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2019-2020年高中物理 第4章 7用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二）課時(shí)作業(yè)（含解析）新人教版必修1 1．(xx北京高考)應(yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入．例如，平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，直至將物體拋出．對(duì)此現(xiàn)象分析正確的是(　　) A．手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中，物體始終處于超重狀態(tài) B．手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中，物體始終處于失重狀態(tài) C．在物體離開手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度 D．在物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度 【解析】　本題考查牛頓第二定律的應(yīng)用，重在物理過程的分析，根據(jù)加速度方向判斷超重和失重現(xiàn)象．手托物體拋出的過程，必有一段加速過程，其后可以減速，可以勻速，當(dāng)手和物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體既不超重也不失重；當(dāng)手和物體減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物體從靜止到運(yùn)動(dòng)，必有一段加速過程，此過程物體處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)物體離開手的瞬間，物體只受重力，此時(shí)物體的加速度等于重力加速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；手和物體分離之前速度相同，分離之后手速度的變化量比物體速度的變化量大，物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度，所以選項(xiàng)D正確． 【答案】　D 2．某物體受四個(gè)力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，保持其他三個(gè)力的大小和方向均不變，使另一個(gè)大小為F的力的方向轉(zhuǎn)過90，則欲使物體仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，必須再加上一個(gè)力，大小為(　　) A．F　　　　　　　　　　 B．F C．2F D．3F 【解析】　物體受四個(gè)力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，F(xiàn)與其余三個(gè)力的合力等大、反向，設(shè)為F′，當(dāng)F轉(zhuǎn)過90時(shí)，F(xiàn)′與F夾角為90，又F′＝F，兩力的合力F合＝F，故需加一個(gè)與F合方向相反、大小為F的力．故B正確． 【答案】　B 3．(xx婁底高一檢測)體重為500 N的小勇站在體重計(jì)上，在升降機(jī)中研究超重與失重現(xiàn)象，升降機(jī)在上升過程中經(jīng)歷了加速、勻速和減速三個(gè)階段，比較符合實(shí)際情況的體重計(jì)的示數(shù)依次應(yīng)為(　　) A．480 N、500 N、520 N B．520 N、500 N、480 N C．480 N、520 N、500 N D．500 N、500 N、500 N 【解析】　在向上加速過程中，人處于超重狀態(tài)，故體重計(jì)的示數(shù)大于自身重力；在勻速向上時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)等于人的重力；在向上減速過程中，人處于失重狀態(tài)，故體重計(jì)的示數(shù)小于自身重力．所以選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤． 【答案】　B 4. 如圖4－7－6所示，質(zhì)量為60 kg的運(yùn)動(dòng)員的兩腳各用750 N的水平力蹬著兩豎直墻壁勻速下滑，若他從離地12 m高處無初速勻加速下滑2 s可落地，則此過程中他的兩腳蹬墻的水平力均應(yīng)等于(g＝10 m/s2)(　　) 圖4－7－6 A．150 N B．300 N C．450 N D．600 N 【解析】　勻速下滑時(shí)由平衡條件知2μ750＝600① 加速下滑時(shí)a＝ m/s2＝6 m/s2② 600－2μFN＝60a③ ①②③聯(lián)立得FN＝300 N，B對(duì)． 【答案】　B 5．(xx貴陽一中高一檢測)一個(gè)質(zhì)量為3 kg的物體，被放置在傾角為α＝30的固定光滑斜面上，在如圖4－7－7所示的甲、乙、丙三種情況下，物體能處于平衡狀態(tài)的是(g取10 m/s2)(　　) 圖4－7－7 A．僅甲圖　　　　 B．僅乙圖 C．僅丙圖 D．甲、乙、丙圖 【解析】　物體受三個(gè)力的作用：重力、支持力、拉力．重力沿斜面向下的分力大小為15 N，故只有乙圖中的物體能保持平衡，B正確． 【答案】　B 6．(多選)(xx武漢高一檢測)幾位同學(xué)為了探究電梯啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化情況，他們將體重計(jì)放在電梯中，一位同學(xué)站在體重計(jì)上，然后乘坐電梯從1層直接到10層，之后又從10層直接回到1層．用照相機(jī)進(jìn)行了相關(guān)記錄，如圖4－7－8所示．圖甲為電梯靜止時(shí)體重計(jì)的照片，圖乙、圖丙、圖丁和圖戊分別為電梯運(yùn)動(dòng)過程中體重計(jì)的照片．根據(jù)照片推斷正確的是(　　) 圖4－7－8 A．根據(jù)圖乙推斷電梯一定處于加速上升過程，電梯內(nèi)同學(xué)可能處于超重狀態(tài) B．根據(jù)圖丙推斷電梯一定處于減速下降過程，電梯內(nèi)同學(xué)可能處于失重狀態(tài) C．根據(jù)圖丁推斷電梯可能處于減速上升過程，電梯內(nèi)同學(xué)一定處于失重狀態(tài) D．根據(jù)圖戊推斷電梯可能處于減速下降過程，電梯內(nèi)同學(xué)一定處于超重狀態(tài) 【解析】　由圖甲可知，該同學(xué)的體重為46 kg，圖乙中體重計(jì)的示數(shù)大于人的重力，故該同學(xué)處于超重狀態(tài)，該電梯可能加速上升，也可能減速下降，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；圖丙中體重計(jì)的示數(shù)小于人的重力，故該同學(xué)處于失重狀態(tài)，該電梯可能加速下降，也可能減速上升，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；圖丁中體重計(jì)的示數(shù)小于人的重力，故該同學(xué)一定處于失重狀態(tài)，該電梯可能加速下降，也可能減速上升，選項(xiàng)C正確；圖戊中體重計(jì)的示數(shù)大于人的重力，故該同學(xué)一定處于超重狀態(tài)，該電梯可能加速上升，也可能減速下降，選項(xiàng)D正確． 【答案】　CD 7．如圖4－7－9所示，一個(gè)半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O點(diǎn)為其球心，碗的內(nèi)表面及碗口是光滑的．一根細(xì)線跨在碗口上，線的兩端分別系有質(zhì)量為m1和m2的小球，當(dāng)它們處于平衡狀態(tài)時(shí)，質(zhì)量為m1的小球與O點(diǎn)的連線與水平線夾角為α＝60.兩個(gè)球的質(zhì)量比等于(　　) 圖4－7－9 A. B． C. D． 【解析】　對(duì)兩小球分別進(jìn)行受力分析，如圖所示，則FT＝m2g.由平衡條件可知，F(xiàn)N、FT的合力與m1g大小相等，方向相反，因?yàn)棣粒?0，且OA＝OB，故平行四邊形ABOD為菱形，F(xiàn)N＝FT，所以2FTsinα＝m1g，解得＝，故A對(duì)． 【答案】　A 8．一物體從某一行星表面豎直向上拋出(不計(jì)空氣阻力)．設(shè)拋出時(shí)t＝0，得到物體上升高度隨時(shí)間變化的h－t圖象如圖4－7－10所示，則該行星表面重力加速度大小與物體被拋出時(shí)的初速度大小分別為(　　) 圖4－7－10 A．8 m/s2　20 m/s B．10 m/s2　25 m/s C．8 m/s2　25 m/s D．10 m/s2　20 m/s 【解析】　根據(jù)圖象可知物體在t＝2.5 s時(shí)上升到最大高度，為25 m．由豎直上拋運(yùn)動(dòng)公式h＝v0t－gt2，v2－v＝－2gh可求得A項(xiàng)正確． 【答案】　A [超越自我提升練] 9. 如圖4－7－11所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵塊、質(zhì)量為m，整個(gè)裝置用輕繩懸掛在O點(diǎn)，在電磁鐵通電，鐵塊被吸引加速上升的過程中，輕繩上拉力F的大小為(　　) 圖4－7－11 A．F＝mg B．Mg(M＋m)g 【解析】　電磁鐵通電后，鐵塊被吸引加速上升，可認(rèn)為A、B、C組成的系統(tǒng)重心加速上移，有向上的加速度，即整個(gè)系統(tǒng)處于超重狀態(tài)，則輕繩拉力F應(yīng)大于(M＋m)g.故選D. 【答案】　D 10．如圖4－7－12所示，某人在地面上用體重計(jì)稱得其體重為490 N，他將體重計(jì)移至電梯內(nèi)稱其體重，t0至t3時(shí)間段內(nèi)，體重計(jì)的示數(shù)如圖甲所示，電梯運(yùn)動(dòng)的v－t圖可能是圖乙中的(取電梯向上運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎?(　　) 甲 乙 圖4－7－12 A．①③ B．①④ C．②④ D．②③ 【解析】　由F－t圖象知：t0～t1時(shí)間內(nèi)，具有向下的加速度，t1～t2時(shí)間內(nèi)勻速或靜止，t2～t3時(shí)間內(nèi)，具有向上的加速度，因此其運(yùn)動(dòng)情況可能是：t0～t3時(shí)間內(nèi)故選B. 【答案】　B 11．(xx西安高一檢測)如圖4－7－13所示，球重為G，半徑為R，墻壁頂點(diǎn)A光滑，現(xiàn)用一細(xì)繩拉著球，使它沿光滑的豎直墻壁緩慢向上運(yùn)動(dòng)，若繩所能承受的最大拉力為T，求： 圖4－7－13 (1)球心能達(dá)到的最高點(diǎn)到A點(diǎn)的距離？ (2)球心到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，墻壁對(duì)球的壓力． 【解析】　(1)設(shè)球心能到達(dá)的最高點(diǎn)到A的距離為L，球受力分析如圖， 由平衡條件得： G＝Tsin θ 由幾何知識(shí)可知：sin θ＝/L 聯(lián)立上述方程解得：L＝TR/. (2)N＝Tcos θ＝T＝ . 【答案】　(1)TR/　(2) 12．(xx上海高考)如圖4－7－14，水平地面上的矩形箱子內(nèi)有一傾角為θ的固定斜面，斜面上放一質(zhì)量為m的光滑球．靜止時(shí)，箱子頂部與球接觸但無壓力．箱子由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后改做加速度大小為a的勻減速運(yùn)動(dòng)直至靜止，經(jīng)過的總路程為s，運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度為v. 圖4－7－14 (1)求箱子加速階段的加速度大小a′. (2)若a>gtanθ，求減速階段球受到箱子左壁和頂部的作用力． 【解析】　(1)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式有：v2＝2a′s1、v2＝2as2， 且s＝s1＋s2， 解得：a′＝. (2)假設(shè)球不受箱子作用，應(yīng)滿足：N sinθ＝ma，N cosθ＝mg， 解得：a＝g tanθ. 減速時(shí)加速度向左，此加速度由斜面支持力N與左壁支持力F左共同決定，當(dāng)a>g tanθ，F(xiàn)左＝0，球受力如圖所示，在水平方向上根據(jù)牛頓第二定律有N sinθ＝ma， 在豎直方向有Ncosθ－F上＝mg， 解得：F上＝m(acotθ－g)． 【答案】　(1)　(2)0　m(a cotθ－g)