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牛顿第二定律的应用及考向优化

时间:2023-07-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:7.(2013·天津卷)质量为m=4kg的小物块静止于水平地面上的A 点,现用F=10N 的水平恒力拉动物块一段时间后撤去,物块继续滑动一段位移停在B 点,A、B 两点相距x=20m,物块与地面间的动摩擦因数μ=0.2,g 取10m/s2,求:(1)物块在力F 作用过程发生位移xl的大小:(2)撤去力F 后物块继续滑动的时间t.8.(2013·福建卷)质量为M、长为L 的杆水平放置,杆两端A、B

牛顿第二定律的应用及考向优化

7.(2013·天津卷)质量为m=4kg的小物块静止于水平地面上的A 点,现用F=10N 的水平恒力动物块一段时间后撤去,物块继续滑动一段位移停在B 点,A、B 两点相距x=20m,物块与地面间的动摩擦因数μ=0.2,g 取10m/s2,求:

(1)物块在力F 作用过程发生位移xl的大小:

(2)撤去力F 后物块继续滑动的时间t.

8.(2013·福建卷)质量为M、长为L 的杆水平放置,杆两端A、B 系着长为3L 的不可伸长且光滑的柔软轻绳,绳上套着一质量为m 的小铁环.已知重力加速度为g,不计空气影响.

(1)现让杆和环均静止悬挂在空中,如图甲,求绳中拉力的大小:

(2)若杆与环保持相对静止,在空中沿AB 方向水平向右做匀加速直线运动,此时环恰好悬于A 端的正下方,如图乙所示.

①求此状态下杆的加速度大小a;

②为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力,方向如何?

9.(2013·上海卷)如图,质量为M、长为L、高为h的矩形滑块置于水平地面上,滑块与地面间动摩擦因数为μ;滑块上表面光滑,其右端放置一个质量为m 的小球.用水平外力击打滑块左端,使其在极短时间内获得向右的速度v0,经过一段时间后小球落地.求小球落地时距滑块左端的水平距离.

10.(2013·江苏卷)如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验.若砝码和纸板的质量分别为m1 和m2,各接触面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g.

(1)当纸板相对砝码运动时,求纸板所受摩擦力的大小;

(2)要使纸板相对砝码运动,求所需拉力的大小;

(3)本实验中,m1=0.5kg,m2=0.1kg,μ=0.2,砝码与纸板左端的距离d=0.1m,取g=10m/s2.若砝码移动的距离超过=0.002m,人眼就能感知.为确保实验成功,纸板所需的拉力至少多大?

(1)求物块加速度的大小及到达B 点时速度的大小.

(2)拉力F 与斜面的夹角多大时,拉力F 最小?拉力F 的最小值是多少?

12.(2012·重庆卷)某校举行托乒乓球跑步比赛,赛道为水平直道,比赛距离为S,比赛时,某同学将球置于球拍中心,以大小a的加速度从静止开始做匀加速运动,当速度达到v0时,再以v0匀速直线运动跑至终点.整个过程中球一直保持在球中心不动.比赛中,该同学在匀速直线运动阶级保持球拍的倾角为θ0,如题25图所示.设球在运动过程中受到的空气阻力与其速度大小成正比,方向与运动方向相反,不计球与球拍之间的摩擦,球的质量为m,重力加速度为g

(1)空气阻力大小与球速大小的比例系数k

(2)求在加速跑阶段球拍倾角θ随球速v 变化的关系式

(3)整个匀速跑阶段,若该同学速率仍为v0,而球拍的倾角比θ0大了β并保持不变,不计球在球拍上的移动引起的空气阻力的变化,为保证到达终点前球不从球拍上距离中心为r 的下边沿掉落,求β 应满足的条件.

13.(2012·浙江卷)为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系,小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“A 鱼”和“B 鱼”,如图所示.在高出水面H 处分别静止释放“A 鱼”和“B 鱼”,“A 鱼”竖直下滑hA后速度减为零,“B鱼”竖直下滑hB后速度减为零.“鱼”在水中运动时,除受重力外还受浮力和水的阻力,已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的10/9倍,重力加速度为g,“鱼”运动的位移远大于“鱼”的长度.假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定,空气阻力不计.求:

(1)“A 鱼”入水瞬间的速度VA1

(2)“A 鱼”在水中运动时所受阻力fA

(3)“A 鱼”与“B 鱼”在水中运动时所受阻力之比fA:fB

14.(2014·天津卷)如图所示,水平地面上静止放置一辆小车A,质量mA=4kg,上表面光滑,小车与地面间的摩擦力极小,可以忽略不计.可视为质点的物块B 置于A 的最右端,B 的质量mB=2kg.现对A 施加一个水平向右的恒力F=10N,A 运动一段时间后,小车左端固定的挡板与B 发生碰撞,碰撞时间极短,碰后A、B 黏合在一起,共同在F 的作用下继续运动,碰撞后经时间t=0.6s,二者的速度达到vt=2m/s.求:

(1)A 开始运动时加速度a 的大小;

(2)A、B 碰撞后瞬间的共同速度v 的大小;

(3)A 的上表面长度l.

15.(2014·四川卷)石墨烯是近些年发现的一种新材料,其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发生革命性的变化,其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖.用石墨烯制作超级缆绳,人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现.科学家们设想,通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站,电梯仓沿着这条缆绳运行,实现外太空和地球之间便捷的物资交换.

(1)若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为h1 的同步轨道站,求轨道站内质量为m1 的货物相对地心运动的动能.设地球自转角速度为ω,地球半径为R.

(2)当电梯仓停在距地面高度h2=4R 的站点时,求仓内质量m2=50kg的人对水平地板压力大小.取地面附近重力加速度g 取10m/s2,地球自转角速度ω=7.3×10-5 rad/s,地球半径R=6.4×103km.

16.(2010·四川卷)质量为M 的拖拉机拉着耙来耙地,由静止开始做匀加速直线运动,在时间t内前进的距离为s.耙地时,拖拉机受到的牵引力恒为F,受到地面的阻力为自重的k倍,耙所受阻力恒定,连接杆质量不计且与水平面的夹角θ保持不变.求:

(1)拖拉机的加速度大小.

(2)拖拉机对连接杆的拉力大小.

(3)时间t内拖拉机对耙做的功.

17.(2012·上海卷)如图,将质量m=0.1kg的圆环套在固定的水平直杆上.环的直径略大于杆的截面直径.环与杆间动摩擦因数μ=0.8.对环施加一位于竖直平面内斜向上,与杆夹角θ=53°的拉力F,使圆环以a=4.4m/s2 的加速度沿杆运劝,求F 的大小.

18.(2014·上海卷)如图,水平地面上的矩形箱子内有一倾角为θ的固定斜面,斜面上放一质量为m 的光滑球.静止时,箱子顶部与球接触但无压力.箱子由静止开始向右做匀加速运动,然后改做加速度大小为a 的匀减速运动直至静止,经过的总路程为s,运动过程中的最大速度为v.

(1)求箱子加速阶段的加速度大小a'.

(2)若a>gtanθ,求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力.

19.(2017·新课标全国卷Ⅱ)为提高冰球运动员的加速能力,教练员在冰面上与起跑线距离s0和s1(s1<s0)处分别设置一个挡板和一面小旗,如图所示.训练时,让运动员和冰球都位于起跑线上,教练员将冰球以初速度v0击出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板;冰球被击出的同时,运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗.训练要求当冰球到达挡板时,运动员至少到达小旗处.假定运动员在滑行过程中做匀加速运动,冰球到达挡板时的速度为v1.重力加速度大小为g.求

(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数;

(2)满足训练要求的运动员的最小加速度.

20.(2018·江苏卷)如图所示,钉子A、B 相距5l,处于同一高度.细线的一端系有质量为M 的小物块,另一端绕过A 固定于B.质量为m 的小球固定在细线上C 点,B、C 间的线长为3l.用手竖直向下拉住小球,使小球和物块都静止,此时BC与水平方向的夹角为53°.松手后,小球运动到与A、B 相同高度时的速度恰好为零,然后向下运动.忽略一切摩擦,重力加速度为g,取sin53°=0.8,cos53°=0.6.求:

(1)小球受到手的拉力大小F;(www.xing528.com)

(2)物块和小球的质量之比M:m;

(3)小球向下运动到最低点时,物块M 所受的拉力大小T.

21.(2009·山东卷)如图所示,某货场将质量为m1=100kg的货物(可视为质点)从高处运送至地面,为避免货物与地面发生撞击,现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道,使货物中轨道顶端无初速滑下,轨道半径R=1.8m.地面上紧靠轨道次排放两声完全相同的木板A、B,长度均为l=2m,质量均为m2=100kg,木板上表面与轨道末端相切.货物与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数μ=0.2.(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,取g=10m/s2

(1)求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力.

(2)若货物滑上木板A 时,木板不动,而滑上木板B 时,木板B 开始滑动,求μ1 应满足的条件.

(3)若μ1=0.5,求货物滑到木板A 末端时的速度和在木板A 上运动的时间.

22.(2009·安徽卷)在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神.为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化.一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示.设运动员的质量为65kg,吊椅的质量为15kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦.重力加速度取g=10m/s2.当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/s2 上升时,试求

(1)运动员竖直向下拉绳的力;

(2)运动员对吊椅的压力.

23.(2009·江苏卷)航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m=2kg,动力系统提供的恒定升力F=28N.试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升.设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g取10m/s2.

(1)第一次试飞,飞行器飞行t1=8s时到达高度=64m.求飞行器所阻力f的大小;

(2)第二次试飞,飞行器飞行t2=6s时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力.求飞行器能达到的最大宽度h;

(3)为了使飞行器不致坠落到地面,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3.

24.(2009·海南卷)一卡车拖挂一相同质量的车厢,在水平直道上以v0=12m/s的速度匀速行驶,其所受阻力可视为与车重成正比,与速度无关.某时刻,车厢脱落,并以大小为a=2m/s2 的加速度减速滑行.在车厢脱落t=3s后,司机才发觉并紧急刹车,刹车时阻力为正常行驶时的3倍.假设刹车前牵引力不变,求卡车和车厢都停下后两者之间的距离.

反思总结

一、上述试题中,突出考查“理论联系实际”的有哪些?

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二、上述试题中,突出考查“理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力”的有哪些?

理解能力:

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推理能力:

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分析综合能力:

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应用数学处理物理问题的能力:

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三、对于牛顿运动定律相关高考计算题,你觉得应有哪些知识储备?你总结出了哪些解题策略?在规范书写方面要注意哪些?

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