高考物理牛顿运动定律真题汇编含答案docWord文件下载.docx
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h;
坠落.求无人机坠落到地面时的速度v;
(3)接
(2)问,无人机坠落过程中,在遥控设备的干预下,动力设备重新启动提供向上最大升力.为保证安全着地(到达地面时速度为零),求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时
间t1.
【答案】
(1)75m
(2)40m/s(3)55s
3
(1)由牛顿第二定律F﹣mg﹣f=ma
代入数据解得a=6m/s2
上升高度
代入数据解得h=75m.
(2)下落过程中mg﹣f=ma1
代入数据解得
落地时速度v2=2a1H,
代入数据解得v=40m/s
(3)恢复升力后向下减速运动过程F﹣mg+f=ma2
设恢复升力时的速度为vm,则有
由vm=a1t1
代入数据解得.
3.如图所示,在光滑水平面上有一段质量不计,长为6m的绸带,在绸带的中点放有两个
紧靠着可视为质点的小滑块A、B,现同时对A、B两滑块施加方向相反,大小均为F=12N
的水平拉力,并开始计时.已知
A滑块的质量
mA=2kg,B滑块的质量
mB=4kg,A、B滑块
与绸带之间的动摩擦因素均为
μ=0.5,A、B两滑块与绸带之间的最大静摩擦力等于滑动摩
擦力,不计绸带的伸长,求:
(1)t=0时刻,A、B两滑块加速度的大小;
(2)0到3s时间内,滑块与绸带摩擦产生的热量.
【答案】
(1)a11m
s
2,a2
0.5m2;
(2)30J
(1)A滑块在绸带上水平向右滑动,受到的滑动摩擦力为
fA,
水平运动,则竖直方向平衡:
NAmg,fA
NA;
解得:
fAmg——①
A滑块在绸带上水平向右滑动,
0时刻的加速度为
a1,
由牛顿第二定律得:
FfA
mAa1——②
B滑块和绸带一起向左滑动,0时刻的加速度为a2
F
fB
mBa2——③;
联立①②③解得:
a11m/s2
,a2
0.5m/s2
;
(2)A滑块经t滑离绸带,此时A、B滑块发生的位移分别为
x1和x2
x1
x2
L
1a1t2
x
1at2
代入数据解得:
2m
,x2
1m
,t2s
2秒时A滑块离开绸带,离开绸带后
A在光滑水平面上运动,
B和绸带也在光滑水平面上
运动,不产生热量,
3秒时间内因摩擦产生的热量为:
Q
fAx1x2
30J
.
4.滑雪者为什么能在软绵绵的雪地中高速奔驰呢?
其原因是白雪内有很多小孔,小孔内充
满空气.当滑雪板压在雪地时会把雪内的空气逼出来,在滑雪板与雪地间形成一个暂时的
“”
气垫,从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦.然而当滑雪板对雪地速度较小时,与雪地接
触时间超过某一值就会陷下去,使得它们间的摩擦力增大.假设滑雪者的速度超过
4m/s
时,滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由
μ
1
=0.25变为μ=0.125.一滑雪者从倾角为
θ=37°
的坡顶A由静止开始自由下滑,滑至坡底
B(B处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平
雪地,最后停在C处,如图所示.不计空气阻力,坡长为
l=26m,g取10m/s2,sin
37°
=0.6,cos37=°
0.8.求:
(1)滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化经历的时间;
(2)滑雪者到达B处的速度;
(3)滑雪者在水平雪地上运动的最大距离.
【答案】1s
99.2m
由牛顿第二定律分别求出动摩擦因数恒变化前后的加速度,再由运动学知识可求解速度
、
位移和时间.
(1)由牛顿第二定律得滑雪者在斜坡的加速度
=4m/s
:
a=
解得滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间
t==1s
(2)由静止到动摩擦因素发生变化的位移:
=2m
x=at
动摩擦因数变化后,由牛顿第二定律得加速度
a2=
=5m/s2
由vB2-v2=2a2(L-x1)
解得滑雪者到达B处时的速度:
vB=16m/s
(3)设滑雪者速度由vB=16m/s减速到v1=4m/s期间运动的位移为x3,则由动能定理有:
解得x3=96m
速度由v1=4m/s减速到零期间运动的位移为x4,则由动能定理有:
解得x4=3.2m
所以滑雪者在水平雪地上运动的最大距离为x=x3+x4=96+3.2=99.2m
5.如图,竖直墙面粗糙,其上有质量分别为
mA=1kg、mB=0.5kg的两个小滑块A和B,A
在B的正上方,A、B相距h=2.25m,A始终受一大小
F1=l0N、方向垂直于墙面的水平力
作用,B始终受一方向竖直向上的恒力
F2作用.同时由静止释放
A和B,经时间t=0.5s,
A、B恰相遇.已知A、B与墙面间的动摩擦因数均为
μ=0.2,重力加速度大小g=10
m/s2.求:
(1)滑块A的加速度大小
aA;
(2)相遇前瞬间,恒力F2
的功率P.
(1)aA8m/s2;
(2)P50W
(1)A、B受力如图所示:
A、B分别向下、向上做匀加速直线运动,对A:
水平方向:
FNF1
竖直方向:
mAgfmAaA
且:
fFN
联立以上各式并代入数据解得:
aA8m/s2
(2)对A由位移公式得:
xA
aAt
对B由位移公式得:
xB
aBt
由位移关系得:
xBhxA
由速度公式得
B的速度:
vB
对B由牛顿第二定律得:
F2
mBg
mBaB
恒力F2的功率:
PF2vB
联立解得:
P=50W
6.如图所示,在风洞实验室里,粗糙细杆与竖直光滑圆轨
AB相切于A点,B为圆弧轨道
的最高点,圆弧轨道半径R=1m,细杆与水平面之间的夹角
θ=37°
.一个m=2kg的小球穿
在细杆上,小球与细杆间动摩擦因数μ=0.3.小球从静止开始沿杆向上运动
,2s后小球刚
好到达A点,此后沿圆弧轨道运动,全过程风对小球的作用力方向水平向右
,大小恒定为
40N.已知g=10m/s2,sin37=0.6°
,cos37°
=0.8.求:
(1)小球在A点时的速度大小;
(2)小球运动到B点时对轨道作用力的大小及方向.
【答案】
(1)8m/s
(2)12N
(1)对细杆上运动时的小球受力分析,据牛顿第二定律可得:
Fcosmgsin
(Fsin
mgcos)ma
a
4m/s2
小球在A点时的速度vAat
8m/s
(2)小球沿竖直圆轨道从A到B的过程,应用动能定理得:
FRsin37
mgR(1cos37)
1mvB2
1mvA2
2m/s
小球在B点时,对小球受力分析,设轨道对球的力竖直向上,由牛顿第二定律知:
vB2
mgFNm
R
FN=12N,轨道对球的力竖直向上
由牛顿第三定律得:
小球在最高点B对轨道的作用力大小为12N,方向竖直向下.
7.如图所示,传送带水平部分
xab=0.2m,斜面部分xbc=5.5m,bc与水平方向夹角α=37°
,
一个小物体A与传送带间的动摩擦因数
μ=0.25,传送带沿图示方向以速率
v=3m/s运动,
若把物体A轻放到a处,它将被传送带送到
c点,且物体A不脱离传送带,经b点时速率
不变.(取g=10m/s2,sin37=0°
.6)求:
(1)物块从a运动到b的时间;
(2)物块从b运动到c的时间.【答案】
(1)0.4s;
(2)1.25s.
根据牛顿第二定律求出在ab段做匀加速直线运动的加速度,结合运动学公式求出a到b的
运动时间.到达b点的速度小于传送带的速度,根据牛顿第二定律求出在bc段匀加速运动
的加速度,求出速度相等经历的时间,以及位移的大小,根据牛顿第二定律求出速度相等
后的加速度,结合位移时间公式求出速度相等后匀加速运动的时间,从而得出b到c的时
间.
(1)物体A轻放在a处瞬间,受力分析由牛顿第二定律得:
mgma1
a12.5m/s2
A与皮带共速需要发生位移:
x共
v2
9m
1.8m0.2m
2a1
5
故根据运动学公式,物体
A从a运动到b:
xab
a1t12
t10.4s
(2)到达b点的速度:
vba1t11m/s3m/s
mgsin37f2ma2
N2mgcos37且f2N2
a28m/s2
物块在斜面上与传送带共速的位移是:
s共
v2vb2
2a2
s共0.5m5.5m
时间为:
t2
vvb
1s
0.25s
a2
8
因为gsin37
6m/s2>gcos37
2m/s2,物块继续加速下滑
mgsin37
f2
ma3
N2
mgcos37
,且f2N2
a3
4m/s2
设从共速到下滑至
c的时间为t3,由xbc
vt3
1a3t32,得:
t3
1s
综上,物块从b运动到c的时间为:
1.25s
8.5s后系统动量守恒,最终达到相同速度v′,则mv1Mv2mMv
解得v′=0.6m/s,
即物块和木板最终以0.6m/s的速度匀速运动.
(3)物块先相对木板向右运动,此过程中物块的加速度为a1,木板的加速度为a2,经t1
时间物块和木板具有相同的速度v′′,
对物块受力分析:
mgma1
对木板:
FmgMa2
由运动公式:
vv0a2t1
va1t1
t1
1sv
2m/s
此过程中物块相对木板前进的距离:
解得s=0.5m;
v0
vt1
t1后物块相对木板向左运动,这再经
t2时间滑落,此过程中板的加速度
a3,物块的加速度
仍为a1,对木板:
F-mgMa3
vt2
1a1t22
vt2
1a3t22
解得t2
故经过时间t
t1
0.91s物块滑落.
9.水平面上固定着倾角θ=37的°
斜面,将质量m=lkg的物块A从斜面上无初速度释放,其
加速度
a=3m/s2。
经过一段时间,物块
A与静止在斜面上的质量
M=2kg
的物块
B发生完全
非弹性碰撞,之后一起沿斜面匀速下滑。
已知重力加速度大小
g=10m/s2,sin37°
=0.6,
co37°
=0.8,求
(1)A与斜面之间的动摩擦因数
μ;
(2)B与斜面之间的动摩擦因数
μ。
【答案】
(1)
(
)
(2)
)
物块A沿斜面加速下滑,由滑动摩擦力公式和力的平衡条件求解A与斜面之间的动摩擦因
数;
A、B一起沿斜面下匀速下滑,以整体为研究对象,由滑动摩擦力公式和力的平衡条件求
解B与斜面之间的动摩擦因数。
(1)物块A沿斜面加速下滑,
由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得:
;
(2)A、B一起沿斜面下匀速下滑,以整体为研究对象,由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得:
。
10.如图所示,质量为M=8kg的小车停放在光滑水平面上,在小车右端施加一水平恒力
F,当小车向右运动速度达
到
时,在小车的右端轻轻放置一质量
m=2kg的小物
块,经过t1=2s的时间,小物块与小车保持相对静止。
已知小物块与小车间的动摩擦因数
0.2,假设小车足够长,
g取10m/s2,求:
(1)水平恒力F的大小;
(2)从小物块放到车上开始经过t=4s小物块相对地面的位移;
(3)整个过程中摩擦产生的热量。
(1)8N
(2)13.6m(3)12J
【解析】试题分析:
(1)设小物块与小车保持相对静止时的速度为v,对于小物块,在
t1=2s时间内,做匀加速运动,则有:
对于小车做匀加速运动,则有:
联立以上各式,解得:
F="
8N"
(2)对于小物块,在开始t1=2s时间内运动的位移为:
此后小物块仍做匀加速运动,加速度大小为,则有
x=x1+x2
x=13.6m
(3)整个过程中只有前2s物块与小车有相对位移
小车位移:
相对位移:
Q=12J
考点:
牛顿第二定律的综合应用.