高一物理必修1计算题及答案详解
高一物理必修1期末综合计算题
1(10分)如图所示,质量为m=10kg的物体,在F=60N水平向右的拉力作用下,由静止开始运动。设物体与水平面之间的动摩擦因素μ=0.4,求:
(1)物体所滑动受摩擦力为多大?
(2)物体的加速度为多大?
(3)物体在第3s内的位移为多大?
2(10分)某型号的舰载飞机在航空母舰的跑道上加速时,发动机产生的最大加速度为a=5m/s2,所需的起飞速度为v=50m/s,跑道长x=100m。试通过计算判断,飞机能否靠自身的发动机从舰上起飞?为了使飞机在开始滑行时就有一定的初速度,航空母舰装有弹射装置。对于该型号的舰载机,弹射系统必须
使它具有多大的初速度v0?
3(10分)放在水平地面上的物体P的重量为
G P=10N,与P相连的细绳通过光滑的滑轮挂
了一个重物Q拉住物体P,重物Q的重量为
G Q=2N,此时两物体保持静止状态,绳与水平
方向成300角,则物体P受到地面对它的摩擦
F1与地面对它的支持力F2各位多大?
4(10分)如图所
示,足球质量为
m,尼龙绳与墙
壁的夹角为θ,
求尼龙绳对足
球的拉力F1和墙壁对足球的支持力F2。
5(10分)静止在水平
地面上的木块,质量为
m=10kg,受水平恒力F作
用一段时间后撤去该恒力,
物体运动的速度时间图像
如图所示,求:
(1)F的大(2)木块与地面间的动摩擦因
素μ
v/m/s
t/s
0 2 8
4 6
4
F
P Q
6(10分)据报载,我国自行设计生产运行速度可达v=150m/s的磁悬浮飞机。假设“飞机”
的总质量m=5t,沿水平直轨道以a=1m/s2
的加速度匀加速起动至最大速度,忽略一切阻力的影响,求:
(1)“飞机”所需的动力F
(2)“飞机”起动至最大速度所需的时间t 7(10分)如图所示,质量为m=2.0kg的物体静止在水平面上,现用F=10N的水平拉力拉物体,使物体做匀加速直线运动,经t=2.0s物体的速度增大到v=4.0m/s,求:
(1)物体在此2.0s内通过的位移
(2)物体与桌面间的动摩擦因素μ8(10分)如图所示,水平传送带以不变的速度v
向右运动,将工件轻轻放在传送带的左端,由
于摩擦力的作用,工件做匀加速运动,经过时
间t,速度变为v;再经时间2t,工件到达传
送带的右端,求:
(1)工件在水平传送带上滑动时的加速度
(2)工件与水平传送带间的动摩擦因素
(3)工件从水平传送带的左端到达右端通过
的距离
9 一辆汽车正以
s
m
v/
30
=的速度在平直路面上行驶,驾驶
员突然发现正前方约m
50处有一个障碍物,立
即以大小为2
/
8s
m的加速度刹车。为了研究汽
车经过s2是否撞上障碍物,甲、乙两位同学根
据已知条件作出以下判断:
甲同学认为汽车已
撞上障碍物,理由
是:
在s2时间内汽车通过的位移
m
m
at
t
v
x50
76
4
8
2
1
2
30
2
1
2
>
=
?
?
+
?
=
+
=
乙同学也认为汽车已撞上障碍物,理由是:
在s2时间内汽车通过的位移
m
m
a
v
v
x50
25
.
56
)8
(
2
30
2
-2
2
2
>
=
-
?
-
=
=
问:以上两位同学的判断是否正确?如果不正
确,请指出错误的原因,并作出正确的解答。
10.(8分)1996年曾在地球的上空完成了以
v
牛顿第二定律为基础的测定质量的实验.实验时,用双子星号宇宙飞船1m 去接触正在轨道上运行的火箭组2m (发动机已熄火)。接触以后,开动飞船尾部的推进器,使飞船和火箭组共同加速。推进器的平均推力F 等于N 895,推进器开动时间为s 7。测出飞船和火箭组的速度变化是s m /91.0。双子星号宇宙飞船的质量
kg m 34001=,求火箭组的质量2m 。
11(10分)一质量为M 、倾角为θ的楔形木块静置于水平桌面上,与桌面间的动摩擦因数为μ;另一质量为m 的木块,置于楔形木块
的斜面上,木块与斜面的接触是光滑的.为了保持木块相对于斜面静止,可用一水平力推楔形木块,如图13所示,求此水平力F 的大小
12(10分)如图14所示,物体的质量为m ,两根轻绳AB 和AC 的一端连接于竖直墙上,
θ=∠BAC ,另一端系于物体上,在物体上
另施加一个与水平线也成θ角的拉力F ,若要使两绳都能伸直,求拉力F 的大小范围.
1解:(1)F μ=μF N = μmg =0.4×10×10N=40N (3
分)
(2)由牛顿第二定律
2
/2104060s m m F F a =-=-=μ(3分)
(3)第3s 内位移 m
at at x 5422
1
922121212223=??-??=-=(4分) 2解:(1)若靠自身发动机起飞,设通过x =100m 的速度为v x ,则 由ax
v x 22
=得 s
m s m s m ax v x /50/1010/100522<=??==(4分) 所以不能靠自身发动机起飞(1分) (2)弹射装置使飞机起飞初速度为v 0,则根据 ax v v 2202
=-得 s
m s m ax v v /39/100525022
20≈??-=-=(5分) 3解:如图所示P 的受力图
水平方向 F 1=Fcos300--------①
(3分)
竖直方向 F 2+Fsin300=G P ---②
(3分) 又 F= G Q =2N----------③ 联合①②③解得 F 1=N 3 (2分) F 2=9N (2分) 4解:如图所示的受力图 由三角知识得 mg
F 2tan =θ(3分) 1cos F mg =θ (3分) 所以 θtan 2mg F =(2分) θcos 1mg
F =(2分)
5解:(1)由图像知: 匀加速的末速度
v =4m/s
加速过程 a 1=v/t 1=4/2=2m/s 2(1分) 由牛顿第二定律得 F -
μmg=ma 1-------①(2分) 减速过程
a 2=-v/t 2=-4/4=-1m/s 2(1分)
由牛顿第二定律得 -
μmg=ma 2-------②(2分)
联合①②解得 F=30N (2分) =0.1(2分)
6解:(1)m=5t=5000kg
由牛顿第二定律得:需的动力 F=ma =5000N (5分) (2)起飞所需时间 t=v/a =150s (5分) 7解:(1)2s 内位移
m
m t v t v x 42242=?===-(3分)
(2)加速度
a=v/t =2m/s 2(1分) 如图所示的受力图 由牛顿第二定律得 F -F μ=ma (3分)
μ
F μ=F -ma =10-2×3=6N
(1分)
由
F μ=μF N 得
μ=F μ/F N =6/20=0.3(2分) 8解:(1)工件的加速度 a=v/t (2分)
(2)设工件的质量为m ,则由牛顿
第二定律得
μmg=ma (1分)
所
以
动
摩
擦
因
素
μ=
gt
v
g a mg ma ==(2分) (3)工件加速距离 t v
x 21=(2分)
工件匀速距离 vt t v x 222=?=(2分)
所以工件从左端到达右端通过的
距离 vt x x x 5.221=+=(1分)
9解:(1)甲、乙都不正确(1分) (2)甲:把加速度a 代入正值;乙:认为2s 末车的速度为零(2分) (
3
)
车
停
止
时
间
为
s
s s a v t 275.38
300'0>=--=-=
(2分)
所以2s 时间内汽车通过的位移:
m m at t v x 5044482
1
2302120<=??-?=+= (2分) 因此2s 内车不会撞上障碍物(1分)
10解:飞船和火箭组的加速度 t
v
a ??= ① (2分)
对飞船和火箭组整体,由牛顿第二定律得:
()a m m F 21+= ② (2分)
由①②得 12m v
t
F m -??= ③ (2分)
代入数据得 kg m 6.34842=
(2分)
11解:对
M m 和整体受
力分析,由牛顿第二定律得:
()a m M F F f +=- ① (3分)
g M m Ff )(+=μ ② (2分)
对m 受力分析如图
由牛顿第二定律得: ma mg =θtan ③ (3分) 由
①
②
③
得
:
()g M m g m M F )(tan ++=μθ+ (2分)
μmg mg
F N
12解:设当F 最小为1F 时,0=AC F 此时物体受力如图,由平衡条件可知: AB F F =1 ① (1分)
mg
F =θsin 21 ②
(2分) 所
以
θ
sin 21mg F =
③
(1分)
设当F 最大为2F 时,0=AB F 此时物体受力如图,由平衡条件可知:
mg
F =θsin 2
(3分) 所
以
θ
sin 2mg
F =
(1分)
故F 的大小范围:θ
θsin sin 2mg
F mg ≤≤
(2分)