5.4牛顿运动定律的案例分析

5.4牛顿运动定律的案例分析

课后篇巩固探究

学业水平引导

一、选择题

1.一个物体在水平恒力F的作用下,由静止开始在一个粗糙的水平面上运动,经过时间t,速度变为v,

如果要使物体的速度变为2v,下列方法正确的是()

A.将水平恒力增加到2F,其他条件不变

B.将物体质量减小一半,其他条件不变

C.物体质量不变,水平恒力和作用时间都增为原来的两倍

2倍,其他条件不变

F-μmg=ma,所以a=-μg,对比A、B、C三项,均不能满足要求,故选项A、B、,由v t=at可得选项D对。

,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

D.20 m/s

a,由牛顿第二定律得μmg=ma,解得a=μg。由匀变速

=2as,可得汽车刹车前的速度为

m/s=14 m/s,因此B正确。

(多选)如图所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速率v1沿顺时针方向运动,把一质量为m的物

体无初速度地轻放在左端,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则下列说法正确的是()

A.物体一直受到摩擦力作用,大小为μmg

B.物体最终的速度为v1

C.开始阶段物体做匀加速直线运动

,物体相对传送带向左运动,故物体所受到的滑动摩f=μmg,方向水平向右,所以物体将向右做匀加速运动,由于传送带足够长,物体将加速到v1,

,不再受到摩擦力的作用,故选项A、D错,B、C对。

,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)()

B.400 N

C.350 N

D.300 N

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

F=ma=70×5 N=350 N,所以C正确。

如图所示,质量M=60 kg的人通过定滑轮将质量为m=10 kg的货物提升到高处。滑轮的质量和摩擦

均不计,货物获得的加速度a=2 m/s2,则人对地面的压力为(g取10 m/s2)()

B.480 N

C.600 N

D.720 N

,根据牛顿第二定律有T-mg=ma,对人根据平衡条件有T+N=Mg,由以上两式得N=480 N。

两物体以相同的初速度滑上同一粗糙水平面,若两物体的质量为m A>m B,两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同,则两物体能滑行的最大距离s A与s B相比为() A.s A=s B B.s A>s B

B D.不能确定

,物体滑行时受到的滑动摩擦力μmg为合μmg=ma,得a=μg,可见a A=a B。物体减速到零时滑行的距离最大,由运动学公=2a A s A,=2a B s B,又因为v A=v B,a A=a B,所以s A=s B,A正确。

7.导学号63994121

一物体沿斜面向上以12 m/s的初速度开始滑动,它沿斜面向上以及沿斜面向下滑动的v-t图像如图所θ以及物体与斜面间的动摩擦因数μ。(g取10 m/s2)

a上= m/s2=6 m/s2,

下滑过程的加速度大小为a下=

-

m/s2=4 m/s2

上滑过程和下滑过程对物体受力分析如图

上滑过程

a上==g sin θ+μg cos θ

下滑过程

a下=g sin θ-μg cos θ,

联立解得θ=30°,μ=

°

能力素养拓展

一、选择题

1.某消防队员从一平台上跳下,下落2 m后双脚触地,接着他用双脚弯曲的方法缓冲,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自身所受重力的()

A.2倍

B.5倍

C.8倍

D.10倍

,下落2 m时的速度v==2 m/s,以后匀减速下降h2=0.5 m,速度减至零,根据2ah2=v2得,加速度a= m/s2=4g,根据牛顿第二定律N-mg=ma得N=5mg,

5倍。

(多选)如图所示,质量为m=1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3,当物体运动的速度为10

m/s时,给物体施加一个与速度方向相反的大小为F=2 N的恒力,在此恒力作用下(g取10 m/s2)()

A.物体经10 s速度减为零

B.物体经2 s速度减为零

C.物体速度减为零后将保持静止

,做匀减速直线运动。滑动摩擦力大小为

f=μN=μmg=3 N。故a==5 m/s2,方向向右,物体减速到0所需时间为t==2 s,故B正确,A错误。

F

(多选)如图所示,在光滑地面上,水平外力拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车质量

是M,木块质量是m,水平外力大小是F,加速度大小是a,木块和小车之间的动摩擦因数是μ,则在这个

过程中,木块受到的摩擦力大小是()

A.μmg

B.

)g D.ma

m、M在力F的作用下一起做无相对滑动的加速运动,所以取m、M为一整体,由牛顿第二

F=(M+m)a,设木块m受到摩擦力向右,大小为f,由牛顿第二定律得:f=ma,以上两式联立可得:f=,所以B、D正确。

导学号63994122

有三个光滑倾斜轨道1、2、3,它们的倾角依次是60°、45°和30°,这些轨道交于O点,现有位于

同一竖直线上的3个小物体甲、乙、丙,分别沿这3个轨道同时从静止自由下滑,如图所示,物体滑到

O点的先后顺序是()

A.甲最先,乙稍后,丙最后

B.乙最先,然后甲和丙同时到达

C.甲、乙、丙同时到达

,甲稍后,丙最后

d、倾角为α,则轨道的长为s=。物体沿轨道下滑时的加速度a=g sin α。由s=at2可得t=,所以当倾角为45°时下滑时间最短,倾角为60°和30°