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1、3.5 牛顿运动定律的应用一、选择题(本题共8小题，每小题5分，共40分)1用40 N的水平力F拉一个静止在光滑水平面上、质量为20 kg的物体，力F作用3 s后撤去，则第5 s末物体的速度和加速度的大小分别是()Av6 m/s，a0Bv10 m/s，a2 m/s2Cv6 m/s，a2 m/s2 Dv10 m/s，a0解析：由牛顿第二定律，在前3 s内物体的加速度a2 m/s2,3 s末的速度vat6 m/s，当外力F撤去后，加速度变为零，物体的速度保持不变为6 m/s，A正确。答案：A2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
2、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()A7 m/s B10 m/sC14 m/s D20 m/s解析：设汽车刹车后滑动的加速度大小为a，由牛顿第二定律可得mgma，ag。由匀变速直线运动的关系式v2ax，可得汽车刹车前的速度为v0 m/s14 m/s。正确选项为C。答案：C3.如图1所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦。现用水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平面的运动情况为() 图1A物
3、块先向左运动，再向右运动B物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动C木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动D木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零解析：根据受力分析可知，当撤掉拉力后，木板向右做减速运动，物块向右做加速运动，直到两者速度相等后，一起做匀速运动。答案：BC4如图2所示，水平放置的传送带以速度v2 m/s向右运行，现将一小物体轻轻地放在传送带A端，物体与传送带间的动摩擦因数0.2，若A端与B端相距6 m，求物体由A到B的时间(g10 m/s2)()图2A2 s B3.5 sC4 s D2.5 s解析：物体滑动时产生的加速度ag2 m/s2。从物体被放上传送带到两者相对静止用时t
4、11 s，前进的距离x m1 m。所以物体从A到B用时tt11 s s3.5 s，B项正确。答案：B5.如图3所示，一物体m从某曲面上的Q点自由滑下，通过一粗糙的静止传送带后，落到地面P点。若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来，使传送带也随之运动，再把该物体放在Q点自由下滑，则() 图3A它仍落在P点 B它将落在P点左方C它将落在P点右方 D无法确定落点解析：无论传送带动与不动，物体从Q点下落至传送带最左端时，速度相同，且物体在传送带上所受摩擦力均为滑动摩擦力，物体相对传送带向右运动，故所受摩擦力方向向左。又因为物体对传送带的压力和动摩擦因数在两种情况下都相同，摩擦力相同，加速度相同，故两种情
5、况下，物体的运动状态完全相同，运动轨迹也完全相同。A正确。答案：A6.如图4所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱和杆的质量为M，环的质量为m，已知环沿着杆以加速度a加速下滑(ag)，则此时箱对地面的压力的大小是() 图4AMg B(Mm)gC(Mm)gma D(Mm)gma解析：设竖直杆与环之间的摩擦力大小为f，箱子受到的支持力为N。对环有mamgf对箱子有NMgf得Nma(Mm)g，故N(Mm)gma，根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力为(Mm)gma，C正确。答案：C7.如图5所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，每根杆上套着一个小滑环(图
6、中未画出)，三个滑环分别从a、b、c处释放(初速度为零)，用t1、t2、t3依次表示各滑环达到d点所用的时间，则()At1t2t3Bt1t2t3Ct3t1t2Dt1t2t3 图5解析：小滑环下滑过程中受重力和杆的弹力作用，下滑的加速度可认为是由重力沿细杆方向的分力产生的，设运动轨迹与竖直方向的夹角为，由牛顿第二定律知：mgcos ma设圆心为O，半径为R，由几何关系得，滑环由开始运动至d点的位移x2Rcos 由运动学公式得xat2由联立解得t2。即小滑环下滑的时间与细杆的倾斜程度无关，即t1t2t3。答案：D8.利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小。实验时让某消防队员从一平台上跌落，自
7、由下落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，最后停止。用这种方法获得消防队员受到地面冲击力随时间变化的图线如图6所示，根据图线所提供的信息，以下判断正确的是() 图6At1时刻消防队员的速度最大Bt2时刻消防队员的速度最大Ct3时刻消防队员的速度最大Dt4时刻消防队员的加速度最小解析：由图像可判断消防队员的运动过程：t1时刻刚产生地面的冲击力，说明此时消防队员刚落地；此后由于地面的冲击力小于重力，所以合力向下，消防队员继续加速运动；t2时刻消防队员受到的冲击力和重力大小相等而平衡，加速度为零，速度达到最大；此后由于冲击力大于重力，合力向上，所以消防队员开始
8、做减速运动，t3时刻速度减为零；t4时刻消防队员站稳。答案：BD二、非选择题(本题共2小题，共20分)9(10分)物体以12 m/s的初速度从斜面底端冲上倾角为37的斜坡，已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.25，g取10 m/s2，求：(sin 370.6，cos 370.8)(1)物体沿斜面上滑的最大位移；(2)物体再滑到斜面底端时的速度大小；(3)物体在斜面上运动的时间。解析：(1)由牛顿第二定律求得物体上滑时的加速度大小a1gsin 37gcos 378 m/s2故上滑的最大位移x9 m。(2)物体下滑时的加速度大小a2gsin 37gcos 374 m/s2物体到达斜面底端时的速度v6
9、 m/s8.49 m/s。(3)t(1.51.5)s3.62 s。答案：(1)9 m(2)8.49 m/s(或6 m/s)(3)3.62 s或1.5(1)s10(10分)已知一质量m1 kg的物体在倾角37的斜面上恰能匀速下滑，当对该物体施加一个沿斜面向上的推力F时，物体恰能匀速上滑。(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)(1)物体与斜面间的动摩擦因数是多大？(2)求推力F的大小。解析：(1)当物体沿斜面匀速下滑时，对物体进行受力分析如图甲所示，由力的平衡可知：mgsin f其中fmgcos 解得：0.75。(2)当物体沿斜面匀速上滑时，对物体进行受力分析如图乙所示，由力的平衡可知：mgsin mgcos F解得F12 N。答案：(1)0.75(2)12 N
