高考物理牛顿运动定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)
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(1)物体与水平面间的动摩擦因数 ;
(2)水平推力 F 的大小;
(3)
s 内物体运动位移的大小.
【答案】(1)0.2;(2)5.6N;(3)56m。
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由题意可知,由 v-t 图像可知,物体在 4~6s 内加速度:
物体在 4~6s 内受力如图所示
根据牛顿第二定律有:
联立解得:μ=0.2 (2)由 v-t 图像可知:物体在 0~4s 内加速度:
由牛顿第二定律:F 合=F=ma0
解得 a0=6m/s2
由图象可知木板倾角为 θ1 时,物块的加速度 a=0
即:F=mgsinθ1
解得 θ1=37°
(2)当木板倾角为 θ=30o 时,对物块由牛顿第二定律得:
F-mgsinθ=ma1 解得 a1=1m/s2
设木块 2s 末速度为 v1,由 v1=a1t
传送带位移 x1' vt1 1.6m ,相对位移为: x1 0.8m 。
摩擦生热为: Q1 mg x1 cos 37
解得:Q1=3.2J 第二阶段:工件滑行位移为:x2=4m,
传送带位移为: x2' vt2 8m
相对位移为: x2 4m
摩擦生热为: Q2 mgx2 cos 37
解得:Q2=16J 总热量为:Q=19.2J。
解得:a2=2m/s2 假设工件速度减为 0 时,工件未从传送带上滑落,则运动时间为:
v t2 a2
解得:t2=2s
工件滑行位移大小为:
3? 21
解得:x2=4m 工件运动到 C 点时速度恰好为零,故假设成立。
工作在传送带上上滑的总时间为:t=t1+t2=2.4s (3)第一阶段:工件滑行位移为:x1=2.4m。
3.某物理兴趣小组设计了一个货物传送装置模型,如图所示。水平面左端 A 处有一固定
挡板,连接一轻弹簧,右端 B 处与一倾角 37 的传送带平滑衔接。传送带 BC 间距 L 0.8m ,以 v0 1m / s 顺时针运转。两个转动轮 O1、O2 的半径均为 r 0.08m ,半径 O1B、O2C 均与传送带上表面垂直。用力将一个质量为 m 1kg 的小滑块(可视为质点)向
倾角也是 37 的斜面固定于地面且与传送带上的 B 点良好对接。一原长小于斜面长的轻弹
簧平行斜面放置,下端固定在斜面底端,上端放一质量 m=1kg 的工件(可视为质点)。
用力将弹簧压缩至 A 点后由静止释放,工件离开斜面顶端滑到 B 点时速度 v0=8m/s,A、B 间的距离 x=1m,工件与斜面、传送带问的动摩擦因数相同,均为 μ=0.5,工件到达 C 点 即为运送过程结束。g 取 10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求: (1)弹簧压缩至 A 点时的弹性势能; (2)工件沿传送带由 B 点上滑到 C 点所用的时间; (3)工件沿传送带由 B 点上滑到 C 点的过程中,工件和传送带间由于摩擦而产生的热 量。
故滑块在传送带上做匀速直线运动,故滑块到达 B 时的速度为: v 0.8m / s
滑块在传送带上运动时间: t L v
解得: t 1s
(2)滑块从 K 至 B 的过程,由动能定理可知: W弹
Wf
1 mv2 2
根据功能关系有: W弹 Ep
解得: Wf 0.68J
4.质量为 2kg 的物体在水平推力 F 的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去 F,其 运动的 图象如图所示 取 m/s2,求:
7.如图所示,水平传送带长 L=5m,以速度 v=2m/s 沿图示方向匀速运动现将一质量为 1kg 的小物块轻轻地放上传送带的左端,已知小物块与传送带间的动摩擦因数为 μ=0.2,g=10m/s2。求:
①物块从左端传送到右端需要的时间 ②物体在传送带上因摩擦而产生的热量 【答案】①3s ②2J 【解析】 【详解】 ①物体在传送带上开始做加速运动,共速后做匀速运动,开始的加速度为
(1)a0 多大?倾角 θ1 多大? (2)当倾角 θ 为 30°时,物块在力 F 作用下由 O 点从静止开始运动,2s 后撤去,求物块沿 斜面运动的最大距离? 【答案】(1)6m/s2, 37°;(2)2.4m。 【解析】 【详解】 (1)由图象可知,θ=0°,木板水平放置,此时物块的加速度为 a0
【解析】 【详解】
(1)P、Q 整体向右运动时,摩擦力 f1 (M m)g 16N 由牛顿第二定律得: F f1 (M m)a1 解得: a1 5 m s2 对 Q 由牛顿第二定律得: mg tan ma1
解得: tan 1 ; 2
(2)P、Q 与障碍物碰撞前由速度位移关系得:
v02 2a1L 解得: v0 2 m s
2 对于小物块减速运动的过程,由牛顿第二定律和速度公式求得物块的初速度,再由能
量守恒求热量. 【详解】
1 长木板加速过程中,由牛顿第二定律,得
1mg 22mg ma1 ; vm a1t1 ;
木板和物块相对静止,共同减速过程中,由牛顿第二定律得
2 2mg 2ma2 ; 0 vm a2t2 ; 由图象可知, vm 2m / s , t1 1s , t2 0.8s 联立解得 1 0.7
止 g 10m / s2 ,求:
1 小物块与长木板间动摩擦因数的值; 2 在整个运动过程中,系统所产生的热量.
【答案】(1)0.7(2)40.5J 【解析】 【分析】
1 小物块滑上长木板后,由乙图知,长木板先做匀加速直线运动,后做匀减速直线运
动,根据牛顿第二定律求出长木板加速运动过程的加速度,木板与物块相对静止时后木板 与物块一起匀减速运动,由牛顿第二定律和速度公式求物块与长木板间动摩擦因数的值.
(1)滑块到达 B 时的速度大小及滑块在传送带上的运动时间
(2)滑块在水平面上克服摩擦所做的功 【答案】(1)1s (2)0.68J 【解析】 【详解】
解:(1)滑块恰能从 C 点抛出,在 C 点处所受弹力为零,可得: mgcosθ m v2 r
解得: v 0.8m / s
对滑块在传送带上的分析可知: mgsinθ μmgcosθ
撤去外力之后,P 反向减速运动,则:
f2 Mg Ma2 解得: a2 4 m s2
减速运动时间: t1
v0 a2
0.5s
Q 做平抛运动,如果 Q 直接落到水平面上
则运动时间:
h
1 2
【答案】(1)42J,(2)2.4s,(3)19.2J 【解析】
【详解】
(1)由能量守恒定律得,弹簧的最大弹性势能为:
EP
mgx sin 37
mgx cos 37
1 2
mv02
解得:Ep=42J
(2)工件在减速到与传送带速度相等的过程中,加速度为 a1,由牛顿第二定律得:
mg sin 37 mg cos 37 ma1
又由题意可知:物体在 0~4s 内受力如图所示
根据牛顿第二定律有:
代入数据得:F=5.6N (3)物体在 0~14s 内的位移大小在数值上为图像和时间轴包围的面积,则有:
【点睛】 在一个题目之中,可能某个过程是根据受力情况求运动情况,另一个过程是根据运动情况 分析受力情况;或者同一个过程运动情况和受力情况同时分析,因此在解题过程中要灵活
左压弹簧至位置 K,撤去外力由静止释放滑块,最终使滑块恰好能从 C 点抛出(即滑块在
C 点所受弹力恰为零)。已知传送带与滑块间动摩擦因数 0.75,释放滑块时弹簧的弹 性势能为 1J,重力加速度 g 取10m / s2 , cos 37 0.8 , sin 37 0.6 ,不考虑滑块在水
平面和传送带衔接处的能量损失。求:
处理.在这类问题时,加速度是联系运动和力的纽带、桥梁.
5.如图甲所示,一长木板静止在水平地面上,在 t 0 时刻,一小物块以一定速度从左端 滑上长木板,以后长木板运动 v t 图象如图所示 .已知小物块与长木板的质量均为 m 1kg ,小物块与长木板间及长木板与地面间均有摩擦,经 1s 后小物块与长木板相对静
;
加速的时间
加速的位移:
;
匀速的时间: 则物块从左端传送到右端需要的时间 t=t1+t2=3s; ②物体在传送带上因摩擦而产生的热量:
8.如图所示,水平面 D 处有一固定障碍物,一个直角三角形滑块 P 斜面光滑,倾角为 θ, 水平底面粗糙。顶点 A 到底面的高度 h=0.45m。在其顶点 A 处放一个小物块 Q,与斜面不 粘连,且最初系统静止不动,滑块的 C 端到 D 的距离 L=0.4m。现在滑块左端施加水平向右 的推力 F=36N,使二者相对静止一起向右运动。当 C 端撞到障碍物时立即撤去推力 F,滑 块 P 立即以原速率反弹。已知滑块 P 的质量 M=3.5kg,小物块 Q 的质量 m=0.5kg,P 与地面 间的动摩擦因数 μ=0.4(取 g=10m/s2)求:
题.
6.某研究性学习小组利用图 a 所示的实验装置探究物块在恒力 F 作用下加速度与斜面倾角 的关系。已知木板 OA 可绕轴 O 在竖直平面内转动,板足够长,板面摩擦可忽略不计。某 次实验中,质量 m=0.1kg 的物块在平行于板面向上、F=0.6N 的恒力作用下,得到加速度 a 与斜面倾角的关系图线,如图 b 所示,已知图中 a0 为图线与纵轴交点,θ1 为图线与横轴交 点。(重力加速度 g 取 10m/s2)求:
(1)斜面倾角 θ 的正切值 tanθ; (2)Q 与斜面分离后,是先与斜面相碰还是直接落到水平面上?若先与斜面相碰,则碰撞前 一瞬间的速度 v 是多大?若直接落到水平面上,则第一次落到水平面时的位置到该时刻滑 块 P 上 B 端的距离 x 是多少?
【答案】(1) 1 (2)直接落到水平面上;1.02m。 2
(1)自小滑块刚滑上长木板开始,经多长时间长木板与竖直挡板相碰; (2)长木板碰撞竖直挡板后,小滑块和长木板相对静止时,小滑块距长木板左端的距离。 【答案】(1)1.65m (2)0.928m 【解析】 【详解】 解:(1)小滑块刚滑上长木板后,小滑块和长木板水平方向动量守恒: 解得: 对长木板: 得长木板的加速度: 自小滑块刚滑上长木板至两者达相同速度: 解得: