830N,选项 A 正
确;最终热气球匀速上升,说明热气球加速运动的过程中空
气阻力逐渐增大,选项B错误;热气球做加速度减小的加速
运动,故热气球上升10s后的速度小于5m/s,选项C错误;
匀速上升时F浮 -mg-Ff′=0,计算得Ff′=230N,选项 D
正确.
答案:AD
10.解:(1)小滑块从A 到B 过程中
a1=
Δv1
Δt1
=2m/s2,
由牛顿第二定律得F=ma1=2N.
(2)小滑块从B 到C 过程中加速度大小
a2=
Δv2
Δt2
=5m/s2,
由牛顿第二定律得mgsinα=ma2,
则α=30°.
答案:(1)2N (2)30°
11.解:(1)物体向上运动过程中,受拉力F、斜面支持力FN、重
力mg和摩擦力Ff,如图甲所示,设物体向上运动的加速度
为a1,根据牛顿第二定律有
甲
F-mgsinθ-Ff=ma1,
又Ff=μFN,FN=mgcosθ,
解得a1=20m/s2,
t=40s时,物体的速度大小
v1=a1t=80m/s.
(2)绳断后物体沿斜面向上做匀减速直线运动,设运动的加
速度大小为a2,受力如图乙所示.根据牛顿第二定律,有
07
乙
mgsinθ+Ff=ma2,
Ff=μFN,FN=mgcosθ,
代入数值联立解得a2=80m/s2
物体做匀减速运动的位移为x2=
v21
2a2
=40m.
答案:(1)80m/s (2)40m
12.解:(1)列车的初速度为
324km/h=90m/s,
经过5min=300s停下,所以列车减速时的加速度为
a=ΔvΔt=
0-90
300 m
/s2=-03m/s2,
即列车减速时加速度大小为03m/s2,负号说明加速度的
方向与运动方向相反.
(2)由运动学公式得v2=2a′x,
解得a′=v
2
2x′=
902
2×8.1×103
m/s2=05m/s2,
阻力Ff=01mg,根据牛顿第二定律,有
F-01mg=ma′,
代入数值解得F=12×106 N.
(3)列车加速的时间为t′=va′=
90
0.5s=180s
,
减速过程中通过的位移
x=v2t=45×300m=13500m
,
所以整个过程的平均速度
v=x+x′t总 =
13500+8100
300+240+180m
/s=30m/s.
答案:(1)03m/s2 (2)12×106 N (3)30m/s
新题快递
解析:(1)物块在薄板上做匀减速运动的加速度大小为a1=
μg=3m/s
2,
薄板做加速运动的加速度a2=μ
mg
m =3m
/s2,
对物块l+Δl=v0t-
1
2a1t
2,
对薄板 Δl=12a2t
2,
解得v0=4m/s,
t=13 s.
(2)物块飞离薄板后薄板的速度v2=a2t=1m/s,
物块飞离薄板后薄板做匀速运动,物块做平抛运动,则当物
块落到地面时运动的时间为t′=
l
2-
l
6
v2
=13 s
,
则平台距地面的高度h=12gt′
2=59 m.
答案:(1)4m/s;13 s
;(2)59 m
假期必刷15
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技能提升
1.解析:物体的合外力与物体的质量和加速度无关,A错误;物
体的质量与合外力以及加速度无关,由本身的性质决定,故
B、C错误;根据牛顿第二定律a=Fm
可知,物体的加速度与
其所受合外力成正比,与其质量成反比,故 D正确.
答案:D
2.解析:小球开始接触弹簧时,重力大于弹力,合力向下,合力为
零后,重力小于弹力,合力向上,合力先变小后变大.则加速度方
向先向下,与速度方向相同,然后加速度方向向上,与速度方向
相反,所以速度先增大后减小,故C正确,A、B、D错误.
答案:C
3.解析:开始时甲和乙的弹力均为10N,合力为零;小车加速
时,弹簧秤甲的示数变为8N,而由于小车长度不变,则甲弹
簧的形变的变化量与乙必相等,故乙弹簧的示数应为12N,
故物体受到的合力为4N,根据牛顿第二定律,有:a=Fm =
4
1 m
/s2=4m/s2,故选项 D正确.
答案:D
4.解析:a点是弹性绳的原长位置,故a点之前人只受重力,人
做自由落体运动,处于完全失重状态,故 A正确.b是人静止
悬吊着时的平衡位置,在ab段人向下做加速度减小的加速
运动,则绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态,故 B正
确.在bc段绳的拉力大于人的重力,人向下做加速度增加的
减速运动,加速度向上,则人处于超重状态,故 C正确.c是
人所到达的最低点,故c点速度为零,但合力不为零,有向上
的加速度,故 D错误.
答案:ABC
5.解析:物体静止时,弹簧处于压缩状态,弹力F弹 =3N,当物体
向左加速运动时,若物体对左挡板的压力为零,由牛顿第二定律
知F弹 =ma,解得a=6m/s2,当加速度大于a=6m/s2 时,物体
离开左挡板,弹簧长度变短,当加速度小于a=6m/s2 时,物
体对左挡板产生压力,弹簧长度不变,所 以 可 知 选 项 A 正
确,B、D错误.当加速度a=6m/s2 时,物体受重力、支持力
和弹力,故选项 C错误.
答案:A
6.C
7.解析:对物体受力分析,物体受重力和拉力,根据牛顿第二定律
有F-mg=ma,变形得F=ma+mg;当F=0时,a=-g,即g
为横截距的长度,故gA<gB;当a=0时,F=mg,由图可知,当a
=0时,F=mAgA=mBgB,所以mA>mB,故 A、D正确.
答案:AD
8.解析:当用F 向右推时,由牛顿第二定律可知:
F=(m1+m2)a.
对m2 则有:N=m2a=
m2
m1+m2
F.
因m1=2m2,得:N=
F
3.
答案:C
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