高考物理能力突破32牛頓第二定律兩類動力學(xué)問題

1、PAGE PAGE 7浙江 物理高考能力突破：3.2牛頓第二定律兩類動力學(xué)問題(40分鐘 100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題7分，共28分，每小題只有一個選項(xiàng)符合題意)1.(2012汕頭模擬)在交通事故的分析中,剎車線的長度是很重要的依據(jù),剎車線是汽車剎車后,停止轉(zhuǎn)動的輪胎在地面上發(fā)生滑動時留下的滑動痕跡.在某次交通事故中,汽車的剎車線長度是14 m,假設(shè)汽車輪胎與地面間的動摩擦因數(shù)恒為0.7,g取10 m/s2,則汽車剎車前的速度為( )A.7 m/sB.14 m/sC.10 m/sD.20 m/s2.如圖所示，傳送帶保持v01 m/s 的速度運(yùn)動，現(xiàn)將一質(zhì)量m0.5kg的物體從

2、傳送帶左端放上，設(shè)物體與傳送帶間動摩擦因數(shù)0.1，傳送帶兩端水平距離x2.5 m，則物體從左端運(yùn)動到右端所經(jīng)歷的時間為( )A. sB.sC.3 sD.5 s3.(2012銀川模擬)在水平地面上運(yùn)動的小車車廂底部有一質(zhì)量為m1的木塊,木塊和車廂通過一根輕質(zhì)彈簧相連接,彈簧的勁度系數(shù)為k.在車廂的頂部用一根細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m2的小球.某段時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)細(xì)線與豎直方向的夾角為,在這段時間內(nèi)木塊與車廂保持相對靜止,如圖所示.不計(jì)木塊與車廂底部的摩擦力,則在這段時間內(nèi)彈簧的形變?yōu)? )A.伸長量為B.壓縮量為C.伸長量為D.壓縮量為4.汽車正在走進(jìn)千家萬戶，在給人們的出行帶來方便的同時也帶來了安全隱患.行

3、車過程中，如果車距較近，剎車不及時，汽車將發(fā)生碰撞，車?yán)锏娜丝赡苁艿絺?，為了盡可能地減輕碰撞引起的傷害，人們設(shè)計(jì)了安全帶，假定乘客質(zhì)量為70 kg，汽車車速為90 km/h，從踩下剎車到完全停止需要的時間為5 s，安全帶對乘客的作用力大小約為(不計(jì)人與座椅間的摩擦)( )A.450 NB.400 NC.350 ND.300 N二、不定項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題7分，共21分，每小題至少一個選項(xiàng)符合題意)5.(易錯題)如圖所示,圓柱形的倉庫內(nèi)有三塊長度不同的滑板aO、bO、cO,其下端都固定于底部圓心O,而上端則擱在倉庫側(cè)壁上,三塊滑板與水平面的夾角依次是30、45、60.若有三個小孩同時

4、從a、b、c處開始下滑(忽略阻力),則( )A.a處小孩最后到O點(diǎn)B.b處小孩最后到O點(diǎn)C.c處小孩最先到O點(diǎn)D.a、c處小孩同時到O點(diǎn)6.(創(chuàng)新題)如圖所示,A、B球的質(zhì)量相等,彈簧的質(zhì)量不計(jì),傾角為的斜面光滑,系統(tǒng)靜止時,彈簧與細(xì)線均平行于斜面,在細(xì)線被燒斷的瞬間,下列說法正確的是( ) A.兩個小球的瞬時加速度均沿斜面向下,大小均為gsinB.B球的受力情況未變,瞬時加速度為零C.A球的瞬時加速度沿斜面向下,大小為2gsinD.彈簧有收縮的趨勢,B球的瞬時加速度向上,A球的瞬時加速度向下,瞬時加速度都不為零7.(預(yù)測題)如圖所示，物體A疊放在物體B上，B置于光滑水平面上，A、B質(zhì)量分別為

5、mA6 kg，mB2 kg，A、B之間的動摩擦因數(shù)0.2，開始時F10 N，此后逐漸增加，在此過程中，則( )A.當(dāng)拉力F12 N時，兩物體均保持靜止?fàn)顟B(tài)B.兩物體開始沒有相對運(yùn)動，當(dāng)拉力超過48 N時，開始相對滑動C.兩物體從受力開始就有相對運(yùn)動D.在拉力小于48 N時兩物體始終沒有相對運(yùn)動三、計(jì)算題(本大題共3小題，共51分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)8.(2012黃浦區(qū)模擬)(14分)某同學(xué)用位移傳感器研究木塊在斜面上的滑動情況,裝置如圖(a).已知斜面傾角=37.他使木塊以初速度v0沿斜面上滑,并同時開始記錄數(shù)據(jù),繪得木塊從開始上滑至最高點(diǎn),然后又下滑回到出

6、發(fā)處過程中的x -t圖線如圖(b)所示.圖中曲線左側(cè)起始端的坐標(biāo)為(0,1.4),曲線最低點(diǎn)的坐標(biāo)為(0.5,0.4).重力加速度g取10 m/s2.sin37=0.6,cos37=0.8.求:(1)木塊上滑時的初速度v0和上滑過程中的加速度a1;(2)木塊與斜面間的動摩擦因數(shù);(3)木塊滑回出發(fā)點(diǎn)時的速度v.9.(易錯題)(16分)如圖所示為上、下兩端相距 L=5 m、傾角=30、始終以v=3 m/s的速率順時針轉(zhuǎn)動的傳送帶(傳送帶始終繃緊).將一物體放在傳送帶的上端由靜止釋放滑下，經(jīng)過t=2 s到達(dá)下端，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)傳送帶與物體間的動摩擦因數(shù)多大？(2)如果將傳

7、送帶逆時針轉(zhuǎn)動，速率至少多大時，物體從傳送帶上端由靜止釋放能最快地到達(dá)下端？10.(21分)如圖甲所示為學(xué)校操場上一質(zhì)量不計(jì)的豎直滑桿，滑桿上端固定，下端懸空，為了研究學(xué)生沿桿的下滑情況，在桿的頂部裝有一拉力傳感器，可顯示桿頂端所受拉力的大小，現(xiàn)有一學(xué)生(可視為質(zhì)點(diǎn))從上端由靜止開始滑下，5 s末滑到桿底端時速度恰好為零并靜止懸掛在桿的底端.從學(xué)生開始下滑時刻計(jì)時，傳感器顯示拉力隨時間變化情況如圖乙所示，g取10 m/s2，求：(1)該學(xué)生下滑過程中的最大速率；(2)圖中力F1的大小；(3)滑桿的長度. 答案解析1.【解析】選B.設(shè)汽車剎車后滑動的加速度大小為a,由牛頓第二定律得:mg=ma,

8、解得a=g,由勻變速直線運(yùn)動速度位移關(guān)系式v02=2ax,可得汽車剎車前的速度為: ,因此B正確. 2.【解析】選C.物體在傳送帶上做加速運(yùn)動時:加速運(yùn)動的位移 m時間 s勻速運(yùn)動的位移x2xx12 m時間 s，總時間為3 s.3.【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)m1和m2與小車運(yùn)動狀態(tài)相同.(2)隔離m1、m2分別進(jìn)行受力分析,利用牛頓第二定律求解.【解析】選A.分析m2的受力情況可得:m2gtan=m2a,得出:a=gtan,再對m1應(yīng)用牛頓第二定律,得:kx=m1a,因a的方向向左,故彈簧處于伸長狀態(tài),故A正確.4.【解析】選C.汽車的速度v0=90 km/h=25 m/s，設(shè)

9、汽車勻減速的加速度大小為a，則，對乘客應(yīng)用牛頓第二定律得：F=ma=705 N=350 N，所以C正確.5.【解析】選D.三塊滑板與圓柱形倉庫構(gòu)成的斜面底邊長度均為圓柱形倉庫的底面半徑,則,當(dāng)=45時,t最小,當(dāng)=30和60時,sin2的值相同,故只有D正確.【總結(jié)提升】應(yīng)用牛頓第二定律解題的兩種方法1.合成法若物體只受兩個力作用而產(chǎn)生加速度時，可利用平行四邊形定則求出兩個力的合力方向就是加速度的方向，特別是兩個力互相垂直或相等時，應(yīng)用力的合成法比較簡單.2.正交分解法當(dāng)物體受到三個以上的力作用時，常用正交分解法解題.(1)分解力：一般將受到的力沿加速度方向和垂直加速度的方向進(jìn)行分解.(2)分

10、解加速度：當(dāng)物體受到的力互相垂直時，沿這兩個互相垂直的方向分解加速度，再應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解，有時更簡單.6.【解析】選B、C.系統(tǒng)靜止時,對B球,由平衡條件得kx=mgsin,細(xì)線燒斷瞬間,彈簧彈力與原來相等,B球受力平衡,aB=0,A球所受合力為mgsin+kx= 2mgsin,對A球由牛頓第二定律,得2mgsin=maA,故aA=2gsin.綜上可知本題選B、C.【變式備選】如圖所示，輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊1相連，下端與另一質(zhì)量為M的木塊2相連，整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出木板的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為a1、a

11、2，重力加速度大小為g.則有( )A.a1=0,a2=g B.a1=g,a2=gC.a1=0,a2= D.a1=g,a2=【解析】選C.在抽出木板的瞬間，彈簧對木塊1的支持力和對木塊2的壓力并未改變.木塊1受重力和支持力，mg=F,a1=0，木塊2受重力和壓力，根據(jù)牛頓第二定律a2=7.【解析】選B、D.首先了解各物體的運(yùn)動情況，B運(yùn)動是因?yàn)锳對它有靜摩擦力，但由于靜摩擦力存在最大值，所以B的加速度存在最大值，可以求出此加速度下拉力的大??；如果拉力再增大，則物體間就會發(fā)生相對滑動，所以這里存在一個臨界點(diǎn)，就是A、B間靜摩擦力達(dá)到最大值時拉力F的大小，以A為研究對象進(jìn)行受力分析，A受水平向右的拉

12、力，水平向左的靜摩擦力，有FFfmAa 再以B為研究對象，B受水平向右的靜摩擦力FfmBa 當(dāng)Ff為最大靜摩擦力時，由得a=F=48 N由此可以看出當(dāng)F48 N時，A、B間的摩擦力達(dá)不到最大靜摩擦力，也就是說，A、B間不會發(fā)生相對運(yùn)動.故選項(xiàng)B、D正確.8.【解析】(1)00.5 s段曲線滿足拋物線方程,由圖線得x=k(t-0.5)2+0.4(1分)將(0,1.4)代入得1.4=k(0-0.5)2+0.4,解得k=4(1分)x=4(t-0.5)2+0.4=4t2-4t+1.4(1分)所以v0=4 m/s(1分)a1=8 m/s2(1分)(2)上滑過程mgsin37+mgcos37=ma(2分)

13、解得=0.25(2分)(3)下滑過程mgsin37-mgcos37=ma2(2分)a2=4 m/s2(1分)由v2=2a2x得 m/s(2分)答案:(1)4 m/s8 m/s2(2)0.25(3)2.83 m/s9.【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行： (1)分析傳送帶順時針和逆時針轉(zhuǎn)動時物體所受滑動摩擦力的方向；(2)利用牛頓運(yùn)動定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式列方程求解.【解析】(1)物體在傳送帶上受力如圖所示,物體沿傳送帶向下勻加速運(yùn)動，設(shè)加速度為a.由題意得解得a=2.5 m/s2(3分)由牛頓第二定律得mgsin-Ff=ma(3分)又Ff=mgcos(2分)故=0.29 (1分)(2)如果傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動，要使物體從傳送帶上端由靜止釋放能最快地到達(dá)下端，則需要物體有沿傳送帶向下的最大加速度即所受摩擦力沿傳送帶向下，設(shè)此時傳送帶速度為vm，物體加速度為a.由牛頓第二定律得:mgsin+Ff=ma(3分)又vm2=2La(2分)故.(2分)答案：(1)0.29(2)8.66 m/s10. 【解析】(1)該學(xué)生的重力mg=50