高中物理牛顿运动定律易错分析及解析.docx

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1、高中物理牛顿运动定律易错分析及解析高中物理牛顿运动定律易错分析及解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1如下图，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=0.2，开场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/s2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】12m/s220.5m30.4J【解析】【分析】1对木块受力分析，根据牛顿第二定律求出木块

2、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，小物块遭到向右的滑动摩擦力，则：mg=ma1，解得a1=g=2m/s22对木板，受拉力和摩擦力作用，由牛顿第二定律得，F-mg=Ma2，解得：a2=3m/s2小物块运动的位移：x1=12a1t2=12212m=1m，长木板运动的位移：x2=12a2t2=12312m=1.5m，则小物块相对于长木板的位移：x=x2-

3、x1=1.5m-1m=0.5m3撤去F后，小物块和木板的速度分别为：vm=a1t=2m/sv=a2t=3m/s小物块和木板系统所受的合外力为0，动量守恒：()mmvMvMmv+=+解得2.8/vms=从撤去F到物体与木块保持相对静止，由能量守恒定律：222111()222mmvMvEMmv+=?+解得?E=0.4J【点睛】该题考察牛顿第二定律的应用、动量守恒定律和能量关系；涉及到相对运动的经过，要认上一页下一页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地震发生后，需要向灾区运送大量救灾物资，在物资转运经过中大量使用了如下图的传送带.已知某传送带与水平面成37=o角，皮

4、带的AB部分长5.8Lm=，皮带以恒定的速率4/vms=按图示方向传送，若在B端无初速度地放置一个质量50mkg=的救灾物资(P可视为质点)，P与皮带之间的动摩擦因数0.5(=取210/gms=，sin370.6)=o，求： ()1物资P从B端开场运动时的加速度()2物资P到达A端时的动能【答案】()1物资P从B端开场运动时的加速度是()210/.2ms物资P到达A端时的动能是900J【解析】【分析】1选取物体P为研究的对象，对P进行受力分析，求得合外力，然后根据牛顿第三定律即可求出加速度；2物体p从B到A的经过中，重力和摩擦力做功，能够使用动能定律求得物资P到达A端时的动能，可以以使用运动学

5、的公式求出速度，然后求动能【详解】1P刚放上B点时，遭到沿传送带向下的滑动摩擦力的作用，sinmgFma+=；cosNFmg=NFF=其加速度为：21sincos10/aggms=+=2解法一：P到达与传送带有一样速度的位移210.82vsma=以后物资P遭到沿传送带向上的滑动摩擦力作用根据动能定理：()()2211sin22AmgFLsmvmv-=-到A端时的动能219002kAAEmvJ=解法二：P到达与传送带有一样速度的位移210.82vsma=以后物资P遭到沿传送带向上的滑动摩擦力作用，P的加速度22sincos2/aggms=-=上一页下一页后段运动有：222212Lsvtat-=+

6、，解得：21ts=，到达A端的速度226/Avvatms=+=动能219002kAAEmvJ=【点睛】传送带问题中，需要注意的是传送带的速度与物体遭到之间的关系，当二者速度相等时，即保持相对静止.属于中档题目3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。已知木板OA可绕轴O在竖直平面内转动，板足够长，板面摩擦可忽略不计。某次实验中，质量m=0.1kg的物块在平行于板面向上、F=0.6N的恒力作用下，得到加速度a与斜面倾角的关系图线，如图b所示，已知图中a0为图线与纵轴交点，1为图线与横轴交点。重力加速度g取10m/s2求：1a0多大？倾角1多大？2当倾角

7、为30时，物块在力F作用下由O点从静止开场运动，2s后撤去，求物块沿斜面运动的最大距离？【答案】16m/s2，37；22.4m。【解析】【详解】1由图象可知，=0，木板水平放置，此时物块的加速度为a0由牛顿第二定律：F合=F=ma0解得a0=6m/s2由图象可知木板倾角为1时，物块的加速度a=0即：F=mgsin1解得1=372当木板倾角为=30o时，对物块由牛顿第二定律得：F-mgsin=ma1解得a1=1m/s2设木块2s末速度为v1，由v1=a1t得v1=2m/s2s内物块位移s1=12a1t2=2m上一页下一页撤去F后，物块沿斜面向上做匀减速运动。设加速度为a2，对物块由牛顿第二定律得

8、：mgsin=ma2a2=gsin30=5m/s2撤去F后，物块继续向上运动的位移为21220.4m2vsa=则物块沿斜面运动的最大距离s=s1+s2=2.4m4我国科技已经开启“人工智能时代，“人工智能已经走进千家万户某天，东东呼叫了外卖，外卖小哥把货物送到他家阳台正下方的平地上，东东操控小型无人机带动货物，由静止开场竖直向上做匀加速直线运动，一段时间后，货物又匀速上升53s，最后再匀减速1s恰好到达他家阳台且速度为零货物上升经过中，遥控器上显示无人机在加速、匀速、减速经过中对货物的作用力F1、F2和F3大小分别为20.8N、20.4N和18.4N，货物遭到的阻力恒为其重力的0.02倍g取1

9、0m/s2计算：(1)货物的质量m；(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12

10、356mhxxx=+=上一页下一页5如下图，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、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.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、乙在整个运动经过发生的位移大小之比【答案】(1)g(sincos)(2)()2sinsincoshg-(3)1:1【解析】【详解】(1)由牛顿第二定律可得F合=Ma甲MgsinMgco

11、s=Ma甲a甲=g(sincos)(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=Ekmghmgcossinh=212mvv=cos21singh?-?a乙=g(sincos)t=()2sinsincoshg-(3)如图，由动能定理得MghMgcossinhMg(OPcossinh)=0mghmgcossinhmg(OQcossinh)=0OP=OQ上一页下一页根据几何关系得11xx甲乙6一种巨型娱乐器械能够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,到地面时恰好停下.已知座舱开场

12、下落时的高度为75m,当落到离地面30m的位置时开场制动,座舱均匀减速.重力加速度g取102/ms,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,求座舱下落经过中球对手的压力.【答案】130m/s25s375N【解析】试题分析：1v2=2gh;vm30m/s座舱在自由下落阶段所用时间为：2112hgt=t13s座舱在匀减速下落阶段所用的时间为：t22hv=2s所以座舱下落的总时间为：tt1t25s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mgNmg解得：N0根据牛顿第三定律有：NN0，即球对手的压力为零在座舱匀

13、减速下落阶段，根据牛顿第二定律有mgNma根据匀变速直线运动规律有：a2202vh-15m/s2解得：N75N2分根据牛顿第三定律有：NN75N，即球对手的压力为75N考点：牛顿第二及第三定律的应用7如下图，某货场而将质量为m1=100kg的货物可视为质点从高处运送至地面，为避免货物与地面发生撞击，现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道，使货物中轨道顶端无初速滑下，轨道半径R=1.8m地面上紧靠轨道次排放两声完全一样的木板A、B，长度均为l=2m，质量均为m2=100kg，木板上外表与轨道末端相切货物与木板间的动摩擦因数为1，木板与地面间的动摩擦因数=0.2最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g

14、=10m/s2上一页下一页当前位置：文档视界高中物理牛顿运动定律易错分析及解析高中物理牛顿运动定律易错分析及解析当前位置：文档视界高中物理牛顿运动定律易错分析及解析高中物理牛顿运动定律易错分析及解析【详解】1滑块在水平推力作用下沿斜面向上匀速运动时，合力为零，则有Fcos37=mgsin37+mgcos37+Fsin37代入解得，=0.52撤去F后，滑块上滑经过：根据牛顿第二定律得：mgsin37+mgcos37=ma1，得，a1=gsin37+cos37上滑的时间为0112vtsa=上滑的位移为01202vxtm=滑块下滑经过：mgsin37-mgcos37=ma2，得，a2=gsin37-

15、cos37由于下滑与上滑的位移大小相等，则有x=12a2t22解得，22225xtsa=故t=t1+t2=2+25s【点睛】此题分析滑块的受力情况和运动情况是关键，由牛顿第二定律和运动学公式结合是处理动力学问题的基本方法10功能关系贯穿整个高中物理 (1)如下图，质量为m的物体，在恒定外力F作用下沿直线运动，速度由v0变化到v时，发生的位移为x试从牛顿第二定律及运动学公式推导出动能定理上述推导的结果对于物体受变力作用、或者做曲线运动时能否成立？讲明理由(2)如下图，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，右端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧

16、相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略初始时刻，弹簧恰处于自然长度现给导体棒一个水平向右的初速度v0，在沿导轨运动的经过中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触导体棒速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则在这一经过中：直接写出弹簧弹力做功W弹与弹性势能变化?Ep的关系，进而求W弹；用动能定理求安培力所做的功W安【答案】(1)动能定理无论物体所受力能否为恒力、运动轨迹能否为直线均适用简言之，动能定理是经典力学范围内的普适规律(2)(0)pppWEEE=-?=-=-弹(3)上一页下一页2012pWEmv=-安【解析】【详解】(1)由牛顿第二定律F=ma及运动学公式2202vvax-=可得2202022Fxmvmv=-当物体受变力作用、或者做曲线运动时，能够把经过分解成很多小段，以为物体在每小段运动中遭到的是恒力、运动轨迹是直线，这样对每一段用动能定理，累加后也能得到同样的结果，所以动能定理无论物体所受力能否为恒力、运动轨迹能否为直线均适用简言之，动能定理是经典力学范围内的普适规律(2)pWE=-?弹进而(0)pppWEEE=-?=-=-弹.(3)由动能定理：20102WWmv+=-弹安解得：2021pWEmv=-安上一页下一页