高中物理牛頓運動定律專項練習(xí)

1、高中物理牛頓運動定律專項練習(xí)一、高中物理精講專題測試牛頓運動定律某物理興趣小組設(shè)計了一個貨物傳送裝置模型，如圖所示。水平面左端人處有一固定擋板，連接一輕彈簧，右端B處與一傾角0=37。的傳送帶平滑銜接。傳送帶BC間距L=0.8m，以v0=1m/s順時針運轉(zhuǎn)。兩個轉(zhuǎn)動輪0】、02的半徑均為丫=0.08m，半徑0店、O2C均與傳送帶上表面垂直。用力將一個質(zhì)量為m=1kg的小滑塊（可視為質(zhì)點）向左壓彈簧至位置K,撤去外力由靜止釋放滑塊，最終使滑塊恰好能從C點拋出（即滑塊在C點所受彈力恰為零）。已知傳送帶與滑塊間動摩擦因數(shù)卩=.75，釋放滑塊時彈簧的彈性勢能為1J,重力加速度g取10m/s2，cos3

2、7o=0.8，sin37。=0.6，不考慮滑塊在水平面和傳送帶銜接處的能量損失。求：（1）滑塊到達(dá)B時的速度大小及滑塊在傳送帶上的運動時間（2）滑塊在水平面上克服摩擦所做的功【答案】（1）1s（2）0.68J【解析】【詳解】解:（1）滑塊恰能從C點拋出，在C點處所受彈力為零，可得：mgcosO=mr解得：v=0.8m/s對滑塊在傳送帶上的分析可知：mgsinG=卩mgcosG故滑塊在傳送帶上做勻速直線運動，故滑塊到達(dá)B時的速度為：v=0.8m/sL滑塊在傳送帶上運動時間：t=v解得：t=1s1滑塊從K至B的過程，由動能定理可知：W-W=怎mv2彈f2根據(jù)功能關(guān)系有：W彈=E彈p解得：Wf=0.

3、68J如圖所示，在光滑的水平面上有一足夠長的質(zhì)量M=4kg的長木板，在長木板右端有一質(zhì)量m=1kg的小物塊，長木板與小物塊間的動擦因數(shù)尸0.2,開始時長木板與小物塊均靜止.現(xiàn)用F=14N止.現(xiàn)用F=14N的水平恒力向石拉長木板，經(jīng)時間t=1s撤去水平恒力F,g=10m/s2求（1）小物塊在長木板上發(fā)生相對滑幼時，小物塊加速度a的大?。唬?）剛撤去F時，小物塊離長木板右端的距離s；撒去F后，系統(tǒng)能損失的最大機械能AE【答案】（1）2m/s2（2）0.5m（3）0.4J【解析】【分析】（1）對木塊受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求出木塊的加速度；（2）先根據(jù)牛頓第二定律求出木板的加速度，然后根據(jù)勻變速直

4、線運動位移時間公式求出長木板和小物塊的位移，二者位移之差即為小物塊離長木板右端的距離；（3）撤去F后，先求解小物塊和木板的速度，然后根據(jù)動量守恒和能量關(guān)系求解系統(tǒng)能損失的最大機械能AE【詳解】（1）小物塊在長木板上發(fā)生相對滑動時，小物塊受到向右的滑動摩擦力，貝9：|img=ma,1解得a】=ug=2m/s2（2）對木板，受拉力和摩擦力作用，由牛頓第二定律得，F(xiàn)-ymg=Ma2,解得：a2=3m/s2小物塊運動的位移：11X小物塊運動的位移：11X=2a】t2=2x2xl2m=1m111111mv22m長木板運動的位移：x,=at2=x3xl2m=1.5m長木板運動的位移：2222則小物塊相對于

5、長木板的位移：x=x2-x1=1.5m-1m=0.5m（3）撤去F后，小物塊和木板的速度分別為：v=at=2m/sv=at=3m/sm12小物塊和木板系統(tǒng)所受的合外力為0,動量守恒：mv+Mv二（M+m）vm解得v=2.8m/s從撤去F到物體與木塊保持相對靜止，由能量守恒定律：11+Mv2=AE+(M+m)v22解得AE=0.4J【點睛】該題考查牛頓第二定律的應(yīng)用、動量守恒定律和能量關(guān)系；涉及到相對運動的過程，要認(rèn)真分析物體的受力情況和運動情況，并能熟練地運用勻變速直線運動的公式如圖所示，足夠長的木板與水平地面間的夾角&可以調(diào)節(jié)，當(dāng)木板與水平地面間的夾角為37時，一小物塊（可視為質(zhì)點）恰好能沿

6、著木板勻速下滑若讓該物塊以大小10m/s的初速度從木板的底端沿木板上滑，隨著&的改變，物塊沿木板滑行的距離x將發(fā)生變化.取g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8.(1)求物塊與木板間的動摩擦因數(shù)“；當(dāng)&滿足什么條件時，物塊沿木板向上滑行的距離最小，并求出該最小距離【答案】(1)0.75(2)4m【解析】【詳解】當(dāng)E37。時，設(shè)物塊的質(zhì)量為物塊所受木板的支持力大小為FN，對物塊受力分析，有：mgsin37=“FNFN-mgcos37=0解得：“=0.75設(shè)物塊的加速度大小為a,則有：mgsin+mgcos=ma設(shè)物塊的位移為x,則有：v02=2axv2解得：X_2g(sindy

7、cosO)令tang”，可知當(dāng)Q+涉=90,即涉=53。時x最小最小距離為：xmin=4m4四旋翼無人機是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器，目前正得到越來越廣泛的應(yīng)用一架質(zhì)量m=2kg的無人機，其動力系統(tǒng)所能提供的最大升力F=36N，運動過程中所受空氣阻力大小恒為匸4N.(g取10m/S2)無人機在地面上從靜止開始，以最大升力豎直向上起飛求在t=5s時離地面的高度力；當(dāng)無人機懸停在距離地面高度H=100m處，由于動力設(shè)備故障，無人機突然失去升力而墜落求無人機墜落到地面時的速度v；接(2)問，無人機墜落過程中，在遙控設(shè)備的干預(yù)下，動力設(shè)備重新啟動提供向上最大升力為保證安全著地(到達(dá)地面時速度為零

8、)，求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時間J.答案】(1)75m(2)40m/s(3)s答案】3【解析】【分析】【詳解】由牛頓第二定律F-mg-f=ma代入數(shù)據(jù)解得a=6m/s2上升高度h冷且F代入數(shù)據(jù)解得h=75m.下落過程中mg-f=ma】代入數(shù)據(jù)解得ai=W小落地時速度v2=2a1H，代入數(shù)據(jù)解得v=40m/s(3)恢復(fù)升力后向下減速運動過程F-mg+f=ma2代入數(shù)據(jù)解得a2=lOm/s222設(shè)恢復(fù)升力時的速度為vm，則有二d1厶且.-|405,由v由vm=a1t15.如圖1所示，在水平面上有一質(zhì)量為m】=1kg的足夠長的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2=2kg的木塊，木塊和木板之間的動摩擦

9、因數(shù)人=0.3，木板與地面間的動摩擦因數(shù)口2=0.1.假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等現(xiàn)給木塊施加隨時間t增大的水平拉力F的水平拉力F=3t(N),重力加速度大小g=10m/s21)求木塊和木板保持相對靜止的時間t1；t=10s時，兩物體的加速度各為多大；在如圖2畫出木塊的加速度隨時間変化的圖象(取水平拉力F的方向為正方向，只要求畫圖，不要求寫出理由及演算過程)【答案】(1)木塊和木板保持相對靜止的時間是4s；(2)t=10s時，兩物體的加速度各為3m/s2為3m/s2，12m/s2；詳解】當(dāng)FV“2(m+m2)g=3N時，木塊和木板都沒有拉動，處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)木塊和木板一起運

10、動時，對m：f-(m.+m2)g=m.a，f=.m2gma2121mama12解得：a=3m/s2ma對整體有：F-卩2(m.+m.)g=(m1+m_)ama21212ma解得：Fmax=12N由F由Fmax=3t得:t=4st=10s時，兩物體已相對運動，則有:對m.：卩嚴(yán)衛(wèi)-卩2(m.+m2)g=m1a1解得：a.=3m/s2對m2：F-1m2g=m2a2F=3t=30N解得：a2=12m/s26.如圖所示，質(zhì)量M=0.5kg的長木板A靜止在粗糙的水平地面上，質(zhì)量m=0.3kg物塊B(可視為質(zhì)點)以大小v0=6m/s的速度從木板A的左端水平向右滑動，若木板A與地面間的動摩擦因數(shù)禺=0.3，

11、物塊B恰好能滑到木板A的右端.已知物塊B與木板A上表面間的動摩擦因數(shù)人=0.6.認(rèn)為各接觸面間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，取g=10m/s2.求：木板A的長度L；若把A按放在光滑水平地面上，需要給B一個多大的初速度，B才能恰好滑到A板的右端；在的過程中系統(tǒng)損失的總能量.【答案】3m2.4.10m/s5.4J【解析】【詳解】(1)A、B之間的滑動摩擦力大小為：m=18NA板與地面間的最大靜摩擦力為：f=卩2(M+m)g=2.4N由于ff，故A靜止不動B向右做勻減速直線運動到達(dá)A的右端時速度為零，有：v2=2aL0卩mg二ma11解得木板A的長度L=3mA、B系統(tǒng)水平方向動量守恒，取為正方

12、向，有Bmv=(m+M)vB物塊B向右做勻減速直線運動v2一v2=2asB11A板勻加速直線運動卩mg=Ma?v2=2as22位移關(guān)系s1一s2=L聯(lián)立解得v=2.4,.10m/sB系統(tǒng)損失的能量都轉(zhuǎn)化為熱能Q=RmgL1解得Q=5.4J如圖，光滑固定斜面上有一楔形物體A。A的上表面水平，A上放置一物塊B。已知斜cos6?面足夠長、傾角為為A的質(zhì)量為M,B的質(zhì)量為m，A、B間動摩擦因數(shù)為.)，最大靜擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g。現(xiàn)對A施加一水平推力。求：物體A、B保持靜止時，水平推力的大小F；水平推力大小為F2時，物體A、B一起沿斜面向上運動，運動距離x后撒去推力,A、B一起沿斜面上滑，

13、整個過程中物體上滑的最大距離L；(3)為使A、B在推力作用下能一起沿斜面上滑，推力F應(yīng)滿足的條件?！敬鸢浮?1)小八曲沖”(m4-Af)n&+/ko站M(何+咖t訕F一燦-s.-0解析】分析】先以AB組成的整體為研究的對象，得出共同的加速度，然后以B為研究的對象，結(jié)合牛頓第二定律和運動學(xué)公式聯(lián)合求解，知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運動學(xué)的橋梁。【詳解】(1)A和B整體處于平衡狀態(tài)，則Ficosff=AT+mgsn8解得|二一iA和B整體上滑過程由動能定理有F2JCC0S&-十0解得：匚解得：匚Fax(m+A和B間恰好不滑動時，設(shè)推力為F。，上滑的加速度為a，A對B的彈力為N對A和B整體有Focos&-

14、和十Af)sin一對B有：=：.；：宀-N-mg-masin解得:汽一(m+M)(sin解得:汽一cos3-則為使A、B在推力作用下能一起沿斜面上滑，推力應(yīng)滿足的條件如圖甲，圓圈內(nèi)放大的集成塊可以同時自動測量沿手機短邊(x軸)、長邊(y軸)和垂直面板方向(z軸)的加速度，相當(dāng)于在三個方向上各有一個如圖乙所示的一維加速度計，圖中固定在力傳感器上的質(zhì)量塊的質(zhì)量為m.下面僅研究x軸處于水平方向和y軸處于豎直方向的加速度情況.沿x軸方向，若用F表示力傳感器垂直接觸面對質(zhì)量塊的作用力，取+x軸方向為加速度正方向，導(dǎo)出手機在水平方向的加速度。的表達(dá)式；X沿y軸方向，若用F表示力傳感器垂直接觸面對質(zhì)量塊的作

15、用力，取+y軸方向為加速度正方向，導(dǎo)出手機在豎直方向的加速度ay的表達(dá)式；當(dāng)手機由豎屏變橫屏?xí)r，為讓手機感知到這種變化，需要通過電信號分別將(1)和(2)中導(dǎo)出的加速度進行輸出，但應(yīng)統(tǒng)一輸出項a出，請分別寫出水平和豎直方向上輸出項a出的表達(dá)式；當(dāng)手機由豎屏變橫屏?xí)r，顯示的視頻畫面會隨之由窄變寬，請解釋其中的原理圖甲IF【答案】(1)axmFa+g（4）當(dāng)手m圖甲IF【答案】(1)axmFa+g（4）當(dāng)手my機豎屏播放視頻時，出Fa+gg將手機轉(zhuǎn)為橫屏?xí)r，加速y度計測得水平、豎直兩個方向加速度的值發(fā)生交換；智能手機據(jù)此做出判斷，將視頻畫面由窄變寬解析】分析】詳解】(1)質(zhì)量塊在+x軸方向只受力傳

16、感器垂直接觸面對它的作用力F,由牛頓第二定律得:(2)質(zhì)量塊在+y軸方向受重力(mg)、力傳感器垂直接觸面對它的作用力F兩個力的作F一mg用，由牛頓第二定律得：aym(3)應(yīng)統(tǒng)一設(shè)置水平和豎直方向上通過力傳感器電信號輸出的加速度的表達(dá)式為：a出F在水平方向的加速度的輸出表達(dá)式：。山=a:出mxF在豎直方向的加速度的輸出表達(dá)式：a=-a+gy出myFF(4)當(dāng)手機豎屏播放視頻時，a=a0、a=a+gg將手機轉(zhuǎn)為橫屏x出mxy出my時，加速度計測得水平、豎直兩個方向加速度的值發(fā)生交換；智能手機據(jù)此做出判斷，將視頻畫面由窄變寬如圖甲所示，長為4m的水平軌道AB與半徑為R=0.6m的豎直半圓弧軌道BC

17、在B處相連接，有一質(zhì)量為1kg的滑塊(大小不計)，從A處由靜止開始受水平向右的力F作用，F(xiàn)的大小隨位移變化關(guān)系如圖乙所示，滑塊與AB間動摩擦因數(shù)為0.25，與BC間的動摩擦因數(shù)未知，取g=l0m/s2.求：20300S圖乙圖甲20300S圖乙圖甲滑塊到達(dá)B處時的速度大??；滑塊在水平軌道AB上運動前2m過程中所需的時間；若滑塊到達(dá)B點時撤去力F,滑塊沿半圓弧軌道內(nèi)側(cè)上滑，并恰好能達(dá)到最高點C,則滑塊在半圓軌道上克服摩擦力所做的功是多少.【答案】(1)2j10m/【解析】試題分析：(1)對滑塊從A到B的過程，由動能定理得71F3X3陀汁2叫得VB=；10m/S-2)在前2m內(nèi)，由牛頓第二定律得F口

18、F口mg=ma且x】=12叫2解得t1=v2(3)當(dāng)滑塊恰好能到達(dá)最高點C時，有mg=m-RC對滑塊從B到C的過程，由動能定理得11Wmgx2R=mvC2mvB2代入數(shù)值得W=-5J即克服摩擦力做的功為5J考點：動能定理；牛頓第二定律如圖所示，固定的凹槽水平表面光滑，其內(nèi)放置U形滑板N,滑板兩端為半徑R=0.45m的1/4圓弧面.A和D分別是圓弧的端點，BC段表面粗糙，其余段表面光滑.小滑塊P和P的質(zhì)量均為m.滑板的質(zhì)量M=4m,P和P與BC面的動摩擦因數(shù)分別為1212卩=0.10和卩=0.20,最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力.開始時滑板緊靠槽的左端，12P2靜止在粗糙面的B點，卩以0=4.0m/s的初速度從A點沿弧面自由滑下，與P2發(fā)生彈性碰撞后，匕處在粗糙面B點上.當(dāng)P2滑到C點時，滑板恰好與槽的右端碰撞并與槽牢固粘連，P2繼續(xù)運動，到達(dá)D點時速度為零.P與P2視為質(zhì)點，A212取g=10m/s2.問:P和P碰撞后瞬間P取g=10m/s2.問:1212與在BC段向右滑動時，滑板的加速度為多大？N、P和P2最終靜止后,P與P2間的距離為多少？【答案】(1)v二0、v二5m/s(2)a=0.4m/s2(3)AS=1.47m122【解析】1