1、6用牛顿运动定律解决问题(一)一、选择题考点一从受力确定运动情况1用30 N的水平外力F，拉一个静止在光滑水平面上的质量为20 kg的物体，力F作用3 s后消失则第5 s末物体的速度和加速度大小分别是()Av4.5 m/s，a1.5 m/s2Bv7.5 m/s，a1.5 m/s2Cv4.5 m/s，a0Dv7.5 m/s，a0答案C解析力F作用下a m/s21.5 m/s2,3 s末的速度vat4.5 m/s,3 s后撤去外力，物体所受合外力为0，a0，物体做匀速运动，故C正确2一个物体在水平恒力F的作用下，由静止开始在粗糙程度相同的水平面上运动，经过时间t，速度变为v，如果要使物体的速度变为
2、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D将作用时间增加到原来的2倍，其他条件不变答案D3(多选)如图1所示，质量为m1 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v010 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F2 N的恒力，在此恒力作用下(g取10 m/s2)()图1A物体经10 s速度减为零B物体经2 s速度减为零C物体的速度减为零后将保持静止D物体的速度减为零后将向右运动答案BC解析物体向左运动时受到向右的滑动摩擦力，FfFNmg3 N，根据牛顿第二定
3、律得a m/s25 m/s2，方向向右，物体的速度减为零所需的时间t s2 s，B正确，A错误物体的速度减为零后，由于F，即mgsin mgcos ，滑块上滑到速度为零后将继续向下运动，选项B错误；设滑块下滑时的加速度大小为a2，由牛顿第二定律可得mgsin mgcos ma2，解得a22 m/s2，经t22 s1 s1 s，滑块下滑的距离x2a2t221 m5 m，滑块未回到出发点，选项C错误；因上滑和下滑过程中的加速度不同，故滑块全程不做匀变速直线运动，选项A错误；t3 s时，滑块沿斜面向下运动，此时的速度va2(tt1)4 m/s，选项D正确考点二从运动情况确定受力8.如图5所示，在行驶
4、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少碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊假定乘客质量为70 kg，汽车车速为108 km/h(即30 m/s)，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5 s，安全带及安全气囊对乘客的平均作用力约为()图5A420 N B600 N C800 N D1 000 N答案A解析从踩下刹车到车完全停止的5 s内，人的速度由30 m/s减小到0，视为匀减速运动，则有a m/s26 m/s2.根据牛顿第二定律知安全带及安全气囊对乘客的作用力Fma70(6) N420 N，负号表示力的方向跟初速度方向相反所以选项A正确9(多
5、选)如图6所示，质量为m的小球置于倾角为的斜面上，被一个竖直挡板挡住现用一个水平力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动，重力加速度为g，忽略一切摩擦，以下说法正确的是()图6A斜面对小球的弹力为B斜面和竖直挡板对小球弹力的合力为maC若增大加速度a，斜面对小球的弹力一定增大D若增大加速度a，竖直挡板对小球的弹力一定增大答案AD解析对小球受力分析如图所示，把斜面对小球的弹力FN2进行正交分解，竖直方向有FN2cos mg，水平方向有FN1FN2sin ma，所以斜面对小球的弹力为FN2，A正确FN1mamgtan .由于FN2与a无关，故当增大加速度a时，斜面对小球的弹力不变，
6、挡板对小球的弹力FN1随a增大而增大，故C错误，D正确小球受到的合力为ma，故B错误10如图7所示，一小车上有一个固定的水平横杆，左边有一轻杆与竖直方向成角并与横杆固定，下端连接一小铁球，横杆右边用一根细线吊一质量相等的小铁球当小车做匀变速直线运动时，细线与竖直方向成角，若，重力加速度为g，则下列说法正确的是()图7A轻杆对小铁球的弹力方向与细线平行B轻杆对小铁球的弹力方向沿轻杆方向向上C轻杆对小铁球的弹力方向既不与细线平行也不沿着轻杆方向D小车一定以加速度gtan 向右运动答案A解析设细线对小铁球的弹力为F线，由牛顿第二定律得F线sin ma，F线cos mg，可得tan ，设轻杆对小铁球的
7、弹力与竖直方向夹角为，大小为F杆，由牛顿第二定律可得F杆cos mg，F杆sin ma，可得tan tan ，可见轻杆对小球的弹力方向与细线方向平行，A正确，B、C错误小车的加速度agtan ，方向向右，而运动方向可能向右，也可能向左，故D错误二、非选择题11.某研究性学习小组利用力传感器研究小球与竖直挡板间的作用力，实验装置如图8所示，已知斜面倾角为45，光滑小球的质量m3 kg，力传感器固定在竖直挡板上求：(g10 m/s2)图8(1)当整个装置静止时，力传感器的示数；(2)当整个装置向右做匀加速直线运动时，力传感器示数为36 N，此时装置的加速度大小；(3)某次整个装置在水平方向做匀加速
8、直线运动时，力传感器示数恰好为0，此时整个装置的运动方向如何？加速度为多大？答案(1)30 N(2)2 m/s2(3)方向向左10 m/s2解析(1)以小球为研究对象，设小球与力传感器静止时力传感器对小球的作用力大小为F，小球与斜面间的作用力大小为FN，对小球受力分析如图所示，由平衡条件可知：Fmg310 N30 N；(2)竖直方向FNcos 45mg；水平方向FFNsin 45ma；解得：a2 m/s2；(3)要使力传感器示数为0，则有：FNcos 45mg；FNsin 45ma；解得：a10 m/s2，方向向左12.如图9所示，一足够长的固定粗糙斜面与水平面夹角30.一个质量m1 kg的小
9、物体(可视为质点)，在F10 N的沿斜面向上的拉力作用下，由静止开始沿斜面向上运动已知斜面与物体间的动摩擦因数.g取10 m/s2.图9(1)求物体在拉力F作用下运动的加速度大小a1；(2)若力F作用1.2 s后撤去，求物体在上滑过程中距出发点的最大距离答案(1)2.5 m/s2(2)2.4 m解析(1)对物体受力分析，根据牛顿第二定律：物体受到斜面对它的支持力FNmgcos 5 N，物体的加速度a12.5 m/s2.(2)力F作用t01.2 s后，速度大小为va1t03 m/s，物体向上滑动的距离x1a1t021.8 m.此后它将向上做匀减速运动，其加速度大小a27.5 m/s2.这一过程物
10、体向上滑动的距离x20.6 m.整个上滑过程移动的最大距离xx1x22.4 m.13.如图10所示为游乐场中深受大家喜爱的“激流勇进”的娱乐项目，人坐在船中，随着提升机达到高处，再沿着水槽飞滑而下，劈波斩浪的刹那给人惊险刺激的感受设乘客与船的总质量为100 kg，在倾斜水槽和水平水槽中滑行时所受的阻力均为重力的0.1倍，水槽的坡度为30，若乘客与船从槽顶部由静止开始滑行18 m经过斜槽的底部O点进入水平水槽(设经过O点前后速度大小不变，取g10 m/s2)求：图10(1)船沿倾斜水槽下滑的加速度的大小；(2)船滑到倾斜水槽底部O点时的速度大小；(3)船进入水平水槽后15 s内滑行的距离答案(1)4 m/s2(2)12 m/s(3)72 m解析(1)对乘客与船进行受力分析，根据牛顿第二定律，有mgsin 30Ffma，Ff0.1mg，得a4 m/s2.(2)由匀变速直线运动规律有v22ax，代入数据得v12 m/s.(3)船进入水平水槽后，据牛顿第二定律有Ffma，故a0.1g0.110 m/s21 m/s2，由于t止12 s15 s，即船进入水平水槽后12 s末时速度为0，船在15 s内滑行的距离xt止12 m72 m.