- 牛顿第二定律
- 共448题
19.一水平传送带以v0的速度顺时针传送,其右端与一倾角为θ的光滑斜面平滑相连,一个可视为质点的物块轻放在传送带最左端,已知物块的质量为m,若物块经传送带与斜面的连接处无能量损失,则
正确答案
解析
A选项,当,时物体在冲上斜面前,会先达到稳定速度,故错误。
B选项,假设物块能从传送带左端滑落,即物块在传送带左端的速度大于零,对物块从左端开始运动到再回到传送带左端使用动能定理:mvt2-0=mgμs-mgμL,因为物块在传送带上自左向右运动时,当物块速度达到传送带速度后物块与传送带之间没有摩擦力,摩擦力不再做功,故s<L,所以
mvt2=mgμs-mgμL≦0,这与物块在传送带左端的速度大于零的前提矛盾,故物块不可能从传送带左端滑落,B选项正确。
C选项,当物块滑上传送带前没有达到稳定速度时,根据动能定理:mvt2-0=mgμs-mgμL,这时s=L,即
mvt2-0=mgμs-mgμL=0,vt=0,物块刚好回到起点,速度为零。
D选项,当物块加速到与传送带的速度相等时,物块与传送带之间没有相对运动,物块也就不会再受到摩擦力,物块受合外力为零,物块会做匀速运动,故物块的最大速度等于传送带的速度,所以其机械能最大为,D选项正确。
考查方向
1、考查物体在传送带上运动的规律:物体经加速或减速的最终平衡速度等于传送带的速度。
2、考查传送带摩擦力做功的特点:摩擦力做功的位移应该等于物体相对于地的位移,而不是相对于传送带的位移。
3、考查牛顿第二运动定律及运动学的相关知识。
解题思路
1、首先判断物体在传送带上运动的类型。
2、运用动能定理判断物体冲上斜面,再回到传送带上时,运动的最大距离。
3、清楚物体在传送带上的最终速度等于传送带的速度。
易错点
1、对摩擦力做功的位移是对地位移还是相对于传送带的位移不清楚。
2、对物体在传送带上运动的规律不不清楚。
知识点
7. 如图所示,一质量为m的小球套在光滑竖直杆上,轻质弹簧一端固定于O点,另一端与该小球相连。现将小球从A点由静止释放,沿竖直杆运动到B点,已知OA长度小于OB长度,弹簧处于OA、OB两位置时弹力大小相等。在小球由A到B的过程中()
正确答案
解析
A选项,当弹簧与直杆垂直时,小球合外力等于重力,加速度等于g,当小球继续下落时直到,弹簧变为原长时,小球合外力等于重力,加速度g,故A选项正确。
B选项,弹簧的功率P=Fv,当P=0时,即F=0或者v=0。从小球下落开始到B点弹簧仅有一次变为原长F=0,此时P=0。第一阶段:小球从A点到弹簧与直杆垂直时,弹簧弹力做负功,但重力大于弹力在竖直方向生的分力,小球向下加速运动;第二阶段:小球从弹簧与直杆垂直到弹簧变为原长时,弹力重力均做正功,速度增大;第三阶段:小球从弹簧变为原长再到B点弹力做负功,重力做正功,但弹力在竖直方向的的分力任小于重力,故小球做加速运动;即小球从A点到B点速度一直增加,不可能为零。故弹簧的功率P=Fv为零的位置仅有一个,故错误。
C选项,由于在A、B两点弹簧弹力大小相等,因此弹簧的变化量相等,即弹簧的弹性势能不变,弹力对小球不做功,所以弹簧弹力对小球所做的正功等于小球克服弹簧弹力所做的功,故正确。
D选项,由B选项可知弹力在第二阶段做正功,在第一、第三阶段做负功,如图所示,AC=CD,即只需判断DE和EB段的大小关系,弹簧从D到E,E到B,弹簧的变化量相同设为x,所以有x=DEcosθ1,x=EBcosθ2,即DEcosθ1=EBcosθ2,因为θ1>θ2,DE>EB,故不相等,错误。
考查方向
1、考查物体所受合外力及其受力分析。
2、考查弹簧弹力:F=kx
3、考查弹性势能的转化,及动能定理。
4、考查瞬时功率的公式P=Fv。
解题思路
1、首先分析小球在运动过程中所受合外力,判断合外力等于重力的位置个数。
2、根据瞬时功率公式P=Fv判断功率为零的位置个数。
3、根据动能定理判断弹簧弹力做功与小球克服弹力做功的大小关系。
易错点
1、对小球合外力的分析不到位。
2、对弹性势能的转化,及能量守恒定律分析不到位。
知识点
8.有一系列斜面,倾角各不相同,它们的底端都在O点,如图所示。有一系列完全相同的滑块(可视为质点)从这些斜面上的A、B、C、D……点同时由静止释放,下列判断正确的是()
正确答案
解析
A选项,当滑块到达O点的速率相同时,根据动能定理:mv2=mgh,滑块的高度相同,即都在同一水平线上,A选项正确,B错误。
C选项,滑块到达O点的时间相同时,根据匀加速运动公式x=gsinθt2(x表示A、B、C、D……各点到圆心的距离),因为时间相同,设
gt2=A,所以x=Asinθ,由几何知识可知,A、B、C、D……各点在,以(0,
A)为圆心,
A为半径的圆上,故C选项正确。
D选项,斜面与这些滑块间有相同的动摩擦因数时,各滑块损失的机械能等于物体客服摩擦力做功相等,即W=fx=mgxcosθ,xcosθ相等,又因为xcosθ表示斜面在水平面的投影长度,所以A、B、C、D……各点水平面的投影长度,故在同一竖直线上,D选项正确。
考查方向
1、考查斜面上物体沿斜面下滑的物理模型。
2、考查动能定理。
3、考查匀加速直线运动的基本公式
解题思路
1、当滑块到达O点的速率相同时,根据动能定理判断滑块是否在同一高度上。
2、根据匀加速运动公式计算出A、B、C、D……各点到圆心的距离与斜面倾角的关系,再根据几何知识判断A、B、C、D……各点的位置关系。
3、根据物体克服摩擦力做功的公式计算出位移与倾角的关系。
易错点
对物理公式对应几何关系时不清楚。
知识点
20.如图所示,一质量为m的小球置于半径为R的光滑竖直圆轨道最低点A处,B为轨道最高点,C、D为圆的水平直径两端点。轻质弹簧的一端固定在圆心O点,另一端与小球栓接,已知弹簧的劲度系数为
,原长为L = 2R,弹簧始终处于弹性限度内,若给小球一水平初速度v0,已知重力加速度为g,则
正确答案
解析
A选项,明确小球离开轨道的条件:当小球与轨道压力小于零时;对小球进行受力分析,小球收重力,弹簧弹力,或者受到轨道的支持力,我们把这些力按沿着弹簧的方向和垂直于弹簧的方向分解,设重力与弹簧的夹角θ,有:mgcosθ+N=kΔx=mg,所以N= mg-mgcosθ≥0,当小球到最高点时,θ=0,N=0,当小球与轨道的压力一直存在时,小球不会脱离轨道,当压力为零时,小球在最高点,任然不会脱离轨道,故无论v0多大,小球均不会离开圆轨道,A选项正确,
B选项错误。
C选项,完成圆周运动的条件是:小球到最高点的时,所与的向心力大于等于合外力能提供的最小向心力;由题可知,小球在最高点时,当压力越大时,合外力提供的向心力越大,当压力为零时合外力提供的向心力最小,F最小合力=mg-F弹力=0,根据条件有
≥F最小合力=0,即vB≥0;根据动能定理有:
mvB2-
mv02=﹣2mgR,
mvB2=
mv02-2mgR≥0,解得v02≥
,故C选项正确。
D选项,设小球在最高点时,受到轨道的压力为N1,最低点为N2,小球在最高点B点时合外力提供向心力:N1+mg-F弹力=,因为F弹力= kΔx=mg,所以N1 =
;小球在最低点A点时,合外力提供向心力:N2-mg-F弹力= N2=
+2mg;所以最大压力与最小压力之差= N2-N1=2mg+
-
,根据动能定理:
mvB2-
mv02=﹣2mgR,所以得出N2-N1=2mg+
-
=6mg,所以,压力差与速度v0无关恒等于6mg,D选项正确。
考查方向
1、考查圆周运动中向心力与速度的关系:F向心=,以及物体“刚好完成圆周运动”的物理条件:小球与轨道之间的压力为零,除此之外的力的合力刚好等于物体所需的向心力。
2、考查弹簧弹力与伸长量之间的关系。
3、考查能量的转化、功能关系及动能定理。
解题思路
1、首先根据弹簧弹力的公式:F=kx计算出弹簧的弹力,当小球与轨道压力为零时,求出小球在最高点D点的合外力,根据合外力提供向心力,计算出小球在D点所需的最小速度vD,只要小球在最高点速度大于等于小球在D点所需的最小速度vD,小球便能完成完整的圆周运动。
2、再根据动能定理公式计算出小球在最低点的最小速度v0:mvD2-
mv02=﹣2mgR。
3、根据动能定理与合外力提供向心力的公式计算小球在A、D两点对轨道的压力差。
易错点
1、对小球“能完成圆周运动”的物理条件不清楚。
2、对小球离开圆轨道的条件不清楚。
知识点
11.为了测试某汽车的刹车性能,驾驶员驾驶汽车以108km/h的速度在干燥的平直公路上匀速行驶,某时刻驾驶员收到刹车指令,经过一段短暂的反应时间后开始刹车,当车停止后,经测量发现,从驾驶员接到刹车指令到车停下来,汽车行驶的距离为90m。若用同样的方法测试该汽车在雨天的刹车性能,则汽车需要行驶156m的距离才能停下来。已知雨天时轮胎与地面间的动摩擦因数为轮胎与干燥地面间动摩擦因数的一半,若两次刹车过程中驾驶员的反应时间相同,试求该驾驶员的反应时间。
正确答案
t0=0.8s
解析
设路面干燥时,汽车与地面的动摩擦因数为
,刹车时汽车的加速度大小为a
,汽车运动的总位移s1,反应时间为t
,由牛顿第二定律和运动学公式得
①
②
式中,m和分别为
汽车的质量和刹车前的速度。
设在雨天行驶时,汽车与地面的动摩擦因数为,依题意有
=
③
设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a,汽车运动的总位移s1,由牛顿第二定律和运动学公式得
④
⑤
联立①②③④⑤式并代入题给数据得t=0.8s
考查方向
1、考查牛顿第二运动定律。
2、考查匀加速直线的基本公式
解题思路
1、根据牛顿第二运动定律求出汽车刹车的减速度大小。
2、根据匀减速运动的基本公式求解该驾驶员的反应时间。
易错点
1、对题意理解不到位。
2、对基本公式记忆不熟。
知识点
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