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十年高考(2010-2019年)之高三物理真题精选分类汇编 专题03 牛顿运动定律(解析版)

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十年高考(2010-2019年)之高三物理真题精选分类汇编

专题03 牛顿运动定律

题型一、板块模型综合应用

1.(2019全国3)7.如图(a),物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平。t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示,木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10m/s2。由题给数据可以得出( )

A. 木板的质量为1kg

B. 2s~4s内,力F的大小为0.4N C. 0~2s内,力F的大小保持不变 D. 物块与木板之间的动摩擦因数为0.2 【答案】A、B

【考点】运动学图像、牛二定律 摩擦力

【解析】结合图c可知0-2s木板未发生运动,所以在AB 之间产生的摩擦力为静摩擦力,结合图b可得外力F在不断增大,故C选项错误;

结合图c,可知在4s—5s之间木板的加速度大小为0.2m/s2此时木板只受木块给的滑动摩擦力大小为0.2N,结合牛尔定律可求得木板的质量为1kg;故A选项正确;

结合图c可知2s-4s物体的加速度大小为0.2m/s2,对木板受力分析:F-f=Ma;代入参数可得:F=0.4N ,故B 错误;f=umg,在本题中物块的质量未知故无法求得u的大小;故D错误;

2.(2017全国3)如图,两个滑块A和B的质量分别为mA=1 kg和mB=5 kg,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m=4 kg,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1。某时刻A、B两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v0=3 m/s。A、B相遇时,A与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10 m/s2。求

(1)B与木板相对静止时,木板的速度; (2)A、B开始运动时,两者之间的距离。 【考向】牛二定律、受力分析、运动分析、板块模型 【答案】1m/s、1.9m

【解析】滑块A和B在木板上滑动时,木板也在地面上滑动。设A、B和木板所受的摩擦力大小分别为f1、f2和f3,A和B相对于地面的加速度大小分别为aA和aB,木板相对于地面的加速度大小为a1。在物块B与木板达到共同速度前有

f1??mg ①

1Af2??mg ②

1Bf3??(m?m+m2AB)g ③

由牛顿第二定律得

ff1?mAaA ④

?mBaB

?ma1 ⑥

2f2?f1?f3设在t1时刻,B与木板达到共同速度,其大小为v1。由运动学公式有

v?v?at10B1 ⑦

v?at111 ⑧

联立式,代入已知数据得

v1 =1m/s ⑨ (2)在t1时间间隔内,B相对于地面移动的距离为

sB?v0t1?12 ⑩ aBt12设在B与木板达到共同速度v1后,木板的加速度大小为a2,对于B与木板组成的体系,由牛顿第二定律有

f1?f3?(mB?m)a11 ○

2由式知,aA=aB;再由式知,B与木板达到共同速度时,A的速度大小也为v1,但运动方向与木板相反。由

题意知,A和B相遇时,A与木板的速度相同,设其大小为v2.设A的速度大小从v1变到v2所用时间为t2,则由运动学公式,对木板有

v?v?at212212 ○

对A有

v??v?at21A213 ○

在t2时间间隔内,B(以及木板)相对地面移动的距离为

s1?v1t2?1214 ○

2a2t2在(t1+t2)时间间隔内,A相对地面移动的距离为

sA?v(t1+t2)-01aA(t1+t2)2 2

A和B相遇时,A与木板的速度也恰好相同。因此A和B开始运动时,两者之间的距离为 s0=sA+s1+sB

联立以上各式,并代入数据得 s0=1.9m

(也可用如图的速度-时间图线求解)

3.(2015全国2)下暴雨时,有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为θ=37°(sin37°=

3)5的山坡C,上面有一质量为m的石板B,其上下表面与斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),A和B均处于静止状态,如图所示。假设某次暴雨中,A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块),在极短时间内,A、B间的动摩擦因数μ1减小为

3,B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5,A、B开始运动,8此时刻为计时起点;在第2s末,B的上表面突然变为光滑,μ2保持不变。已知A开始运动时,A离B下边

十年高考(2010-2019年)之高三物理真题精选分类汇编 专题03 牛顿运动定律(解析版)

十年高考(2010-2019年)之高三物理真题精选分类汇编专题03牛顿运动定律题型一、板块模型综合应用1.(2019全国3)7.如图(a),物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平。t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示,
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