2019高考物理三輪沖刺 大題提分 大題精做5 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用問題.docx

大題精做五 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用問題1【2019廣西柳州市模擬】如圖所示，傳送帶與地面的夾角=37，以4m/s速度順時針轉(zhuǎn)動，在傳送帶下端輕輕地放一個質(zhì)量m=1kg的物塊，設(shè)它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=1，已知傳送帶從A到B的長度L=6m，g取10m/s2，物塊從A到B過程中，求：(1)物塊相對傳送帶滑動時的加速度大小；(2)物塊相對傳送帶滑動的時間(3)傳送帶對物塊所做的功?！窘馕觥浚?）對滑塊有：mgcos37-mgsin37=ma解得：a=2m/s2（2）假設(shè)滑塊仍為運動到傳送帶頂端，當滑塊加速度到傳送帶速度時有：2ax=v2-0，解得：x=4m顯然x<L，顯然此后滑塊隨傳送帶一起勻加速到傳送帶頂端故有v=at或x=12at2，解得：t=2s（3）由（2）可知，滑塊運動到傳送帶頂端時，速度為v=2m/s由動能定理有：W傳-mgLsin37=12mv2-0解得：W傳=44J2【2019山東省模擬】某運動員做跳傘訓(xùn)練，他從懸停在空中的直升機上由靜止跳下，跳離直升機一段時間后打開降落傘減速下落，他打開降落傘后的速度時間圖象如圖(a)所示。降落傘用8根對稱的懸繩懸掛運動員，每根懸繩與中軸線的夾角為37，如圖(b)所示。已知運動員和降落傘的質(zhì)量均為50 kg，不計運動員所受的阻力，打開降落傘后，降落傘所受的阻力f與下落速度v成正比，即fkv。重力加速度g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。求：(1)打開降落傘前運動員下落的高度；(2)阻力系數(shù)k和打開降落傘瞬間的加速度；(3)降落傘的懸繩能夠承受的拉力至少為多少。【解析】（1）打開降落傘前運動員做自由落體運動，根據(jù)速度位移公式可得運動員下落的高度為：hv022g，由題圖（a）可知：v0=20m/s解得：h=20m。（2）由題圖（a）可知，當速度為v=5m/s時，運動員做勻速運動，受力達到平衡狀態(tài)，由平衡條件可得：kv=2mg即k=2mgv，解得：k=200Ns/m。在打開降落傘瞬間，由牛頓第二定律可得：kv0-2mg=2ma，解得：a=30m/s2，方向豎直向上。（3）根據(jù)題意可知，打開降落傘瞬間懸繩對運動員拉力最大，設(shè)此時降落傘上每根懸繩的拉力為T，以運動員為研究對象，則有：8Tcos37-mg=ma，代入數(shù)據(jù)可解得：T=312.5N，故懸繩能夠承受的拉力至少為312.5N。3【2019安徽模擬】如圖所示，物體ab放置在光滑的水平桌面上，a、b上表面水平，在a、b上分別放置著物體d和c，a、b間用輕質(zhì)細線相連，開始細線剛好被拉直，此時細線水平，已知b、c之間和a、d之間動摩擦因數(shù)均為，物體a、b、c、d的質(zhì)量均為m?，F(xiàn)在d通過輕質(zhì)細線繞過光滑滑輪與小物體e相連，用手托住e，d與滑輪間的細線剛好拉直成水平，e到地面的距離為h。要求a、b、c、d相對靜止，釋放物體后，欲使在最短的時間到達地面。已知最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力，求：(1)c到地面的最短時間?(2)此時物體e的質(zhì)量?【解析】（1）a、d之間的靜摩擦力是a、b、c三個物體加速運動的動力，其最大值為Fm=mg，則運動的最大加速度為a=Fm3m=13g，又e到地面的距離h一定，加速度最大運動的時間最短，設(shè)最短時間為tm,，則h=12atm2，解得tm=6hg（2）隔離abc可知最大加速度a=13g，對物體e有：Meg-F=Mea；對物體abcd整體有：F=4ma解得Me=4m3-4【2019河南省模擬】如圖所示，質(zhì)量M=1kg的木板置于足夠長的水平合上，木板的左端與平臺左端對齊。在平臺的左側(cè)有一水平面，水平面上有一固定的滑塊，滑塊的上表面有一段光滑水平面和一段光滑圓弧PQ，圓弧和水平面平滑相切于P點，圓弧半徑R=1m，所對圓心角為=37，滑塊上表面左端有一質(zhì)量m=2kg的小物塊，小物塊和滑塊左端的固定直擋板間有一根壓縮的輕彈簧，小物塊和擋板間通過細線連接。Q點與平臺間的高度差為h=0.45m?，F(xiàn)剪斷細線，小物塊滑到P點時已經(jīng)與彈簧脫離，小物塊從Q點飛出后恰好沿水平方向從木板左端滑上木板。木板長x=2.5m，小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)1=0.2，木板與平臺間以及小物塊與平臺間的動摩擦因數(shù)均為2=0.1。設(shè)小物塊滑到平臺的瞬間速度沒有變化，木板的厚度不計。取g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8，求：(1)小物塊在Q點時對滑塊的壓力大?。?2)彈簧的最大彈性勢能；【解析】（1）設(shè)小物體在Q點時的速度大小為v1，滑上木板的左端速度為v2，小物塊從Q點飛出到水平滑上木板的左端，有：v1cos37=v20=v1sin37-gth=12gt2解得：v1=5m/sv2=4m/s小物塊在Q點，由牛頓第二定律有：F-mgcos37=mv12R解得：F=66N（2）設(shè)彈簧的最大彈性勢能為EP，根據(jù)功能關(guān)系有：EP=mgR-Rcos37+12mv12EP=29J（3）小物塊滑上木板后，物體與木板間的滑動摩擦力f1=mg1=4N薄木板與平臺間的滑動摩擦力f2=M+mg2=3N，f1>f2小物塊向右做勻減速直線運動，木板向右做勻加速直線運動，有：mg1=ma1，a1=2m/s2mg1-M+mg2=Ma2，a2=1m/s2小物塊從滑上木板到滑離木板時間設(shè)為t，由運動學公式有：v2t-12a1t2-12a2t2=x解得：t=1s小物塊滑離木板時，物塊速度設(shè)為v3，木板速度設(shè)為v4，有：v3=v2-a1t=2m/sv4=a2t=1m/s小物塊滑離木板后兩者分別在平臺上做勻減速直線運動直到停止，由動能定理有：-mg2x1=0-12mv32-Mg2x2=0-12Mv42解得：x=x1-x2=1.5m所以，小物塊滑離木板后，木塊的右端與滑塊間的最大距離為：x=1.5m (3)小物塊滑離木板后，木板的右端與小物塊間的最大距離。5【陜西省2019模擬】實驗小組想要探究電磁剎車的效果，在遙控小車底面安裝寬為0.1m、長為0.4m的10匝矩形線框abcd，總電阻為R=2，面積可認為與小車底面相同，其平面與水平地面平行，小車總質(zhì)量為m=0.2kg.如圖是簡化的俯視圖，小車在磁場外以恒定的功率做直線運動，受到地面阻力恒為f=0.4N，進入磁場前已達到最大速度=5m/s，車頭(ab邊)剛要進入磁場時立即撤去牽引力，車尾(cd邊)剛出磁場時速度恰好為零.已知有界磁場寬度為0.4m，磁感應(yīng)強度為B=1.4T，方向豎直向下。求：(1)進入磁場前小車所受牽引力的功率P；(2)車頭剛進入磁場時，小車的加速度大??；(3)電磁剎車過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q?！窘馕觥浚?）進入磁場前小車勻速運動時速度最大，則有：F=f牽引力的功率為：P=Fv=fv=2W；（2）車頭剛進入磁場時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E=NBLv=7V感應(yīng)電流的大小為：I=ER=NBLvR=3.5A車頭剛進入磁場時，小車受到阻力、安培力，安培力為F安=NBIL=4.9N小車的加速度a=F安+fm=26.5m/s（3）根據(jù)能量守恒定律得：Q+f2s=12mv2可得電磁剎車過程中產(chǎn)生的焦耳熱為Q=2.18J6【2019上海市崇明區(qū)模擬】我國將于2022年舉辦冬奧會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一如圖所示，質(zhì)量m=60kg的運動員從長直助滑道AB的A處由靜止開始，在無助力的情況下以加速度a=3.6m/s2勻加速滑下，到達B點時速度vB=24m/s，A與B的豎直高度差H=48m為了改變運動員的運動方向，在助滑道與起跳臺D點之間用一段彎曲滑道BCD銜接，B與C點的高度差h=5m，C與D點的高度差h=4m，忽略BCD上的摩擦(g=10m/s2)求：（1）運動員離開起跳臺時的速度vD；（2）AB段的傾斜角度；（3）運動員在AB段下滑時受到阻力Ff的大??；（4）實際上，BCD段上的摩擦力，以及運動過程中的空氣阻力是不可避免的運動員為了能在離開跳臺后，跳得更高，如果你是教練員，請用學習過的物理知識指導(dǎo)運動員（至少提出兩點意見）【解析】（1）因為忽略BCD上的摩擦，所以運動員在滑道BCD上運動只有重力做功，所以根據(jù)機械能守恒定律則有：12mvB2+mgh=12mvA2+mgh代入數(shù)據(jù)得：vB=24.41m/s（2）由于運動員在AB滑道上做初速為零的勻加速直線運動，根據(jù)運動學公式：vB2=2aSAB所以：SAB=80m設(shè)AB段的傾斜角度為，則有：sin=HSAB=0.6故：=37（3）運動員在AB段受力分析如圖所示：根據(jù)牛頓第二定律，運動員在沿滑道AB方向有：mgsin-Ff=ma所以：Ff=mgsin-ma=144N【小題4詳解】可以在AB滑道增加助力，以增加到達B點的速度改變?nèi)梭w的姿勢，減小與空氣接觸的正對面積也可以減小運動員與空氣的阻力在跳臺D點利用撐桿增加助力，可以增加起跳高度盡量減小滑板的摩擦力7【2019廣東省模擬】如圖甲所示，水平放置的導(dǎo)軌左側(cè)接有定值電阻R=2，導(dǎo)軌間距L=1m整個裝置置于垂直紙面向外的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=1T。一根質(zhì)量為m=2kg，阻值為r=2的金屬棒在水平拉力F作用下，由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向右加速運動，金屬棒的v-x圖像如圖乙所示，若金屬棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)=0.25，重力加速度g=10m/s2，不計導(dǎo)軌電阻，求：(1)安培力FA與位移x的函數(shù)關(guān)系式；(2)從起點到位移x=lm的過程中，拉力做的功W?！窘馕觥浚?）由速度圖像得：v=2x金屬棒所受的安培力FA=BIL電路中的電流I=ER+r=BLvR+r整理得FA=B2L2vR+r=B2L22xR+r=0.5x（2）由上式可知FA與x是線性關(guān)系。當x=0時，安培力FA1=0；當x=1m時，安培力FA2=0.5N，則從起點發(fā)生x=1m位移的過程中，安培力做功為：WA=-FAx=FA1+FA22x=-0.25J即金屬棒克服安培力做的功為：W1=0.25J金屬棒克服摩擦力做的功為：W2=mgx=0.252101=5J根據(jù)動能定理得：W-mgs+WA=12mv2其中v=2m/s，=0.25，m=2kg，代入解得拉力做的功為：W=9.25J8【2019山東省日照模擬】如圖(a)所示，足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌JK、PQ傾斜放置，兩導(dǎo)軌間距離為L=l.0 m，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角為=30，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，導(dǎo)軌的J、P兩端連接阻值為R=3.0的電阻，金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置并用細線通過光滑定滑輪與重物相連，金屬棒ab的質(zhì)量m=0.20 kg，電阻r=0.50 ，重物的質(zhì)量M=0.60 kg，如果將金屬棒和重物由靜止釋放，金屬棒沿斜面上滑距離與時間的關(guān)系圖像如圖(b)所示，不計導(dǎo)軌電阻， g=10 m/s 2。求：(1)t=0時刻金屬棒的加速度(2)求磁感應(yīng)強度B的大小以及在0.6 s內(nèi)通過電阻R的電荷量；(3)在0.6 s內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量?！窘馕觥?1) 對金屬棒和重物整體Mg-mgsin=(M+m)a 解得：a=6.25m/s2 ；(2) 由題圖(b)可以看出最終金屬棒ab將勻速運動，勻速運動的速度v=st=3.5ms感應(yīng)電動勢E=BLv感應(yīng)電流I=ER+r金屬棒所受安培力F=BIL=B2L2vR+r速運動時，金屬棒受力平衡，則可得B2L2vR+r+mgsin=Mg聯(lián)立解得：B=5T在0.6 s內(nèi)金屬棒ab上滑的距離s=1.40m 通過電阻R的電荷量q=BLsR+s=255C；(3) 由能量守恒定律得Mgx=mgxsin+Q+12(M+m)v2解得Q=2.1 J 又因為QR=RR+rQ聯(lián)立解得：QR=1.8J。