| 牛顿第二定律的两类基本问题 题目答案及解析

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必修1

第四章 牛顿运动定律

4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)

牛顿第二定律的两类基本问题

如图甲所示,质量为$m$的黑色物块在水平拉力$F$作用下沿水平面向右运动,拉力$F$随时间的变化规律如图乙所示,物块运动的$v − t$图像如图丙所示,物块在地面上运动过程中会在地面上留下黑色痕迹。重力加速度$g=10\;\rm m/s^{2}$,以下说法正确的是$(\qquad)$

["

物块与地面间的动摩擦因数为$\\mu =0.5$,物块质量$m=1\\;\\rm kg$

","

物块在$0 ∼ 9\\;\\rm s$内的平均速度大小为$7\\;\\rm m/s$

","

物块在$0 ∼ 12\\;\\rm s$内的平均速率为$9.375\\;\\rm m/s$

","

物块在$0 ∼ 12\\;\\rm s$内在地面上留下的黑色痕迹长为$78.75\\;\\rm m$

"]
[["ACD"]]

$\rm A$.由丙图可得,在$0 ∼ 3\;\rm s$内物体做匀加速直线运动,加速度为$a=\dfrac{\Delta v}{\Delta t}=\dfrac{15-0}{3}{\;\rm m/s}^{\text{2}}=5\;\rm \text{m/s}^{\text{2}}$

根据牛顿第二定律可得$F_{1} − \mu mg=ma$

$3 ∼ 6\;\rm s$内物体做匀速直线运动,则$F_{2}=\mu mg$

其中$F_{1}=10\;\rm N$$F_{2}=5\;\rm N$,联立解得$m=1\;\rm kg$$\mu =0.5$,故$\rm A$正确;

$\rm B$$v − t$图像与横坐标所围成的面积表示位移,则物块在$0 ∼ 9\;\rm s$内的平均速度大小为$\overline{v}=\dfrac{x}{t}=\dfrac{\dfrac{1}{2} \times (3+6) \times 15}{9}{\;\rm m/s}=7.5\;\rm \text{m/s}$,故$\rm B$错误;

$\rm C$.物块在$0 ∼ 12\;\rm s$内的路程为$s=\dfrac{1}{2} \times \left (3+\dfrac{9-6}{2}+6\right ) \times 15\;\rm \text{m}+\dfrac{1}{2} \times \left (12-6-\dfrac{9-6}{2}\right ) \times 15\;\rm \text{m}=112.5\;\rm \text{m}$

则物块在$0 ∼ 12\;\rm s$内的平均速率为$v=\dfrac{s}{t}=\dfrac{112.5}{12}{\;\rm m/s}=9.375\;\rm \text{m/s}$,故$\rm C$正确;

$\rm D$.物块在$0 ∼ 12\;\rm s$内先向正方向运动,后向负方向运动,则物块在$0 ∼ 12\;\rm s$内在地面上留下的黑色痕迹长为$\Delta x=\dfrac{1}{2} \times \left (3+\dfrac{9-6}{2}+6\right ) \times 15\;\rm \text{m}=78.75\;\rm \text{m}$,故$\rm D$正确。

故选:$\rm ACD$

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