- 牛顿运动定律
- 共1024题
质量为m的小球在竖直向上的恒定拉力作用下,由静止开始从水平地面向上运动,经一段时间,拉力做功为W,此后撤去拉力,球又经相同时间回到地面。以地面为零势能面,不计空气阻力。求:
37.球回到地面时的动能Ekt;
38.撤去拉力前球的加速度大小a及拉力的大小F;
39.球动能为W/5时的重力势能Ep。
正确答案
撤去拉力时球的机械能为W,由机械能守恒,回到地面时的动能
解析
撤去拉力时球的机械能为W,由机械能守恒,回到地面时的动能
考查方向
解题思路
机械能守恒
易错点
撤去拉力时的机械能关系
正确答案
设拉力作用时间为t,在此过程中球上升,末速度为
,则
由题意有
解得
根据牛顿定律
解得
解析
设拉力作用时间为t,在此过程中球上升,末速度为
,则
由题意有
解得
根据牛顿定律
考查方向
解题思路
运动学计算加速度,牛顿第二定律计算外力F
易错点
加速度的计算
正确答案
动能为时球的位置可能在
的下方或上方
设球的位置在下方离地
处
∂
而
解得
重力势能
设球的位置在h上方离地处
由机械能守恒
因此
解析
动能为时球的位置可能在
的下方或上方,有动能定理和机械能守恒定律求解
考查方向
解题思路
功能关系和机械能守恒是手段,物理过程是关键
易错点
物理过程分析
4.如图,顶端固定着小球的直杆固定在小车上,当小车向右做匀加速运动时,球所受合外力的方向沿图中的( )
正确答案
解析
据题意可知,小车向右做匀加速直线运动,由于球固定在杆上,而杆固定在小车上,则三者属于同一整体,根据整体法和隔离法的关系分析可知,球和小车的加速度相同,所以球的加速度也应该向右,故选项D正确。
考查方向
解题思路
小球受重力和杆对小球的作用力,在两个力共同作用下沿水平向右的方向加速运动,加速度水平向右,合力水平向右.
易错点
根据牛顿第二定律F=ma可知,加速度的方向与合力的方向相同,是解决本题的关键.另外知道杆的弹力不一定沿杆的方向
知识点
水平地面上有质量分别为m和4m的物A和B,两者与地面的动摩擦因数均为μ。细绳的一端固定,另一端跨过轻质动滑轮与A相连,动滑轮与B相连,如图所示。初始时,绳出于水平拉直状态。若物块Z在水平向右的恒力F作用下向右移动了距离s,重力加速度大小为g。求
17.物块B客服摩擦力所做的功;
18.物块A、B的加速度大小。
正确答案
物块A移动了距离s,则物块B移动的距离为
①
物块B受到的摩擦力大小为
②
物块B克服摩擦力所做的功为
③
解析
A移动了距离s与物块B移动的距离关系,物块B克服摩擦力所做的功
考查方向
解题思路
找到位移关系计算摩擦力做功情况
易错点
位移关系
正确答案
设物块A、B的加速度大小分别为aA、aB,绳中的张力为T。有牛顿第二定律得
④
⑤
由A和B的位移关系得
⑥
联立④⑤⑥式得
⑦
⑧
评分参考:第(1)问3分,①②③式各1分;第(2)问6分,④⑤式各1分,⑥式2分,⑦⑧式各1分。
解析
牛顿第二定律和A和B的位移关系解
考查方向
解题思路
牛顿第二定律和A和B的位移关系解
易错点
合力的计算
18.如图所示,固定在水平面上的斜面与水平面的连接处为一极小的光滑圆弧(物块经过Q点时不损失机械能),斜面与地面是用同种材料制成的。斜面的最高点为P,P距离水平面的高度为h=5m。在P点先后由静止释放两个可视为质点的小物块A和B,A、B的质量均为m=1kg,A与斜面及水平面的动摩擦因数为μ1=0.5,B与斜面及水平面的动摩擦因数为μ2=0.3。A物块从P点由静止释放后沿斜面滑下,停在了水平面上的某处。求:
(1)A物块停止运动的位置距离斜面的直角顶端O点的距离是多少?
(2)当A物块停止运动后准备再释放B物块时发现它们可能会发生碰撞,为了避免AB碰撞,此时对A另外施加了一个水平向右的外力F,把A物体推到了安全的位置,之后再释放B就避免了AB碰撞。求外力F至少要做多少功,可使AB不相撞?(g取10m/s2,此问结果保留三位有效数字)
正确答案
(1)设斜面倾角为θ,物块所停位置到Q点距离为S。
斜面长
摩擦力
依动能定理
停位置到O点距离
由以上得
A物块
(2)若只释放B后同理得
若不相碰应将A至少向右推出,
依动能定理
当=0时
最小
故至少做功
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
23.频闪照相是研究物理过程的重要手段,如图所示是某同学研究一质量为m=0.5kg的小滑块从光滑水平面滑上粗糙斜面并向上滑动时的频闪照片。已知斜面足够长,倾角为闪光频率为10Hz。经测量换算获得实景数据:S1=S2=40cm,S3=35cm,S4=25cm,S5=15cm。取g=l0m/s2.sin37°=0.6,cos37°=0.8,设滑块通过平面与斜面连接处时没有能量损失。求:
(1)滑块与斜面间的动摩擦因数μ,并说明滑块在斜面上运动到最高点后能否自行沿斜面下滑:
(2)从滑块滑上斜面开始计时,经多长时间到达斜面上的A点(图中A点未画出,己知A点到斜面最低点B的距离为0.6m)。(注意:结果可以用根号表示)
正确答案
(1)在斜面上物块做匀减速直线运动,设加速度为a,则
由公式ΔS=a1T2
解得a1=10m/s2
由牛顿第二定律有mgsinα+μmgcosα=ma1
联立以上方程解得μ=0.5
因μ<tan37°,所以滑块在斜面上运动到最高点后能自行沿斜面下滑
(2) 由题意可知,物块在水平面上做匀速直线运动,且设速度为v0,则
v0==4.0m/s
上滑时间为t==0.4s
滑块在斜面上上滑到达A点时有
SAB=v0t1-
解得:t1=0.2s
设滑块在斜面上能上滑的最大距离为sm,则对滑块在斜面上上滑过程应用动能定理有
(-mgsinα-μmgcosα)·sm=0-mv02
解得sm=0.8m
下滑加速度为a2=gsinα-μgcosα=2m/s2
从最高点下滑到达A点的时间设为t2
则有 sm- SAB=
下滑时间为t2= s
所以,从滑块滑上斜面开始计时,到达斜面的时间为0.2s或者0.2+s
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
3.如图,光滑圆轨道固定在竖直面内,一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1,在高点时对轨道的压力大小为N2.重力加速度大小为g,则N1–N2的值为
正确答案
解析
由向心力来源分析得小球在最低点时,N1-mg=mV12/R,在高点时mg-N2=mV22/R,且1/2mV12=1/2mV22+2mgR得N1–N2的值为6mg
考查方向
解题思路
向心力分析最高点和最低点
易错点
最高点和最低点的压力
知识点
3.如图,鸟沿虚线斜向上加速飞行,空气对其作用力可能是( )
正确答案
解析
对鸟受力分析,由于有重力作用,结合运动形式得鸟所受空气作用力需要克服重力和向前运动的作用力,故选B
考查方向
解题思路
对鸟由力的合成与分解考虑
易错点
空气作用力的方向
知识点
18.如图,质量为m的小球用轻绳悬挂在O点,在水平恒力F=mgtanθ作用下,小球从静止开始由A经B向C运动。则小球( )
正确答案
解析
由于小球受重力和拉力的合力沿着OB方向,故B点速度最大,由简谐运动的堆成性分析在C点加速度为gtanθ
考查方向
解题思路
分析小球受的合力
易错点
合力是切入点
知识点
质量为m的小球在竖直向上的恒定拉力作用下,由静止开始从水平地面向上运动,经一段时间,拉力做功为W,此后撤去拉力,球又经相同时间回到地面。以地面为零势能面,不计空气阻力。求:
37.球回到地面时的动能Ekt;
38.撤去拉力前球的加速度大小a及拉力的大小F;
39.球动能为W/5时的重力势能Ep。
正确答案
撤去拉力时球的机械能为W,由机械能守恒,回到地面时的动能
解析
撤去拉力时球的机械能为W,由机械能守恒,回到地面时的动能
考查方向
解题思路
机械能守恒
易错点
撤去拉力时的机械能关系
正确答案
设拉力作用时间为t,在此过程中球上升,末速度为
,则
由题意有
解得
根据牛顿定律
解得
解析
设拉力作用时间为t,在此过程中球上升,末速度为
,则
由题意有
解得
根据牛顿定律
考查方向
解题思路
运动学计算加速度,牛顿第二定律计算外力F
易错点
加速度的计算
正确答案
动能为时球的位置可能在
的下方或上方
设球的位置在下方离地
处
∂
而
解得
重力势能
设球的位置在h上方离地处
由机械能守恒
因此
解析
动能为时球的位置可能在
的下方或上方,有动能定理和机械能守恒定律求解
考查方向
解题思路
功能关系和机械能守恒是手段,物理过程是关键
易错点
物理过程分析
14.如图甲所示,两根足够长的光滑金属导轨ab、cd 与水平面成=30固定,导轨间距离为
=1 m,电阻不计。一个阻值为R0的定值电阻与电阻箱并联接在两金属导轨的上端。整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B=lT。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下滑过程中与导轨接触良好。改变电阻箱的阻值R,测定金属棒的最大速度
,得到
的关系如图乙所示。取g= 10
。求:
(1)金属棒的质量m和定值电阻R0的阻值;
(2)当电阻箱R取2,且金属棒的加速度为
g时,金属棒的速度。
正确答案
(1)0.2kg, 2Ω;金属棒以速度vm下滑时,根据法拉第电磁感应定律有:E=Blvm由闭合电路欧姆定律有:E=I当金属棒以最大速度vm下滑时,根据平衡条件有:BIl=mgsinθ 由
图象可知:
,
解得:m=0.2kg,R0=2Ω
(2)0.5m/s. 设此时金属棒下滑的速度为v,根据法拉第电磁感应定律有:E/=I/当金属棒下滑的加速度为
时,根据牛顿第二定律有:mgsinθ-BI′l=ma联立解得:v=0.5m/s
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
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