全国名校高考专题训练2-牛顿定律与直线运动(3)

2020-02-21 18:13

B.传送带若逆时针方向匀速运行,物体可能先向右做匀减速运动直到速度减为零,然后向左加速,因此不能滑过?点

C.传送带若顺时针方向匀速运行,当其运行速率V?V0时,物体将一直做匀速直线运动且滑过?点

D.传送带若顺时针方向匀速运行,当其运行速率V?V0时,物体将一直向右做匀加速运动且滑过? 点 答案:AC

49.(2008年山东省高考冲刺预测卷)两辆游戏赛车a、b在两条平行的直车道上行驶.t?0时两车都在同一计时线处,此时比赛开始.它们在四次比赛中的v?t图如图所示.哪些图对应的比赛中,有一辆赛车追上了另一辆( ) -1 -1 -1 -1 v/m·sv/m·sv/m·sv/m·s 10 10 10 10 b b b b a a a a 5 5 5 5

0 5 10 15 20 25 t/s 0 5 10 15 20 25 t/s 0 5 10 15 20 25 t/s

0 5 10 15 20 25 t/s AB C D

答案:AC

50.(山东省高考调研卷)如图所示,三角体由两种材料拼接而成,BC界面平行底面DE,两侧面与水平面夹角分别为30

?。

和60。已知物块从A静止下滑,加速至B匀速至D;

?若该物块静止从A沿另一侧面下滑,则有 ( )

A.通过C点的速率等于通过B点的速率

B.AB段的运动时间大于AC段的运动时间 C.将加速至C匀速至E

D.一直加速运动到E,但AC段的加速度比CE段小 答案:B 二.计算题

51.(江苏省启东市2008届高三第一次调研测试)如图所示,固定在水平面上的斜面倾角θ=37°,长方体木块A的MN面上钉着一颗小钉子,质量m=1.5kg的小球B通过一细线与小钉子相连接,细线与斜面垂直,木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.50.现将木块由静止释放,木

2

块将沿斜面下滑.求在木块下滑的过程中小球对木块MN面的压力.(取g=10m/s, sin37°=0.6, cos37°=0.8)

解析:由于木块与斜面间有摩擦力的作用,所以小球B与木块间有压力的作用,并且它们以共同的加速度a沿斜面向下运动.将小球和木块看作一个整体,设木块的质量为M,根据牛顿第二定律可得

?M?m?gsin????M?m?gcos???M?m?a

代入数据得a?2.0m/s 选小球为研究对象,设MN面对小球的作用力为N,

11 2

根据牛顿第二定律有mgsin??N?ma

代入数据得N?6.0N

根据牛顿第三定律,小球对MN面的压力大小为6.0N,方向沿斜面 52.(江苏省启东市2008届高三第一次调研测试)质量为M=10kg的B板上表面上方,存在一定厚度的相互作用区域,如图中划虚线的部分,当质量为m=1kg的物块P进入相互作用区时,B板便有竖直向上的恒力f= kmg(k=51)作用于物块P,使其刚好不与B板的上表面接触;在水平方向,物块P与B板间没有相互作用力. 已知物块P开始自由下落的时刻,B板向右运动的速度为VBo=10m/s. 物块P从开始下落到刚到达相互作用区所经历的时间为t0=2.0s. 设B板足够长,B板与水平面间的动摩擦因数μ=0.02,为保证物块P总能落入B板上方的相互作用区,问:(1)物块P从起始位置下落到刚好与B板不接触的时间 t (2)物块B在上述时间t内速度的改变量

(3)当B板刚好停止运动时,物块P已经回到过初始位置

2

几次?(g=10m/s) 解析:(1)物块P刚到达相互作用区时的速度 VO=gto (1) 物块P进入相互作用后的加速度

a1= (kmg-mg)/m=(k-1)g (2) 解(1)(2)得物块P在相互作用区内的运动时间

t1=v0/a1=0.04s (3) 物块P从起始位置下落到刚好与B不接触时的运动时间

t=t0+t1=2.04s (4) (2)板B在物块P未进入作用区时的加速度

aB1=μg (5)

速度的改变量Δvb1 = aB1t0 =0.4m/s (6)

当物块P进入作用区后的加速度 aB2 =μ(Mg+kmg)/M (7) 由(3)(7)得速度的改变量

Δvb2 = aB2t1=0.0488m/s (8) 所以:板B在物块P从起始位置下落到刚好与B不接触时 由(6)(8)得:速度的改变量

Δv=Δv b1+Δv b2 =0.4488m/s (9)

(3)当物块P的速度减到零后,又开始以加速度a向上做加速运动,经历时间t1,跑出相互作用区,在这段时间内,B板减少的速度仍是Δvb2;物块P离开相互作用区后,做加速度为g的减速运动,经历时间t0,回到初始位置,在这段时间内,B板减少的速度为Δvb1,以后物块又从起始位置自由落下,重复以前的运动,B板的速度再次不断减少.总结以上分析可知:每当物块P完成一次从起始位置自由下落,进入相互作用区后又离开相互作用区,最后回到起始位置的过程中,B板速度减少的总量为

Δv=2Δv b1+2Δv b2 =0.8978m/s (10) 设在物块P第n次回到起始位置,

n=vBo/Δv=10/0.8978=11.11≈11次 (11)

53.(山东省高考调研卷)如图所示,质量为m=10kg的两个相同的物块A、B(它们之间用轻绳相连)放在水平地面上,在方向与水平方面成

12

??37?角斜向上、大小为100N的拉力F作用下,以大小为v0=4. 0m/s的速度向右做匀

速直线运动,求剪断轻绳后物块A在水平地面上滑行的距离。(取当地 的重力加速度g=10m/s,sin37=0.6,cos37=0.8)

解析:设两物体与地面间的动摩擦因素为?,根据滑动摩擦力公式和平衡条件,对A、B整体有:

?mg??(mg?Fsin?)?Fco?s ①

剪断轻绳以后,设物体A在水平地面上滑行的距离为s,有 ?mg?ma ②

2v0?2as ③

2

??2(2mg?Fsin?)v0 联解方程,代人数据得: s??1.4m

2gFcos?54.(山东省高考调研卷)如图所示,左图表示用水平恒力F拉动水平面上的物体,使其做匀加速运动。当改变拉力的大小时,相对应的匀加速运动的加速度a也会变化,a和F的关系如右图所示。

(1)图线的斜率及延长线与横轴的交点表示的物理意义分别是什么?

(2)根据图线所给的信息,求物体的质量及物体与水平面的动摩擦因数;

(3)在该物体上放一个与该物体质量相同的砝码,保持砝码与该物体相对静止,其他条件不变,请在右图的坐标上画出相应的a—F图线。(不要求写出作图过程) 解析:(1)由牛顿第二定律得:F??mg?ma 有: ?F?m?a

所以,直线的斜率等于物体质量的倒数,即

1?a??2kg?1 m?F 物体的质量m=0.5 kg 直线与横轴交点表示物体刚要运动时,拉力F与摩擦力大小相等,即摩擦力大小f=1N

(2)由f??mg 得物体与水平面的摩擦因数

??1?0.2

0.5?10?1(3)(题目要求:当质量加倍时,物体刚要运动是拉力F=2N,直线的斜率变为1 kg如图示。

13 )作图

55.(淄博市2008年第一次摸底考试)为了测量小木板和斜面间的动摩擦因数,某同学设计如图所示实验,在小木板上固定一个轻质弹簧测力计(以下简称弹簧),弹簧下端吊一个光滑小球,弹簧长度方向与斜面平行,现将木板连同弹簧、小球放在斜面上,用手固定木板时,弹簧示数为F1,放手后,木板沿斜面下滑,稳定后弹簧示数为F2,测得斜面倾角为θ,则木板与斜面间动摩擦因数μ为多少?(斜面体固定在地面上)

解析:固定时示数为F1,对小球F1?mgsin? ① 整体下滑:(M?m)gsin???(M?m)gcos??(M?m)a ② 下滑时,对小球:mgsin??F2?ma ③ 由式①、式②、式③得

??F2?ta?n F156(泰安市2008年5月模拟)如图(a)所示,质量为M=10kg的滑块放在水平地面上,滑块上固定一个轻细杆ABC,∠ABC=45°. 在A端固定一个质量为m=2kg的小球,滑块与地面间的动摩擦因数为μ=0.3. 现对滑块施加一个水平向右的推力F1=96N,使滑块做匀加速运

2

动. 求此时轻杆对小球作用力F2,(取g=10m/s). 有位同学是这样解答的:

小球受到重力及杆的作用力F2,因为是轻杆,所以F2方向沿杆向上,受力情况如图

(b)所示. 根据所画的平行四边形,可以求得:F2?2mg?2?2?10N?202

你认为上述解法是否正确?如果不正确,请说明理由,并给出正确的解答.

解析:结果不正确。杆AB对称的作用力方向不一定沿杆的方向,它可能会是向右偏上的方向,大小和方向由加速度a的大小来决定,并随a的变化而变化。 对整体,由牛顿第二定律,F??(M?m)g?(M?m)a

14

解得:a? ?F2?

F??(M?m)g96?0.3?(10?2)?10?m/s2?5m/s2

M?m10?2(mg)2?(ma)2?105N.

轻杆对小块的作用力F2与水平方向的夹角

??arctanmg?arctan2,斜向右上. ma57.(烟台市2008届第一学期期末考)如图所示,传送带与水平面之间的夹角为α,并以速度v沿斜面向上匀速运行. 传送带的总长度为L.若将一质量为m的木块轻轻置于传送带上,木块恰处于静止状态. 现将传送带与水平方向之间的夹角增加为2a,且仍以原速度沿斜面向上运行,此时将该木块放在传送带的中央,然后由静止释放,求经多长时间木块滑离传送带.(重力加速度为g)

解析:物体静止时mgsin???mgcos??0…………① 物体下滑过程中mgsin2???mgcos2??ma……②

11L?at2……………………………………………③ 22 由以上三式解得t?L……④

g(sin2??tan?cos2?)58.(泰州市2008届第二学期期初联考)如图所示,1、2两细绳与水平车顶的夹角分别为300和600,物体质量为m,现让小车以2g(g为重力加速度)的加速度向右做匀加速直线运动,当物体与车保持相对静止时,求:绳1中弹力的大小? 下面是一位同学的解法

解:以物体m为研究对象,受力分析如图,由牛顿第二定律 得:

x:T1cos300-T2cos600=ma y:T1sin300 +T2sin600=mg 解得: T1=(3+1)mg 2 你认为该同学的解法正确吗?如有错误请写出正确的解法。 解析:该同学解法错误.’

此方程求出的T2?0,说明物体已飞起,T2?0

T1?(ma)2?(mg)2?5mg

59.(临沂市2008届高三期中考)在临沂市某一旅游景区,建有一山坡滑草运动项目. 该山坡可看成倾角θ=30°的斜面,一名游客连同滑草装置总质量m=80kg,他从静止开始匀加速下滑,在时间t=5s内沿斜面滑下的位移x=50m. (不计空气阻力,取g=10m/s2,

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