物理牛顿运动定律的应用提高训练.doc

1、物理牛顿运动定律的应用提高训练一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用1在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E=6.0105 N/C，方向与x轴正方向相同，在原点O处放一个质量m=0.01 kg带负电荷的绝缘物块，其带电荷量q= -5108 C物块与水平面间的动摩擦因数=0.2，给物块一个沿x轴正方向的初速度v0=2 m/s.如图所示试求：(1)物块沿x轴正方向运动的加速度；(2)物块沿x轴正方向运动的最远距离；(3)物体运动的总时间为多长？【答案】(1)5 m/s2(2)0.4 m(3)1.74 s【解析】【分析】带负电的物块以初速度v0沿x

2、轴正方向进入电场中，受到向左的电场力和滑动摩擦力作用，做匀减速运动，当速度为零时运动到最远处，根据动能定理列式求解；分三段进行研究：在电场中物块向右匀减速运动，向左匀加速运动，离开电场后匀减速运动根据运动学公式和牛顿第二定律结合列式，求出各段时间，即可得到总时间【详解】（1）由牛顿第二定律可得 ，得 （2）物块进入电场向右运动的过程，根据动能定理得：代入数据，得：s1=0.4m（3）物块先向右作匀减速直线运动，根据：，得：t1=0.4s接着物块向左作匀加速直线运动：根据： 得 物块离开电场后，向左作匀减速运动：根据： 解得 物块运动的总时间为：【点睛】本题首先要理清物块的运动过程，运用动能定理

3、、牛顿第二定律和运动学公式结合进行求解2一个弹簧测力计放在水平地面上，Q为与轻弹簧上端连在一起的秤盘，P为一重物，已知P的质量M，Q的质量m，弹簧的质量不计，劲度系数k，系统处于静止如图所示，现给P施加一个方向竖直向上的力F，使它从静止开始向上做匀加速运动，已知在前内，F为变力，以后，F为恒力求力F的最大值与最小值取g 【答案】【解析】试题分析：由于重物向上做匀加速直线运动，故合外力不变，弹力减小，拉力增大，所以一开始有最小拉力，最后物体离开秤盘时有最大拉力静止时由物体离开秤盘时以上各式代如数据联立解得该开始向上拉时有最小拉力则解得考点：牛顿第二定律的应用点评：难题本题难点在于确定最大拉力和最

4、小拉力的位置以及在最大拉力位置时如何列出牛顿第二定律的方程，此时的弹簧的压缩量也是一个难点3如图所示，质量M=2kg足够长的木板静止在水平地面上，与地面的动摩擦因数1=01，另一个质量m=1kg的小滑块，以6m/s的初速度滑上木板，滑块与木板之间的动摩擦因数2=05，g取l0m/s2（1）若木板固定，求小滑块在木板上滑过的距离（2）若木板不固定，求小滑块自滑上木板开始多长时间相对木板处于静止（3）若木板不固定，求木板相对地面运动位移的最大值【答案】（1）（2）t=（3）【解析】【分析】【详解】试题分析：（1）（2）对m：，对M：，t=（3）木板共速前先做匀加速运动速度以后木板与物块共同加速度a

5、3匀减速运动，X=考点：牛顿定律的综合应用4如图所示，质量为m=5kg的长木板B放在水平地面上，在木板的最右端放一质量也为m=5kg的物块A（可视为质点）木板与地面间的动摩擦因数1=0.3，物块与木板间的动摩擦因数2.=0.2，现用一水平力F=60N作用在木板上，使木板由静止开始匀加速运动，经过t=1s，撤去拉力，设物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：（1）拉力撤去时，木板的速度vB；（2）要使物块不从木板上掉下，木板的长度L至少为多大；（3）在满足（2）的条件下，物块最终将停在右端多远处【答案】(1)VB=4m/s；(2)L=1.2m；(3)d=0.48m【解析】【分析】对整体运用

6、牛顿第二定律，求出加速度，判断物块与木板是否相对滑动，对物块和系统分别运用动量定理求出拉力撤去时，长木板的速度；从撤去拉力到达到共同速度过程，对物块和长木板分别运用动量定理求出撤去拉力后到达到共同速度的时间t1，分别求出撤去拉力前后物块相对木板的位移，从而求出木板的长度对木板和物块，根据动能定理求出物块和木板的相对位移，再由几何关系求出最终停止的位置 (1)若相对滑动，对木板有：，得：对木块有，所以木块相对木板滑动撤去拉力时，木板的速度，(2)撤去F后，经时间t2达到共同速度v；由动量定理，可得，v=2.4m/s在撤掉F之前，二者的相对位移撤去F之后，二者的相对位移木板长度(3)获得共同速度后

7、，对木块，有，对木板有二者的相对位移木块最终离木板右端的距离【点睛】本题综合性很强，涉及到物理学中重要考点，如牛顿第二定律、动能定理、动量定理、运动学公式，关键是明确木板和木块的运动规律和受力特点5如图所示，质量M=1kg的木板静置于倾角为37的足够上的固定斜面上的固定斜面上的某个位置，质量m=1kg的可视为质点的小物块以初速度v0=5m/s从木板的下端冲上木板，同时在木板上端施加一个沿斜面向上的外力F=14N，使木板从静止开始运动，当小物块与木板共速时，撤去该外力，最终小物块从木板的下端滑出已知小物块与木板之间的动摩擦因素为025，木板与斜面之间的动摩擦因数为05，g=10m/s2，sin3

8、7=06,cos37=08（1）物块和木板共速前，物块和木板的加速度各为多少；（2）木板的长度至少为多少；（3）物块在木板上运动的总时间是多少【答案】（1）a1=8m/s2,方向沿斜面向下, a2=2m/s2,方向沿斜面向上 （2）（3）【解析】试题分析：（1）物块与木板共速前，对物块分析：得：a1=8m/s2,方向沿斜面向下，减速上滑对木板分析：得：a2=2m/s2,方向沿斜面向上，加速上滑（2）共速时：得：，共速前的相对位移：撤掉F后：物块相对于木板上滑，加速度仍未a1=8m/s2，减速上滑而木板：则：，方向沿斜面向下，减速上滑由于：木板停止后，物块在木板上滑动时，木板就不再运动过，木板停

9、止，过，物块减速到0此过程，相对位移：木板至少长度（3）物块在木板上下滑，木板不动物块加速度得：在木板上的总时间：考点：考查牛顿第二定律、匀变速直线运动【名师点睛】动力学的解题思路：已知受力研究运动；已知运动研究受力情况6如图所示，质量均为的物体A、B紧挨着放置在粗糙的水平面上，物体A的右侧连接劲度系数为的轻质弹簧，弹簧另一端固定在竖直墙壁上，开始时两物体压紧弹簧并恰好处于静止状态。现对物体B施加水平向左的拉力，使A和B整体向左做匀加速运动，加速度大小为，直至B与A分离。已知两物体与水平面间的动摩擦因数均为，两物体与水平面之间的最大静摩擦力均与滑动摩擦力相等，取重力加速度求：（1）静止时，物体

10、A对B的弹力大小；（2）水平向左拉力的最大值；（3）物体A、B开始分离时的速度。【答案】（1）静止时，物体A对B的弹力大小为15N （2）水平向左拉力F的最大值为21N （3）物体A、B开始分离时的速度为0.6m/s。【解析】【详解】（1）开始时，弹簧压紧，AB两物体恰好处于静止状态，AB整体作为研究对象，则有在水平方向，由平衡条件得：对A进行受力分析，在水平方向则有：联立以上两式可得：B对A的作用力和A对B的作用力是作用力和反作用力，故有：（2）物体A、B分离时，F最大，对物体B，由牛顿第二定律得：代入数据解得：（3）物体A、B静止时，弹簧压缩的距离为x0，对A、B系统，由平衡条件得：物体A

11、、B开始分离时，对物体A，由牛顿第二定律：从静止到物体A和B分离，物体运动的位移为：根据匀变速运动的规律得：代入数据解得：7如图所示，质量，的木板静止在光滑水平地面上木板右端与竖直墙壁之间距离为，其上表面正中央放置一个质量的小滑块与之间动摩擦因数为，现用大小为的推力水平向右推，两者发生相对滑动，作用后撤去推力通过计算可知，在与墙壁碰撞时没有滑离设与墙壁碰撞时间极短，且无机械能损失，重力加速度求：(1)相对滑动的整个过程中相对向左滑行的最大距离；(2)相对滑动的整个过程中，、系统产生的摩擦热【答案】(1)(2)【解析】【详解】（1）在施加推力F时，方向向右方向向右ls末，F撤去时，A相对B向左滑

12、动的距离撤去F至A、B达到共同速度的过程中，方向向右，方向向左设A、B速度相等经历的时间为t2得在此时间内B运动的位移为s2+s3sB与墙碰前速度相等，A、B的共同速度A相对B向左滑动的距离（2）与墙壁碰后：点睛：此题物理过程较复杂，解决本题的关键理清木块和木板在整个过程中的运动规律，按照物理过程发生的顺序，结合能量守恒定律、动量守恒定律、牛顿第二定律和运动学公式综合求解8如图所示，倾角的光滑斜面的下端有一水平传送带，斜面和传送带相接处有一小段光滑圆弧物体经过A点时，无论是从斜面到传送带还是从传送带到斜面，其速率都不发生变化传送带以的速度顺时针转动，一个质量为1kg的物体可视为质点从高处由静止

13、开始沿斜面下滑，物体与传送带间的动摩擦因数，传送带左右两端A、B间的距离，重力加速度求：物体第一次由静止沿斜面下滑到斜面末端速度；物体在传送带上距B点的最小距离；物体第一次从距B点最近处运动到斜面上最高点所经历的时间.【答案】(1) (2) (3)【解析】【分析】(1)先根据牛顿第二定律求加速度，再由速度位移关系求到达斜面末端的速度；(2)先由牛顿第二定律求出物体在传送带上减速的加速度，再根据速度位移关系求出速度减为0时向右运动的位移，即可得出离B最近的距离；(3)由前的分析可判断出物体先做匀加速运动，再做匀速运动，最后沿斜面向上做匀减速运动，求出加速度与速度，根据速度与时间关系及位移与时间的

14、关系即可求时间.【详解】（1）物体沿光滑斜面下滑，由牛顿第二定律得：解得：由几何关系沿光滑斜面下滑位移由运动学公式解得物体滑到斜面末端速度（2）物体在传送带上受到向右的滑动摩擦力而做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得：代入数据解得：当物体速度减为0时物体距B最近，有运动学公式可得：解得物体距B点的最小距离：（3）物体返回时距A点，仍受到向右的摩擦力，从速度为0开始做匀加速直线运动，加速度大小为：若物体一直做匀加速运动，有运动对称性可知到A点时物体速度大于传送带速度，故物体先做匀加速直线运动，达到速度v后匀速运动，到达A点速度物体沿斜面上升过程中，加速度大小仍为物体做匀加速直线运动匀加速直线运动位

15、移解得匀速运动解得物体沿斜面匀减速上升解得物体第一次从距B点最近处运动到斜面上最高点所经历的时间：9如图所示，倾角为的足够长光滑、固定斜面的底端有一垂直斜面的挡板，A、B两物体质量均为m，通过劲度系数为k的轻质弹簧相连放在斜面上，开始时两者都处于静止状态现对A施加一沿斜面向上的恒力F = 2mgsin ( g为重力加速度)，经过作用时间t，B刚好离开挡板，若不计空气阻力，求： (1)刚施加力F的瞬间，A的加速度大小；(2)B刚离开挡板时，A的速度大小；(3)在时间t内，弹簧的弹力对A的冲量IA【答案】(1)；(2)；(3) 【解析】（1）刚施加力F的瞬间，弹簧的形变不发生变化，有：F弹=mgs

16、in；根据牛顿第二定律，对A：F+F弹-mgsin=ma解得a=2gsin.（2）由题意可知，开始时弹簧处于压缩状态，其压缩量为；当B刚要离开挡板时，弹簧处于伸长状态，其伸长量此时其弹性势能与弹簧被压缩时的弹性势能相等；从弹簧压缩到伸长的过程，对A由动能定理： 解得 （3）设沿斜面向上为正方向，对A由动量定理： ，解得点睛：此题从力学的三大角度进行可研究：牛顿第二定律、动能定理以及动量定理；关键是先受力分析，然后根据条件选择合适的规律列方程；一般说研究力和时间问题用定量定理；研究力和位移问题用动能定理.10中华人民共和国道路交通安全法规定：汽车在高速公路上行驶的最高速度不能超过120km/h有

17、一卡车甲在高速公路上发生了故障，警察在距离故障车150m处放置了警告标示牌，以提醒后方的车辆另有一小轿车乙正以120km/h的速度向故障车驶来，司机突然发现了警告标示牌，此时车辆距标示牌距离d=20m，司机立即紧急刹车已知司机的反应时间t=0.3s，路面与轮胎之间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取10m/s2求：(1)在反应时间内轿车的位移大小；(2)刹车过程的加速度大小；(3)计算分析甲、乙两车是否相撞【答案】10m；甲、乙两车不会相撞【解析】【详解】（1）司机的反应时间0.3s内，轿车做匀速直线运动，由题意知：所以在反应时间内轿车的位移大小（2）刹车过程，根据牛顿第二定律得得（3）轿车刹车后做匀减速直线运动，发生位移为当轿车司机发现警告标示牌到刹车停下时通过的总位移为因故轿车乙不会与故障车甲相撞