高中物理牛顿运动定律专题训练答案及解析.docx
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1、高中物理牛顿运动定律专题训练答案及解析高中物理牛顿运动定律专题训练答案及解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1如下图,质量2kgM=的木板静止在光滑水平地面上,一质量1kgm=的滑块可视为质点以03m/sv=的初速度从左侧滑上木板水平地面右侧距离足够远处有一小型固定挡板,木板与挡板碰后速度立即减为零并与挡板粘连,最终滑块恰好未从木板外表滑落已知滑块与木板之间动摩擦因数为0.2=,重力加速度210m/sg=,求:1木板与挡板碰撞前霎时的速度v?2木板与挡板碰撞后滑块的位移s?3木板的长度L?【答案】11m/s20.25m31.75m【解析】【详解】1滑块与小车动量守恒0()mvmMv=+可得
2、1m/sv=2木板静止后,滑块匀减速运动,根据动能定理有:2102mgsmv-=-解得0.25ms=3从滑块滑上木板到共速时,由能量守恒得:220201()22mvmMvmgs=+故木板的长度11.75mLss=+=2近年来,随着AI的迅猛发展,自动分拣装置在快递业也得到广泛的普及.如图为某自动分拣传送装置的简化示意图,水平传送带右端与水平面相切,以v0=2m/s的恒定速率顺时针运行,传送带的长度为L=7.6m.机械手将质量为1kg的包裹A轻放在传送带的左端,经过4s包裹A离开传送带,与意外落在传送带右端质量为3kg的包裹B发生正碰,碰后包裹B在水平面上滑行0.32m后静止在分拣通道口,随即被
3、机械手分拣.已知包裹A、B与水平面间的动摩擦因数均为0.1,取g=10m/s2.求: (1)包裹A与传送带间的动摩擦因数;(2)两包裹碰撞经过中损失的机械能;上一页下一页(3)包裹A能否会到达分拣通道口.【答案】(1)1=0.5(2)E=0.96J(3)包裹A不会到达分拣通道口【解析】【详解】(1)假设包裹A经过t1时间速度到达v0,由运动学知识有01012vtvttL+-=包裹A在传送带上加速度的大小为a1,v0=a1t1包裹A的质量为mA,与传输带间的动摩檫因数为1,由牛顿运动定律有:1mAg=mAa1解得:1=0.5(2)包裹A离开传送带时速度为v0,设第一次碰后包裹A与包裹B速度分别为
4、vA和vB,由动量守恒定律有:mAv0=mAvA+mBvB包裹B在水平面上滑行经过,由动能定理有:-2mBgx=0-12mBvB2解得vA=-0.4m/s,负号表示方向向左,大小为0.4m/s两包裹碰撞时损失的机械能:E=12mAv02-12mAvA2-12mBvB2解得:E=0.96J(3)第一次碰后包裹A返回传送带,在传送带作用下向左运动xA后速度减为零,由动能定理可知-1mAgxA=0-12mAvA2解得xA=0.016m上一页下一页(2)货物上升经过中的最大动能Ekm及东东家阳台距地面的高度h【答案】(1)m2kg(2)2112kmEmvJ=h56m【解析】【分析】【详解】(1)在货物
5、匀速上升的经过中由平衡条件得2Fmgf其中0.02fmg解得2kgm(2)设整个经过中的最大速度为v,在货物匀减速运动阶段由牛顿运动定律得33mgfFma由运动学公式得330vat-解得1mvs=最大动能211J2mkEmv=减速阶段的位移3310.5m2xvt=匀速阶段的位移2253mxvt=加速阶段,由牛顿运动定律得11Fmgfma,由运动学公式得2112axv=,解得12.5mx阳台距地面的高度12356mhxxx=+=4某种弹射装置的示意图如下图,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
6、滑块A、B、C置于水平导轨上,B、C之间有一段轻弹簧恰好处于原长,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v0=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=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=0.8,重力加速度g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.81滑块A、B碰撞时损失的机械能;上一页下一页2滑块C在传送带上因摩擦产生的热量Q;3若每次实验开场时滑块A的初速度v0大小不一样,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
7、0的取值范围是什么?结果可用根号表示【答案】(1)9JE?=(2)8JQ=0v【解析】试题分析:1A、B碰撞经过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;2A、B碰撞后与C作用的经过中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能够求出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能够求出滑块A的最大速度和最小速度1A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
8、共同速度为1v,选取向右为正方向,对A、B有:012mvmv=碰撞时损失机械能()220201222Emvmv?=-解得:9EJ?=2设A、B碰撞后,弹簧第一次恢复原长时AB的速度为Bv,C的速度为Cv由动量守恒得:122BCmvmvmv=+由机械能守恒得:()()222111122222BCmvmvmv=+解得:4/cvms=C以cv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/agcosgsinms=-=由速度位移公式得:2212Cvvax-=联立解得:x=11.25mL加速运动的时间为t,有:12.5Cvvtsa-=所以相对位移xvtx?=-代入数据
9、得:1.25xm?=摩擦生热8QmgcosxJ=?=3设A的最大速度为maxv,滑块C与弹簧分离时C的速度为1cv,AB的速度为1Bv,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:22212cvvaL-=根据牛顿第二定律得:2212.4/agsingcosms=-=-上一页下一页联立解得:1397/cvms=设A的最小速度为minv,滑块C与弹簧分离时C的速度为2Cv,AB的速度为1Bv,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:22112cvvaL-=解得:213/cvms=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
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