高中物理牛顿运动定律的应用解析版汇编含解析.docx

高中物理牛顿运动定律的应用解析版汇编含解析高中物理牛顿运动定律的应用解析版汇编含解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用1如图甲所示，一倾角为37°的传送带以恒定速度运行现将一质量m1kg的小物体抛上传送带，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，取沿传送带向上为正方向，g10m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8：求：1物体与传送带间的动摩擦因数；208s内物体机械能的增加量；3物体与传送带摩擦产生的热量Q。【答案】(1)0.875.(2)E90J3Q126J【解析】【详解】(1)由图象能够知道,传送带沿斜向上运动,物体放到传送带上的初速度方向是沿斜面向下的,且加速大小为的匀减速直线运动,对其受力分析,由牛顿第二定律得:可解得：0.875.2根据v-t图象与时间轴围成的“面积大小等于物体的位移,可得08s内物体的位移08ss内物体的机械能的增加量等于物体重力势能的增加量和动能增加量之和,为 (3)08s内只要前6s发生相对滑动.06s内传送带运动距离为:06s内物体位移为:则06s内物体相对于皮带的位移为08s内物体与传送带由于摩擦产生的热量等于摩擦力乘以二者间的相对位移大小,代入数据得：Q126J故此题答案是：(1)0.875.(2)E90J3Q126J【点睛】对物体受力分析并结合图像的斜率求得加速度，在v-t图像中图像包围的面积代表物体运动做过的位移。上一页下一页2如图，质量分别为mA=2kg、mB=4kg的A、B小球由轻绳贯穿并挂于定滑轮两侧等高H=25m处，两球同时由静止开场向下运动，已知两球与轻绳间的最大静摩擦力均等于其重力的0.5倍，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力两侧轻绳下端恰好触地，取g=10m/s2，不计细绳与滑轮间的摩擦，求：, (1)A、B两球开场运动时的加速度(2)A、B两球落地时的动能(3)A、B两球损失的机械能总量【答案】125m/sAa=27.5m/sBa=2850JkBE=3250J【解析】【详解】(1)由于是轻绳,所以A、B两球对细绳的摩擦力必须等大，又A得质量小于B的质量，所以两球由静止释放后A与细绳间为滑动摩擦力，B与细绳间为静摩擦力，经过受力分析可得：对A：AAAAmgfma-=对B：BBBBmgfma-=ABff=0.5AAfmg=联立以上方程得：25m/sAa=27.5m/sBa=(2)设A球经ts与细绳分离，此时，A、B下降的高度分别为hA、hB，速度分别为VA、VB，由于它们都做匀变速直线运动则有：212AAhat=212BBhat=ABHhh=+AAVat=BBVat=联立得：2st=，10mAh=，15mBh=，10m/sAV=，15m/sBV=A、B落地时的动能分别为kAE、kBE，由机械能守恒，则有：21()2kAAAAAEmvmgHh=+-400JkAE=21()2kBBBBBEmvmgHh=+-850JkBE=(3)两球损失的机械能总量为E?，()ABkAkBEmmgHEE?=+-代入以上数据得：250JE?=上一页下一页【点睛】(1)轻质物体两端的力一样,判定A、B摩擦力的性质，再结合受力分析得到2根据运动性质和动能定理可得到(3)由能量守恒定律可求出3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1=0.1，现有一质量m=3kg的小木块以v0=14m/s的速度从一端滑上木板，恰好未从木板上滑下，滑块与长木板的动摩擦因数2=0.5，g取10m/s2，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】15m/s22m/s2214m312m【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木块木板到达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212ag5m/s=木板由静止做匀加速度直线运动即()212mgMmgMa-+=解得22a2m/s=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。设此经过所用时间为t即012vvatvat=-=木板木块解得t=2s木块位移2011xvtat18m2木块=-=木板位移221xat4m2木板=木板长度Lxx14m=-=木板木块3木块木板到达共同速度后将一起作匀减速直线运动，分析得上一页下一页2231vat4m/sag1m/s=共，木板位移23vx8m2a=，共木板总位移,xxx12m=+=木板木板4传送带以恒定速率v4m/s顺时针运行，传送带与水平面的夹角37°.现将质量m1kg的小物块轻放在其底端(小物品可看成质点)，平台上的人通过一根轻绳用恒力F10N拉小物块，经过一段时间物块被拉到离地高为H1.8m的平台上，如下图已知物块与传送带之间的动摩擦因数0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，已知sin37°0.6，cos37°0.8.求： (1)物块在传送带上运动的时间；(2)若在物块与传送带速度相等的霎时撤去恒力F，则物块还需多少时间才能脱离传送带？【答案】11s2【解析】【详解】1物体在到达与传送带速度v4m/s相等前，做匀加速直线运动，有：Fmgcos37°mgsin37°ma1解得a18m/s2由va1t1得t10.5s位移x1a1t121m物体与传送带到达共同速度后，因Fmgsin4Nmgcos37°故物体在静摩擦力作用下随传送带一起匀速上升位移x2x12mt20.5s总时间为tt1t21s2在物体与传送带到达同速霎时撤去恒力F，由于tan37°，故有：mgsin37°mgcos37°ma2解得：a22m/s2假设物体能向上匀减速运动到速度为零，则上一页下一页通过的位移为x4mx2故物体向上匀减速运动到达速度为零前已经滑上平台故x2vt3-a2t32解得t32-s或t32+s舍去【点睛】此题关键是受力分析后判定物体的运动状态，再根据牛顿第二定律求解出加速度，然后根据运动学公式列式求解时间5研究物体的运动时，经常用到光电计时器.如下图，当有不透光的物体通过光电门时，光电计时器就能够显示出物体的挡光时间.光滑水平导轨MN上放置两个物块A和B，左端挡板处有一弹射装置P，右端N处与水平传送带平滑连接，将两个宽度为d=3.6×10-3m的遮光条分别安装在物块A和B上，且高出物块，并使遮光条在通过光电门时挡光.传送带水平部分的长度L=9.0m，沿逆时针方向以恒定速度v=6.0m/s匀速转动。物块B与传送带的动摩擦因数=0.20，物块A的质量包括遮光条为mA=2.0kg。开场时在A和B之间压缩一轻弹簧，锁定其处于静止状态，现解除锁定，弹开物块A和B，迅速移去轻弹簧.两物块第一次通过光电门，物块A通过计时器显示的读数t1=9.0×10-4s，物块B通过计时器显示的读数t2=1.8×10-3s，重力加速度g取10m/s2，试求：1弹簧储存的弹性势能Ep；2物块B在传送带上滑行的经过中产生的内能；3若物体B返回水平面MN后与被弹射装置P弹回的A在水平面上相碰，碰撞中没有机械能损失，则弹射装置P必须对A做多少功才能让B碰后从Q端滑出。【答案】1Ep=24J；2Q=96J；384JW>。【解析】【分析】【详解】1解除锁定，弹开物块AB后，两物体的速度大小vA=3413.610m/s4.09.010dt-?=?m/svB=3323.610m/s2.01.810dt-?=?m/s由动量守恒有上一页下一页mAvA=mBvB得mB=4.0kg弹簧储存的弹性势能22112422pAABBEmvmv=+=J2B滑上传送带先向右做匀减速运动，当速度减为零时，向右滑动的距离最远由牛顿第二定律得BBmgma=所以B的加速度a=2.0m/s2B向右运动的距离212Bvxa=1.0m'上一页下一页所以由得W>84J6如下图，质量为m=1kg的滑块，在水平力F作用下静止在倾角为=30°的光滑斜面上，斜面的末端处与水平传送带相接(滑块经过此位置滑上皮带时无能量损失)，传送带的运行速度为v0=3m/s，长为L=1.4m，今将水平力撤去，当滑块滑到传送带右端C时，恰好与传送带速度一样滑块与传送带间的动摩擦因数=0.25，g=10m/s2求 (1)水平作用力F的大小；(2)滑块开场下滑的高度h；(3)在第(2)问中若滑块滑上传送带时速度大于3m/s，求滑块在传送带上滑行的整个经过中产生的热量Q【答案】(1)(2)0.1m或0.8m(3)0.5J【解析】【分析】【详解】解：1滑块遭到水平推力F、重力mg和支持力FN处于平衡，如下图：水平推力解得：2设滑块从高为h处下滑，到达斜面底端速度为v下滑经过由机械能守恒有：，解得：若滑块冲上传送带时的速度小于传送带速度，则滑块在带上由于遭到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动；根据动能定理有：解得：上一页下一页若滑块冲上传送带时的速度大于传送带的速度，则滑块由于遭到向左的滑动摩擦力而做匀减速运动；根据动能定理有：解得：3设滑块在传送带上运动的时间为t，则t时间内传送带的位移：s=v0t由机械能守恒有：滑块相对传送带滑动的位移相对滑动生成的热量?7如下图，始终绷紧的水平传送带以的恒定速率沿顺时针方向转动，质量的平板车停在传送带的右端.现把质量可视为质点的行李箱轻轻放到距传送带右端位置行李箱与传送带、平板车间的动摩擦因数分别为、，平板车与水平地面间的动摩擦因数为.不计空气阻力，g=10m/s2试求：1行李箱在传送带上运动的时间2若行李箱由传送带滑到平板车上时速度不变，要想行李箱恰不从平板车上滑出，平板车的最小长度.【答案】(1)2.25s(2)见解析【解析】(1)行李箱在传送带加速时的加速度知足，则行李箱在传送带能加速的时间，能加速的距离，所以行李箱在传送带上先加速后匀速。行李箱在传送带匀速的时间行李箱在传送带上运动的时间(2)行李箱滑到平板车后，当行李箱速度大于平板车速度时：行李箱做减速运动，由牛顿第二定律可得，行李箱加速度大小知足，解得：上一页下一页平板车做加速运动，由牛顿第二定律可得，平板车加速度大小知足，解得：设行李箱经时间恰好到达平板车右端且两者速度恰好第一次相等为，则：，解得：这种情况下，平板车的长度平板车的最小长度点睛：板块模型是牛顿运动定律部分的典型模型，要注意研究对象的选取，以及临界条件确实定。8水平的淡色长传送带上放置一质量为0.5kg的煤块煤块与传送带之间的动摩擦因数=0.2初始时，传送带与煤块都是静止的现让传送带以恒定的加速度a0=3m/s2开场运动，其速度到达v=6m/s后，便以此速度做匀速运动经过一段时间，煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后，煤块相对传送带不再滑动210/gms=，求：1求煤块所受滑动摩擦力的大小2求黑色痕迹的长度3摩擦力对传送带做的功【答案】11N23m312J【解析】【分析】传送带与煤块均做匀加速直线运动，黑色痕迹为相对滑动构成的；分别求出有相对运动时，煤块及传送带的位移则能够求出相对位移根据能量关系求解摩擦力对传送带做的功【详解】1煤块所受滑动摩擦力的大小f=mg=0.2×5N=1N2煤块运动的加速度为a=g=2m/s2；煤块与传送带相对静止所用时间632vtsa=，通过的位移6392xvtmm=?；在煤块与传送带相对滑动的时间内：传送带由静止加速到6m/s所用时间10623vtssa=V在相对滑动经过中，传送带匀速运动的时间t2=t-t1=1s，则传送带的位移x2vt1+vt262×2+6×1m12m，则相对滑动的位移x=x-x=12-9m=3m上一页下一页由于煤块与传送带之间的发生相对滑动产生黑色痕迹，黑色痕迹即为相对滑动的位移大小，即黑色痕迹的长度3m3此经过中摩擦力对传送带做功：21122WmvmgxJ=+?=9如图甲所示，长木板A静止在水平地面上，其右端叠放着物块B，左端恰好在O点，水平面以O点为界，左侧光滑、右侧粗糙。物块C(能够看作质点)和D间夹着一根被压缩的弹簧，并用细线锁住，两者以共同速度v0=8m/s向右运动，某时刻细线忽然断开，C和弹簧分离后，撤去D，C与A碰撞并与A粘连碰撞时间极短，此后，AC及B的速度一时间图象如图乙所示。已知A、B、C、D的质量均为m=lkg，木板A的长度l=5m，A、C与粗糙面间的动摩擦因数一样，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10ms2。求：(1)长木板A与桌面间的动摩擦因数及B与A间的动摩擦因数。(2)烧断细线之前弹簧的弹性势能。(3)最终物块B离长木板A左端的距离。【答案】10.1'=0.2=21J33.05m【解析】1设A与地面间的动摩擦因数为，B与A上外表的动摩擦因数为/，由图乙可知：0-1s，AC整体做匀减速运动的加速度aA1=3.5m/s2，B做匀加速运动的加速度aB1=1m/s2，对AC整体：132Amgmgma=-'-对B有：1Bmgma='解得：/=0.1；=0.22C与A碰撞经过中动量守恒：mvC=2mvA，其中vA=4.5m/s解得vC=9m/s弹簧弹开经过中，CD系统动量守恒，由动量守恒定律：02CDmvmvmv=+解得：vD=7m/s弹簧弹开经过中，CD及弹簧组成的系统的机械能守恒，则有：22202012222PCDmvEmvmv?+=+解得：EP=1J上一页下一页3由图乙可知：0-1s内B相对A向左运动的位移：14.512.252xmm=?=AB速度相等后，B的加速度：221/Bagms=-'=-AC整体的加速度：2232.5/2Amgmgamsm'-+=-因22ABaa>，所以AC整体先停止运动，AC整体的运动时间为：10.42.5tss=，在0.4s内B相对A向右运动的位移：222110.1222Bxvtatvtm=+-=A停止时B的速度：20.6/Bvvatms='=+然后B在A上面做匀减速运动直到停止，B的加速度231/Bagms=-'=-B相对A向右运动的位移：'2330.182Bvxma=-=所以最终B离长木板A左端的距离1233.05xlxxxm=-+=10总质量为60kg的人和滑雪板沿着倾角为037=的斜坡向下滑动,如图甲所示，所受的空气阻力与速度成正比今测得滑雪板运动的vt-图象如图乙所示，图中AC是曲线中A点的切线，C点坐标为()4,15，BD是曲线的渐近线0sin370.6=0cos370.8=，g取210/ms根据以上信息，计算下列物理量：1滑雪板沿斜波下滑的最大速度mv；2空气的阻力系数k；3滑雪板与斜坡间的动摩擦因数【答案】110m/smv=2/s30kgk=上一页下一页