高考一轮专题牛顿运动定律有答案
高考物理牛顿运动定律题20套(带答案)含解析
高考物理牛顿运动定律题20套(带答案)含解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.如图所示,质量为M=0.5kg 的物体B 和质量为m=0.2kg 的物体C ,用劲度系数为k=100N/m 的竖直轻弹簧连在一起.物体B 放在水平地面上,物体C 在轻弹簧的上方静止不动.现将物体C 竖直向下缓慢压下一段距离后释放,物体C 就上下做简谐运动,且当物体C 运动到最高点时,物体B 刚好对地面的压力为0.已知重力加速度大小为g=10m/s 2.试求:①物体C 做简谐运动的振幅;②当物体C 运动到最低点时,物体C 的加速度大小和此时物体B 对地面的压力大小. 【答案】①0.07m ②35m/s 2 14N 【解析】 【详解】①物体C 放上之后静止时:设弹簧的压缩量为0x . 对物体C ,有:0mg kx = 解得:0x =0.02m设当物体C 从静止向下压缩x 后释放,物体C 就以原来的静止位置为平衡位置上下做简谐运动,振幅A =x当物体C 运动到最高点时,对物体B ,有:0()Mg k A x =- 解得:A =0.07m②当物体C 运动到最低点时,设地面对物体B 的支持力大小为F ,物体C 的加速度大小为a .对物体C ,有:0()k A x mg ma +-= 解得:a =35m/s 2对物体B ,有:0()F Mg k A x =++ 解得:F =14N所以物体B 对地面的压力大小为14N2.如图,质量分别为m A =1kg 、m B =2kg 的A 、B 两滑块放在水平面上,处于场强大小E=3×105N/C 、方向水平向右的匀强电场中,A 不带电,B 带正电、电荷量q=2×10-5C .零时刻,A 、B 用绷直的细绳连接(细绳形变不计)着,从静止同时开始运动,2s 末细绳断开.已知A 、B 与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.1,重力加速度大小g=10m/s 2.求:(1)前2s 内,A 的位移大小; (2)6s 末,电场力的瞬时功率. 【答案】(1) 2m (2) 60W 【解析】 【分析】 【详解】(1)B 所受电场力为F=Eq=6N ;绳断之前,对系统由牛顿第二定律:F-μ(m A +m B )g=(m A +m B )a 1 可得系统的加速度a 1=1m/s 2; 由运动规律:x=12a 1t 12 解得A 在2s 内的位移为x=2m ;(2)设绳断瞬间,AB 的速度大小为v 1,t 2=6s 时刻,B 的速度大小为v 2,则v 1=a 1t 1=2m/s ;绳断后,对B 由牛顿第二定律:F-μm B g=m B a 2 解得a 2=2m/s 2;由运动规律可知:v 2=v 1+a 2(t 2-t 1) 解得v 2=10m/s电场力的功率P=Fv ,解得P=60W3.如图所示,水平地面上固定着一个高为h 的三角形斜面体,质量为M 的小物块甲和质量为m 的小物块乙均静止在斜面体的顶端.现同时释放甲、乙两小物块,使其分别从倾角为α、θ的斜面下滑,且分别在图中P 处和Q 处停下.甲、乙两小物块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为μ.设两小物块在转弯处均不弹起且不损耗机械能,重力加速度取g.求:小物块(1)甲沿斜面下滑的加速度; (2)乙从顶端滑到底端所用的时间;(3)甲、乙在整个运动过程发生的位移大小之比. 【答案】(1) g(sin α-()2sin sin cos hg θθμθ-【解析】 【详解】(1) 由牛顿第二定律可得F 合=Ma 甲Mg sin α-μ·Mg cos α=Ma 甲 a 甲=g(sin α-μcos α)(2) 设小物块乙沿斜面下滑到底端时的速度为v ,根据动能定理得W 合=ΔE k mgh -μmgcos θ·θsin h=212mv v=cos 21sin gh θμθ⎛⎫- ⎪⎝⎭a 乙=g (sin θ-μcos θ) t =()2sin sin cos hg θθμθ-(3) 如图,由动能定理得Mgh -μ·Mg cos α·sin hα-μ·Mg (OP -cos sin h αα)=0mgh -μmg cos θ·θsin h-μmg (OQ -cos sin h θθ)=0 OP=OQ根据几何关系得222211x h OP x h OQ ++甲乙4.高铁的开通给出行的人们带来了全新的旅行感受,大大方便了人们的工作与生活.高铁每列车组由七节车厢组成,除第四节车厢为无动力车厢外,其余六节车厢均具有动力系统,设每节车厢的质量均为m ,各动力车厢产生的动力相同,经测试,该列车启动时能在时间t 内将速度提高到v ,已知运动阻力是车重的k 倍.求: (1)列车在启动过程中,第五节车厢对第六节车厢的作用力;(2)列车在匀速行驶时,第六节车厢失去了动力,若仍要保持列车的匀速运动状态,则第五节车厢对第六节车厢的作用力变化多大? 【答案】(1)13m (v t +kg ) (2)1415kmg 【解析】 【详解】(1)列车启动时做初速度为零的匀加速直线运动,启动加速度为a =vt① 对整个列车,由牛顿第二定律得:F -k ·7mg =7ma ②设第五节对第六节车厢的作用力为T ,对第六、七两节车厢进行受力分析,水平方向受力如图所示,由牛顿第二定律得26F+T -k ·2mg =2ma , ③ 联立①②③得T =-13m (vt+kg ) ④ 其中“-”表示实际作用力与图示方向相反,即与列车运动相反. (2)列车匀速运动时,对整体由平衡条件得F ′-k ·7mg =0 ⑤设第六节车厢有动力时,第五、六节车厢间的作用力为T 1,则有:26F '+T 1-k ·2mg =0 ⑥ 第六节车厢失去动力时,仍保持列车匀速运动,则总牵引力不变,设此时第五、六节车厢间的作用力为T 2, 则有:5F '+T 2-k ·2mg =0, ⑦ 联立⑤⑥⑦得T 1=-13kmg T 2=35kmg 因此作用力变化ΔT =T 2-T 1=1415kmg5.在水平长直的轨道上,有一长度为L 的平板车在外力控制下始终保持速度v 0做匀速直线运动.某时刻将一质量为m 的小滑块轻放到车面的中点,滑块与车面间的动摩擦因数为μ,此时调节外力,使平板车仍做速度为v 0的匀速直线运动.(1)若滑块最终停在小车上,滑块和车之间因为摩擦产生的内能为多少?(结果用m ,v 0表示)(2)已知滑块与车面间动摩擦因数μ=0.2,滑块质量m =1kg ,车长L =2m ,车速v 0=4m/s ,取g =10m/s 2,当滑块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力F ,要保证滑块不能从车的左端掉下,恒力F 大小应该满足什么条件? 【答案】(1)2012m v (2)6F N ≥【解析】解:根据牛顿第二定律,滑块相对车滑动时的加速度mga g mμμ==滑块相对车滑动的时间:0v t a=滑块相对车滑动的距离2002v s v t g=-滑块与车摩擦产生的内能Q mgs μ= 由上述各式解得2012Q mv =(与动摩擦因数μ无关的定值) (2)设恒力F 取最小值为1F ,滑块加速度为1a ,此时滑块恰好达到车的左端,则: 滑块运动到车左端的时间011v t a = 由几何关系有:010122v t Lv t -= 由牛顿定律有:11F mg ma μ+= 联立可以得到:10.5s t=,16F N =则恒力F 大小应该满足条件是:6F N ≥.6.某天,张叔叔在上班途中沿人行道向一公交车站走去,发现一辆公交车正从身旁的平直公路驶过,此时,张叔叔的速度是1m/s ,公交车的速度是15m/s ,他们距车站的距离为50m .假设公交车在行驶到距车站25m 处开始刹车.刚好到车站停下,停车10s 后公交车又启动向前开去.张叔叔的最大速度是6m/s ,最大起跑加速度为2.5m/s 2,为了安全乘上该公交车,他用力向前跑去,求:(1)公交车刹车过程视为匀减速运动,其加速度大小是多少. (2)分析张叔叔能否在该公交车停在车站时安全上车. 【答案】(1)4.5m/s 2 (2)能 【解析】试题分析:(1)公交车的加速度221110 4.5/2v a m s x -==- 所以其加速度大小为24.5/m s (2)汽车从相遇处到开始刹车时用时:11153x x t s v -==汽车刹车过程中用时:1210103v t s a -== 张叔叔以最大加速度达到最大速度用时:32322v v t s a -== 张叔叔加速过程中的位移:2323·72v v x t m +== 以最大速度跑到车站的时间243437.26x x t s s v -==≈ 因341210t t t t s +<++,张叔叔可以在汽车还停在车站时安全上车. 考点:本题考查了牛顿第二定律、匀变速直线运动的规律.7.2019年1月3日10时26分.中国嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面南极艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内。
高考物理一轮复习牛顿运动定律专项训练(附答案)
高考物理一轮复习牛顿运动定律专项训练(附答案)牛顿运动定律包括牛顿第一运动定律、牛顿第二运动定律和牛顿第三运动定律三条定律,由艾萨克牛顿在1687年于«自然哲学的物理原理»一书中总结提出。
以下是力的分解与分解专项训练,请考生仔细练习。
一、选择题(此题共10小题,每题6分,共60分)1. [2021衡水中学调研]以下说法中正确的选项是()A. 牛顿第一定律提醒了一切物体都具有惯性B. 速度大的物体惯性大,速度小的物体惯性小C. 力是维持物体运动的缘由D. 做曲线运动的质点,假定将一切外力都撤去,那么该质点仍能够做曲线运动解析:牛顿第一定律提醒了一切物体都具有惯性,质量是惯性大小的量度,惯性与速度有关,选项A正确,选项B错误;力不是维持物体运动的缘由,力是发生减速度的缘由,选项C错误;做曲线运动的质点,假定将一切外力都撤去,那么该质点将做匀速直线运动,选项D错误。
答案:A2. 关于惯性,以下说法中正确的选项是()A. 磁悬浮列车能高速行驶是由于列车浮起后惯性小了B. 卫星内的仪器由于完全失重惯性消逝了C. 铁饼运发动在掷出铁饼前快速旋转可增大铁饼的惯性,使铁饼飞得更远D. 月球上物体的重力只要在空中上的1/6,但是惯性没有变化解析:惯性只与质量有关,与速度有关,A、C错误;失重或重力减速度发作变化时,物体质量不变,惯性不变,所以B 错误D正确。
答案:D3. 关于力和运动的关系,以下说法正确的选项是()A. 物体受力才会运动B. 力使物体的运动形状发作改动C. 中止用力,运动的物体就会中止D. 力是物体坚持运动或匀速直线运动形状的缘由解析:由牛顿第一定律可知,力的作用不是使物体运动,而是使物体的运动形状改动。
假设物体原来的形状是运动的,不受力仍将永远运动下去,即物体的运动不需求力来维持,因此A、C错误,B正确。
物体坚持运动或匀速直线运动形状,是物体不受力时的运动规律,并不是力作用的结果,因此D 错误。
最新高考物理牛顿运动定律题20套(带答案)
最新高考物理牛顿运动定律题20套(带答案)一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.利用弹簧弹射和传送带可以将工件运送至高处。
如图所示,传送带与水平方向成37度角,顺时针匀速运动的速度v =4m/s 。
B 、C 分别是传送带与两轮的切点,相距L =6.4m 。
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v 0=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/s 2,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。
【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:2P 01sin 37cos372E mgx mgx mv μ︒︒=++解得:E p =42J(2)工件在减速到与传送带速度相等的过程中,加速度为a 1,由牛顿第二定律得:1sin 37cos37mg mg ma μ︒︒+=解得:a 1=10m/s 2工件与传送带共速需要时间为:011v vt a -= 解得:t 1=0.4s工件滑行位移大小为:220112v v x a -=解得:1 2.4x m L =<因为tan 37μ︒<,所以工件将沿传送带继续减速上滑,在继续上滑过程中加速度为a 2,则有:2sin 37cos37mg mg ma μ︒︒-=解得:a 2=2m/s 2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:22vt a =解得:t 2=2s工件滑行位移大小为:23?1n n n n n 解得:x 2=4m工件运动到C 点时速度恰好为零,故假设成立。
高考物理牛顿运动定律解题技巧讲解及练习题(含答案)
高考物理牛顿运动定律解题技巧讲解及练习题(含答案)一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.利用弹簧弹射和传送带可以将工件运送至高处。
如图所示,传送带与水平方向成37度角,顺时针匀速运动的速度v =4m/s 。
B 、C 分别是传送带与两轮的切点,相距L =6.4m 。
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v 0=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/s 2,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。
【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:2P 01sin 37cos372E mgx mgx mv μ︒︒=++解得:E p =42J(2)工件在减速到与传送带速度相等的过程中,加速度为a 1,由牛顿第二定律得:1sin 37cos37mg mg ma μ︒︒+=解得:a 1=10m/s 2工件与传送带共速需要时间为:011v vt a -= 解得:t 1=0.4s工件滑行位移大小为:220112v v x a -=解得:1 2.4x m L =<因为tan 37μ︒<,所以工件将沿传送带继续减速上滑,在继续上滑过程中加速度为a 2,则有:2sin 37cos37mg mg ma μ︒︒-=解得:a 2=2m/s 2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:22vt a =解得:t 2=2s工件滑行位移大小为:23?1n n n n n 解得:x 2=4m工件运动到C 点时速度恰好为零,故假设成立。
高考物理牛顿运动定律题20套(带答案)及解析
高考物理牛顿运动定律题20套(带答案)及解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.如图所示,质量M=0.4kg的长木板静止在光滑水平面上,其右侧与固定竖直挡板问的距离L=0.5m,某时刻另一质量m=0.1kg的小滑块(可视为质点)以v0=2m/s的速度向右滑上长木板,一段时间后长木板与竖直挡板发生碰撞,碰撞过程无机械能损失。
已知小滑块与长木板间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g=10m/s2,小滑块始终未脱离长木板。
求:(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:长木板位移:解得:两者达相同速度时长木板还没有碰竖直挡板解得:(2)长木板碰竖直挡板后,小滑块和长木板水平方向动量守恒:最终两者的共同速度:小滑块和长木板相对静止时,小滑块距长木板左端的距离:2.如图所示,足够长的木板与水平地面间的夹角θ可以调节,当木板与水平地面间的夹角为37°时,一小物块(可视为质点)恰好能沿着木板匀速下滑.若让该物块以大小v0=10m/s的初速度从木板的底端沿木板上滑,随着θ的改变,物块沿木板滑行的距离x将发生变化.取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.(1)求物块与木板间的动摩擦因数μ;(2)当θ满足什么条件时,物块沿木板向上滑行的距离最小,并求出该最小距离. 【答案】(1) 0.75(2) 4m 【解析】 【详解】(1)当θ=37°时,设物块的质量为m ,物块所受木板的支持力大小为F N ,对物块受力分析,有:mg sin37°=μF N F N -mg cos37°=0 解得:μ=0.75(2)设物块的加速度大小为a ,则有:mg sin θ+μmg cos θ=ma 设物块的位移为x ,则有:v 02=2ax解得:()202sin cos v x g θμθ=+令tan α=μ,可知当α+θ=90°,即θ=53°时x 最小 最小距离为:x min =4m3.我国的动车技术已达世界先进水平,“高铁出海”将在我国“一带一路”战略构想中占据重要一席.所谓的动车组,就是把带动力的动力车与非动力车按照预定的参数组合在一起.某中学兴趣小组在模拟实验中用4节小动车和4节小拖车组成动车组,总质量为m=2kg ,每节动车可以提供P 0=3W 的额定功率,开始时动车组先以恒定加速度21/a m s =启动做匀加速直线运动,达到额定功率后保持功率不变再做变加速直线运动,直至动车组达到最大速度v m =6m/s 并开始匀速行驶,行驶过程中所受阻力恒定,求: (1)动车组所受阻力大小和匀加速运动的时间;(2)动车组变加速运动过程中的时间为10s ,求变加速运动的位移. 【答案】(1)2N 3s (2)46.5m 【解析】(1)动车组先匀加速、再变加速、最后匀速;动车组匀速运动时,根据P=Fv 和平衡条件求解摩擦力,再利用P=Fv 求出动车组恰好达到额定功率的速度,即匀加速的末速度,再利用匀变速直线运动的规律即可求出求匀加速运动的时间;(2)对变加速过程运用动能定理,即可求出求变加速运动的位移.(1)设动车组在运动中所受阻力为f ,动车组的牵引力为F ,动车组以最大速度匀速运动时:F=动车组总功率:m P Fv =,因为有4节小动车,故04P P = 联立解得:f=2N设动车组在匀加速阶段所提供的牵引力为Fʹ,匀加速运动的末速度为v ' 由牛顿第二定律有:F f ma '-=动车组总功率:P F v ='',运动学公式:1v at '= 解得匀加速运动的时间:13t s =(2)设动车组变加速运动的位移为x ,根据动能定理:221122m Pt fx mv mv =-'- 解得:x=46.5m4.如图所示,质量为M=0.5kg 的物体B 和质量为m=0.2kg 的物体C ,用劲度系数为k=100N/m 的竖直轻弹簧连在一起.物体B 放在水平地面上,物体C 在轻弹簧的上方静止不动.现将物体C 竖直向下缓慢压下一段距离后释放,物体C 就上下做简谐运动,且当物体C 运动到最高点时,物体B 刚好对地面的压力为0.已知重力加速度大小为g=10m/s 2.试求:①物体C 做简谐运动的振幅;②当物体C 运动到最低点时,物体C 的加速度大小和此时物体B 对地面的压力大小. 【答案】①0.07m ②35m/s 2 14N 【解析】 【详解】①物体C 放上之后静止时:设弹簧的压缩量为0x . 对物体C ,有:0mg kx = 解得:0x =0.02m设当物体C 从静止向下压缩x 后释放,物体C 就以原来的静止位置为平衡位置上下做简谐运动,振幅A =x当物体C 运动到最高点时,对物体B ,有:0()Mg k A x =- 解得:A =0.07m②当物体C 运动到最低点时,设地面对物体B 的支持力大小为F ,物体C 的加速度大小为a .对物体C ,有:0()k A x mg ma +-= 解得:a =35m/s 2对物体B ,有:0()F Mg k A x =++解得:F=14N所以物体B对地面的压力大小为14N5.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。
高考物理牛顿运动定律答题技巧及练习题(含答案)
高考物理牛顿运动定律答题技巧及练习题(含答案)一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.如图所示,一足够长木板在水平粗糙面上向右运动。
某时刻速度为v 0=2m/s ,此时一质量与木板相等的小滑块(可视为质点)以v 1=4m/s 的速度从右侧滑上木板,经过1s 两者速度恰好相同,速度大小为v 2=1m/s ,方向向左。
重力加速度g =10m/s 2,试求:(1)木板与滑块间的动摩擦因数μ1 (2)木板与地面间的动摩擦因数μ2(3)从滑块滑上木板,到最终两者静止的过程中,滑块相对木板的位移大小。
【答案】(1)0.3(2)120(3)2.75m 【解析】 【分析】(1)对小滑块根据牛顿第二定律以及运动学公式进行求解; (2)对木板分析,先向右减速后向左加速,分过程进行分析即可; (3)分别求出二者相对地面位移,然后求解二者相对位移; 【详解】(1)对小滑块分析:其加速度为:2221114/3/1v v a m s m s t --===-,方向向右 对小滑块根据牛顿第二定律有:11mg ma μ-=,可以得到:10.3μ=;(2)对木板分析,其先向右减速运动,根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到:1212v mg mg mt μμ+⋅= 然后向左加速运动,根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到:21222v mg mg mt μμ-⋅= 而且121t t t s +== 联立可以得到:2120μ=,10.5s t =,20.5t s =; (3)在10.5s t=时间内,木板向右减速运动,其向右运动的位移为:1100.52v x t m +=⋅=,方向向右; 在20.5t s =时间内,木板向左加速运动,其向左加速运动的位移为:22200.252v x t m +=⋅=,方向向左; 在整个1t s =时间内,小滑块向左减速运动,其位移为:122.52v v x t m +=⋅=,方向向左 则整个过程中滑块相对木板的位移大小为:12 2.75x x x x m ∆=+-=。
高考物理牛顿运动定律真题汇编(含答案)
高考物理牛顿运动定律真题汇编(含答案)一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1. 如图,有一水平传送带以8m/s的速度匀速运动,现将一小物块(可视为质点)轻轻放在传送带的左端上,若物体与传送带间的动摩擦因数为0.4,已知传送带左、右端间的距离为4m , g 取10m/s2.求:(1)刚放上传送带时物块的加速度;(2)传送带将该物体传送到传送带的右端所需时间.【答案】(1) a g 4m/s2(2) t 1s【解析】【分析】先分析物体的运动情况:物体水平方向先受到滑动摩擦力,做匀加速直线运动;若传送带足够长,当物体速度与传送带相同时,物体做匀速直线运动•根据牛顿第二定律求出匀加速运动的加速度,由运动学公式求出物体速度与传送带相同时所经历的时间和位移,判断以后物体做什么运动,若匀速直线运动,再由位移公式求出时间.【详解】(1 )物块置于传动带左端时,先做加速直线运动,受力分析,由牛顿第二定律得:mg ma代入数据得:a g 4m/s2(2 )设物体加速到与传送带共速时运动的位移为S o根据运动学公式可得:2as0 v22运动的位移:§ —8 4m2at,则有则物块从传送带左端到右端全程做匀加速直线运动,设经历时间为2解得t 1s【点睛】物体在传送带运动问题,关键是分析物体的受力情况,来确定物体的运动情况,有利于培养学生分析问题和解决问题的能力.2. 四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来越广泛的应用. 一架质量m=2 kg的无人机,其动力系统所能提供的最大升力F=36N,运动过程中所受空气阻力大小恒为f=4 N. (g取10 m/s2)(1) 无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞.求在t=5s时离地面的高度h;(2) 当无人机悬停在距离地面高度H=100m处,由于动力设备故障,无人机突然失去升力而坠落•求无人机坠落到地面时的速度V;(3) 接(2)问,无人机坠落过程中,在遥控设备的干预下,动力设备重新启动提供向上最大升力•为保证安全着地(到达地面时速度为零),求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t i.5亦【答案】(1) 75m (2) 40m/s (3) 口s3【解析】【分析】【详解】(1 )由牛顿第二定律F- mg - f=ma代入数据解得a=6m/s2代入数据解得h=75m.(2)下落过程中mg- f=ma i 代入数据解得「:t「一落地时速度v2=2a i H,代入数据解得v=40m/s(3 )恢复升力后向下减速运动过程F-mg+f=ma2代入数据解得-「「亠2 2设恢复升力时的速度为V m,则有「丄''由V m=a i t l代入数据解得3. 如图所示,在光滑水平面上有一段质量不计,长为6m的绸带,在绸带的中点放有两个紧靠着可视为质点的小滑块A、B,现同时对A、B两滑块施加方向相反,大小均为F=12N的水平拉力,并开始计时.已知A滑块的质量mA=2kg, B滑块的质量mB=4kg, A、B滑块与绸带之间的动摩擦因素均为卩=0.5 A、B两滑块与绸带之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计绸带的伸长,求:(1)t=0时刻,A、B两滑块加速度的大小;(2)0到3s时间内,滑块与绸带摩擦产生的热量.【答案】⑴印1%2& 0・5%2 ;(2)30J【解析】【详解】(1)A滑块在绸带上水平向右滑动,受到的滑动摩擦力为f A ,水平运动,则竖直方向平衡:N A mg , f A N A ;解得:f A mg ①A滑块在绸带上水平向右滑动,0时刻的加速度为a!,由牛顿第二定律得: F f A m A a,――②B滑块和绸带一起向左滑动,0时刻的加速度为a2由牛顿第二定律得: F f B m B a2――③;2 2联立①②③解得:a 1m /s , a20.5m /s ;(2)A滑块经t滑离绸带,此时A、B滑块发生的位移分别为X i和X2Lx, x221 .2x, a,t22X2 a2t2代入数据解得:x, 2m , x2 1m, t 2s2秒时A滑块离开绸带,离开绸带后A在光滑水平面上运动,B和绸带也在光滑水平面上运动,不产生热量,3秒时间内因摩擦产生的热量为:Q f A x1x2代入数据解得:Q 30J .4•滑雪者为什么能在软绵绵的雪地中高速奔驰呢?其原因是白雪内有很多小孔,小孔内充满空气•当滑雪板压在雪地时会把雪内的空气逼出来,在滑雪板与雪地间形成一个暂时的气垫”从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦•然而当滑雪板对雪地速度较小时,与雪地接触时间超过某一值就会陷下去,使得它们间的摩擦力增大•假设滑雪者的速度超过 4 m/s 时,滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由0.25变为烬=0.125 .一滑雪者从倾角为0= 37°勺坡顶A由静止开始自由下滑,滑至坡底B(B处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平雪地,最后停在C处,如图所示•不计空气阻力,坡长为 1 = 26 m, g取10 m/s2, sin37 = 0.6, cos 37 = 0.8.求:(1) 滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化经历的时间;(2) 滑雪者到达B处的速度;(3) 滑雪者在水平雪地上运动的最大距离.【答案】1s 卜护詞99.2m【解析】【分析】由牛顿第二定律分别求出动摩擦因数恒变化前后的加速度,再由运动学知识可求解速度位移和时间.【详解】m^s[n ff-/Zjm^cos 0(1)由牛顿第二定律得滑雪者在斜坡的加速度:a仁甜=4m/s2解得滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间:t= =1sII⑵由静止到动摩擦因素发生变化的位移:x i=,a i t2=2mt? - 0动摩擦因数变化后,由牛顿第二定律得加速度:a2= =5m/s2m由V B2-v2=2a2(L-x i)解得滑雪者到达B处时的速度:V B=16m/s⑶设滑雪者速度由V B=16m/s减速到v i=4m/s期间运动的位移为X3,则由动能定理有:—1 1-- j - ;解得X3=96m速度由V i=4m/s减速到零期间运动的位移为X4,则由动能定理有:1 ?-^m^x A= d-^nvl;解得x 4=3.2m所以滑雪者在水平雪地上运动的最大距离为X=X3+X4=96+ 3.2=99.2m5. 如图,竖直墙面粗糙,其上有质量分别为m A =1 kg、m B =0.5 kg的两个小滑块A和B, A在B的正上方,A、B相距h=2. 25 m, A始终受一大小F1=|0 N、方向垂直于墙面的水平力作用,B 始终受一方向竖直向上的恒力F2作用.同时由静止释放A和B,经时间t=0.5 s,A、B恰相遇•已知A、B与墙面间的动摩擦因数均为口=0.2,重力加速度大小g=10m/s2.求:(1) 滑块A的加速度大小a A;(2) 相遇前瞬间,恒力F2的功率P.2【答案】(1)a A 8m/s ;(2)P 【解析】【详解】(1)A、B受力如图所示:A、B分别向下、向上做匀加速直线运动, 水平方向:F N F l竖直方向:m A g f m A a A且:f F N 对A :联立以上各式并代入数据解得:a A1 (2 )对A由位移公式得:X A c21 2对B由位移公式得:x B a B t22由位移关系得:x B h x A由速度公式得B的速度:V B a B t 对B由牛顿第二定律得:F? m B g 恒力F2的功率:P F2V B联立解得:P= 50W 8m/s2 2mBaB 50W6. 如图所示,在风洞实验室里,粗糙细杆与竖直光滑圆轨AB相切于A点,B为圆弧轨道的最高点,圆弧轨道半径R=1m,细杆与水平面之间的夹角0=37°. 一个m=2kg的小球穿在细杆上,小球与细杆间动摩擦因数尸0.3 •小球从静止开始沿杆向上运动,2s后小球刚好到达A点,此后沿圆弧轨道运动,全过程风对小球的作用力方向水平向右,大小恒定为40N.已知g=10m/s2, sin37 =0.6, cos37°=0.8.求:(1) 小球在A点时的速度大小;(2) 小球运动到B点时对轨道作用力的大小及方向.【答案】(1)8m/s (2)12N【解析】【详解】(1)对细杆上运动时的小球受力分析,据牛顿第二定律可得:Fcos mgsin (Fsin mgcos ) ma代入数据得:a 4m/s2小球在A点时的速度v A at 8m/s⑵小球沿竖直圆轨道从A到B的过程,应用动能定理得:1 2 1 2FRsin37 mgR(1 cos37 ) mv B mv A2 2解得:V B 2m/s小球在B点时,对小球受力分析,设轨道对球的力竖直向上,由牛顿第二定律知:2V Bmg F N mR解得:F N=12N,轨道对球的力竖直向上由牛顿第三定律得:小球在最高点B对轨道的作用力大小为12N,方向竖直向下.7. 如图所示,传送带水平部分x ab=0.2m,斜面部分x b(=5.5m, bc 与水平方向夹角«=37 °,一个小物体A与传送带间的动摩擦因数尸0.25,传送带沿图示方向以速率v=3m/s运动,若把物体A轻放到a处,它将被传送带送到c点,且物体A不脱离传送带,经b点时速率不变.(取g=10m/s2, sin37 =0.6)求:(1) 物块从a 运动到 (2) 物块从b 运动到 【答案】(1) 0.4s ; 【解析】 【分析】根据牛顿第二定律求出在 ab 段做匀加速直线运动的加速度,结合运动学公式求出 运动时间•到达b 点的速度小于传送带的速度,根据牛顿第二定律求出在bc 段匀加速运动的加速度,求出速度相等经历的时间,以及位移的大小,根据牛顿第二定律求出速度相等 后的加速度,结合位移时间公式求出速度相等后匀加速运动的时间,从而得出b 到c 的时间. 【详解】(1)物体A 轻放在a 处瞬间,受力分析由牛顿第二定律得:mg ma 1解得:A 与皮带共速需要发生位移:xab代入数据解得:(2)到达b 点的速度:由牛顿第二定律得:b 的时间;c 的时间. (2) 1.25s .a i2.5m/s 2故根据运动学公式,物体 2v x 共2a9m 1.8m 0.2mA 从a 运动到b : t i0.4sV b ait i1m/s 3m/s代入数据解得:a 2 8m/s 2物块在斜面上与传送带共速的位移是:N 2mg sin 37 2ma 2mg cos37 且 f 2N 22设从共速到下滑至 c 的时间为t 3,由x bcs 共1 2vt 3 a 3t 3,得2t3is综上,物块从b 运动到c 的时间为:t2t3i.25s解得 v ' =0.6m/s即物块和木板最终以 0.6m/s 的速度匀速运动. (3)物块先相对木板向右运动,此过程中物块的加速度为 时间物块和木板具有相同的速度 v','对物块受力分析:va 1t 1解得:t ,2m/s 3解得 s=0.5m ;t i 后物块相对木板向左运动,这再经 仍为a i ,对木板:F- mg Ma 32 2v V b代入数据解得: 时间为: t2因为 g sin37 6m/s > g cos37 由牛顿第二定律得: mg sin37 f 2 ma 3N 2 mg cos37,且 f 2 N 2代入数据解得:a 3 4m/s 2 2a 20.5m 5.5ma 2Vb 381s 0.25s2m/s 2,物块继续加速下滑此过程中物块相对木板前进的距离:Wi2 2& 5s 后系统动量守恒,最终达到相同速度 v ;则 mv i MV 2 m M va i ,木板的加速度为 ,经t i对木板:F mg Ma 2由运动公式: v 0 a 2t 1 t 2时间滑落,此过程中板的加速度 a 3,物块的加速度9.水平面上固定着倾角 0 =37的斜面,将质量 m=lkg 的物块A 从斜面上无初速度释放,其加速度a=3m/s 2。
2025届高考物理一轮复习资料第三章牛顿运动定律第2讲牛顿第二定律的基本应用
第2讲牛顿第二定律的基本应用学习目标 1.会用牛顿第二定律分析计算物体的瞬时加速度。
2.掌握动力学两类基本问题的求解方法。
3.知道超重和失重现象,并会对相关的实际问题进行分析。
1.2.3.4.1.思考判断(1)已知物体受力情况,求解运动学物理量时,应先根据牛顿第二定律求解加速度。
(√)(2)运动物体的加速度可根据运动速度、位移、时间等信息求解,所以加速度由运动情况决定。
(×)(3)加速度大小等于g的物体一定处于完全失重状态。
(×)(4)减速上升的升降机内的物体,物体对地板的压力大于物体的重力。
(×)(5)加速上升的物体处于超重状态。
(√)(6)物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。
(√)(7)根据物体处于超重或失重状态,可以判断物体运动的速度方向。
(×)2.(2023·江苏卷,1)电梯上升过程中,某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系,如图所示。
电梯加速上升的时段是()A.从20.0 s到30.0 sB.从30.0 s到40.0 sC.从40.0 s到50.0 sD.从50.0 s到60.0 s答案A考点一瞬时问题的两类模型两类模型例1 (多选)(2024·湖南邵阳模拟)如图1所示,两小球1和2之间用轻弹簧B相连,弹簧B与水平方向的夹角为30°,小球1的左上方用轻绳A悬挂在天花板上,绳A与竖直方向的夹角为30°,小球2的右边用轻绳C沿水平方向固定在竖直墙壁上。
两小球均处于静止状态。
已知重力加速度为g,则()图1A.球1和球2的质量之比为1∶2B.球1和球2的质量之比为2∶1C.在轻绳A突然断裂的瞬间,球1的加速度大小为3gD.在轻绳A突然断裂的瞬间,球2的加速度大小为2g答案BC解析对小球1、2受力分析如图甲、乙所示,根据平衡条件可得F B=m1g,F B sin30°=m2g,所以m1m2=21,故A错误,B正确;在轻绳A突然断裂的瞬间,弹簧弹力未来得及变化,球2的加速度大小为0,弹簧弹力F B=m1g,对球1,由牛顿第二定律有F合=2m1g cos 30°=m1a,解得a=3g,故C正确,D错误。
高考物理牛顿运动定律及其解题技巧及练习题(含答案)含解析
高考物理牛顿运动定律及其解题技巧及练习题(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.如图所示,倾角θ的足够长的斜面上,放着两个相距L 0、质量均为m 的滑块A 和B ,滑块A 的下表面光滑,滑块B 与斜面间的动摩擦因数tan μθ=.由静止同时释放A 和B ,此后若A 、B 发生碰撞,碰撞时间极短且为弹性碰撞.已知重力加速度为g ,求:(1)A 与B 开始释放时,A 、B 的加速度A a 和B a ; (2)A 与B 第一次相碰后,B 的速率B v ;(3)从A 开始运动到两滑块第二次碰撞所经历的时间t . 【答案】(1)sin A a g θ=;0B a =(202sin gL θ3)023sin L g θ【解析】 【详解】解:(1)对B 分析:sin cos B mg mg ma θμθ-=0B a =,B 仍处于静止状态对A 分析,底面光滑,则有:mg sin A ma θ= 解得:sin A a g θ=(2) 与B 第一次碰撞前的速度,则有:202A A v a L =解得:02sin A v gL θ=所用时间由:1v A at =,解得:012sin L g t θ=对AB ,由动量守恒定律得:1A B mv mv mv =+ 由机械能守恒得:2221111222A B mv mv mv =+ 解得:100,2sin B v v gL θ==(3)碰后,A 做初速度为0的匀加速运动,B 做速度为2v 的匀速直线运动,设再经时间2t 发生第二次碰撞,则有:2212A A x a t =22B x v t =第二次相碰:A B x x = 解得:0222sin L t g θ= 从A 开始运动到两滑块第二次碰撞所经历的的时间:12t t t =+ 解得:023sin L t g θ=2.如图所示,质量M=0.5kg 的长木板A 静止在粗糙的水平地面上,质量m=0.3kg 物块B(可视为质点)以大小v 0=6m/s 的速度从木板A 的左端水平向右滑动,若木板A 与地面间的动摩擦因数μ2=0.3,物块B 恰好能滑到木板A 的右端.已知物块B 与木板A 上表面间的动摩擦因数μ1=0.6.认为各接触面间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,取g=10m/s 2.求:(1)木板A 的长度L ;(2)若把A 按放在光滑水平地面上,需要给B 一个多大的初速度,B 才能恰好滑到A 板的右端;(3)在(2)的过程中系统损失的总能量. 【答案】(1) 3m (2) 2.410/m s (3) 5.4J 【解析】 【详解】(1)A 、B 之间的滑动摩擦力大小为:11= 1.8f mg N μ= A 板与地面间的最大静摩擦力为:()22= 2.4f M m g N μ+= 由于12f f <,故A 静止不动B 向右做匀减速直线运动.到达A 的右端时速度为零,有:202v aL =11mg ma μ=解得木板A 的长度 3L m =(2)A 、B 系统水平方向动量守恒,取B v 为正方向,有 ()B mv m M v =+物块B 向右做匀减速直线运动22112B v v a s -=A 板匀加速直线运动 12mg Ma μ=2222v a s =位移关系12s s L -= 联立解得 2.410/B v m s = (3)系统损失的能量都转化为热能1Q mgL μ=解得 5.4Q J =3.如图所示,在风洞实验室里,粗糙细杆与竖直光滑圆轨AB 相切于A 点,B 为圆弧轨道的最高点,圆弧轨道半径R =1m ,细杆与水平面之间的夹角θ=37°.一个m =2kg 的小球穿在细杆上,小球与细杆间动摩擦因数μ=0.3.小球从静止开始沿杆向上运动,2s 后小球刚好到达A 点,此后沿圆弧轨道运动,全过程风对小球的作用力方向水平向右,大小恒定为40N .已知g =10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:(1)小球在A 点时的速度大小;(2)小球运动到B 点时对轨道作用力的大小及方向. 【答案】(1)8m/s (2)12N 【解析】 【详解】(1)对细杆上运动时的小球受力分析,据牛顿第二定律可得:cos sin (sin cos )F mg F mg ma θθμθθ--+=代入数据得:24m/s a =小球在A 点时的速度8m/s A v at ==(2)小球沿竖直圆轨道从A 到B 的过程,应用动能定理得:2211sin37(1cos37)22B A FR mgR mv mv -︒-+︒=- 解得:2m/s B v =小球在B 点时,对小球受力分析,设轨道对球的力竖直向上,由牛顿第二定律知:2N Bv mg F m R-=解得:F N =12N ,轨道对球的力竖直向上由牛顿第三定律得:小球在最高点B 对轨道的作用力大小为12N ,方向竖直向下.4.某种弹射装置的示意图如图所示,光滑的水平导轨MN 右端N 处于倾斜传送带理想连接,传送带长度L=15.0m ,皮带以恒定速率v=5m/s 顺时针转动,三个质量均为m=1.0kg 的滑块A 、B 、C 置于水平导轨上,B 、C 之间有一段轻弹簧刚好处于原长,滑块B 与轻弹簧连接,C 未连接弹簧,B 、C 处于静止状态且离N 点足够远,现让滑块A 以初速度v 0=6m/s 沿B 、C 连线方向向B 运动,A 与B 碰撞后粘合在一起.碰撞时间极短,滑块C 脱离弹簧后滑上倾角θ=37°的传送带,并从顶端沿传送带方向滑出斜抛落至地面上,已知滑块C 与传送带之间的动摩擦因数μ=0.8,重力加速度g=10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.(1)滑块A 、B 碰撞时损失的机械能; (2)滑块C 在传送带上因摩擦产生的热量Q ;(3)若每次实验开始时滑块A 的初速度v 0大小不相同,要使滑块C 滑离传送带后总能落至地面上的同一位置,则v 0的取值范围是什么?(结果可用根号表示) 【答案】(1)9J E ∆= (2)8J Q =03313m/s 397m/s 22v ≤≤ 【解析】试题分析:(1)A 、B 碰撞过程水平方向的动量守恒,由此求出二者的共同速度;由功能关系即可求出损失的机械能;(2)A 、B 碰撞后与C 作用的过程中ABC 组成的系统动量守恒,应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出C 与AB 分开后的速度,C 在传送带上做匀加速直线运动,由牛顿第二定律求出加速度,然后应用匀变速直线运动规律求出C 相对于传送带运动时的相对位移,由功能关系即可求出摩擦产生的热量.(3)应用动量守恒定律、能量守恒定律与运动学公式可以求出滑块A 的最大速度和最小速度.(1)A 与B 位于光滑的水平面上,系统在水平方向的动量守恒,设A 与B 碰撞后共同速度为1v ,选取向右为正方向,对A 、B 有:012mv mv = 碰撞时损失机械能()220111222E mv m v ∆=- 解得:9E J ∆=(2)设A 、B 碰撞后,弹簧第一次恢复原长时AB 的速度为B v ,C 的速度为C v 由动量守恒得:122B C mv mv mv =+由机械能守恒得:()()222111122222B C m v m v mv =+ 解得:4/c v m s =C 以c v 滑上传送带,假设匀加速的直线运动位移为x 时与传送带共速由牛顿第二定律得:210.4/a gcos gsin m s μθθ=-= 由速度位移公式得:2212C v v a x -=联立解得:x=11.25m <L 加速运动的时间为t ,有:12.5Cv v t s a -== 所以相对位移x vt x ∆=- 代入数据得: 1.25x m ∆=摩擦生热·8Q mgcos x J μθ=∆= (3)设A 的最大速度为max v ,滑块C 与弹簧分离时C 的速度为1c v ,AB 的速度为1B v ,则C 在传送带上一直做加速度为2a 的匀减速直线运动直到P 点与传送带共速则有:22212c v v a L -=根据牛顿第二定律得:2212.4/a gsin gcos m s θμθ=--=-联立解得:1/c v s =设A 的最小速度为min v ,滑块C 与弹簧分离时C 的速度为2C v ,AB 的速度为1B v ,则C 在传送带上一直做加速度为1a 的匀加速直线运动直到P 点与传送带共速则有:22112c v v a L -=解得:2/c v s =对A 、B 、C 和弹簧组成的系统从AB 碰撞后到弹簧第一次恢复原长的过程中 系统动量守恒,则有:112max B C mv mv mc =+ 由机械能守恒得:()()22211111122222B C m v m v mv =+解得:13/2max c v v s ==同理得:/min v s =0//s v s ≤≤5.如图甲所示,光滑水平面上有一质量为M = 1kg 的足够长木板。
物理一轮复习 专题12 牛顿运动定律的综合应用(讲)(含解析)
专题12 牛顿运动定律的综合应用1.掌握超重、失重的概念,会分析有关超重、失重的问题。
2.学会分析临界与极值问题。
3.会进行动力学多过程问题的分析.1.超重(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的情况.(2)产生条件:物体具有向上的加速度.2.失重(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况.(2)产生条件:物体具有向下的加速度.3.完全失重(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的情况称为完全失重现象.(2)产生条件:物体的加速度a=g,方向竖直向下.考点一超重与失重1.超重并不是重力增加了,失重并不是重力减小了,完全失重也不是重力完全消失了.在发生这些现象时,物体的重力依然存在,且不发生变化,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生变化).2.只要物体有向上或向下的加速度,物体就处于超重或失重状态,与物体向上运动还是向下运动无关.3.尽管物体的加速度不是在竖直方向,但只要其加速度在竖直方向上有分量,物体就会处于超重或失重状态.4.物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的,其大小等于ma。
★重点归纳★1.物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向,与速度的大小和方向没有关系.下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系。
加速度超重、失重视重Fa=0不超重、不失重F=mga的方向竖直向上超重F=m(g+a)a的方向竖直向下失重F=m(g-a)a =g ,竖直向下完全失重F =0特别提醒:不论是超重、失重、完全失重,物体的重力都不变,只是“视重”改变. 2.超重和失重现象的判断“三”技巧(1)从受力的角度判断,当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时, 物体处于超重状态,小于重力时处于失重状态,等于零时处于完全失重状态. (2)从加速度的角度判断,当物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加 速度时处于失重状态,向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态. (3)从速度变化角度判断①物体向上加速或向下减速时,超重; ②物体向下加速或向上减速时,失重.★典型案例★在升降电梯内的地板上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体重计示数为50 kg,电梯运动过程中,某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示,在这段时间内下列说法中正确的是: ( )A.晓敏同学所受的重力变小了B 。
高考物理牛顿运动定律试题(有答案和解析)
高考物理牛顿运动定律试题(有答案和解析)一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.5s 后系统动量守恒,最终达到相同速度v′,则()12mv Mv m M v +='+解得v′=0.6m/s ,即物块和木板最终以0.6m/s 的速度匀速运动.(3)物块先相对木板向右运动,此过程中物块的加速度为a 1,木板的加速度为a 2,经t 1时间物块和木板具有相同的速度v′′,对物块受力分析:1mg ma μ=对木板:2F mg Ma μ+=由运动公式:021v v a t =-''11v a t ''= 解得:113t s = 2/3v m s '=' 此过程中物块相对木板前进的距离:01122v v v s t t '-'''+=解得s=0.5m ;t 1后物块相对木板向左运动,这再经t 2时间滑落,此过程中板的加速度a 3,物块的加速度仍为a 1,对木板:3-F mg Ma μ=由运动公式:222122321122v t a t v t a t s ''⎛⎫---= ⎪⎝⎭'' 解得23t s = 故经过时间12310.91t t t s +=+=≈ 物块滑落.2.如图为高山滑雪赛道,赛道分为斜面与水平面两部分,其中斜面部分倾角为37°,斜面与水平面间可视为光滑连接。
某滑雪爱好者连滑雪板总质量为75kg (可视为质点)从赛道顶端静止开始沿直线下滑,到达斜面底端通过测速仪测得其速度为30m/s 。
然后在水平赛道上沿直线继续前进180m 静止。
假定滑雪者与斜面及水平赛道间动摩擦因数相同,滑雪者通过斜面与水平面连接处速度大小不变,重力加速度为g=10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:(1)滑雪者与赛道间的动摩擦因数;(2)滑雪者在斜面赛道上受到的合外力;(3)滑雪者在斜面滑雪赛道上运动的时间及斜面赛道的长度【答案】(1)0.25(2)300N(3)7.5s,112.5m【解析】【分析】根据匀变速直线运动的速度位移公式求出匀减速直线运动的加速度大小,根据牛顿第二定律求出滑雪者与赛道间的动摩擦因数;根据滑雪者的受力求出在斜面滑道上所受的合外力;根据牛顿第二定律求出在斜面滑道上的加速度,结合速度时间公式求出运动的时间,根据速度位移公式求出斜面赛道的长度;解:(1)水平面匀减速v2=2a2s得a2=2.5m/s2由牛顿第二定律:μmg=ma2得:μ=0.25(2) 滑雪者在斜面赛道上受到的合外力F=mg sin37°-μmg cos37°=300N(3) 根据牛顿第二定律得在斜面滑道上的加速度由得:由v2=2as得3.素有“陆地冲浪”之称的滑板运动已深受广大青少年喜爱。
高考物理牛顿运动定律的应用题20套(带答案)
高考物理牛顿运动定律的应用题20套(带答案)一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用1.一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块,在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为4.5m ,如图(a )所示.0t =时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至1t s =时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短).碰撞前后木板速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块始终未离开木板.已知碰撞后1s 时间内小物块的v t -图线如图(b )所示.木板的质量是小物块质量的15倍,重力加速度大小g 取10m/s 2.求(1)木板与地面间的动摩擦因数1μ及小物块与木板间的动摩擦因数2μ; (2)木板的最小长度;(3)木板右端离墙壁的最终距离.【答案】(1)10.1μ=20.4μ=(2)6m (3)6.5m 【解析】(1)根据图像可以判定碰撞前木块与木板共同速度为v 4m/s = 碰撞后木板速度水平向左,大小也是v 4m/s =木块受到滑动摩擦力而向右做匀减速,根据牛顿第二定律有24/0/1m s m sg sμ-=解得20.4μ=木板与墙壁碰撞前,匀减速运动时间1t s =,位移 4.5x m =,末速度v 4m/s = 其逆运动则为匀加速直线运动可得212x vt at =+ 带入可得21/a m s =木块和木板整体受力分析,滑动摩擦力提供合外力,即1g a μ= 可得10.1μ=(2)碰撞后,木板向左匀减速,依据牛顿第二定律有121()M m g mg Ma μμ++= 可得214/3a m s =对滑块,则有加速度224/a m s =滑块速度先减小到0,此时碰后时间为11t s = 此时,木板向左的位移为2111111023x vt a t m =-=末速度18/3v m s =滑块向右位移214/022m s x t m +== 此后,木块开始向左加速,加速度仍为224/a m s =木块继续减速,加速度仍为214/3a m s =假设又经历2t 二者速度相等,则有22112a t v a t =- 解得20.5t s =此过程,木板位移2312121726x v t a t m =-=末速度31122/v v a t m s =-= 滑块位移24221122x a t m == 此后木块和木板一起匀减速.二者的相对位移最大为13246x x x x x m ∆=++-= 滑块始终没有离开木板,所以木板最小的长度为6m(3)最后阶段滑块和木板一起匀减速直到停止,整体加速度211/a g m s μ==位移23522v x m a==所以木板右端离墙壁最远的距离为135 6.5x x x m ++= 【考点定位】牛顿运动定律【名师点睛】分阶段分析,环环相扣,前一阶段的末状态即后一阶段的初始状态,认真沉着,不急不躁2.如图所示,水平面与倾角θ=37°的斜面在B 处平滑相连,水平面上A 、B 两点间距离s 0=8 m .质量m =1 kg 的物体(可视为质点)在F =6.5 N 的水平拉力作用下由A 点从静止开始运动,到达B 点时立即撤去F ,物体将沿粗糙斜面继续上滑(物体经过B 处时速率保持不变).已知物体与水平面及斜面间的动摩擦因数μ均为0.25.(g 取10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:(1)物体在水平面上运动的加速度大小a 1; (2)物体运动到B 处的速度大小v B ; (3)物体在斜面上运动的时间t .【答案】(1)4m/s 2 (2)8m/s (3)2.4s 【解析】 【分析】(1)在水平面上,根据牛顿第二定律求出加速度;(2)根据速度位移公式求出B 点的速度;(3)物体在斜面上先向上减速,再反向加速度,求出这两段的时间,即为物体在斜面上的总时间. 【详解】(1)在水平面上,根据牛顿第二定律得:1F mg ma μ-=代及数据解得:214/a m s =(2)根据运动学公式:2102B v a s =代入数据解得:8/B v m s =(3)物体在斜面上向上做匀减速直线运动过程中,根据牛顿第二定律得:23737mgsin mgcos ma μ︒+︒=①物体沿斜面向上运动的时间:22Bv t a =② 物体沿斜面向上运动的最大位移为:222212s a t = ③因3737mgsin mgcos μ︒>︒,物体运动到斜面最高点后将沿斜面向下做初速度为0的匀加速直线运动根据牛顿第二定律得:33737mgsin mgcos ma μ︒-︒=④ 物体沿斜面下滑的时间为:223312s a t =⑤ 物体在斜面上运动的时间:23t t t =+⑥联立方程①-⑥代入数据解得:()2312 2.4t t t s s =+=+≈ 【点睛】本题主要考查了牛顿第二定律及运动学基本公式的直接应用,注意第二问求的是在斜面上的总时间,不是上滑时间.3.如图所示,倾角α=30°的足够长传送带上有一长L=1.0m ,质量M=0.5kg 的薄木板,木板的最右端叠放质量为m=0.3kg 的小木块.对木板施加一沿传送带向上的恒力F ,同时让传送带逆时针转动,运行速度v=1.0m/s 。
高考物理牛顿运动定律题20套(带答案)
高考物理牛顿运动定律题20套(带答案)一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.如图所示,传送带的倾角θ=37°,上、下两个轮子间的距离L=3m ,传送带以v 0=2m/s 的速度沿顺时针方向匀速运动.一质量m=2kg 的小物块从传送带中点处以v 1=1m/s 的初速度沿传送带向下滑动.已知小物块可视为质点,与传送带间的动摩擦因数μ=0.8,小物块在传送带上滑动会留下滑痕,传送带两个轮子的大小忽略不计,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g 取10m/s 2.求(1)小物块沿传送带向下滑动的最远距离及此时小物块在传送带上留下的滑痕的长度. (2)小物块离开传送带时的速度大小. 【答案】(1)1.25m;6m (2)55/5m s 【解析】 【分析】 【详解】(1)由题意可知0.8tan 370.75μ=>=o ,即小物块所受滑动摩擦力大于重力沿传送带向下的分力sin 37mg o,在传送带方向,对小物块根据牛顿第二定律有:cos37sin 37mg mg ma μ-=o o解得:20.4/a m s =小物块沿传送带向下做匀减速直线运动,速度为0时运动到最远距离1x ,假设小物块速度为0时没有滑落,根据运动公式有:2112v x a=解得:1 1.25x m =,12Lx <,小物块没有滑落,所以沿传送带向下滑动的最远距离1 1.25x m =小物块向下滑动的时间为11=v t a传送带运动的距离101s v t = 联立解得15s m =小物块相对传送带运动的距离11x s x ∆=+解得: 6.25x m ∆=,因传送带总长度为26L m =,所以传送带上留下的划痕长度为6m ; (2)小物块速度减小为0后,加速度不变,沿传送带向上做匀加速运动 设小物块到达传送带最上端时的速度大小为2v 假设此时二者不共速,则有:22122L v a x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭解得:255/v m s =20v v <,即小物块还没有与传送带共速,因此,小物块离开传送带时的速度大小为55/m s .2.如图甲所示,一长木板静止在水平地面上,在0t =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1m kg =,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止()210/g m s=,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.()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1212mg mg ma μμ-=; 11m v a t =;木板和物块相对静止,共同减速过程中,由牛顿第二定律得2222mg ma μ⋅=; 220m v a t =-;由图象可知,2/m v m s =,11t s =,20.8t s = 联立解得10.7μ=()2小物块减速过程中,有:13mg ma μ=; 031m v v a t =-;在整个过程中,由系统的能量守恒得2012Q mv = 联立解得40.5Q J =【点睛】本题考查了两体多过程问题,分析清楚物体的运动过程是正确解题的关键,也是本题的易错点,分析清楚运动过程后,应用加速度公式、牛顿第二定律、运动学公式即可正确解题.3.四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来越广泛的应用.一架质量m =2 kg 的无人机,其动力系统所能提供的最大升力F =36 N ,运动过程中所受空气阻力大小恒为f =4 N .(g 取10 m /s 2)(1)无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞.求在t =5s 时离地面的高度h ; (2)当无人机悬停在距离地面高度H =100m 处,由于动力设备故障,无人机突然失去升力而坠落.求无人机坠落到地面时的速度v ;(3)接(2)问,无人机坠落过程中,在遥控设备的干预下,动力设备重新启动提供向上最大升力.为保证安全着地(到达地面时速度为零),求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t 1.【答案】(1)75m (2)40m/s (355s 【解析】 【分析】 【详解】(1)由牛顿第二定律 F ﹣mg ﹣f=ma 代入数据解得a=6m/s 2上升高度代入数据解得 h=75m . (2)下落过程中 mg ﹣f=ma 1 代入数据解得落地时速度 v 2=2a 1H , 代入数据解得 v=40m/s(3)恢复升力后向下减速运动过程 F ﹣mg+f=ma 2 代入数据解得设恢复升力时的速度为v m ,则有由 v m =a 1t 1 代入数据解得.4.如图,竖直墙面粗糙,其上有质量分别为m A =1 kg 、m B =0.5 kg 的两个小滑块A 和B ,A 在B 的正上方,A 、B 相距h =2. 25 m ,A 始终受一大小F 1=l0 N 、方向垂直于墙面的水平力作用,B 始终受一方向竖直向上的恒力F 2作用.同时由静止释放A 和B ,经时间t =0.5 s ,A 、B 恰相遇.已知A 、B 与墙面间的动摩擦因数均为μ=0.2,重力加速度大小g =10 m/s 2.求:(1)滑块A 的加速度大小a A ; (2)相遇前瞬间,恒力F 2的功率P .【答案】(1)2A 8m/s a =;(2)50W P =【解析】 【详解】(1)A 、B 受力如图所示:A 、B 分别向下、向上做匀加速直线运动,对A : 水平方向:N 1F F = 竖直方向:A A A m g f m a -= 且:N f F μ=联立以上各式并代入数据解得:2A 8m/s a =(2)对A 由位移公式得:212A A x a t = 对B 由位移公式得:212B B x a t =由位移关系得:B A x h x =- 由速度公式得B 的速度:B B v a t = 对B 由牛顿第二定律得:2B B B F m g m a -= 恒力F 2的功率:2B P F v = 联立解得:P =50W5.如图所示,水平面上AB 间有一长度x=4m 的凹槽,长度为L=2m 、质量M=1kg 的木板静止于凹槽右侧,木板厚度与凹槽深度相同,水平面左侧有一半径R=0.4m 的竖直半圆轨道,右侧有一个足够长的圆弧轨道,A 点右侧静止一质量m1=0.98kg 的小木块.射钉枪以速度v 0=100m/s 射出一颗质量m0=0.02kg 的铁钉,铁钉嵌在木块中并滑上木板,木板与木块间动摩擦因数μ=0.05,其它摩擦不计.若木板每次与A 、B 相碰后速度立即减为0,且与A 、B 不粘连,重力加速度g=10m/s 2.求:(1)铁钉射入木块后共同的速度v ;(2)木块经过竖直圆轨道最低点C 时,对轨道的压力大小F N; (3)木块最终停止时离A 点的距离s.【答案】(1)2/v m s = (2)12.5N F N = (3) 1.25L m ∆= 【解析】(1) 设铁钉与木块的共同速度为v ,取向左为正方向,根据动量守恒定律得:0001()m v m m v =+解得:2m v s =;(2) 木块滑上薄板后,木块的加速度210.5m a g s μ==,且方向向右板产生的加速度220.5mgma s Mμ==,且方向向左设经过时间t ,木块与木板共同速度v 运动则:12v a t a t -=此时木块与木板一起运动的距离等于木板的长度22121122x vt a t a t L ∆=--=故共速时,恰好在最左侧B 点,此时木块的速度11m v v a t s'=-=木块过C 点时对其产生的支持力与重力的合力提供向心力,则:'2N v F mg m R-=代入相关数据解得:F N =12.5N.由牛顿第三定律知,木块过圆弧C 点时对C 点压力为12.5N ; (3) 木块还能上升的高度为h ,由机械能守恒有:201011()()2m m v m m gh +=+ 0.050.4h m m =<木块不脱离圆弧轨道,返回时以1m/s 的速度再由B 处滑上木板,设经过t 1共速,此时木板的加速度方向向右,大小仍为a 2,木块的加速度仍为a 1, 则:21121v a t a t -=,解得:11t s = 此时2211121110.522x v t a t a t m ∆=--='' 3210.5m v v at s=-=碰撞后,v 薄板=0,木块以速度v 3=0.5m/s 的速度向右做减速运动 设经过t 2时间速度为0,则3211v t s a == 2322210.252x v t a t m =-=故ΔL=L ﹣△x'﹣x=1.25m即木块停止运动时离A 点1.25m 远.6.某种弹射装置的示意图如图所示,光滑的水平导轨MN 右端N 处于倾斜传送带理想连接,传送带长度L=15.0m ,皮带以恒定速率v=5m/s 顺时针转动,三个质量均为m=1.0kg 的滑块A 、B 、C 置于水平导轨上,B 、C 之间有一段轻弹簧刚好处于原长,滑块B 与轻弹簧连接,C 未连接弹簧,B 、C 处于静止状态且离N 点足够远,现让滑块A 以初速度v 0=6m/s 沿B 、C 连线方向向B 运动,A 与B 碰撞后粘合在一起.碰撞时间极短,滑块C 脱离弹簧后滑上倾角θ=37°的传送带,并从顶端沿传送带方向滑出斜抛落至地面上,已知滑块C 与传送带之间的动摩擦因数μ=0.8,重力加速度g=10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.(1)滑块A 、B 碰撞时损失的机械能; (2)滑块C 在传送带上因摩擦产生的热量Q ;(3)若每次实验开始时滑块A 的初速度v 0大小不相同,要使滑块C 滑离传送带后总能落至地面上的同一位置,则v 0的取值范围是什么?(结果可用根号表示) 【答案】(1)9J E ∆= (2)8J Q =03313m/s 397m/s 22v ≤≤ 【解析】试题分析:(1)A 、B 碰撞过程水平方向的动量守恒,由此求出二者的共同速度;由功能关系即可求出损失的机械能;(2)A 、B 碰撞后与C 作用的过程中ABC 组成的系统动量守恒,应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出C 与AB 分开后的速度,C 在传送带上做匀加速直线运动,由牛顿第二定律求出加速度,然后应用匀变速直线运动规律求出C 相对于传送带运动时的相对位移,由功能关系即可求出摩擦产生的热量.(3)应用动量守恒定律、能量守恒定律与运动学公式可以求出滑块A 的最大速度和最小速度.(1)A 与B 位于光滑的水平面上,系统在水平方向的动量守恒,设A 与B 碰撞后共同速度为1v ,选取向右为正方向,对A 、B 有:012mv mv = 碰撞时损失机械能()220111222E mv m v ∆=- 解得:9E J ∆=(2)设A 、B 碰撞后,弹簧第一次恢复原长时AB 的速度为B v ,C 的速度为C v 由动量守恒得:122B C mv mv mv =+ 由机械能守恒得:()()222111122222B C m v m v mv =+ 解得:4/c v m s =C 以c v 滑上传送带,假设匀加速的直线运动位移为x 时与传送带共速由牛顿第二定律得:210.4/a gcos gsin m s μθθ=-= 由速度位移公式得:2212C v v a x -=联立解得:x=11.25m <L 加速运动的时间为t ,有:12.5Cv v t s a -== 所以相对位移x vt x ∆=- 代入数据得: 1.25x m ∆=摩擦生热·8Q mgcos x J μθ=∆= (3)设A 的最大速度为max v ,滑块C 与弹簧分离时C 的速度为1c v ,AB 的速度为1B v ,则C 在传送带上一直做加速度为2a 的匀减速直线运动直到P 点与传送带共速则有:22212c v v a L -=根据牛顿第二定律得:2212.4/a gsin gcos m s θμθ=--=-联立解得:1/c v s =设A 的最小速度为min v ,滑块C 与弹簧分离时C 的速度为2C v ,AB 的速度为1B v ,则C 在传送带上一直做加速度为1a 的匀加速直线运动直到P 点与传送带共速则有:22112c v v a L -=解得:2/c v s =对A 、B 、C 和弹簧组成的系统从AB 碰撞后到弹簧第一次恢复原长的过程中 系统动量守恒,则有:112max B C mv mv mc =+ 由机械能守恒得:()()22211111122222B C m v m v mv =+解得:13/2max c v v s ==同理得:/min v s =0//s v s ≤≤7.如图甲所示,质量为m=2kg 的物体置于倾角为θ=37°的足够长的固定斜面上,t=0时刻对物体施以平行于斜面向上的拉力F ,t 1=0.5s 时撤去该拉力,整个过程中物体运动的速度与时间的部分图象如图乙所示,不计空气阻力,g=10m /s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ (2)拉力F 的大小(3)物体沿斜面向上滑行的最大距离s . 【答案】(1)μ=0.5 (2) F =15N (3)s =7.5m 【解析】 【分析】由速度的斜率求出加速度,根据牛顿第二定律分别对拉力撤去前、后过程列式,可拉力和物块与斜面的动摩擦因数为 μ.根据v-t 图象面积求解位移. 【详解】(1)由图象可知,物体向上匀减速时加速度大小为:2210510/10.5a m s -==- 此过程有:mgs inθ+μmgcosθ=ma 2 代入数据解得:μ=0.5(2)由图象可知,物体向上匀加速时加速度大小为:a 1=210/0.5m s =20m/s 2 此过程有:F-mgsinθ-μmgcosθ=ma 1 代入数据解得:F=60N(3)由图象可知,物体向上滑行时间1.5s ,向上滑行过程位移为:s =12×10×1.5=7.5m 【点睛】本题首先挖掘速度图象的物理意义,由斜率求出加速度,其次求得加速度后,由牛顿第二定律求解物体的受力情况.8.一长木板静止在水平地面上,木板长5l m =,小茗同学站在木板的左端,也处于静止状态,现小茗开始向右做匀加速运动,经过2s 小茗从木板上离开,离开木板时小茗的速度为v=4m/s ,已知木板质量M =20kg ,小茗质量m =50kg ,g 取10m/s 2,求木板与地面之间的动摩擦因数μ(结果保留两位有效数字).【答案】0.13 【解析】 【分析】对人分析,由速度公式求得加速度,由牛顿第二定律求人受到木板的摩擦力大小;由运动学的公式求出长木板的加速度,由牛顿第二定律求木板与地面之间的摩擦力大小和木板与地面之间的动摩擦因数. 【详解】对人进行分析,由速度时间公式:v=a 1t 代入数据解得:a 1=2m/s 2 在2s 内人的位移为:x 1=2112a t 代入数据解得:x 1=4m由于x 1=4m <5m ,可知该过程中木板的位移:x 2=l-x 1=5-4=1m 对木板:x 2=2212a t可得:a 2=0.5m/s 2对木板进行分析,根据牛顿第二定律:f-μ(M+m )g=Ma 2 根据牛顿第二定律,板对人的摩擦力f=ma 1 代入数据解得:f=100N 代入数据解得:μ=90.1370≈. 【点睛】本题主要考查了相对运动问题,应用牛顿第二定律和运动学公式,再结合位移间的关系即可解题.本题也可以根据动量定理解答.9.一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重.一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上,由升降机送上几十米的高处,然后让座舱自由落下.落到一定位置时,制动系统启动,到地面时刚好停下.已知座舱开始下落时的高度为75m ,当落到离地面30m 的位置时开始制动,座舱均匀减速.重力加速度g 取102/m s ,不计空气阻力. (1)求座舱下落的最大速度; (2)求座舱下落的总时间;(3)若座舱中某人用手托着重30N 的铅球,求座舱下落过程中球对手的压力. 【答案】(1)30m/s (2)5s .(3)75N . 【解析】试题分析:(1)v 2=2gh; v m =30m/s⑵座舱在自由下落阶段所用时间为:2112h gt =t 1=3s 座舱在匀减速下落阶段所用的时间为:t 2=2hv ==2s 所以座舱下落的总时间为:t =t 1+t 2=5s⑶对球,受重力mg 和手的支持力N 作用,在座舱自由下落阶段,根据牛顿第二定律有mg-N=mg解得:N=0根据牛顿第三定律有:N′=N=0,即球对手的压力为零在座舱匀减速下落阶段,根据牛顿第二定律有mg-N=ma根据匀变速直线运动规律有:a=222vh-=-15m/s2解得:N=75N(2分)根据牛顿第三定律有:N′=N=75N,即球对手的压力为75N考点:牛顿第二及第三定律的应用10.如图所示,质量1m kg=的小球套在细斜杆上,斜杆与水平方向成30α=o角,球与杆之间的滑动摩擦因数36μ=,球在竖直向上的拉力20F N=作用下沿杆向上滑动.(210/g m s=)求:(1)求球对杆的压力大小和方向;(2)小球的加速度多大;(3)要使球以相同的加速度沿杆向下加速运动,F应变为多大.【答案】(1)53N方向垂直于杆向上(2)22.5m/s(3) 0N【解析】(1)小球受力如图所示:建立图示坐标,沿y方向,有:(F−mg)cos30∘−FN=0解得:FN=53N根据牛顿第三定律,球对杆的压力大小为3N,方向垂直于杆向上.(2)沿x方向由牛顿第二定律得(F−mg)sin30∘−f=ma而f=μFN解得:a=2.5m/s2(3)沿y方向,有:(mg −F)cos30∘−FN=0沿x方向由牛顿第二定律得(mg −F)sin30∘−f=ma而f=μFN解得:F=0N。
2025年高考人教版物理一轮复习专题训练—牛顿第一定律 牛顿第二定律(附答案解析)
2025年高考人教版物理一轮复习专题训练—牛顿第一定律牛顿第二定律(附答案解析)1.关于牛顿运动定律,下列说法正确的是()A.牛顿通过理想斜面实验得出力是维持物体运动状态的原因B.牛顿第一定律又被称为惯性定律,物体的速度越大,惯性越大C.伽利略和笛卡儿的思想观点对牛顿第一定律的建立做出了基础性的贡献D.牛顿第三定律指出先有作用力,后有反作用力2.(2024·广东省四校联考)滑翔伞是一批热爱跳伞、滑翔翼的人发明的一种飞行器。
现有一滑翔伞沿直线朝斜向右下方向做匀加速直线运动。
若空气对滑翔伞和飞行人员的作用力为F,则此过程中F的方向可能是()3.(2022·江苏卷·1)高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因数为0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10m/s2。
若书不滑动,则高铁的最大加速度不超过()A.2.0m/s2B.4.0m/s2C.6.0m/s2D.8.0m/s24.(2020·山东卷·1)一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼,其位移s与时间t的关系图像如图所示。
乘客所受支持力的大小用F N表示,速度大小用v表示。
重力加速度大小为g。
以下判断正确的是()A.0~t1时间内,v增大,F N>mgB.t1~t2时间内,v减小,F N<mgC.t2~t3时间内,v增大,F N<mgD.t2~t3时间内,v减小,F N>mg5.(2023·辽宁卷·2)安培通过实验研究,发现了电流之间相互作用力的规律。
若两段长度分别为Δl1和Δl2、电流大小分别为I1和I2的平行直导线间距为r时,相互作用力的大小可以表示为ΔF=k I1I2Δl1Δl2r2。
比例系数k的单位是()A.kg·m/(s2·A)B.kg·m/(s2·A2)C.kg·m2/(s3·A)D.kg·m2/(s3·A3)6.(2023·全国乙卷·14)一同学将排球自O点垫起,排球竖直向上运动,随后下落回到O点。
高考物理牛顿运动定律题20套(带答案)含解析
高考物理牛顿运动定律题20套(带答案)含解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.如图所示,在光滑的水平面上有一足够长的质量M=4kg 的长木板,在长木板右端有一质量m=1kg 的小物块,长木板与小物块间的动擦因数μ=0.2,开始时长木板与小物块均静止.现用F=14N 的水平恒力向石拉长木板,经时间t=1s 撤去水平恒力F ,g=10m/s 2.求(1)小物块在长木板上发生相对滑幼时,小物块加速度a 的大小; (2)刚撤去F 时,小物块离长木板右端的距离s ; (3)撒去F 后,系统能损失的最大机械能△E . 【答案】(1)2m/s 2(2)0.5m (3)0.4J 【解析】 【分析】(1)对木块受力分析,根据牛顿第二定律求出木块的加速度;(2)先根据牛顿第二定律求出木板的加速度,然后根据匀变速直线运动位移时间公式求出长木板和小物块的位移,二者位移之差即为小物块离长木板右端的距离;(3)撤去F 后,先求解小物块和木板的速度,然后根据动量守恒和能量关系求解系统能损失的最大机械能△E . 【详解】(1)小物块在长木板上发生相对滑动时,小物块受到向右的滑动摩擦力,则:µmg=ma 1, 解得a 1=µg=2m/s 2(2)对木板,受拉力和摩擦力作用, 由牛顿第二定律得,F-µmg=Ma 2, 解得:a 2= 3m/s 2. 小物块运动的位移:x 1=12a 1t 2=12×2×12m=1m , 长木板运动的位移:x 2=12a 2t 2=12×3×12m=1.5m , 则小物块相对于长木板的位移:△x=x 2-x 1=1.5m-1m=0.5m .(3)撤去F 后,小物块和木板的速度分别为:v m =a 1t=2m/s v=a 2t=3m/s 小物块和木板系统所受的合外力为0,动量守恒:()m mv Mv M m v +=+' 解得 2.8/v m s ='从撤去F 到物体与木块保持相对静止,由能量守恒定律:222111()222m mv Mv E M m v +=∆'++ 解得∆E=0.4J 【点睛】该题考查牛顿第二定律的应用、动量守恒定律和能量关系;涉及到相对运动的过程,要认真分析物体的受力情况和运动情况,并能熟练地运用匀变速直线运动的公式.2.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:(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。
2019年—2023年高考物理牛顿运动定律部分真题汇编+答案解析
1 / 82019年—2023年高考物理牛顿运动定律部分真题汇编+答案解析(真题部分)1.(2023全国甲,19,6分)(多选)用水平拉力使质量分别为m 甲、m 乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动,两物体与桌面间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙。
甲、乙两物体运动后,所受拉力F与其加速度a 的关系图线如图所示。
由图可知( )A.m 甲<m 乙B.m 甲>m 乙C.μ甲<μ乙D.μ甲>μ乙2.(2023江苏,1,4分)电梯上升过程中,某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系,如图所示。
电梯加速上升的时段是( )A.从20.0 s 到30.0 sB.从30.0 s 到40.0 sC.从40.0 s 到50.0 sD.从50.0 s 到60.0 s3.(2022全国甲,19,6分)(多选)如图,质量相等的两滑块P 、Q 置于水平桌面上,二者用一轻弹簧水平连接,两滑块与桌面间的动摩擦因数均为μ。
重力加速度大小为g 。
用水平向右的拉力F 拉动P ,使两滑块均做匀速运动;某时刻突然撤去该拉力,则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前 ( )A.P 的加速度大小的最大值为2μgB.Q 的加速度大小的最大值为2μgC.P 的位移大小一定大于Q 的位移大小D.P 的速度大小均不大于同一时刻Q 的速度大小4.(2023湖南,10,5分)(多选)如图,光滑水平地面上有一质量为2m 的小车在水平推力F 的作用下加速运动。
车厢内有质量均为m 的A 、B 两小球,两球用轻杆相连,A 球靠在光滑左壁上,B球处在车厢水平底2 / 8面上,且与底面的动摩擦因数为μ,杆与竖直方向的夹角为θ,杆与车厢始终保持相对静止。
假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
下列说法正确的是(重力加速度为g)( )A.若B 球受到的摩擦力为零,则F=2mg tan θB.若推力F 向左,且tan θ≤μ,则F 的最大值为2mg tan θC.若推力F 向左,且μ<tan θ≤2μ,则F 的最大值为4mg(2μ-tan θ)D.若推力F 向右,且tan θ>2μ,则F 的范围为4mg(tan θ-2μ)≤F≤4mg(tan θ+2μ)5.(2022江苏,1,4分)高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因数为0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g =10 m/s 2。
高考物理牛顿运动定律试题(有答案和解析)含解析
高考物理牛顿运动定律试题(有答案和解析)含解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.如图所示,一足够长木板在水平粗糙面上向右运动。
某时刻速度为v 0=2m/s ,此时一质量与木板相等的小滑块(可视为质点)以v 1=4m/s 的速度从右侧滑上木板,经过1s 两者速度恰好相同,速度大小为v 2=1m/s ,方向向左。
重力加速度g =10m/s 2,试求:(1)木板与滑块间的动摩擦因数μ1 (2)木板与地面间的动摩擦因数μ2(3)从滑块滑上木板,到最终两者静止的过程中,滑块相对木板的位移大小。
【答案】(1)0.3(2)120(3)2.75m 【解析】 【分析】(1)对小滑块根据牛顿第二定律以及运动学公式进行求解; (2)对木板分析,先向右减速后向左加速,分过程进行分析即可; (3)分别求出二者相对地面位移,然后求解二者相对位移; 【详解】(1)对小滑块分析:其加速度为:2221114/3/1v v a m s m s t --===-,方向向右 对小滑块根据牛顿第二定律有:11mg ma μ-=,可以得到:10.3μ=;(2)对木板分析,其先向右减速运动,根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到:1212v mg mg mt μμ+⋅= 然后向左加速运动,根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到:21222v mg mg mt μμ-⋅= 而且121t t t s +== 联立可以得到:2120μ=,10.5s t =,20.5t s =; (3)在10.5s t=时间内,木板向右减速运动,其向右运动的位移为:1100.52v x t m +=⋅=,方向向右; 在20.5t s =时间内,木板向左加速运动,其向左加速运动的位移为:22200.252v x t m +=⋅=,方向向左; 在整个1t s =时间内,小滑块向左减速运动,其位移为:122.52v v x t m +=⋅=,方向向左 则整个过程中滑块相对木板的位移大小为:12 2.75x x x x m ∆=+-=。
【高考物理必刷题】牛顿运动定律(后附答案解析)
上的张力先增大后减小上的张力先增大后减小1D.的大小不变,而方向与角,物块也恰好做匀速直线运动,物块与桌面间的动摩擦因数为()2由图可知,小车在桌面上是(填“从右向左”或“从左向右”)运动的;(1)该小组同学根据图的数据判断出小车做匀变速运动,小车运动到图(b)中点位置时的速度大小为,加速度大小为.(结果均保留位有效数字)(2)3实验步骤如下:如图(a)将光电门固定在斜面下端附近;将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对4表示滑块下滑的加速度大小,用表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大的关系式为.,.(结果保留3位有效数字)56,放在静止于水平地面上的木板的两;木板的质量为,与地面间的动摩擦因数为两滑块开始相向滑动,初速度大小均为.、相遇时,与木板恰好相对静止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小为.求:开始运动时,两者之间的距离.1上的张力先增大后减小上的张力先增大后减小的合力大小方向不变,且与先增后减,始终变大.2D.;由,可知摩擦力为:,代入数据为:联立可得:,故C正确.故选C.相互作用共点力平衡多个力的动态平衡由图可知,小车在桌面上是(填“从右向左”或“从左向右”)运动的;(1)该小组同学根据图的数据判断出小车做匀变速运动,小车运动到图(b)中点位置时的速度大小为,加速度大小为.(结果均保留位有效数字)(2)34实验步骤如下:如图(a)将光电门固定在斜面下端附近;将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对56开始运动时,两者之间的距离.考点时和板共速和板共速后得加速度:再经过,和板共速,(2)牛顿运动定律牛顿运动定律专题滑块问题。
高中物理牛顿运动定律题20套(带答案)及解析.docx
高中物理牛顿运动定律题20 套( 带答案 ) 及解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.如图所示,质量为M=0.5kg 的物体 B 和质量为m=0.2kg 的物体 C,用劲度系数为k=100N/m 的竖直轻弹簧连在一起.物体B 放在水平地面上,物体C 在轻弹簧的上方静止不动.现将物体 C 竖直向下缓慢压下一段距离后释放,物体 C 就上下做简谐运动,且当物体 C 运动到最高点时,物体 B 刚好对地面的压力为 0.已知重力加速度大小为g=10m/s2.试求:①物体 C 做简谐运动的振幅;②当物体 C 运动到最低点时,物体 C 的加速度大小和此时物体 B 对地面的压力大小.【答案】① 0.07m ②35m/s 214N【解析】【详解】①物体 C 放上之后静止时:设弹簧的压缩量为x0.对物体 C,有: mg kx0解得: x0=0.02m设当物体 C 从静止向下压缩x 后释放,物体 C 就以原来的静止位置为平衡位置上下做简谐运动,振幅 A=x当物体 C 运动到最高点时,对物体B,有:Mg k( A x0)解得: A=0.07m②当物体 C 运动到最低点时,设地面对物体 B 的支持力大小为F,物体 C 的加速度大小为a.x0 )mg ma对物体,有: k ( AC解得: a=35m/s 2对物体 B,有:F Mg k( A x0 )解得: F=14N所以物体 B 对地面的压力大小为14N2.在机场可以看到用于传送行李的传送带,行李随传送带一起前进运动。
如图所示,水平传送带匀速运行速度为v=2m/s ,传送带两端AB 间距离为 s0=10m,传送带与行李箱间的动摩擦因数μ=0.2,当质量为 m=5kg 的行李箱无初速度地放上传送带 A 端后,传送到 B 端,重力加速度 g 取 10m/ 2;求:(1)行李箱开始运动时的加速度大小a;(2)行李箱从 A 端传送到 B 端所用时间t ;(3)整个过程行李对传送带的摩擦力做功W。
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专题:牛顿运动定律考点一对牛顿第一定律的理解1.指出了物体的一种固有属性牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个固有属性——惯性,即物体总保持原有运动状态不变的一种性质.2.揭示了力的本质牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因,物体的运动不需要力来维持.3.揭示了不受力作用时物体的运动状态牛顿第一定律描述的只是一种理想状态,而实际中不受力作用的物体是不存在的,当物体受外力作用但所受合力为零时,其运动效果跟不受外力作用时相同,物体将保持静止或匀速直线运动状态.1.关于惯性,下列说法中正确的是( )A.磁悬浮列车能高速行驶是因为列车浮起后惯性小了B.卫星内的仪器由于完全失重惯性消失了C.铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转可增大铁饼的惯性,使铁饼飞得更远D.月球上物体的重力只有在地球上的1/6,但是惯性没有变化2.(多选)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿力学的基础.早期物理学家关于惯性有下列说法,其中正确的是( )A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B.没有力的作用,物体只能处于静止状态C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D.运动物体如果没有受到力的作用,将继续以同一速度沿同一直线运动考点二对牛顿第三定律的理解1.作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”2.应用牛顿第三定律时应注意的问题(1)定律中的“总是”二字说明对于任何物体,在任何条件下牛顿第三定律都是成立的.(2)牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中,若一个产生或消失,则另一个必然同时产生或消失.(3)作用力、反作用力不同于平衡力1.(多选)关于牛顿第三定律,下列说法正确的是( )A.对重力、弹力、摩擦力等都适用B.当相互作用的两个物体相距很远时不适用C.当相互作用的两个物体做加速运动时不适用D.相互作用的两个物体没有直接接触时也适用2.(2017·吉林实验中学二模)两人的拔河比赛正在进行中,两人均保持恒定拉力且不松手,而脚下开始移动.下列说法正确的是( )A .两人对绳的拉力大小相等、方向相反,是一对作用力和反作用力B .两人对绳的拉力是一对平衡力C .拔河的胜利与否取决于谁的力量大D .拔河的胜利与否取决于地面对人的摩擦力大小3.如图所示,甲、乙两人在冰面上“拔河”,两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者为赢.若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是( )A .甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力B .甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力C .若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利D .若乙收绳的速度比甲快,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利考点三 牛顿第二定律瞬时性的理解1.两种模型:牛顿第二定律F =ma ,其核心是加速度与合外力的瞬时对应关系,两者总是同时产生,同时消失、同时变化,具体可简化为以下两种模型:2.求解瞬时加速度的一般思路求瞬时加速度1.(2017·山东大学附中检测)如图所示,A 、B 两小球分别连在轻线两端,B 球另一端与弹簧相连,弹簧固定在倾角为30°的光滑斜面顶端.A 、B 两小球的质量分别为m A 、m B ,重力加速度为g ,若不计弹簧质量,在线被剪断瞬间,A 、B 两球的加速度大小分别为( )A .都等于g 2B .g 2和0 C.g 2和m A m B ·g 2 ·g 2和g22.如图所示,质量为m 的小球用水平轻弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB 托住,小球恰好处于静止状态.当木板AB 突然向下撤离的瞬间,小球的加速度大小为( )A .0 B. 233g C .g D. 33g3.如图所示,物块1、2间用刚性轻质杆连接,物块3、4间用轻质弹簧相连,物块1、3质量为m ,物块2、4质量为M ,两个系统均置于水平放置的光滑木板上.并处于静止状态.现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2、3、4的加速度大小分别为a 1、a 2、a 3、a 4.重力加速度大小为g ,则有( )A .a 1=a 2=a 3=a 4=0B .a 1=a 2=a 3=a 4=gC .a 1=a 2=g ,a 3=0,a 4=m +M M gD .a 1=g ,a 2=m +M M g ,a 3=0,a 4=m +MMg4.如图所示,在光滑水平面上,A 、B 两物体用轻弹簧连接在一起,A 、B 的质量分别为m 1、m 2,在拉力F 作用下,A 、B 共同做匀加速直线运动,加速度大小为a ,某时刻突然撤去拉力F ,此瞬间A 和B 的加速度大小分别为a 1、a 2,则( )A .a 1=0,a 2=0B .a 1=a ,a 2=m 2m 1+m 2aC .a 1=m 1m 1+m 2a ,a 2=m 2m 1+m 2aD .a 1=a ,a 2=m 1m 2a考点四 动力学的两类基本问题1.求解两类问题的思路,可用下面的框图来表示:2.分析解决这两类问题的关键:应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度. 考向1:由受力情况求运动情况1、如图所示,工人用绳索拉铸件,铸件的质量是20 kg ,铸件与地面间的动摩擦因数是.工人用80 N 的力拉动铸件,从静止开始在水平面上前进,绳与水平方向的夹角为α=37°并保持不变,经4 s 后松手.(g =10 m/s 2)求:(1)松手前铸件的加速度; (2)松手后铸件还能前进的距离.考向2:由运动情况求受力情况2.一质量为m =2 kg 的滑块能在倾角为θ=30°的足够长的斜面上以a =2.5 m/s 2匀加速下滑.如右图所示,若用一水平向右的恒力F 作用于滑块,使之由静止开始在t =2 s 内能沿斜面运动位移x =4 m .求:(g 取10 m/s 2)(1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ; (2)恒力F 的大小.3.如图所示,倾角为30°的光滑斜面与粗糙的水平面平滑连接.现将一滑块(可视为质点)从斜面上A点由静止释放,最终停在水平面上的C点.已知A点距水平面的高度h=0.8 m,B点距C点的距离L=2.0 m(滑块经过B点时没有能量损失,g取10 m/s2),求:(1)滑块在运动过程中的最大速度;(2)滑块与水平面间的动摩擦因数μ;(3)滑块从A点释放后,经过时间t= s时速度的大小.考点五超重和失重问题1.不论超重、失重或完全失重,物体的重力都不变,只是“视重”改变.2.在完全失重的状态下,一切由重力产生的物理现象都会完全消失.3.尽管物体的加速度不是竖直方向,但只要其加速度在竖直方向上有分量,物体就会处于超重或失重状态.4.尽管整体没有竖直方向的加速度,但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度,整体也会出现超重或失重状态.1.(2017·福建莆田模拟)关于超重和失重现象,下列描述中正确的是( )A.电梯正在减速上升,在电梯中的乘客处于超重状态B.磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时,列车上的乘客处于超重状态C.荡秋千时秋千摆到最低位置时,人处于失重状态D.“神舟”飞船在绕地球做圆轨道运行时,飞船内的宇航员处于完全失重状态考点六连接体问题1.处理连接体问题常用的方法为整体法和隔离法.2.涉及隔离法与整体法的具体问题类型(1)涉及滑轮的问题若要求绳的拉力,一般都必须采用隔离法.例如,如图所示,绳跨过定滑轮连接的两物体虽然加速度大小相同,但方向不同,故采用隔离法.(2)水平面上的连接体问题①这类问题一般多是连接体(系统)各物体保持相对静止,即具有相同的加速度.解题时,一般采用先整体、后隔离的方法.②建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则,或者正交分解力,或者正交分解加速度.(3)斜面体与上面物体组成的连接体的问题当物体具有沿斜面方向的加速度,而斜面体相对于地面静止时,解题时一般采用隔离法分析.3.解题思路(1)分析所研究的问题适合应用整体法还是隔离法.①处理连接体问题时,整体法与隔离法往往交叉使用,一般的思路是先用整体法求加速度,再用隔离法求物体间的作用力;②对于加速度大小相同,方向不同的连接体,应采用隔离法进行分析.(2)对整体或隔离体进行受力分析,应用牛顿第二定律确定整体或隔离体的加速度. (3)结合运动学方程解答所求解的未知物理量.1、如图所示,物块A 和B 的质量分别为4m 和m ,开始A 、B 均静止,细绳拉直,在竖直向上拉力F =6mg 作用下,动滑轮竖直向上加速运动.已知动滑轮质量忽略不计,动滑轮半径很小,不考虑绳与滑轮之间的摩擦,细绳足够长,在滑轮向上运动过程中,物块A 和B 的加速度分别为( )A .a A =12g ,aB =5g B .a A =a B =15gC .a A =14g ,a B =3g D .a A =0,a B =2g考点七 动力学中的图象问题1.常见的图象有v -t 图象,a -t 图象,F -t 图象,F -a 图象等. 2.图象间的联系加速度是联系v -t 图象与F -t 图象的桥梁. 3.图象的应用(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图线,要求分析物体的运动情况. (2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图线,要求分析物体的受力情况. (3)通过图象对物体的受力与运动情况进行分析. 4.解答图象问题的策略(1)弄清图象坐标轴、斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义.(2)应用物理规律列出与图象对应的函数方程式,进而明确“图象与公式”、“图象与物体”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断.1.(多选)如图(a),一物块在t =0时刻滑上一固定斜面,其运动的v -t 图线如图(b)所示.若重力加速度及图中的v 0、v 1、t 1均为已知量,则可求出( )A .斜面的倾角B .物块的质量C .物块与斜面间的动摩擦因数D .物块沿斜面向上滑行的最大高度2.(2017·广东佛山二模)广州塔,昵称小蛮腰,总高度达600 m ,游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台.若电梯简化成只受重力与绳索拉力,已知电梯在t =0时由静止开始上升,a -t 图象如图所示.则下列相关说法正确的是( )A .t = s 时,电梯处于失重状态B .5~55 s 时间内,绳索拉力最小C .t = s 时,电梯处于超重状态D .t =60 s 时,电梯速度恰好为零3.(多选)将一个质量为1 kg 的小球竖直向上抛出,最终落回抛出点,运动过程中所受阻力大小恒定,方向与运动方向相反.该过程的v -t 图象如图所示,g 取10 m/s 2.下列说法中正确的是( )A .小球所受重力和阻力大小之比为5∶1B .小球上升过程与下落过程所用时间之比为2∶3C .小球落回到抛出点时的速度大小为8 6 m/sD .小球下落过程中,受到向上的空气阻力,处于超重状态4.如图甲所示,某人通过动滑轮将质量为m 的货物提升到一定高处,动滑轮的质量和摩擦均不计,货物获得的加速度a 与竖直向上的拉力F T 之间的函数关系如图乙所示.则下列判断正确的是( )A .图线与纵轴的交点的绝对值为gB .图线的斜率在数值上等于物体的质量mC .图线与横轴的交点N 的值F TN =mgD .图线的斜率在数值上等于物体质量的倒数1m考点八 “板—块”模型1.模型特点上、下叠放两个物体,在摩擦力的相互作用下两物体发生相对滑动. 2.两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中,若滑块和滑板同向运动,位移之差等于板长;反向运动时,位移之和等于板长.3.解题方法 整体法、隔离法. 4.解题思路(1)分析滑块和滑板的受力情况,根据牛顿第二定律分别求出滑块和滑板的加速度.(2)对滑块和滑板进行运动情况分析,找出滑块和滑板之间的位移关系或速度关系,建立方程.特别注意滑块和滑板的位移都是相对地的位移.1.(2017·安徽芜湖模拟)质量为m 0=20 kg 、长为L =5 m 的木板放在水平面上,木板与水平面的动摩擦因数为μ1=.将质量m =10 kg 的小木块(可视为质点),以v 0=4 m/s 的速度从木板的左端被水平抛射到木板上(如图所示),小木块与木板面的动摩擦因数为μ2=(最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g =10 m/s 2).则下列判断中正确的是( )A .木板一定静止不动,小木块不能滑出木板B .木板一定静止不动,小木块能滑出木板C .木板一定向右滑动,小木块不能滑出木板D.木板一定向右滑动,小木块能滑出木板2. (2017·山东德州质检)长为L=1.5 m的长木板B静止放在水平冰面上,小物块A以某一初速度v0从木板B的左端滑上长木板B,直到A、B的速度达到相同,此时A、B的速度为v=0.4 m/s,然后A、B 又一起在水平冰面上滑行了s=8.0 cm后停下.若小物块A可视为质点,它与长木板B的质量相同,A、B 间的动摩擦因数μ1=,取g=10 m/s2.求:(1)木板与冰面的动摩擦因数μ2;(2)小物块A的初速度v0;(3)为了保证小物块不从木板的右端滑落,小物块滑上木板的最大初速度v0m应为多少?考点九水平传送带问题滑块在水平传送带上运动常见的三个情景112的光滑水平地面上的A处滑上传送带.若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v-t 图象(以地面为参考系)如图乙所示.已知v2>v1,则( )A.t2时刻,小物块离A处的距离达到最大B.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离最大C.0~t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D.0~t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用2.(多选)如图所示是某工厂所采用的小型生产流水线示意图,机器生产出的物体源源不断地从出口处以水平速度v0滑向一粗糙的水平传送带,最后从传送带上落下装箱打包.假设传送带静止不动时,物体滑到传送带右端的速度为v,最后物体落在P处的箱包中.下列说法正确的是( )A.若传送带随皮带轮顺时针方向转动起来,且传送带速度小于v,物体仍落在P点B.若传送带随皮带轮顺时针方向转动起来,且传送带速度大于v0,物体仍落在P点C.若传送带随皮带轮顺时针方向转动起来,且传送带速度大于v,物体仍落在P点D.若由于操作不慎,传送带随皮带轮逆时针方向转动起来,物体仍落在P点3、如图所示,足够长的水平传送带,以初速度v0=6 m/s顺时针转动.现在传送带左侧轻轻放上质量m=1 kg的小滑块,与此同时,启动传送带制动装置,使得传送带以恒定加速度a=4 m/s2减速直至停止;已知滑块与传送带间的动摩擦因数μ=,滑块可以看成质点,且不会影响传送带的运动,g=10 m/s2.试求:(1)滑块与传送带共速时,滑块相对传送带的位移;(2)滑块在传送带上运动的总时间t.考点十倾斜传送带问题滑块在倾斜传送带上运动常见的四个情景1、如图所示,倾角为37°,长为l=16 m的传送带,转动速度为v=10 m/s,在传送带顶端A处无初速度的释放一个质量为m=0.5 kg的物体,已知物体与传送带间的动摩擦因数μ=,g取10 m/s2.求:(sin 37°=,cos 37°=(1)传送带顺时针转动时,物体从顶端A滑到底端B的时间;(2)传送带逆时针转动时,物体从顶端A滑到底端B的时间.2.如图所示为上、下两端相距 L=5 m、倾角α=30°、始终以v=3 m/s的速率顺时针转动的传送带(传送带始终绷紧).将一物体放在传送带的上端由静止释放滑下,经过t=2 s到达下端,重力加速度g 取10 m/s2,求:(1)传送带与物体间的动摩擦因数多大?(2)如果将传送带逆时针转动,速率至少多大时,物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端?3.(多选)如图所示,三角形传送带以1 m/s的速度逆时针匀速转动,两边的传送带长都是2 m,且与水平方向的夹角均为30°.现有两质量相同的小物块A、B从传送带顶端都以1 m/s的初速度沿传送带下滑,物块与传送带间的动摩擦因数均为,下列说法正确的是( )A.下滑相同距离内物块A、B机械能的变化一定不相同B.下滑相同时间内物块A、B机械能的变化一定相同C.物块A、B一定不能同时到达传送带底端D.物块A、B在传送带上的划痕长度相同专题:牛顿运动定律 答案1、解析:选D.惯性只与质量有关,与速度无关,A 、C 错误;失重或重力加速度发生变化时,物体质量不变,惯性不变,所以B 错误、D 正确.2、解析:选AD.物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性,即物体抵抗运动状态变化的性质,A 正确.没有力的作用,物体也可能保持匀速直线运动状态,B 错误,D 正确.行星在圆周轨道上保持匀速率运动而不是匀速直线运动,所以不能称为惯性,C 错误.1、解析:选AD.对于牛顿第三定律,适用于重力、弹力、摩擦力等所有的力,而且不管相互作用的两物体的质量如何、运动状态怎样、是否相互接触都适用,例如,地球吸引地球表面上的石块,石块同样以相同大小的力吸引地球,且不管接触不接触,都互相吸引,所以B 、C 错误,A 、D 正确.2、解析:选D.人拉绳的力与绳拉人的力是一对作用力与反作用力,大小相等,选项A 错误;两人对绳的拉力不一定是一对平衡力,要根据绳子所处的运动状态进行判断,选项B 错误;拔河的胜利与否取决于地面对人的摩擦力大小,选项D 正确,C 错误.3、解析:选C.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力,故选项A 错误;甲对绳的拉力与乙对绳的拉力作用在同一物体上,不是作用力与反作用力,故选项B 错误;设绳子的张力为F ,则甲、乙两人受到绳子的拉力大小相等,均为F ,若m 甲>m 乙,则由a =F m 得,a 甲<a 乙,由x =12at 2得,在相等时间内甲的位移小,因开始时甲、乙距分界线的距离相等,则乙会过分界线,所以甲能赢得“拔河”比赛的胜利,故选项C 正确;收绳速度与“拔河”比赛胜负无关,故选项D 错误.1、解析:选C.由整体法知,F 弹=(m A +m B )g sin 30° 剪断线瞬间,弹力瞬间不发生变化,由牛顿第二定律可得: 对B :F 弹-m B g sin 30°=m B a B ,得a B =m A m B ·g2对A :m A g sin 30°=m A a A ,得a A =12g所以C 正确.2、解析:选B.开始小球处于平衡态,受重力mg 、支持力F N 、弹簧拉力F 三个力作用,受力分析如图所示,由平衡条件可得F N =mg cos 30°+F sin 30°,F cos 30°=mg sin 30°,解得F N =233mg ,重力mg 、弹簧拉力F 的合力的大小等于支持力F N ,当木板AB 突然向下撤离的瞬间,小球受力不再平衡,此时的合力与F N 等大反向,由牛顿第二定律得此时小球的加速度大小为233g ,B 正确.3、解析:选C.在抽出木板的瞬时,物块1、2与刚性轻杆接触处的形变立即消失,受到的合力均等于各自重力,所以由牛顿第二定律知a 1=a 2=g :而物块3、4间的轻弹簧的形变还来不及改变,此时弹簧对物块3向上的弹力大小和对物块4向下的弹力大小仍为mg ,因此物块3满足mg =F ,a 3=0;由牛顿第二定律得物块4满足a 4=F +Mg M =M +mMg ,所以C 对.4、解析:选D.撤去拉力F 前,设弹簧的劲度系数为k 、形变量为x ,对A 由牛顿第二定律得kx =m 1a ;撤去拉力F 瞬间,弹簧的形变量保持不变,对A 由牛顿第二定律得kx =m 1a 1,对B 由牛顿第二定律kx =m 2a 2,解得a 1=a ,a 2=m 1m 2a ,D 正确.1、解析 (1)松手前,对铸件由牛顿第二定律得 a =Fcos 37°-μmg -Fsin 37°m =1.3 m/s 2(2)松手时铸件的速度v =at =5.2 m/s 松手后的加速度大小a′=μmg m=μg=2.5 m/s 2则松手后铸件还能滑行的距离x =v22a′=5.4 m答案 (1)1.3 m/s 2(2)5.4 m2、解析:(1)以物块为研究对象受力分析如图甲所示,根据牛顿第二定律可得:mgsin 30°-μmgcos 30°=ma 解得:μ=36. (2)使滑块沿斜面做匀加速直线运动,有加速度向上和向下两种可能.当加速度沿斜面向上时,受力分析如图乙所示,Fcos 30°-mgsin 30°-μ(Fsin 30°+mgcos 30°)=ma 1,根据题意可得a 1=2 m/s 2,代入数据得:F =7635N当加速度沿斜面向下时(如图丙):mgsin 30°-Fcos 30°-μ(Fsin 30°+mgcos 30°)=ma 1 代入数据得:F =437N.答案:(1)36 (2)7635 N 或437N 3、解析:(1)滑块先在斜面上做匀加速运动,然后在水平面上做匀减速运动,故滑块运动到B 点时速度最大为v m ,设滑块在斜面上运动的加速度大小为a 1,由牛顿第二定律得:mgsin 30°=ma 1v 2m =2a 1hsin 30°,解得v m =4 m/s.(2)滑块在水平面上运动的加速度大小为a 2,由牛顿第二定律得:μmg=ma 2 v 2m =2a 2L ,解得μ=.(3)滑块在斜面上运动的时间为t 1,有v m =a 1t 1,解得 t 1=v ma 1= s由于t >t 1,故滑块已经经过B 点,做匀减速运动的时间为t -t 1= s 设t = s 时速度大小为v ,有 v =v m -a 2(t -t 1),解得v =3.2 m/s. 答案:(1)4 m/s (2) (3)3.2 m/s1、解析:选D.物体是否超重或失重取决于加速度方向,当加速度向上时物体处于超重状态,当加速度向下时物体处于失重状态,当加速度向下且大小等于重力加速度时物体处于完全失重状态.电梯正在减速上升,加速度向下,乘客失重,选项A 错误;列车加速时加速度水平向前,乘客既不超重也不失重,选项B 错误;荡秋千到最低位置时加速度向上,人处于超重状态,选项C 错误;飞船绕地球做匀速圆周运动时,其加速度等于飞船所在位置的重力加速度,宇航员处于完全失重状态,选项D 正确.1、解析 对滑轮由牛顿第二定律得F -2F T =m′a,又滑轮质量m′忽略不计,故m′=0,所以F T =F2=6mg 2=3mg ,对A 由于F T <4mg ,故A 静止,a A =0,对B 有a B =F T -mg m =3mg -mg m =2g ,故D 正确. 答案 D1、解析:选ACD.由题图(b)可以求出物块上升过程中的加速度为a 1=v 0t 1,下降过程中的加速度为a 2=v 1t 1.物块在上升和下降过程中,由牛顿第二定律得mgsin θ+f =ma 1,mgsin θ-f =ma 2,由以上各式可求得sin θ=v 0+v 12t 1g,滑动摩擦力f =mv 0-v 12t 1,而f =μF N =μmgcos θ,由以上分析可知,选项A 、C正确.由v -t 图象中横轴上方的面积可求出物块沿斜面上滑的最大距离,可以求出物块沿斜面向上滑行的最大高度,选项D 正确.2、解析:选D.利用at 图象可判断:t = s 时,电梯有向上的加速度,电梯处于超重状态,则A 错误;0~5 s 时间内,电梯处于超重状态,拉力>重力,5 s ~55 s 时间内,电梯处于匀速上升过程,拉力=重力,55 s ~60 s 时间内,电梯处于失重状态,拉力<重力,综上所述,B 、C 错误;因at 图线与t 轴所围的“面积”代表速度改变量,而图中横轴上方的“面积”与横轴下方的“面积”相等,则电梯的速度在t =60 s 时为零,D 正确.3、解析:选AC.上升过程中mg +F f =ma 1,代入a 1=12 m/s 2,解得F f =2 N ,小球所受重力和阻力之比为5∶1,选项A 正确;下落过程中mg -F f =ma 2,可得a 2=8 m/s 2,根据h =12at 2可得t 1t 2=a 2a 1=23,选项B 错误;根据v =a 2t 2,t 2= 6 s 可得v =8 6 m/s ,选项C 正确;小球下落过程中,加速度方向竖直向下,小球处于失重状态,选项D 错误.4、解析:选A.由牛顿第二定律可得:2F T -mg =ma ,则有a =2m F T -g ,由a -F T 图象可判断,纵轴截距的绝对值为g ,图线的斜率在数值上等于2m ,则A 正确,B 、D 错误,横轴截距代表a =0时,F TN =mg2,C 错误.1、解析:选A.木板与地面间的摩擦力为F f1=μ1(m 0+m)g =×(20+10)×10 N=45 N ,小木块与木板之间的摩擦力为F f2=μ2mg =×10×10 N=40 N ,F f1>F f2,所以木板一定静止不动;设小木块在木板上滑行的距离为x ,v 20=2μ2gx ,解得x =2 m<L =5 m ,所以小木块不能滑出木板,A 正确.2、解析 (1)小物块和木板一起运动时,受冰面的滑动摩擦力,做匀减速运动,则加速度 a =v 22s=1.0 m/s 2由牛顿第二定律得μ2mg =ma 解得μ2=.(2)小物块相对木板滑动时受木板对它的滑动摩擦力,做匀减速运动,其加速度 a 1=μ1g =2.5 m/s 2小物块在木板上滑动,木板受小物块的滑动摩擦力和冰面的滑动摩擦力,做匀加速运动,则有 μ1mg -μ2(2m)g =ma 2 解得a 2=0.50 m/s 2.设小物块滑上木板经时间t 后小物块、木板的速度相同为v ,则 对于木板v =a 2t 解得t =va 2= s小物块滑上木板的初速度v 0=v +a 1t =2.4 m/s.(3)小物块滑上木板的初速度越大,它在木板上相对木板滑动的距离越大,当滑动距离等于木板长时,小物块到达木板B 的最右端,两者的速度相等(设为v′),这种情况下小物块的初速度为保证其不从木板上滑落的最大初速度v 0m ,则v 0m t -12a 1t 2-12a 2t 2=Lv 0m -v′=a 1t v′=a 2t由以上三式解得v 0m =3.0 m/s. 答案 (1) (2)2.4 m/s (3)3.0 m/s1、解析:选B.物块滑上传送带后将做匀减速运动,t 1时刻速度为零,此时小物块离A 处的距离达到最大,选项A 错误;然后在传送带滑动摩擦力的作用下向右做匀加速运动,t 2时刻与传送带达到共同速度,此时小物块相对传送带滑动的距离最大,选项B 正确;0~t 2时间内,小物块受到的摩擦力方向始终向右,选项C 错误;t 2~t 3时间内小物块不受摩擦力,选项D 错误.2、解析:选AD.若传送带静止,物体滑到传送带右端的过程中,物体一直减速,其加速度a =μg,。