1、 教师论坛 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 ) 达标检测 新人教版必修 1 (本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！ ) 1如右图所示，一物体在四个力 F1、 F2、 F3、 F4作用下处于静止状态，若 F4的方向沿逆时针方向转过 60而保持其大小不变，其余三个力的大小和方向均保持不变，则此时物体所受到的合力大小为 ( ) A.F42 B 0 C F4 D. 3F4 【 解析 】 由共点力的平衡条件可知， F1、 F2、 F3、 F4的合力应为零， F1、 F2、 F3的合力应与 F4 等值反向当 F4 的方向沿逆时针方向转过 60而保持其大小不变
2、时， F1、 F2、 F3的合力的大小仍为 F4，但方向与 F4成 120，由平行四边形法则可得，此时物体所受的合力大小仍为 F4，方向沿由 F4的原方向逆时针转过 120.所以本题的正确选项应为 C. 【 答案 】 C 2悬挂在电梯天花板上的弹簧测力计的钩子挂着质量为 m 的物体，电梯静止时弹簧测力计的示数为 G mg，下列说法中，正确的是 ( ) A当电梯匀速上升时，弹簧测力计的示数增大，电梯匀速下降时，弹簧测力计的示数减小 B只有电梯加速上升时，弹簧测力计的示数才会增大，只有电梯加速下降时，弹簧测力计的示数才会减小 C不管电梯向上或向下运动，只要加速度的方向竖直向上，弹簧测力计的示数一定
3、增大 D不管电梯向上或向下运动，只要加速度的方向竖直向下，弹簧测力计的示数一定减小 【 解析 】 超重是加速度方向向上，示数大于重力；失重是加速度方向向下，示数小于重力，与运动方向无关，因此选项 A、 B错误， C、 D 正确 【 答案 】 CD 教师论坛 3姚明成为了 NBA 的一流中锋，给中国人争得了更多的荣誉和更多的尊敬，让更多的中国人热爱上篮球这项运动姚明某次跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升、下落四个过程，如右图所示，下列关于蹬地和离地上升两过程的说法中正确的是 (设蹬地的力为恒力 )( ) A两个过程中姚明都处在超重状态 B两过程中姚明都处在失重状态 C前过程为超重，后过程不超重
4、也不失重 D前过程为超重，后过程为完全失重 【 解析 】 用力蹬地获得一个向上的大于重力的支持 力，故蹬地过程是一个向上加速的过程，是超重现象；空中上升过程中受重力作用，有向下的加速度 g，是完全失重现象，所以 D 项正确 【 答案 】 D 4. 如右图所示，是一种测定风作用力的仪器的原理图，它能自动随着风的转向而转向，使风总从图示方向吹向小球 P， P 是质量为 m 的金属球，固定在一细长钢性金属丝下端，能绕悬挂点 O 在竖直平面内转动，无风时金属丝自然下垂，有风时金属丝将偏离竖直方向一定角度，角大小与风力大小有关 ，下列关于风力 F 风、绳拉力 F 拉与角度的关系式正确的是 ( ) A F
5、 风 mgsin B F 风 mgtan C F 拉 mgcos D F 拉 mg/cos 【 解析 】 由平衡条件可得： F 拉 cos mg， F 拉 sin F 风 ，可以看出 B、 D 正确 【 答案 】 BD 5长方体木块静止在倾角为 的斜面上，那么木块对斜面作用力的方向 ( ) A沿斜面向下 B垂直斜面向下 C沿斜面向上 D竖直向下 教师论坛 【 解析 】 木块受力如右图所示，其中 FN、 F 分别为斜面对木块的支持力和摩擦力，木块受到三个力的作用处于平衡状态，则 FN、 F 的合力与 G 等大、反向，即方向竖直向上，由牛顿第三定律可知木块对斜面的作用力与 F N、 F的合力等大
6、、反向，方向竖直向下，故只有选项 D 正确 【 答案 】 D 6. “ 蹦极 ” 是一项非常刺激的体育运动，某人身系弹性绳自高空 P 点自由下落，右图中 a点是弹性绳的原长位置， c 点是 人能到达的最低点， b 点是人静止悬吊着时的平衡位置，人在从 P 点落下到最低点 c 的过程中 ( ) A人在 Pa 段做自由落体运动，处于完全失重状态 B在 ab 段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态 C在 bc 段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态 D在 c 点，人的速度为零，其加速度为零 【 答案 】 AB 7 (2009 年安徽卷 ) 为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯无人乘行时，扶梯运
7、转得很慢；有人站上扶梯时 ，它会先慢慢加速，再匀速运转一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如右图所示那么下列说法中正确的是 ( ) A顾客始终受到三个力的作用 B顾客始终处于超重状态 C顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下 D顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下 【 解析 】 当电梯匀速运转时，顾客只受两个力的作用，即重力和支持力，故 A、 B都 教师论坛 不对；由受力分析可知，加速时顾客对扶梯有水平向左的摩擦力，故此时顾客对扶梯作用力的方向指向左下方，而匀速时没有摩擦力，此时方向竖直向下，故选 C. 【 答案 】 C 8. 如右图所示，质量均为 m 的甲、乙两同学，分
8、别静止于水平地面的台秤 P、 Q 上，他们用手分别竖直牵拉一只弹簧秤的两端，稳定后弹簧秤的示数为 F，若弹簧秤的质量不计，下列说法正确的是 ( ) A甲同学处于超重状态，乙同学处于失重状态 B台秤 P 的读数等于 mg F C台秤 Q 的读数为 mg 2F D两台秤的读数之和为 2mg 【 解析 】 甲乙两同学都处于平衡状态，没有向上或向下的加速度，不是超重状态，也不是失重状态， A 不正确由平衡条件知，台秤 P 的读数是 mg F，台秤 Q 的读数是 mg F，两个台秤的读数之和是 2mg， D 正确 【 答案 】 D 9. 如右图所示， A球和 B球用轻绳相连，静止在光滑的圆柱面上，若 A
9、球的质量为 m，则 B球的质量为 ( ) A.34m B.23m C.35m D.m2 【 解析 】 球很小，可认为绳拉球的方向在大圆的切线方向上分别对 A、 B受力分析： 教师论坛 对 A： mgsin 37 =FTA， 对 B： Mgsin 53 FTB， 又 FTA FTB， 由 得 M 34m，故选 A. 【 答案 】 A 10某人在以加速度 a 2 m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起 m1 75 kg 的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起 50 kg 的物体，则此升降机上升的加速度是 多大？ (g 取 10 m/s2) 【 解
10、析 】 设此人在地面上的最大 “ 举力 ” 为 F，那么他在以不同加速度运动的升降机中最大的 “ 举力 ” 仍然是 F.以物体为研究对象进行受力分析，物体的受力示意图如右图所示，且物体的加速度与升降机相同 当升降机以加速度 a=2 m/s2 匀加速下降时，对物体有： m1g-F=m1a F=m1(g-a)得： F=75 (10-2) N=600 N 设人在地面上最多可举起质量为 m 的物体 则 F=m0g， m0=F/g= kg=60 kg 当升降机以加速度 a匀加速上升时，对物体有： F-m2g=m2a a =F/m2-g= m/s2=2 m/s2 所以升降机匀加速上升的加速度为 2 m/s
11、2. 【 答案 】 60 kg 2 m/s2 11如右图所示为一攀岩运动员，正在竖直岩壁上攀登，由于身背很重的行装，重心上 教师论坛 移至肩部的 O 点，总质量为 75 kg.此时手臂与身体垂直手臂与岩壁夹角 为 60，求此时手 受到的拉力和脚受到的作用力 (设手受到的拉力和脚受到的作用力均通过重心 O， g 取 10 m/s2) 【 解析 】 对运动员进行受力分析如右图所示，根据平衡条件正交分解得： Fsin 60 =FNsin 30 Fcos 60 +FNcos 30 =mg. 解得 F= mg=375 N， FN=375 N. 【 答案 】 375 N 375 N 12 2008 年 5
12、 月 12 日，四川省发生 8.0 级强烈地震，在震后救灾 工作的初始阶段由于道路被毁，陆路交通困难，直升机搭起了空中生命线如下图甲所示，一架直升机用悬索 (重力可忽略不计 )救护困在湖水中的伤员，假设直升机在营救过程中水平方向速度为零在悬索拉力 F 作用下，质量 m 60 kg 的伤员由静止开始竖直向上运动，速度 时间图象如图丙所示，取重力加速度 g 10 m/s2，求： (1)在这 4 s 内悬索对伤员拉力 F 的最大值和最小值； (2)在 F t 图象中画出拉力 F 随时间 t 变化的图线 【 解析 】 (1)t 0 至 t 1 s 内，伤员加速上升，加速度大小 a1 v1t1 5 m/s2，方向向上 由牛顿第二定律，有 F1 mg ma1 拉力最大值 F1 900 N t 1 s 至 t 2 s 内，伤员匀速上升，拉力 F2 600 N t 2 s 至 t 4 s 内，伤员减速上升，加速度为 a3 v3t3 2.5 m/s2，负号表示 a3方向向下 由牛顿第二定律，有 F3 mg ma3 教师论坛 拉力最小值 F3 450 N. (2)拉力 F 随时间 t 变化的图线见 答案 【 答案 】 (1)900 N 450 N (2)
