高考物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用復(fù)習(xí)資料(參考版)
2024-09-02 08:59本頁(yè)面
【正文】 的斜面，一名游客連同滑草裝置總質(zhì)量 m＝ 80 kg，他從靜止開(kāi)始勻加速下滑，在時(shí)間 t＝ 5 s內(nèi)沿斜面滑 下的位移 x＝ 50 m． (不計(jì)空氣阻力，取 g＝ 10 m/s2)問(wèn)： (1)游客連同滑草裝置在下滑過(guò)程中受到的摩擦力 Ff為多大？ (2)滑草裝置與草皮之間的動(dòng)摩擦因數(shù) μ為多大？ (3)設(shè)游客滑下 50 m后進(jìn)入水平草坪，試求游客在水平面上滑 動(dòng)的最大距離． (滑草裝置與草皮間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同 ) 解析： (1)由 x＝ at2得 a＝ 4 m/s2 由 mgsinθ－ Ff＝ ma得： Ff＝ mgsinθ－ ma＝ 80 N (2)由 Ff＝ μmgcosθ可求得 ： μ＝ (3)在水平面上： μmg＝ ma′得 a′＝ μg＝ m/s2 由 v＝ at， v2＝ 2a′x′可得： x′＝ 100 m. 答案： (1)80 N (2) 。全國(guó)卷 Ⅰ )如圖 3－ 2－ 5所示，一輛有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的 小車上有一水平放置的彈簧，其左端固定在小車上，右 端與一小球相連，設(shè)在某一段時(shí)間內(nèi)小球與小車相對(duì)靜 止且彈簧處于壓縮狀態(tài)，若忽略小球與小車間的摩擦 力，則在這段時(shí)間內(nèi)小車可能是 ( ) 圖 3－ 2－ 5 A．向右做加速運(yùn)動(dòng) B．向右做減速運(yùn)動(dòng) C．向左做加速運(yùn)動(dòng) D．向左做減速運(yùn)動(dòng) 解析： 小球水平方向受到向右的彈簧彈力 F，由牛頓第二定律可知，小球必定具有向右的加速度，小球與小車相對(duì)靜止，故小車可能向右做加速運(yùn)動(dòng)或向左做減速運(yùn)動(dòng)．選項(xiàng)A、 D正確． 答案： AD 4． (2020 角的不可伸長(zhǎng)的輕繩一端相連，如圖 3－ 2－ 2所示．此時(shí)小球處于靜止平衡狀態(tài)，且水平面對(duì)小球的彈力恰好為零，當(dāng)剪斷輕繩的瞬間，取 g＝ 10 m/s2.求： (1)此時(shí)輕彈簧的彈力大?。? (2)小球的加速度大小和方向； (3)在剪斷彈簧的瞬間小球的 加速度的大?。? [思路點(diǎn)撥 ] 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)當(dāng)其他力變化時(shí)，彈簧的彈力不能在瞬間發(fā)生變化； (2)當(dāng)其他力變化時(shí)，細(xì)繩上的拉力可以在瞬間發(fā)生變化． [課堂筆記 ] (1)水平面對(duì)小球的彈力為零，小球在繩沒(méi)有斷時(shí)受到繩的拉力 FT、重力 mg和彈簧的彈力 FN作用而處于平衡狀態(tài)，依據(jù)平衡條件得 豎直方向有： FTcosθ＝ mg， 水平方向有： FTsinθ＝ FN， 解得彈簧的彈力為： FN＝ mgtanθ＝ 10 N (2)剪斷繩后小球在豎直方向仍平衡，水平面支持力與重力平衡 FN′＝ mg， 由牛頓第二定律得小球的加速度為： a＝ ＝ 8 m/s2，方向向左． (3)在剪斷彈簧的瞬間，小球立即受地面支持力和重力，且二力平衡，加速度為 0. [答案 ] (1)10 N (2)8 m/s2 方向向左 (3)0 利用牛頓第二定律求瞬時(shí)加速度時(shí)，關(guān)鍵是分析此時(shí)物體的受力情況，同時(shí)注意細(xì)繩和彈簧的區(qū)別 . 如圖 3－ 2－ 3所示，一質(zhì)量為 m的物塊放在水平地面上，現(xiàn)在對(duì)物塊施加一個(gè)大小為 F的水平恒力，使物塊從靜止開(kāi)始向右移動(dòng)距離 x后立即撤去 F，物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ： (1)撤去 F時(shí)，物塊的速度大?。? (2)撤去 F后，物塊還能滑行多遠(yuǎn)？ [思路點(diǎn)撥 ] 分析物塊在撤去 F前后的受力情況，由牛頓第二定律求出物塊的加速度，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解． [課堂筆記 ] (1)設(shè)撤去 F時(shí)物塊的速度大小為 v，根據(jù)牛頓第二定律，物塊的加速度 a＝ 又由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 v2＝ 2ax 解得 v＝ (2)撤去 F后物塊只受摩擦力，做勻減速運(yùn)動(dòng)至停止，根據(jù)牛頓第二定律，物塊的加速度 a′＝ ＝ μg 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 v′2－ v2＝－ 2a′x′，且 v′＝ 0 解得 x′＝ ( － 1)x [答案 ] (1) 在解決兩類動(dòng)力學(xué)的基本問(wèn)題時(shí)，不論哪一類問(wèn)題， 都要進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析，如果物體的運(yùn)動(dòng)加速 度或受力情況發(fā)生變化，則要分段處理，此時(shí)加速度或受 力改變時(shí)的瞬時(shí)速度即是前后過(guò)程的聯(lián)系量． (14分 )飛船返回艙返回時(shí)，打開(kāi)降落傘后進(jìn)行豎直減速下降，這一過(guò)程若返回艙所受空氣阻力與速度的平方成正比，比例系數(shù)為 ，返回艙的 v－t圖象如圖 3－ 2－ 4所示，圖中 AE是曲線在 A點(diǎn)的切線，切線交橫軸于一點(diǎn) E，其坐標(biāo)為 (8,0)， CD是 AB的漸近線，返回艙質(zhì)量 M＝ 400 kg， g取 10 m/： (1)返回艙在這一階段做什么運(yùn)動(dòng)？ (2)設(shè)在初始時(shí)刻 vA＝ 120 m/s， 此時(shí)它的加速度多大？ (3)寫(xiě)出空氣阻力系數(shù) k的表達(dá)式并計(jì)算其值． [思路點(diǎn)撥 ] 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)： (1)AE切線斜率的含義； (2)漸近線 CD的含義； (3)返回艙受力情況分析． [解題樣板 ] (1)由題中圖象可以看出曲線切線的斜率逐漸減小，說(shuō)明這一階段返回艙做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，最終做勻速運(yùn)動(dòng)． ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ (4分 ) (2)在初始時(shí)刻， vA＝ 120 m/s，過(guò) A點(diǎn)的切線的斜率即為此時(shí)的加速度大小， a＝ ＝ 15 m/s2┄┄┄┄┄ (2分 ) (3)返回艙最終做勻速運(yùn)動(dòng)，選向下為正方向．根據(jù)平衡條件得 Mg－ ＝ 0┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ ① (3分 ) 在 A點(diǎn)時(shí)有 Mg－ ＝－ Ma┄┄┄┄┄┄┄┄┄ ② (3分 ) 由①②兩式得 k＝ 代入數(shù)據(jù)解得 k≈ kg/m.┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ (2分 ) 2BKv[答案 ] (1)見(jiàn)解題樣板 (2)15 m/s2 (3)k＝ kg/m 牛頓第二定律與 v－ t圖象相結(jié)合的問(wèn)題，一般先由 v－ t圖象分析物體的加速度及其變化規(guī)律，再由牛頓第二定律列方程求解問(wèn)題，或者先由牛頓第二定律分析加速度及其變化規(guī)律，再作出 v－ t圖象． 1．下列對(duì)牛頓第二定律的表達(dá)式 F＝ ma及其變形公式的理 解，正確的是 ( ) A．由 F＝ ma可知，物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正 比，與物體的加速度成正比 B．由 m＝ 可知，物體的質(zhì)量與其所受合力成正比， 與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比 C．由 a＝ 可知，物體的加速度與其所受合力成正 比，與 其
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