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高考物理牛顿运动定律的应用及其解题技巧及练习题(含答案)

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高考物理牛顿运动定律的应用及其解题技巧及练习题(含答案)

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用

1.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; (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

8mMg5M648T?? (3)mg或(T?【答案】(1)F?Mg?mg (2)

5?m?M?3m5558Mg) 11【解析】 【分析】 【详解】 T?(1)设小球受AC、BC的拉力分别为F1、F2 F1sin53°=F2cos53° F+mg=F1cos53°+ F2sin53°且F1=Mg 解得F?5Mg?mg 3(2)小球运动到与A、B相同高度过程中 小球上升高度h1=3lsin53°,物块下降高度h2=2l 机械能守恒定律mgh1=Mgh2 解得

M6? m5(3)根据机械能守恒定律,小球回到起始点.设此时AC方向的加速度大小为a,重物受到的拉力为T

牛顿运动定律Mg–T=Ma 小球受AC的拉力T′=T 牛顿运动定律T′–mgcos53°=ma

8mMg488mg或T?Mg) (T?(5m?M)5511【点睛】

解得T?本题考查力的平衡、机械能守恒定律和牛顿第二定律.解答第(1)时,要先受力分析,建立竖直方向和水平方向的直角坐标系,再根据力的平衡条件列式求解;解答第(2)时,根据初、末状态的特点和运动过程,应用机械能守恒定律求解,要注意利用几何关系求出小球上升的高度与物块下降的高度;解答第(3)时,要注意运动过程分析,弄清小球加速度和物块加速度之间的关系,因小球下落过程做的是圆周运动,当小球运动到最低点时速度刚好为零,所以小球沿AC方向的加速度(切向加速度)与物块竖直向下加速度大小相等.

2.如图,有一质量为M=2kg的平板车静止在光滑的水平地面上,现有质量均为m=1kg的小物块A和B(均可视为质点),由车上P处开始,A以初速度=2m/s向左运动,同时B以=4m/s向右运动,最终A、B两物块恰好停在小车两端没有脱离小车,两物块与小车间的动摩擦因数都为μ=0.1,取

,求:

(1)开始时B离小车右端的距离;

(2)从A、B开始运动计时,经t=6s小车离原位置的距离。 【答案】(1)B离右端距离

(2)小车在6s内向右走的总距离:

【解析】(1)设最后达到共同速度v,整个系统动量守恒,能量守恒

解得:

A离左端距离,运动到左端历时,在A运动至左端前,木板静止

解得B离右端距离

(2)从开始到达共速历时,解得

小车在前静止,在至之间以a向右加速:小车向右走位移

接下来三个物体组成的系统以v共同匀速运动了小车在6s内向右走的总距离:

【点睛】本题主要考查了运动学基本公式、动量守恒定律、牛顿第二定律、功能关系的直接应用,关键是正确分析物体的受力情况,从而判断物体的运动情况,过程较为复杂.

3.如图所示,长木板质量M=3 kg,放置于光滑的水平面上,其左端有一大小可忽略,质量为m=1 kg的物块A,右端放着一个质量也为m=1 kg的物块B,两物块与木板间的动摩擦因数均为μ=0.4,AB之间的距离L=6 m,开始时物块与木板都处于静止状态,现对物块A施加方向水平向右的恒定推力F作用,取g=10 m/s2.

(1).为使物块A与木板发生相对滑动,F至少为多少?

(2).若F=8 N,求物块A经过多长时间与B相撞,假如碰撞过程时间极短且没有机械能损失,则碰后瞬间A、B的速度分别是多少? 【答案】(1)5 N (2)vA’=2m/s vB’=8m/s 【解析】 【分析】 【详解】

(1)据分析物块A与木板恰好发生相对滑动时物块B和木板之间的摩擦力没有达到最大静摩擦力.

设物块A与木板恰好发生相对滑动时,拉力为F0,整体的加速度大小为a,则: 对整体: F0=(2m+M)a 对木板和B:μmg=(m+M)a 解之得: F0=5N

即为使物块与木板发生相对滑动,恒定拉力至少为5 N; (2)物块的加速度大小为:aA?木板和B的加速度大小为:aB?F??mg?4m∕s2 m?mgM?m=1m/s2

设物块滑到木板右端所需时间为t,则:xA-xB=L

1212aAt?aBt?L 22解之得:t=2 s vA=aAt=8m/s vB=aBt=2m/s

AB发生弹性碰撞则动量守恒:mva+mvB=mva'+mvB'

1111mva2+mvB2=mva'2+mvB'2 2222解得:vA'=2m/s vB'=8m/s

机械能守恒:

4.如图所示,倾角θ=30°的足够长光滑斜面底端A固定有挡板P,斜面上B 点与A点的

高考物理牛顿运动定律的应用及其解题技巧及练习题(含答案)

高考物理牛顿运动定律的应用及其解题技巧及练习题(含答案)一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用1.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
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