第三单元牛顿运动定律

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  •  2013/2/17
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1.当汽车突然刹车时,汽车里的乘客会向前倾倒,这是因为汽车已经停止而乘客由于惯性要保持原来的运动速度前进。由此可以推断出,汽车突然停止时,汽车没有惯性,乘客才有惯性。判断这个推断是否正确,并简述理由。

【答案】

认为汽车没有惯性的推断是不正确的。汽车由运动到静止的过程中,由于受到不为零的合外力的作用,其运动状态发生改变。在这个过程中,正是由于惯性,汽车刹车后总要继续滑行一段距离,即使汽车停下后,它仍有惯性,它要继续保持静止状态,直到有力迫使它改变为止。

【解析】

分析:惯性是物体的一种属性,无论物体大小、处于何种运动状态它都有惯性。这种属性表现为物体总企图保持原来的运动状态,但物体运动状态是否变化,却决定于物体的受力情况。在本题中,分析汽车:汽车突然停止,是因为汽车刹车过程中汽车受到的合外力不为零,汽车的运动状态迅速由运动变为静止,这个过程中汽车总要滑行一段距离,就是汽车惯性的表现。分析乘客:乘客的脚与车厢间存在摩擦力,脚随着汽车运动状态的改变而改变,而乘客的上身由于惯性要保持原来的运动,因此,突然刹车时,汽车里的乘客会向前倾。

解答:认为汽车没有惯性的推断是不正确的。汽车由运动到静止的过程中,由于受到不为零的合外力的作用,其运动状态发生改变。在这个过程中,正是由于惯性,汽车刹车后总要继续滑行一段距离,即使汽车停下后,它仍有惯性,它要继续保持静止状态,直到有力迫使它改变为止。

认为汽车突然停止时,乘客才有惯性的推断也是不正确的。汽车运动过程中,乘客与汽车一起运动,正是他具有惯性的表现。

 

3.一质量m=60 kg的学生在听到火警信号后,从高h=8 m的楼上窗口戴上专用手套沿逃生绳下滑。学生握绳的力不同会造成手套与逃生绳之间的滑动摩擦力不同。假使该学生先匀加速下滑后,双手更用力握紧绳,使自己做匀速运动到达地面,下滑3 s到达地面时的速度为4 m/s,问:

(1)这位学生匀加速下滑的时间是多少?

(2)该段匀加速下滑时间内所受到的摩擦力多大?(已知g=10 m/s2

【答案】

(1)2 s

(2)480 N

【解析】

一质量m=60 kg的学生在听到火警信号后,从高h=8 m的楼上窗口戴上专用手套沿逃生绳下滑。学生握绳的力不同会造成手套与逃生绳之间的滑动摩擦力不同。假使该学生先匀加速下滑后,双手更用力握紧绳,使自己做匀速运动到达地面,下滑3 s到达地面时的速度为4 m/s,问:

(1)这位学生匀加速下滑的时间是多少?

(2)该段匀加速下滑时间内所受到的摩擦力多大?(已知g=10 m/s2

 

4.如图所示,一小孩坐在雪橇上,小孩和雪橇的总质量为40 kg,大人用40 N的力拉雪橇,拉力的方向与水平面成37°角,假设此时雪橇与雪地间的阻力为20 N,小孩和雪橇在水平雪地上由静止开始做匀加速直线运动。求:

(1)小孩和雪橇运动时加速度的大小。

(2)在最初4 s内雪地上留下的雪橇痕迹长度。

【答案】

0.3,2.4

 

5.复习本单元内容,完成图中的填空:a_________________________,b______________________,c________________________,d_________________________。

【答案】

物体做匀速直线运动,ΣF≠0,物体做匀加速运动,ΣF变化

 

6.磁浮列车目前已是连接上海市区和浦东国际机场的重要交通工具之一。列车设计时速为432km/h(合120m/s),若列车从车站由静止开出,且列车的运动可看作匀加速直线运动,经过1分钟就可以达到设计时速,则列车的加速度的大小为_______m/s2。一个质量为60kg的乘客,在列车加速过程中所受合力的大小为_______N。

【答案】

2,120

 

7.如图所示,两位同学用弹簧测力计在电梯中做实验。他们先将弹簧测力计挂在固定于电梯壁的钩子上,然后将质量为0.5 kg的物体挂在弹簧测力计挂钩上。若电梯上升时弹簧测力计的示数为6 N,则电梯加速度的大小为_______m/s2,加速度的方向为_______(选填“向上”或“向下”)。

【答案】

2,向上

 

8.一个质量为2 kg的物体受到几个共点力的作用处于静止状态,若同时撤去一个方向向东、大小为4 N的力和一个方向向南、大小为3 N的力,则物体的加速度大小为___m/s2,物体的运动方向为______。

【答案】

2.5,西偏北37°

 

13.一位杂技演员,当他仅用手握竖直竿沿竿匀速爬上时,手与竿间的摩擦力为f1;当他仅用手握竿沿该竿匀速滑下时,手与竿间的摩擦力为f2。下列说法中正确的是(     )

(A)f1f2大小相等,方向相同

(B)f1f2大小相等,f1方向向上,f2方向向下

(C)f1f2大小相等,f1方向向下,f2方向向上

(D)f1f2,方向都向上

【答案】

A

【解析】


 

 

14.在光滑的水平面上,用F=6 N的恒力水平作用在质量为2 kg的物体上,使其由静止开始运动,比较经过5 s时间突然撤去F和经过5 m位移时突然撤去F这两种情况,下列说法中正确的是(    )。

(A)撤力时,前一种情况下的末速度小于后一种情况下的末速度

(B)撤力前,前一种情况比后一种情况运动的路程长

(C)撤力前,前一种情况比后一种情况运动的时间短

(D)两种情况下,都是撤力前物体具有的惯性大于撤力后物体所具有的惯性

【答案】

B

 

15.在“用DIS研究加速度与力的关系、加速度与质量的关系”实验中,保持小车质量不变,改变小车所受的作用力,测得了下表所示的5组数据,并已在坐标平面上画出部分数据点,如图所示:

组别

1

2

3

4

5

F/N

0

1.1

2.2

3.3

4.4

a/m·s-2

0

0.5

1.0

1.5

2.0

(1)在图中画出第4组数据对应的数据点,然后作出a-F的关系图线;

(2)由所作图线可以得到结论:在质量一定的情况下,加速度a与作用力F成________比;

(3)当研究加速度与质量的关系时,应保持___________不变,改变小车的质量来进行实验。

【答案】

(1)见图

(2)正

(3)小车受到的作用力

【解析】

 

16.如图所示,是DIS实验得出的从斜面下滑一辆小车的v-t图象,由图可知小车在AB时间段内的运动可近似看作____运动,小车开始运动的时刻是______s,小车在AB段的加速度为______m/s2,若不计小车与斜面之间的摩擦,斜面的倾角为______。

【答案】

匀加速直线运动,0.3,2.5,14.5°

 

21.如图所示,自动扶梯与地面的夹角为 30°,当自动扶梯向上做匀加速运动时,人对扶梯地而的压力是此人所受重力的 \(\frac{6}{5}\),则扶梯沿运动方向的加速度大小为_____m/s2,人与扶梯地面之间的摩擦力是此人重力的_____倍。(g 取 10 m/s2 )

【答案】

4,\(\frac{{\sqrt 3 }}{5}\)

 

23.为了研究超重与失重现象,某同学把一体重秤放在电梯的地板上,他站在体重秤上随电梯上下运动并观察体重秤的示数变化情况。下表记录了几个特定时刻体重秤的示数。若电梯处于静止状态时体重秤的示数是45.0 kg,则下列说法中正确的是(    )。

时间

t0

t1

t2

t3

体重称示数(kg)

45.0

50.0

40.0

45.0

(A)t1时刻该同学的质量并没有变化,但所受重力发生了变化

(B)t1时刻电梯可能向上加速运动,t2时刻电梯可能向下加速运动

(C)t1t2时刻电梯运动的加速度一定相同

(D)t3时刻电梯一定处于静止状态

【答案】

B

 

24.建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。工人站在地面上,通过定滑轮将20 kg的建筑材料以0.5 m/s2的加速度从高处放下,忽略绳子的质量及定滑轮的摩擦,则工人对绳子的拉力大小为(g取10m/s2)(    )。

(A)200 N                 (B)210 N

(C)190 N                 (D)10 N

【答案】

C

 

25.A、B、C为三个体积相同的球,其中A球和C球质量相等且小于B球的质量。现将A、B、C三球同时从同一高度由静止开始下落,且受到的空气阻力相同,则(    )。

(A)三球同时落地

(B)B先落地,A最后落地

(C)A、B同时落地,C最后落地

(D)A、C同时落地,B在A、C前落地

【答案】

D

 

26.如图为“用DIS研究加速度和力的关系”的实验装置。

(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持_______不变,用钩码所受的重力作为_____,用DIS测小车的加速度。

(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F图线(如图所示)。

分析此图线的OA段可得出的实验结论是______________________。

【答案】

(1)小车总质量,小车所受合外力

(2)在物体质量不变时,物体的加速度与物体所受的合外力成正比

 

27.将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形箱中,如图所示,在箱的上顶扳和下底板装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动,当箱以a=2m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的压力传感器显示的压力为6N,下底板的压力传感器显示的压力为10N。

(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半,试判断箱的运动情况;

(2)要使上顶板压力传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的?

【答案】

(1)箱子处于匀速直线状态或静止状态。

(2)只要竖直向上的加速度大于或等于10m/s2,无论箱是向上加速,或向下减速,上顶板压力传感器的示数为零。

【解析】

 

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