高中物理 第四章 牛顿运动定律 第7节 用牛顿运动定律解决问题(二)课下作业(含解析)新人教版必修1

2017-2018学年高中物理第四章牛顿运动定律第7节用牛顿运动定律解决问题（二）课下作业（含解析）新人教版必修1

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用牛顿运动定律解决问题(二）

1．关于超重和失重，下列说法中正确的是( ）

A．处于超重状态的物体，其重力增加了

B．电梯加速上升的过程中,其内部的人处于超重状态

C．电梯减速下降的过程中，其内部的人处于失重状态

D．自由下落的物体处于完全失重状态

解析:处于超重状态的物体,其重力大小不变，选项A错误;电梯加速上升的过程中,加速度方向竖直向上，其内部的人处于超重状态,选项B正确；电梯减速下降的过程中，加速度方向竖直向上,其内部的人仍处于超重状态，选项C错误;如果物体以加速度g竖直下落，则物体处于完全失重状态，选项D正确.

答案：BD

2．下列关于物体处于平衡状态的说法中正确的是（）

A．物体一定不受力的作用

B．物体的加速度一定为零

C．物体的速度一定为零

D．物体一定保持静止

解析：平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动的状态，选项C、D错误；处于平衡状态时物体所受的合力为零，根据牛顿第二定律知,物体的加速度为零，选项A错误，B正确.

答案:B

3．质量为m的人站在电梯中,电梯加速上升,加速度大小为错误!g,g为重力加速度，则人对电梯底部的压力为（）

A.1

3

mg B．2mg

C．mg D。错误!mg

解析：设电梯对人向上的作用力为F N，由牛顿第二定律可得F N－mg＝错误!mg，解得F N＝错误! mg，由牛顿第三定律可知人对电梯底部的压力F

N

′＝错误!mg.

答案：D

4．物体受到与水平方向成30°角的拉力F的作用，向左做匀速直线运动，如图1所示。则物体受到的拉力F与地面对物体的摩擦力的合力的方向是( )

图 1

A．向上偏左B．向上偏右

C．竖直向上D．竖直向下

解析：物体受四个力的作用，如图所示,由于物体做匀速直线运动,则由受力平衡知：力F的水平分量与摩擦力F′大小相等,故两力的合力竖直向上，大小等于F竖直向上的分量，C对。

答案：C

5．如图2所示，质量为m 1＝2 kg的物体A经跨过定滑轮的轻绳与质量为M ＝5 kg的箱子B相连，箱子底板上放一质量为m2＝1 kg的物体C,不计定滑轮的质量和一切阻力,在箱子加速下落的过程中,取g＝10 m/s2，下列说法不正确的是( ）

A．物体A处于失重状态,加速度大小为10 m/s2

B．物体A处于超重状态，加速度大小为5 m/s2 图 2

C．物体C处于失重状态，对箱子的压力大小为5 N

D．轻绳对定滑轮的作用力大小为60 N

解析:取A、B、C为整体，由牛顿第二定律得(M＋m2）g－m1g＝(M＋m1＋m2)a，代入数据得a ＝5 m/s2,A错B正确;隔离C有m2g－F N＝m2a，即F N＝5 N，由牛顿第三定律可知,物体C对箱子的压力为5 N，C对；隔离A有F T－m1g＝m1a得F T＝30 N，所以轻绳对定滑轮的作用力大小为2F T＝60 N，D正确。

答案：A

6．如图3所示，放置在水平地面上的直角劈质量为M,上面放一个质量为m的物体.若m在其斜面上匀速下滑,M仍保持静止，那么正确的说法是（) 图 3

A．M对地面的压力等于(M＋m)g

B．M对地面的压力大于(M＋m）g

C．地面对M没有摩擦力

D．地面对M有向左的摩擦力

解析:因物体M、m均处于平衡状态，故可以把两物体看成一个整体，这个整体在竖直方向受到向下的重力（Mg＋mg）和向上的支持力F N，对整体由平衡条件得F N＝（M＋m)g，A正确,B 错误；由于整体处于平衡状态,因此水平方向合力为0，由此可推知地面对M没有摩擦力，C正确，D错误。

答案：AC

7．如图4所示,站在自动扶梯上的人随扶梯斜向上做加速运动,关于人受到的作用力，以下说法正确的是（）

A．摩擦力为零

B．摩擦力方向水平向右图 4

C．支持力等于重力

D．支持力大于重力

解析：人随扶梯加速向上运动，即人的加速度沿扶梯斜面向上，此加速度有水平向右和竖直向上的分加速度a1和a2，如图所示，根据牛顿第二定律，人在水平方向上的合力水平向右，此力即为人受到的摩擦力,A错,B对。人有竖直向上的加速度a2,故他处于超重状态，所受支持力大于重力，C错,D对.

答案:BD

8．如图5所示，物体M静止于倾斜的木板上,当倾角θ缓慢增大，直至M 开始滑动之前的过程中，下列说法正确的是( )

A．物体对木板的压力逐渐减小图5

B．物体所受的支持力和摩擦力都减小

C．物体所受支持力和摩擦力的合力不变

D．物体所受重力、支持力和摩擦力这三个力的合力逐渐增大

解析：物体受力如图所示：

由平衡条件得：

F

＝Mg cos θ①

N

F

＝Mg sin θ②

f

在θ逐渐增大的过程中，由①式可知F N逐渐减小,由②式知F f逐渐增大，因此A对，B错。由物体处于平衡状态可知：支持力F N、摩擦力F f与重力Mg三者的合力为零，故D错,支持力F

和摩擦力F f的合力与重力Mg等值反向,故C对。

N

答案：AC

9．质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图6所示。重力加速度g 取10 m/s2,当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。

（1)匀速上升。

（2）以4 m/s2的加速度加速上升。

（3)以5 m/s2的加速度加速下降.

（4)以重力加速度g加速下降。图6

解析：(1)匀速上升时：由平衡条件得：

F

＝mg＝600 N，

N1

由牛顿第三定律得：人对体重计压力为600 N，即体重计示数为600 N.

(2)加速上升时,由牛顿第二定律得：

F

－mg＝ma1，

N2

F

＝mg＋ma1＝840 N,

N2

由牛顿第三定律得：人对体重计压力为840 N，即体重计示数为840 N.

（3）加速下降时，由牛顿第二定律得:

mg－F

＝ma3,

N3

F

＝mg－ma3＝300 N，

N3

由牛顿第三定律得：人对体重计压力为300 N,即体重计示数为300 N。

（4）当a＝g加速下降时,人完全失重，体重计示数为零.

答案:(1)600 N (2）840 N (3)300 N （4）0

10．在2010年蹦床世界杯葡萄牙站的比赛中,我国运动员董栋以43.20分夺得男子个人网上冠军。假设表演时运动员仅在竖直方向运动,通过传感器将弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘制出如图7所示的曲线，当地重力加速度为g＝10 m/s2,依据图像给出的信息，回答下列物理量能否求出，如能求出写出必要的运算过程和最后结果。

图7

(1)蹦床运动稳定后的运动周期；

（2)运动员的质量;

（3）运动过程中，运动员离开弹簧床上升的最大高度；

（4）运动过程中运动员的最大加速度.

解析：（1)周期可以求出，由题图可知：T＝9。5 s－6。7 s＝2。8 s

（2）由题图知：重力为500 N，运动员的质量可以求出，

即mg＝500 N，m＝50 kg.

(3）由题图可知运动员运动稳定后每次腾空的时间为：Δt＝8.7 s－6.7 s＝2 s。所以运动员上升的最大高度为：

H＝1

2

g（错误!Δt)2

＝错误!×10×(错误!×2)2 m＝5 m.

(4)运动员每次腾空的加速度

a

1

＝－g＝－10 m/s2,

而陷落最深时由题图知

F

m

＝2 500 N.

此时由牛顿第二定律

F

m

－mg＝ma m

可得此时最大加速度

a

m

＝错误!－g＝40 m/s2。

答案：（1)2.8 s （2)50 kg （3)5 m （4)40 m/s2