近年-2020新教材高中物理课时素养评价十八牛顿运动定律的应用(含解析)新人教版必修1(最新整理)

2019-2020新教材高中物理课时素养评价十八牛顿运动定律的应用（含解析）新人教版必修1
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课时素养评价十八牛顿运动定律的应用
(25分钟60分)
一、选择题(本题共6小题，每题5分,共30分）
1.行车过程中，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,为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害，人们设计了安全带。

假定乘客质量为70 kg,汽车车速为90 km/h，从踩下刹车闸到车完全停止需要的时间为5 s,安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦）( ）
A.450 N
B.400 N
C.350 N
D.300 N
【解析】选C。

汽车的速度v0=90 km/h=25 m/s,设汽车匀减速的加速度大小为a，则a==5 m/s2，对乘客应用牛顿第二定律可得：F=ma=70×5 N=350 N,所以本题C正确。

2。

如图,质量为5 kg的物体,在F=20 N的水平拉力作用下，沿粗糙水平桌面做匀加速直线运动，已知桌面与物体间的动摩擦因数μ=0.2，则物体在运动过程中受到的滑动摩擦力和加速度大小分别为（g取10 m/s2) （)
A.20 N和4 m/s2
B.10 N和2 m/s2
C。

30 N和6 m/s2 D.20 N和2 m/s2
【解析】选B。

依题意，物体相对于地面向右运动，受到地面的滑动摩擦力方向向左。

物体在水平面上运动,F也在水平方向，则物体对地面的压力大小等于物体的重力,即N=mg，所以物体受到的滑动摩擦力大小为：f=μN=μmg=0。

2×50 N=10 N,由牛顿第二定律可得：F-f=ma，所
以有：a==2 m/s2，故本题选B。

3。

光滑水平面上，质量为4 kg 的物体在水平推力F1的作用下由静止开始运动，0～2 s内的位移为6 m;质量为2.5 kg 的物体在水平推力F2的作用下由静止开始运动,0～3 s内的位移为9 m。

则F1与F2的比值为（)
A。

1∶3 B.3∶4
C。

12∶5 D.9∶8
【解析】选C。

物体做初速度为零的匀加速直线运动,由匀变速直线运动的位移公式可知,加速度为:a1== m/s2=3 m/s2
a2== m/s2=2 m/s2，
由牛顿第二定律得:
F1=m1a1=4×3 N=12 N
F2=m2a2=2。

5×2 N=5 N,
两力之比:F1∶F2=12∶5，C正确。

4。

质量为m=3 kg的木块放在倾角为θ=30°的足够长斜面上,木块可以沿斜面匀速下滑.如图所示，若用沿斜面向上的力F作用于木块上,使其由静止开始沿斜面向上加速运动,经过t=2 s 时间物体沿斜面上升4 m的距离,则推力F为（g取10 m/s2）（)
A.42 N
B.6 N
C。

21 N D。

36 N
【解析】选D.因木块能沿斜面匀速下滑,由平衡条件知:mgsin θ=μmgc os θ,所以μ=tanθ；当在推力作用下加速上滑时，由运动学公式x=at2得a=2 m/s2,由牛顿第二定律得：F-mgsin
θ—μmgcosθ=ma,得F=36 N，D正确.
5。

竖直上抛物体受到的空气阻力F f大小恒定，物体上升到最高点时间为t1，从最高点再落回抛出点所需时间为t2，上升时加速度大小为a1，下降时加速度大小为a2，则（)
A。

a1>a2,t1<t2B。

a1>a2，t1>t2
C.a1<a2，t1<t2D。

a1<a2，t1>t2
【解析】选A。

物体上升时所受合力F=mg+F f=ma1,下降时所受合力F′=mg-F f=ma2,故a1〉a2。

又
因为h=a1=a2,则t1〈t2.故A正确。

6.质量为0。

8 kg的物体在一水平面上运动,如图a、b分别表示物体不受拉力作用和受到水平拉力作用时的v—t图像,则拉力和摩擦力之比为( ）
A.9∶8
B.3∶2
C.2∶1D。

4∶3
【解析】选B.由v—t图像可知，图线a为仅受摩擦力的运动，加速度大小a1=
1.5 m/s2;图线b为受水平拉力和摩擦力的运动,加速度大小为a2=0.75 m/s2;由牛顿第二定律列
方程得ma1=F f，ma2=F—F f,解得=3∶2，B正确。

二、计算题(本题共2小题，共30分.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)
7。

（14分)一个小球从静止开始沿如图所示的光滑斜面轨道AB匀加速下滑，然后进入水平轨道BC匀速滚动,之后靠惯性冲上斜面轨道CD，直到速度减为零.设小球经过水平面和两斜面的衔
接点B、C时速度的大小不变。

下表是测出的不同时刻小球速度的大小，重力加速度g取10 m/s2,求:
时刻t/s00。

6 1.2 1.8 5.0101315
速度v/
03。

06。

09。

015159。

0 3.0
（m·s-1)
(1）斜面AB的倾角是多少?
（2）小球从开始下滑直至在斜面CD上速度减为零通过的总路程是多少？
【解析】（1)根据表中数据可知小球沿AB斜面下滑的加速度：a1= = m/s2
=5 m/s2，
由牛顿运动定律得：mgsinα=ma1，
解得:sinα===0。

5,
解得,斜面AB段的倾角α=30°
(2）根据表中数据可知,小球在斜面AB上下滑时间:t1== s=3 s，
小球在斜面CD上做减速运动的加速度:
a3= m/s2=3 m/s2，
从最大速度v m=15 m/s减至速度为9 m/s用时:t3= s=2 s,
于是,小球在水平面上运动时间
t2=（13—t1-t3)s=8 s
故小球的总路程s= +v m t2+，
解得:s=180 m
答案：(1)30°(2）180 m
8.(16分）为了测试智能汽车自动防撞系统的性能。

质量为1 500 kg的智能汽车以10 m/s的速度在水平面匀速直线前进，通过激光雷达和传感器检测到正前方22 m处有静止障碍物时，系统立即自动控制汽车，使之做加速度大小为1 m/s2的匀减速直线运动,并向驾驶员发出警告。

驾驶员在此次测试中仍未进行任何操作,汽车继续前行至某处时自动触发“紧急制动”,即在切断动力系统的同时提供
12 000 N的总阻力使汽车做匀减速直线运动，最终该汽车恰好没有与障碍物发生碰撞。

求: (1)汽车在“紧急制动”过程的加速度大小.
（2)触发“紧急制动”时汽车的速度大小和其到障碍物的距离。

（3）汽车在上述22 m的运动全过程中平均速度的大小。

【解析】（1)由牛顿第二定律可得:
“紧急制动"过程的加速度a2=
其中f=12 000 N，m=1 500 kg,
代入解得:a2=8 m/s2;
（2）设触发“紧急制动”时汽车的速度大小为v，其到障碍物的距离为x2
则有:x2=
已知“紧急制动”前的加速度为a1=1 m/s2
位移为x2=
且有：x1+x2=x
已知总位移x=22 m，v0=10 m/s
解得:v=8 m/s,x2=4 m；
（3)紧急制动前的时间为:
t1==2 s
紧急制动后的时间为：
t2==1 s
总时间为:t=t1+t2=3 s
所以== m/s。

答案：（1)8 m/s2（2）8 m/s 4 m （3） m/s
(15分钟40分）
9。

（6分）（多选）水平地面上放置一物体，若用水平力F推动恰好做匀速运动。

若用2F的水平力由静止开始向右推动它，经过时间t后速度达到v立刻改为向左推,力的大小不变。

又经过时间t后()
A.物体的速度大小为，方向向左
B。

物体的速度大小为,方向向右
C.物体位于出发点的右侧
D.物体回到出发点
【解析】选A、C。

取向右为正方向,若用水平力F推动恰好做匀速运动,所以物体受到的摩擦力的大小:f=F,设物体的质量为m，若用2F的水平力由静止开始向右推动它,物体的加速度：
a1==，物体运动的时间:t1====t，用2F的水平力向左推动它,由于此时物体的运动方向向右，物体受到的摩擦力仍然向左，物体的加速度：a2==-,减速到0所用的时间:t2====t1=t,之后物体向左做加速运动，受到的摩擦力的方向向右，此时的加速度:a3==—,物体的末速度:v t=a3(t—t2）=-v,负号表示方向向左，故A正确，B错误。

物体在t1时间内的位移:x1=·t=；物体在t1～t2时间内的位移:x2=·t=；物体在t2～t3时间内的位移:x3=×(t-t)=—vt，物体的
总位移：x=x1+x2+x3=vt>0,C正确，D错误。

10。

（6分)(多选)如图所示,水平传送带A、B两端相距s=3.5 m,工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.1。

工件滑上A端瞬时速度v A=4 m/s,达到B端的瞬时速度设为v B，则下列说法中正确的是( )
A。

若传送带不动，则v B=3 m/s
B.若传送带逆时针匀速转动,v B一定等于3 m/s
C.若传送带顺时针匀速转动，v B一定等于3 m/s
D。

若传送带顺时针匀速转动，v B可能等于 3 m/s
【解题指南】解答本题需明确以下三点:
（1)若传送带不动,由匀变速直线运动规律可知-=2ax,a=μg,可求出v B.
(2)若传送带以逆时针匀速转动,工件的受力情况不变,工件的运动情况跟传送带不动时的一样。

(3)若传送带顺时针匀速转动时,要根据传送带的速度大小进行分析。

【解析】选A、B、D。

若传送带不动，工件的加速度：a=—=—μg=—0。

1×
10 m/s2=—1 m/s2,由—=2ax，得：v B==
m/s=3 m/s，故A正确；若传送带逆时针匀速转动，工件的受力情况不变，由牛顿第二定律得知，工件的加速度仍为a=—μg,工件的运动情况跟传送带不动时一样,则v B=3 m/s,故B正确;若传送带以小于3 m/s 的速度顺时针匀速转动,工件滑上传送带时所受的滑动摩擦力方向水平向左,做匀减速运动,工件的加速度仍为a=-μg,工件的运动情况跟传送带不动时一样，则v B=
3 m/s；若以大于3 m/s的速度顺时针匀速转动,则开始时物体受到的摩擦力向右,物体做加速运动，可能大于3 m/s;故C错误，D正确。

11。

（6分）（多选）一个静止在水平面上的物体，质量为2 kg,受水平拉力F=6 N的作用从静止开始运动,已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0。

2（g取10 m/s2）,则（)
A。

2 s末物体的速度为2 m/s
B。

2 s内物体的位移为6 m
C。

2 s内物体的位移为2 m
D.2 s内物体的平均速度为2 m/s
【解析】选A、C。

物体竖直方向受到的重力与支持力平衡，合力为零，水平方向受到拉力F 和滑动摩擦力F f，则根据牛顿第二定律得
F-F f=ma，又F f=μmg
联立解得,a=1 m/s2。

所以2 s末物体的速度为v=at=1×2 m/s=2 m/s，A正确;2 s内物体的位
移为x=at2=2 m，B错误，C正确；2 s内物体的平均速度== m/s=
1 m/s,D错误.
12.(22分)滑草是最近几年在国内兴起的一种休闲健身运动，有一种滑法是人坐在滑草车上从草坡上滑下，既刺激又省劲。

如图所示，现有一滑草场近似处理为斜坡段和水平段连接，其斜坡段长度为L1=72 m,倾角为18°,水平段长度为L2=
30 m，斜坡段和水平段的动摩擦因数都为μ=0.3，滑草车的质量m=10 kg，人的质量M=40 kg,人坐在滑草车上从斜坡的顶端由静止滑下,不考虑滑草车在斜坡与水平段连接处的机械能损失，问:（sin18°=0。

31，cos18°=0。

95）
（1)滑草车沿斜坡下滑时的加速度大小?
(2)滑草车最后停在离终点多远的地方？
(3)滑草车在水平段上滑行时人对车的作用力大小?
【解题指南】解答本题可以按以下思路进行:
（1）根据牛顿第二定律求出滑草车的加速度.
（2）结合速度—位移公式求出滑到底端时的速度大小；根据牛顿第二定律求出滑草车在水平段上运动的加速度大小,结合速度—位移公式求出在水平段上滑行的距离.
（3)人对车的作用力大小为合力的大小，包括水平方向的分力与竖直方向的分力，用矢量合成即可。

【解析】(1)设沿斜坡下滑的加速度为a1,根据牛顿第二定律得，mgsinθ-
μmgcosθ=ma1，
代入数据解得：a1=0.25 m/s2。

（2）设滑到斜坡底端的速率为v，则有：
v2=2a1L1，代入数据解得:v=6 m/s。

设在水平段滑行的加速度大小为a2，则有：
μmg=ma2,
解得:a2=3 m/s2,
设水平运动的位移为x，则有：v2=2a2x
解得:x== m=6 m。

所以最后停止点距终点的距离为:
x′=L2-x=30 m—6 m=24 m
（3)滑草车在水平段上做减速运动,a2=3 m/s2
则人在水平方向受到的力：F x=Ma2=40×3 N=120 N
所以车对人的力:
F== N=418 N
根据牛顿第三定律可得，人对车的作用力大小也是418 N
答案:(1）0。

25 m/s2(2)24 m （3）418 N。