高中物理牛顿运动定律实验和计算题Word文件下载.docx

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5

6

钩码总质量（g）

30

60

90

120

150

弹簧总长（cm）

6．00

7．11

8．20

9．31

10．40

11．52

（1）在右边坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度L之间的函数关系的图线。

（2）由图线求得该弹簧的劲度系数k=N/m。

（保留两位有效数字）

5．在探究加速度与力、质量的关系时，我们已经知道，物体的加速度a同时跟外力F和质量m两个因素有关，要研究这三个物理量之间的定量关系，一般采用“控制变量法”，实验的基本思路是。

6．.（9分）在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出。

（1）当满足关系时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘中砝码的重力。

（3分）

（2）实验中平衡摩擦力的目的是：

（3分）

（3）在验证牛顿第二定律的实验中,下列做法错误的是（）（3分）

A．平衡摩擦力时,应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上

B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力时,应将装砂的小桶用细绳绕过滑轮.

C．实验时先放开小车,再接通打点计时器电源.

D．小车运动的加速度可用天平测出M及m后直接用公式a=mg/M求出.

7．.（13分）物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；

木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接．打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz．开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点．

⑴上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：

0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示．根据图中数据计算的加速度a＝（保留三位有效数字）．（3分）

⑵回答下列两个问题：

①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有（填入所选物理量前的字母）（4分）

A．木板的长度LB．木板的质量m1C．滑块的质量m2D．托盘和砝码的总质量m3

E．滑块运动的时间t

②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是（2分）．

⑶滑块与木板间的动摩擦因数μ＝____（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）（4分）．

二、本题共4小题，共38分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

1．（6分）如图所示，一根轻绳上端固定在点，下端拴一个重为的钢球，球处于静止状态．现对球施加一个方向向右的外力，使球缓慢偏移，在移动中的每一刻，都可以认为球处于平衡状态．如果外力方向始终水平,最大值为,求：

轻绳张力的大小取值范围.

2．（12分）倾角的斜面上有质量m=6.8kg的木块，木块与斜面之间的动摩擦因数，现用水平力F推动木块，如图所示，使木块恰好沿斜面向上做匀速运动，若斜面始终保持静止，求水平推力F的大小。

（）

3．（12分）一辆总质量M=8．0×

l03蝇的载货汽车，在平直公路上从静止开始做匀加速直线运动，阻力产3．2×

103N，经过t=l0s前进了40m，（g取10m／s2）求：

（1）汽车运动的加速度的大小；

（2）汽车所受到的牵引力的大小．

4．质量为m=2kg的物体，静止放在水平面上，它们之间的动摩擦因数μ=0．5，现对物体施F=20N的作用力，方向与水平成θ=370（sin370=0．6）斜向上，如图所示，物体运动4s后撤去力F到物体再停止时，求整个过程物体通过的总路程是多少？

（g=10m/s2）

5．（12分）一个人用与水平方向成θ=300斜向下的推力F推一质量为20kg的箱子匀速前进，如图（a）所示，箱子与水平地面间的动摩擦因数为μ＝0.40．求：

（1）推力F的大小；

（2）若力F的大小不变，方向变为与水平方向成300斜向上，箱子从静止开始运动2s后撤去拉力F，如图（b）所示，箱子最多还能运动多长距离？

（取g=10m/s2）

6．（12分）如图所示，两个质量均为m的小环套在一水平放置的粗糙长杆上，两根长度均为l的轻绳一端系在小环上，另一端系在质量为M的木块上，两个小环之间的距离也为l，小环保持静止．试求：

（1）小环对杆的压力；

（2）小环与杆之间的动摩擦因数μ至少为多大？

7．（11分）如图所示，绷紧的传送带，始终以2m/s的速度匀速斜向上运行，传送带与水平方向间的夹角θ=30°

。

现把质量为10kg的工件轻轻地放在传送带底端P，由传送带传送至顶端Q，已知PQ之间的距离为4m，工作与传送带间的动摩擦因数为，取g=10m/s2。

（1）通过计算说明工件在传送带上做什么运动？

（2）求工件从P点运动到Q点所用的时间。

8．（16分）如图所示为上、下两端相距L=5m、倾角a=30°

、始终以v=3m／s的速率顺时针转动的传送带（传送带始终绷紧）．将一物体放在传送带的上端由静止释放滑下，经过t=2s到达下端．重力加速度g取10m／s2，求：

（1）传送带与物体间的动摩擦因数多大?

（2）如果将传送带逆时针转动，速率至少多大时，物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端?

9.（17分）如图质量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=8N。

当小车向右运动速度达到3m/s时，在小车的右端轻放一质量m=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数，假定小车足够长，问：

（1）物块相对小车运动时，两者加速度分别为多大？

（2）经过多长时间物块停止与小车间的相对运动？

（3）小物块从放在车上开始经过所通过的位移是多少？

（g取）

10．（8分）某物体静止在水平面上，现用平行于水平面的力F拉该物体，得到加速度a和拉力F的关系图象如图所示。

试求：

（取g=10m/s2）

（1）该物体的质量。

（2）该物体与水平面之间的动摩擦因数。

11．（13分）如图甲所示，质量m=1kg的物块停放在光滑的水平面上，若对物块施加一个F=（9－2t）N的水平外力取向为正方向，请解答下列问题：

（1）求物块的加速度。

（2）求物块向右运动达到最大速度所用的时间。

（3）在图乙中画出物块加速度随时间变化的图象。

（4）速度的定义为“v—t”图象下的“面积”在数值上等于位移x；

加速度的定义为则“a—t”图象下面的“面积”在数值上等于什么？

（5）由a—t图象，求物块向右运动的最大速度。

12．（11分）为了测量某住宅大楼每层的平均高度（层高）及电梯运行情况，甲、乙两位同学在一楼电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验：

一质量为m=50kg的甲同学站在体重计上，乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中，体重计示数随时间变化的情况，并作出了如图所示的图像，已知t=0时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层．求：

（1）电梯启动和制动时的加速度大小

（2）该大楼的层高

13．（16分）如图所示，质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4，取g=10m/s2，试求：

（1）若木板长L=1m，在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N，经过多长时间铁块运动到木板的右端？

（2）若在木板（足够长）的右端施加一个大小从零开始连续增加的水平向左的力F，请在图中画出铁块受到的摩擦力f随拉力F大小变化的图像．

14．（15分）如图所示，可看作质点的物体的质量，静止在光滑水平面上的木板的质量为，木板长，某时刻以的初速度滑上木板的上表面，为使不能从上滑落，则在滑上的同时，给施加一个水平向右的恒力，若与之间的动摩擦因数，g取l0m／s2，试求拉力的最小值．

1．答案：

0.50.325（每空2分）

2．答案：

（1）F（1分）F′（1分）

（2）B（2分）

3．答案：

（1）10㎝（2分）

（2）1000N/m（3分）（3）F=1000（L-0.10）N（3分）

4．答案：

（1）略

（2）27~30

5．答案：

保持F不变，研究a与m的关系；

保持m不变，研究a与F的关系（4分）

6．答案：

（1）M>

>

m；

（2）让小车受到的合外力等于钩码的重力；

（3）ACD（每格3分）

7．答案：

⑴0.495～0.497m/s2；

（3分）⑵①CD（4分）；

②天平（2分）；

⑶（4分）

1．（6分）解：

在竖直位置时，张力最小

（3分）

当最大时，张力最大如图所示

（3分）

所以的取值范围

2．解：

分析木块受力情况如图所示，沿斜面向上方向为x轴，垂直斜面向上方向为y轴，把不在轴上的重力G和水平分力F分解到坐标轴上，由于木块处于平衡状态，则有

………………………………………3分

解得：

……………………3分

3．（12分）解：

（3分）=0．8m／s2（3分）

由牛顿第二定律一=（3分）得：

=9．6×

103N（3分）

192m

5．解：

（12分）

（1）在图（a）情况下，对箱子有

由以上三式得F=120N（2分）

（2）在图（b）情况下，物体先以加速度a1做匀加速运动，然后以加速度a2做匀减速运动直到停止．对物体有

解之得s2=2.88m（2分）

6．（12分）解析：

（1）整体法分析有：

2FN=（M+2m）g…………3分

即FN=Mg+mg…………1分

由牛顿第三定律得：

小环对杆的压力FN‘=Mg+mg…………2分

（2）研究M得2FTcos300=Mg…………2分

临界状态，此时小环受到的静摩擦力达到最大值，则有

2FTsin300=μFN2分

动摩擦因数μ至少为μ=2分

7．解：

（1）由牛顿第二定律

μmgcosθ－mgsinθ=ma①解得a=2.5m/s2②

m=0.8m③

可见工件先匀加速运动0.8m，然后匀速运动3.2m④

（2）由得⑤

⑥t=t1+t2=2.4s⑦

8．（16分）解：

（1）顺转时，由题意得①（2分）

②（1分）

设滑动摩擦力,顺转受力情况：

③（2分）

又④（2分）

联立②③④得：

⑤（2分）

（2）逆转时：

⑥（2分）

解得⑦（1分）

由题意得⑧（2分）

解得⑨（2分）

9．解：

（1）物块放上小车后加速度：

（2分）

小车加速度：

（2）设物块在小车上相对运动时间为t，

物块做初速度为零加速度为的匀加速直线运动，小车做加速度为匀加速运动。

由得：

（6分）

（3）物块在前2s内做加速度为的匀加速运动，后1s同小车一起做加速度为的匀加速运动。

以系统为研究对象，根据牛顿运动定律，由得：

物块位移

（4分）

10．解：

（8分）

（1）由图像可知：

物体所受摩擦力f=3N（2分）

由牛顿第二定律F-f=ma；

可得（3分）

（2）N=mg=10N,μ（3wv）

11．解：

（1）物块的加速度=（9－2t）m/s2①

（2）当物块a=0时，向右运动的速度最大，所用时间s=4.5s②

（3）

（4）a—t图象面积是速度的变化量③

（5）由a—t图象可知物块向右运动的最大速度

×

9×

4.5m/s=20.25m/s④

评分标准：

本题共13分，其中①②③各2分；

④式4分；

（3）问图象3分。

12．（11分）解析：

对于启动状态有：

得（1分）

对于制动状态有：

（2分）

（2）电梯匀速运动的速度（1分）

从图中读得，电梯匀速上升的时间t2=26s，电梯运动的总时间t=28s

所以总位移（2分）

层高（2分）

13．解：

（16分）

（1）研究木块m

F-μ2mg=ma1…………2分

研究木板M

μ2mg-μ1（mg+Mg）=Ma2…………2分

L=a1t2-a2t2…………2分

t=1s…………2分

（2）当F≤μ1（mg+Mg）时，f=0N…………2分

当μ1（mg+Mg）<

F≤10N时，M、m相对静止

则有：

F-μ1（mg+Mg）=（m+M）a

f=ma

即：

f=-1（N）…………2分

当10N<

F时，m相对M滑动，此时摩擦力f=μ2mg=4N…………2分

…………2分

14．（15分）解：

当物体A滑到右端与木板具有共同速度时，拉力最小

A做匀减速度运动：

（2分）

（1分）

B做匀加速运动：

（1分）

（1分）

由相对运动知：

（2分）

联立解得（2分）

对B牛顿第二定律知：

（3分）

（2分）