牛顿运动定律综合强化训练.docx
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牛顿运动定律综合强化训练
专题三 牛顿运动定律的综合应用
考纲解读
1.掌握超重、失重的概念,会分析超重、失重的相关问题.2.学会分析临界与极值问题.3.会进行力学多过程问题的分析.
1.[对超重和失重的理解]关于超重和失重的下列说法中,正确的是( )
A.超重就是物体所受的重力增大了,失重就是物体所受的重力减小了
B.物体做自由落体运动时处于完全失重状态,所以做自由落体运动的物体不受重力作用
C.物体具有向上的速度时处于超重状态,物体具有向下的速度时处于失重状态
D.物体处于超重或失重状态时,物体的重力始终存在且不发生变化
2.[超重与失重概念的应用]下列说法中正确的是( )
A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态
B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态
C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态
D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态
3.[动力学中的图象问题]一个木块以某一水平初速度自由滑上粗糙的水平面,在水平面上运动的v-t图象如图1所示.已知重力加速度为g,则根据图象不能求出的物理量是
( )
图1
A.木块的位移B.木块的加速度
C.木块所受摩擦力D.木块与桌面间的动摩擦因数
考点一 超重与失重现象
例1
如图2所示,物体A被平行于斜面的细线拴在斜面的上端,整个装置保持静止状态,斜面被固定在台秤上,物体与斜面间无摩擦,装置稳定后,当细线被烧断物体下滑时与静止时比较,台秤的示数( )
A.增加B.减小C.不变D.无法确定
突破训练1
在探究超重和失重规律时,某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作,传感器和计算机相连,经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象,则下列图象中可能正确的是( )
考点二 动力学中的图象问题
例2
如图3甲所示,静止在光滑水平面上的长木板B(长木板足够长)的左端放着小物块A,某时刻,B受到水平向左的外力F的作用,F随时间t的变化规律如图乙所示,即F=kt,其中k为已知常数.若A、B之间的滑动摩擦力Ff的大小等于最大静摩擦力,且A、B的质量相等,则下列图中可以定性地描述物块A的v-t图象的是( )
图3
突破训练2
我国“蛟龙号”深潜器在某次实验时,内部显示屏上显示了从水面开始下潜到返回水面过程中的速度图象,如图4所示.以下判断正确的是( )
图4
A.6min~8min内,深潜器的加速度最大
B.4min~6min内,深潜器停在深度为60m处
C.3min~4min内,潜水员处于超重状态
D.6min~10min内,深潜器的加速度不变
考点三 动力学中的临界极值问题
例3
(2013·山东·22)如图5所示,一质量m=0.4kg的小物块,以v0=2m/s的初速度,在与斜面成某一夹角的拉力F作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t=2s的时间物块由A点运动到B点,A、B之间的距离L=10m.已知斜面倾角θ=30°,物块与斜面之间的动摩擦因数μ=
.重力加速度g取10m/s2.
(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与斜面夹角多大时,拉力F最小?
拉力F的最小值是多少?
图5
突破训练3
如图6所示,质量M=8kg的小车放在水平光滑的平面上,在小车左端加一水平推力F=8N,当小车向右运动的速度达到1.5m/s时,在小车前端轻轻地放上一个大小不计,质量为m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长.(g取10m/s2),求:
图6
(1)小物块放后,小物块及小车的加速度各为多大?
(2)小车至少要多长才能使小物块不会滑离小车?
(3)若小物块不会滑离小车,从小物块放上小车开始,经过t=1.5s小物块通过的位移大小为多少?
12.“传送带模型”问题的分析思路
例4
如图8所示为某工厂的货物传送装置,倾斜运输带AB(与水平面成α=37°)与一斜面BC(与水平面成θ=30°)平滑连接,B点到C点的距离为L=0.6m,运输带运行速度恒为v0=5m/s,A点到B点的距离为x=4.5m,现将一质量为m=0.4kg的小物体轻轻放于A点,物体恰好能到达最高点C点,已知物体与斜面间的动摩擦因数μ1=
,求:
(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,空气阻力不计)
图8
(1)小物体运动到B点时的速度v的大小;
(2)小物体与运输带间的动摩擦因数μ;
13.“滑块—木板模型”问题的分析思路
例5
如图9所示,质量M=4.0kg的长木板B静止在光滑的水平地面上,在其右端放一质量m=1.0kg的小滑块A(可视为质点).初始时刻,A、B分别以v0=2.0m/s向左、向右运动,最后A恰好没有滑离B板.已知A、B之间的动摩擦因数μ=0.40,取g=10m/s2.求:
图9
(1)A、B相对运动时的加速度aA和aB的大小与方向;
(2)A相对地面速度为零时,B相对地面运动已发生的位移大小x;
(3)木板B的长度l.
高考题组
1.(2013·新课标Ⅱ·25)一长木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,以后木板运动的速度-时间图象如图10所示.已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦.物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上.取重力加速度g=10m/s2,求:
图10
(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数;
(2)从t=0时刻到物块与木板均停止运动时,物块相对于木板的位移的大小.
2.如图11所示,质量为m1的足够长木板静止在光滑水平面上,其上放一质量为m2的木块.t=0时刻起,给木块施加一水平恒力F.分别用a1、a2和v1、v2表示木板、木块的加速度和速度大小,下列四个图中可能符合运动情况的是( )
图11
3.如图12所示,为皮带传输装置示意图的一部分,传送带与水平地面的倾角θ=37°,A、B两端相距5.0m,质量为M=10kg的物体以v0=6.0m/s的速度沿AB方向从A端滑上传送带,物体与传送带间的动摩擦因数处处相同,均为0.5.传送带顺时针运转的速度v=4.0m/s,(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
图12
(1)物体从A点到达B点所需的时间;
(2)若传送带顺时针运转的速度可以调节,物体从A点到达B点的最短时间是多少?
(限时:
30分钟)
►题组1 超重、失重的理解与应用
1.有关超重和失重,以下说法中正确的是( )
A.物体处于超重状态时,所受重力增大,处于失重状态时,所受重力减小
B.竖直上抛的木箱中的物体处于完全失重状态
C.在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时,升降机必定处于下降过程
D.站在月球表面的人处于失重状态
2.如图1所示是某同学站在力传感器上做下蹲—起立的动作时记录的压力F随时间t变化的图线,由图线可知该同学( )
图1
A.体重约为650N
B.做了两次下蹲—起立的动作
C.做了一次下蹲—起立的动作,且下蹲后约2s起立
D.下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态
3.如图2所示,质量为M的木楔ABC静置于粗糙水平面上,在斜面顶端将一质量为m的物体,以一定的初速度从A点沿平行斜面的方向推出,物体m沿斜面向下做减速运动,在减速运动过程中,下列有关说法中正确的是( )
图2
A.地面对木楔的支持力大于(M+m)g
B.地面对木楔的支持力小于(M+m)g
C.地面对木楔的支持力等于(M+m)g
D.地面对木楔的摩擦力为0
►题组2 动力学中的图象问题
4.如图3甲所示,A、B两物体叠放在一起,放在光滑的水平面上,从静止开始受到一变力F的作用,该力与时间的关系如图乙所示,A、B始终相对静止,则下列说法不正确的是( )
图3
A.t0时刻,A、B间静摩擦力最大
B.t0时刻,B速度最大
C.2t0时刻,A、B间静摩擦力为零
D.2t0时刻,A、B位移最大
5.下面四个图象依次分别表示A、B、C、D四个物体的加速度、速度、位移和摩擦力随时间变化的规律.其中可能处于受力平衡状态的物体是( )
6.如图4甲所示,质量为m=2kg的物体在水平面上向右做直线运动.过A点时给物体一个水平向左的恒力F并开始计时,选水平向右为速度的正方向,通过速度传感器测出物体的瞬时速度,所得v-t图象如图乙所示.取重力加速度g=10m/s2.求:
图4
(1)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ;
(2)10s末物体离A点的距离.
►题组3 传送带模型
7.如图5所示,质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙传送带上,物体到传送带左端的距离为L,稳定时绳与水平方向的夹角为θ,当传送带分别以v1、v2的速度做逆时针转动时(v1 图5 A.F1 C.t1一定大于t2D.t1可能等于t2 8.如图6所示,倾角为37°,长为l=16m的传送带,转动速度为v=10m/s,动摩擦因数μ=0.5,在传送带顶端A处无初速度地释放一个质量为m=0.5kg的物体.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2.求: 图6 (1)传送带顺时针转动时,物体从顶端A滑到底端B的时间; (2)传送带逆时针转动时,物体从顶端A滑到底端B的时间. ►题组4 滑块—木板模型与临界极值问题 9.如图7所示,在光滑平面上有一静止小车,小车上静止地放置着一小物块,物块和小车间的动摩擦因数为μ=0.3,用水平恒力F拉动小车,设物块的加速度为a1和小车的加速度为a2.当水平恒力F取不同值时,a1与a2的值可能为(当地重力加速度g取10m/s2)( ) 图7 A.a1=2m/s2,a2=3m/s2 B.a1=3m/s2,a2=2m/s2 C.a1=5m/s2,a2=3m/s2 D.a1=3m/s2,a2=5m/s2 10.如图8所示,一质量为mB=2kg的木板B静止在光滑的水平面上,其右端上表面紧靠一固定斜面轨道的底端(斜面底端与木板B右端的上表面之间有一段小圆弧平滑连接),轨道与水平面的夹角θ=37°.一质量也为mA=2kg的物块A由斜面轨道上距轨道底端x0=8m处静止释放,物块A刚好没有从木板B的左端滑出.已知物块A与斜面轨道间的动摩擦因数为μ1=0.25,与木板B上表面间的动摩擦因数为μ2=0.2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,物块A可看做质点.请问: 图8 (1)物块A刚滑上木板B时的速度为多大? (2)物块A从刚滑上木板B到相对木板B静止共经历了多长时间? 木板B有多长?
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