4.5 牛顿运动定律的应用 跟踪检测 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

第5节 牛顿运动定律的应用 跟踪检测 A组：合格性水平训练 一、选择题: 1．(已知运动求力)质量为m的质点，受水平恒力作用，由静止开始做匀加速直线运动，它在t内的位移为x，则合力F的大小为(　　) A. B. C. D. 2．(已知运动求力)水平面上一质量为m的物体，在水平恒力F作用下，从静止开始做匀加速直线运动，经时间t后撤去外力，又经时间3t物体停下，则物体受到的阻力为(　　) A. B. C. D. 3. (已知运动求力)如图所示，在行驶过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害。为了尽可能地减少碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊。假定乘客质量为70 kg，汽车车速为108 km/h(即30 m/s)，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5 s，安全带及安全气囊对乘客的作用力大约为(　　) A．420 N B．600 N C．800 N D．1000 N 4．(已知力求运动)假设汽车突然紧急制动后所受到的阻力大小与汽车所受的重力大小差不多，当汽车以20 m/s的速度行驶时突然制动，它还能继续滑动的距离约为(　　) A．40 m B．20 m C．10 m D．5 m 5. (已知力求运动)如图所示，水平地面上一物体以5 m/s的初速度向右滑行，若物体与地面间的动摩擦因数为0.25，取g＝10 m/s2，则物体在3 s内的位移大小为(　　) A．0.5 m B．2.5 m C．3.75 m D．5 m 6．(已知力求运动)在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10 m/s2，则汽车刹车前的速度为(　　) A．7 m/s B．14 m/s C．10 m/s D．20 m/s 7．(综合)如图所示，质量为60 kg的运动员的两脚各用750 N的水平力蹬着两竖直墙壁匀速下滑，若他从离地12 m高处无初速匀加速下滑，2 s可落地，则此过程中他的两脚蹬墙的水平力均应等于(g＝10 m/s2)(　　) A．150 N B．300 N C．450 N D．600 N 二、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 8．(已知力求运动)法国人劳伦特·菲舍尔在澳大利亚伯斯的冒险世界进行了超高空特技跳水表演，他从30 m高的塔上跳下，假设他以5 m/s的初速度竖直向下离开塔顶，并准确地落入水池中。已知：他在空气中运动时，空气对他的阻力是他的重力的；落入水中后，水对他的阻力(包括浮力)是他的重力的3倍。试计算需要准备一个至少多深的水池？(菲舍尔可视为质点，g取10 m/s2) 9．(已知运动求力)一个质量为10 kg的物体，沿着倾角为θ＝37°(与水平面夹角)的固定斜面由静止开始匀加速下滑，在3 s的时间内下滑的路程为18 m，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10 m/s2。求： (1)物体下滑的加速度大小； (2)物体和斜面间的动摩擦因数。 B组：等级性水平训练 一、选择题: 10．(已知运动求力)如图甲所示，粗糙斜面与水平面的夹角为30°，质量为0.3 kg的小物块静止在A点。现有一沿斜面向上的恒定推力F作用在小物块上，作用一段时间后撤去推力F，小物块能达到的最高位置为C点，小物块从A到C的v­t图像如图乙所示。g取10 m/s2，则下列说法中正确的是(　　) A．小物块到C点后将沿斜面下滑 B．小物块加速时的加速度大小是减速时加速度大小的 C．小物块与斜面间的动摩擦因数为 D．推力F的大小为6 N 11．(已知运动求力)(多选)如图甲所示，在粗糙的水平面上，物块A在水平向右的外力F作用下做直线运动，其v­t图像如图乙中实线所示，下列判断正确的是(　　) A．在0～1 s内，外力F的大小恒定 B．在1～3 s内，外力F的大小为零 C．在3～4 s内，外力F的大小不断增大 D．在3～4 s内，外力F的大小不断减小 二、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 12．(综合)如图a所示，t＝0时，在水平桌面上，质量为m＝1 kg的滑块获得v0＝2 m/s的水平向右的初速度，同时对滑块施加一个水平向左的恒定拉力，前2 s内滑块的速度—时间关系图线如图b所示。 (1)求前2 s内滑块的位移大小和方向； (2)分别求滑块所受拉力和摩擦力的大小； (3)若在t＝2 s时将拉力撤去，则撤力后滑块还能滑行的距离是多少？ 13．如图为羽毛球筒，内有一羽毛球，球托底部离球筒口10 cm，球与球筒内壁紧密接触。现小明同学将球筒竖直静置于地面上方0.2 m高度，然后将球筒静止释放，若球筒与地面相碰后速度瞬间减为0，且不会倾倒，羽毛球刚好到达球筒口。已知球筒长36 cm，羽毛球轴向高8 cm，质量为5 g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，取g＝10 m/s2。求： (1)球筒下落的时间； (2)球筒释放前羽毛球受到的摩擦力以及下落过程中受到的摩擦力； (3)球筒落地后，羽毛球滑到球筒口过程中受到的摩擦力是重力的几倍。 参考答案： 1.答案　A解析　由运动情况，根据公式x＝at2，可求得质点的加速度a＝，则合力F＝ma＝，故A正确。 2.答案　B解析　当力F作用时，设物体的加速度大小为a1，时间t后物体的速度为v，由牛顿第二定律及运动学公式得F－Ff＝ma1，v＝a1t；撤去力F后，设物体的加速度大小为a2，由牛顿第二定律及运动学公式得，Ff＝ma2，0＝v－a2·3t，解以上四式得：Ff＝，B正确。 3.答案　A解析　从踩下刹车到车完全停止的5 s内，人的速度由30 m/s减小到0，视为匀减速运动，则有a＝＝ m/s2＝－6 m/s2。根据牛顿第二定律知安全带及安全气囊对乘客的作用力F＝ma＝70×(－6) N＝－420 N，负号表示力的方向跟初速度方向相反，A正确。 4.答案　B解析　由牛顿第二定律得a＝＝＝g＝10 m/s2，由v2＝2ax得汽车滑动的距离x＝＝ m＝20 m，B正确。 5.答案　D解析　根据牛顿第二定律得μmg＝ma，解得a＝μg＝2.5 m/s2。物体匀减速运动的时间t＝＝ s＝2 s，即物体滑行2 s后停止运动，物体在3 s内的位移大小为x＝t＝×2 m＝5 m，D正确。 6.答案　B解析　设汽车刹车后滑动时的加速度为a，由牛顿第二定律得：－μmg＝ma，解得：a＝－μg。由匀变速直线运动速度—位移关系式得0－v＝2ax，可得汽车刹车前的速度为：v0＝＝＝ m/s＝14 m/s，因此B正确。 7.答案　B解析　运动员匀速下滑时，竖直方向受重力和两个摩擦力作用，根据平衡条件，有mg－2f＝0，其中f＝μN，N＝750 N，解得μ＝0.4；运动员从离地12 m高处无初速匀加速下滑，2 s可落地，根据运动学公式，有h＝at2，解得a＝＝ m/s2＝6 m/s2，根据牛顿第二定律，有mg－2μN′＝ma，解得N′＝300 N，B正确。 8.答案　12.625 m 解析　当菲舍尔在空气中运动时，受到重力和空气阻力的作用， 由牛顿第二定律得mg－f＝ma1， 解得加速度大小a1＝8 m/s2。 菲舍尔在空中向下运动的过程中，由运动学公式有v2－v＝2a1h1， 解得到达水面时的速度大小v＝ m/s。 菲舍尔在水中时，受到重力和水的阻力(包括浮力)的作用， 由牛顿第二定律得f′－mg＝ma2， 解得加速度大小a2＝20 m/s2。 菲舍尔在水中向下运动的过程中，由运动学公式有v2＝2a2h2， 解得进入水下的深度为h2＝12.625 m。 故水池深度至少应为12.625 m。 9.答案　(1)4 m/s2　(2)0.25 解析　(1)物体下滑时做初速度为零的匀加速直线运动， 根据x＝at2得a＝4 m/s2。 (2)根据牛顿第二定律得，mgsinθ－f＝ma 解得f＝mgsinθ－ma＝100×0.6 N－10×4 N＝20 N 根据f＝μFN＝μmgcosθ 解得μ＝0.25。 10.答案　B解析　由图乙可知，小物块做匀加速运动的加速度大小为a1＝＝ m/s2＝ m/s2，匀减速运动的加速度大小为a2＝＝ m/s2＝10 m/s2，故a1∶a2＝1∶3，B正确；在匀减速直线运动过程中，由牛顿第二定律知：mgsin30°＋μmgcos30°＝ma2，解得μ＝，C错误；因为mgsin30°＝mg＝μmgcos30°，所以物块到达C点后将静止在C点，不会下滑，A错误；匀加速运动时，沿斜面方向，根据牛顿第二定律可得：F－mgsin30°－μmgcos30°＝ma1，解得F＝4 N，D错误。 11.答案　AD解析　在0～1 s内，直线的斜率不变，加速度不变，外力F是恒力，A正确；在1～3 s内，速度不变，物体做匀速直线运动，加速度等于零，F等于摩擦力，外力F的大小恒定，B错误；在3～4 s内，斜率越来越大，说明加速度越来越大，所以物体做加速度增大的减速运动，根据a＝知力F不断减小，D正确，C错误。 12.答案　(1)0.6 m　方向与初速度方向相同(2)1.4 N　0.6 N(3)0.53 m 解析　(1)v­t图像的面积表示位移，前2 s内滑块的位移大小为： x＝×1×2 m－×1×0.8 m＝0.6 m， 方向与初速度方向相同。 (2)由图b可知，0～1 s内滑块的加速度大小为： a1＝＝ m/s2＝2 m/s2 根据牛顿第二定律得：F＋f＝ma1① 1～2 s内滑块的加速度大小为：a2＝＝ m/s2＝0.8 m/s2 根据牛顿第二定律得：F－f＝ma2② 联立①②解得：F＝1.4 N，f＝0.6 N。 (3)撤去拉力后，滑块做匀减速直线运动，其加速度大小为： a3＝＝ m/s2＝0.6 m/s2 滑块还能滑行的距离为：s＝＝ m＝ m≈0.53 m。 13.解析：(1)不计空气阻力，静止释放球筒后，球筒做自由落体运动， 下落高度：h＝gt2 代入数据解得：t＝0.2 s (2)羽毛球质量m＝5 g＝0.005 kg， 释放前羽毛球静止，设受到的摩擦力为Ff，对羽毛球， 由平衡条件得：Ff＝mg＝0.005×10 N＝0.05 N，方向竖直向上 羽毛球下落过程做自由落体运动，加速度a＝g，设所受摩擦力为Ff′， 对羽毛球，由牛顿第二定律得：mg-Ff′＝mg 解得：Ff′＝0 (3)球筒落地时羽毛球的速度：v＝gt＝10×0.2 m/s＝2 m/s 球筒落地后羽毛球刚好到达球筒口，羽毛球的位移：x＝10 cm＝0.10 m 羽毛球在球筒内滑动过程：v2＝2ax 代入数据解得：a＝20 m/s2＝2g 设羽毛球受到的摩擦力为Ff″，对羽毛球，由牛顿第二定律：Ff″-mg＝ma 解得：Ff″＝3mg。 答案：(1)0.2 s　(2)0　(3)3 学科网（北京）股份有限公司 $