2021-2022新教材教科版物理必修第一册课后练习：4.6　牛顿运动定律的应用含解析

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课后素养落实(二十)　牛顿运动定律的应用
(建议用时：25 分钟)
◎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＝gsin 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 gtan 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 m2gsin θ
AB　[对物体 1受力分析知，mgtan θ＝ma，得 a＝gtan 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＝m2gtan 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＝mg＝5mg，故选项 B正确．]
8.某旅游景区新开发了一个游乐项目，可简化为图示坡道模型，整个坡道
由三段倾角不同的倾斜直轨道组成，滑车从坡顶 A点由静止滑下，AB 段做匀加
速直线运动，BC 段做匀速直线运动，CD 段做匀减速直线运动，滑到坡底 D点
时速度减为零，不计空气的阻力，则(　　)
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