《【物理】高考必备物理牛顿运动定律的应用技巧全解及练习题(含答案)》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【物理】高考必备物理牛顿运动定律的应用技巧全解及练习题(含答案)(11页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、v,x=v0t- at2【物理】高考必备物理牛顿运动定律的应用技巧全解及练习题( 含答案 )一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用1 如图所示,一质量M=4.0kg 、长度 L=2.0m 的长方形木板B 静止在光滑的水平地面上,在其右端放一质量m=1.0kg 的小滑块A(可视为质点)。现对A、 B 同时施以适当的瞬时冲量,使 A 向左运动, B 向右运动,二者的初速度大小均为2.0m/s ,最后 A 并没有滑离B板。已知A、B 之间的动摩擦因数=0.50,取重力加速度g=10m/s 2。求:(1)经历多长时间A 相对地面速度减为零;(2)站在地面上观察, B 板从开始运动,到 A 相对地面
2、速度减为零的过程中, B 板向右运动的距离;(3) A 和 B 相对运动过程中,小滑块A 与板 B 左端的最小距离。【答案】( 1)(2)(3)【解析】【详解】(1) A 在摩擦力 f= mg作用下,经过时间 t 速度减为零,根据动量定理有: mgt=mv0解得 t=0.40s(2)设 B 减速运动的加速度为a, A 速度减为零的过程中,板B 向右运动的位移为 x根据牛顿第二定律有mg=Ma,解得 a=1.25m/s 2根据匀变速直线运动位移公式有解得 x=0.70m(3)设 A 和 B 二者的共同速度为根据动量守恒定律有( M-m ) v0=(M+m ) v解得 v=1.2m/s设 A 和
3、B 二者达到共同速度时,小滑块 A 与板 B 右端的距离为 l,根据做功与能量变化的关系有 mgl=( M+m ) v02- ( M+m) v2解得l=1.28m,所以 A、 B 相对运动过程中,小滑块 A 与板 B 左端的最小距离为 : x=L-l=0.72m 【点睛】本题可以通过分别对两个木块受力分析,求加速度,判断运动规律;也可以直接用动量守恒定律和能量守恒列式求解,动量守恒定律不涉及中间过程,解题较为方便.2 如图甲所示,有一倾角为37的光滑固定斜面,斜面底端的水平面上放一质量为M 的木板。开始时质量为m 2 kg 的滑块在水平向左的力F 作用下静止在斜面上,现将力F 变为水平向右,当
4、滑块滑到木板上时撤去力F,木块滑上木板的过程不考虑能量损失。此后滑块和木板在水平面上运动的v t 图象如图乙所示,g 10 m/s 2。求:(1)水平作用力F 的大小;(2)滑块开始下滑时的高度;(3)木板的质量。【答案】( 1) 15N( 2) 2.5m( 3) 3kg【解析】【分析】( 1)对滑块受力分析,由共点力的平衡条件可得出水平作用力的大小;( 2)根据图乙判断滑块滑到斜面底部的速度,由牛顿第二定律求出加速度,从而根据在斜面上的位移和三角关系求出下滑时的高度。( 3)根据摩擦力的公式求出地面和木板间的摩擦力,根据牛顿第二定律求出滑块和木板间的摩擦力,进而根据牛顿第二定律求出木板的质量
5、。【详解】(1)滑块受到水平推力F、重力 mg 和支持力N 处于平衡,如图所示,水平推力: F=mgtan=2100.75N=15(2)由图乙知,滑块滑到木板上时速度为:v1=10m/s设下滑的加速度为a,由牛顿第二定律得:mgsin+Fcos=ma代入数据得: a=12m/s 2则下滑时的高度: hv12sin 1000.6m 2.5m2a24(3)设在整个过程中,地面对木板的摩擦力为f,滑块与木板间的摩擦力为f 1由图乙知,滑块刚滑上木板时加速度为:a 1 Vv 210 -4 m/s2Vt20对滑块: f1=ma1 此时木板的加速度:a2 Vv 201m/ s2Vt 20对木板:f1-f=
6、Ma 2当滑块和木板速度相等,均为:v=2m/s ,之后连在一起做匀减速直线运动,加速度为:a3=02m/s 2=-1m/s 242当滑块和木板速度相等后连在一起做匀减速直线运动,受到的摩擦力:f =( M+m) a3联立代入数据解得:M=3kg【点睛】本题考查斜面上力的合成与分解,和牛顿第二定律的应用,关键是分析物理过程,从图像中获取信息求解加速度。v-t3 如图,质量M=4kg 的长木板静止处于粗糙水平地面上,长木板与地面的动摩擦因数=0.1,现有一质量m=3kg 的小木块以v =14m/s的速度从一端滑上木板,恰好未从木板上10滑下,滑块与长木板的动摩擦因数2=0.5,g 取 10m/s
7、 2,求:( 1)木块刚滑上木板时,木块和木板的加速度大小;( 2)木板长度;( 3)木板在地面上运动的最大位移。【答案】 (1) 5m/s 2 2m/s 2( 2) 14m( 3) 12m【解析】【分析】( 1)由题意知,冲上木板后木块做匀减速直线运动,木板由静止做匀加速度直线运动,根据牛顿第二定律求解加速度;( 2)木块恰好未从木板滑下,当木块运动到木板最右端时,两者速度相等;根据位移关系求解木板的长度;(3)木块木板达到共同速度后将一起作匀减速直线运动,结合运动公式求解木板在地面上运动的最大位移.【详解】(1)由题意知,冲上木板后木块做匀减速直线运动,初速度v0=14m/s ,加速度大小
8、ag5m / s212木板由静止做匀加速度直线运动即 mg Mm gMa212解得a22m / s2( 2)木块恰好未从木板滑下,当木块运动到木板最右端时,两者速度相等。设此过程所用时间为 t即 v 木块 v 0 a1tv 木板a2 t解得 t=2s木块位移12x 木块v0 t2a1t 18m木板位移12x 木板2a2t4m木板长度Lx 木块x 木板14m(3)木块木板达到共同速度后将一起作匀减速直线运动,分析得v共 a2 t4m / s, a31g 1m/ s2,v共28m木板位移x 木板2a3总位移xx 木板x ,木板12m4 如图所示,倾角为306m/s的速度运的光滑斜面的下端有一水平传
9、送带,传送带正以动,运动方向如图所示一个质量为2kg 的物体(物体可以视为质点),从h=3.2m 高处由静止沿斜面下滑,物体经过A 点时,不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面,都不计其动能损失物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g=10m/s 2,求:( 1)物体第一次到达 A 点时速度为多大?( 2)要使物体不从传送带上滑落,传送带AB 间的距离至少多大?( 3)物体随传送带向右运动,最后沿斜面上滑的最大高度为多少?【答案】( 1) 8m/s ( 2)6.4m ( 3) 1.8m【解析】【分析】( 1)本题中物体由光滑斜面下滑的过程,只有重力做功,根据机械能守恒求解物体到斜面末端
10、的速度大小;( 2)当物体滑到传送带最左端速度为零时, AB 间的距离 L 最小,根据动能定理列式求解;(3)物体在到达A 点前速度与传送带相等,最后以6m/s 的速度冲上斜面时沿斜面上滑达到的高度最大,根据动能定理求解即可【详解】(1)物体由光滑斜面下滑的过程中,只有重力做功,机械能守恒,则得:mgh1mv22解得: v2gh2 10 3.2 8m/s(2)当物体滑动到传送带最左端速度为零时,AB 间的距离 L 最小,由动能能力得:mgL01 mv22解得: Lv2822gm 6.4m2 0.5 10(3)因为滑上传送带的速度是8m/s 大于传送带的速度6m/s,物体在到达A 点前速度与传送
11、带相等,最后以v带6m/s 的速度冲上斜面,根据动能定理得:mgh01 mv带22v带2621.8m得: h2m2g10【点睛】该题要认真分析物体的受力情况和运动情况,选择恰当的过程,运用机械能守恒和动能定理解题5 如图所示,质量M=2kg 足够长的木板静止在水平地面上,与地面的动摩擦因数1=0 1,另一个质量 m=1kg 的小滑块,以 6m/s 的初速度滑上木板,滑块与木板之间的动摩擦因数 =0 5, g 取 l0m/s 22( 1)若木板固定,求小滑块在木板上滑过的距离( 2)若木板不固定,求小滑块自滑上木板开始多长时间相对木板处于静止( 3)若木板不固定,求木板相对地面运动位移的最大值v023.6m( 2) t= 1s (3) x1 x2 1m【答案】( 1) x2a【解析】【分析】【详解】试题分析:( 1) a2 g5m / s2xv023.6m2a(2)对 m: a2g5m / s2 ,1