2019年高考物理 考前沖刺30天 第二講 必考計(jì)算題 牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律的應(yīng)用學(xué)案(含解析)

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2019年高考物理 考前沖刺30天 第二講 必考計(jì)算題 牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律的應(yīng)用學(xué)案(含解析)_第1頁
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1、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律的應(yīng)用命題點(diǎn)一單一運(yùn)動(dòng)過程中的應(yīng)用例1(2018永昌市調(diào)研)在“爸爸去哪兒”節(jié)目中,爸爸和孩子們進(jìn)行了山坡滑草運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目,該山坡可看成傾角37的斜面,一名孩子連同滑草裝置總質(zhì)量m80kg,他從靜止開始勻加速下滑,在時(shí)間t5s內(nèi)沿斜面滑下的位移x50m(不計(jì)空氣阻力,取g10m/s2,sin370.6,cos370.8)問:(1)孩子連同滑草裝置在下滑過程中受到的摩擦力Ff為多大?(2)滑草裝置與草皮之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為多大?(3)孩子連同滑草裝置滑到坡底后,爸爸需把他連同裝置拉回到坡頂,至少用多大的力才能勻速拉動(dòng)?解析(1)由位移公式xat2沿斜面方向,由牛頓第二定律得:m

2、gsinFfma聯(lián)立并代入數(shù)值后,得Ffm(gsin)160N(2)在垂直斜面方向上,F(xiàn)Nmgcos0又FfFN聯(lián)立并代入數(shù)值后,得0.25(3)沿斜面方向,F(xiàn)mgsinFf0代入數(shù)值后得:F640N.答案(1)160N(2)0.25(3)640N動(dòng)力學(xué)問題的解題技巧1畫:一畫物體受力分析示意圖,二畫物體運(yùn)動(dòng)示意圖2選:據(jù)題意尋找三個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)已知量,巧選運(yùn)動(dòng)學(xué)公式3橋梁:加速度是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁題組階梯突破1(2019泰州校級(jí)模擬)如圖1所示,質(zhì)量m5kg的物體,在沿斜面向上的恒力F60N的作用下從靜止開始,經(jīng)過t2s時(shí)速度達(dá)到v4m/s,已知斜面傾角37且斜面足夠長,取重力加速度g10 m/

3、s2,sin370.6,cos370.8,求:圖1(1)物體運(yùn)動(dòng)的加速度的大??;(2)物體所受的摩擦力大??;(3)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)答案(1)2m/s2(2)20N(3)0.5解析(1)根據(jù)a可得,am/s22 m/s2(2)對(duì)物體受力分析如圖所示,根據(jù)牛頓第二定律可得:FmgsinFfma,即FfFmgsinma代入數(shù)據(jù)解得Ff20N.(3)因?yàn)镕fFNmgcos,解得0.5.2如圖2所示,質(zhì)量為M的拖拉機(jī)拉著耙來耙地,由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),在時(shí)間t內(nèi)前進(jìn)的距離為x.耙地時(shí),拖拉機(jī)受到的牽引力恒為F,受到地面的阻力為自重的k倍,耙所受阻力恒定,連接桿質(zhì)量不計(jì)且與水平面的夾角保持不

4、變求:圖2(1)拖拉機(jī)的加速度大小;(2)拖拉機(jī)對(duì)連接桿的拉力大小答案(1)(2)FM(kg)解析(1)拖拉機(jī)在時(shí)間t內(nèi)勻加速前進(jìn)x,根據(jù)位移公式xat2解得a(2)拖拉機(jī)受到牽引力、地面支持力、重力、地面阻力和連接桿的拉力FT,根據(jù)牛頓第二定律MaFkMgFTcos聯(lián)立解得FTFM(kg)根據(jù)牛頓第三定律,拖拉機(jī)對(duì)連接桿的拉力大小為FTFTFM(kg)命題點(diǎn)二多個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的應(yīng)用例2(2018慈溪市聯(lián)考)如圖3所示,傾角為30的光滑斜面與粗糙的水平面平滑連接現(xiàn)將一滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從斜面上A點(diǎn)由靜止釋放,最終停在水平面上的C點(diǎn)已知A點(diǎn)距水平面的高度h0.8m,B點(diǎn)距C點(diǎn)的距離L2.0m(滑塊

5、經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)沒有能量損失,g取10m/s2),求:圖3(1)滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度;(2)滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù);(3)滑塊從A點(diǎn)釋放后,經(jīng)過時(shí)間t1.0s時(shí)速度的大小解析(1)滑塊先在斜面上做勻加速運(yùn)動(dòng),然后在水平面上做勻減速運(yùn)動(dòng),故滑塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度最大為vm,設(shè)滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a1,由牛頓第二定律得mgsin30ma1,v2a1,解得vm4m/s.(2)滑塊在水平面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2,由牛頓第二定律得:mgma2,v2a2L,解得0.4.(3)設(shè)滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1,有vma1t1,解得t10.8s,由于tt1,故滑塊已經(jīng)經(jīng)過B點(diǎn),做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為

6、tt10.2s,設(shè)t1.0s時(shí)速度大小為v,有:vvma2(tt1),解得v3.2m/s.答案(1)4m/s(2)0.4(3)3.2 m/s多運(yùn)動(dòng)過程的解題策略1任何多過程的復(fù)雜物理問題都是由很多簡(jiǎn)單的小過程構(gòu)成,有些是承上啟下,上一過程的結(jié)果是下一過程的已知,這種情況,一步一步完成即可2有些是樹枝型,告訴的只是旁支,要求的是主干(或另一旁支),這就要求仔細(xì)審題,找出各過程的關(guān)聯(lián),按順序逐個(gè)分析;對(duì)于每一個(gè)研究過程,選擇什么規(guī)律,應(yīng)用哪一個(gè)公式要明確3注意兩個(gè)過程的連接處,加速度可能突變,但速度不會(huì)突變,速度是聯(lián)系前后兩個(gè)階段的橋梁題組階梯突破3一質(zhì)量為m的小孩站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上電梯從t0時(shí)

7、刻由靜止開始上升,在0到6s內(nèi)體重計(jì)示數(shù)F的變化如圖4所示試問:在這段時(shí)間內(nèi)電梯上升的高度是多少?(重力加速度g10m/s2)圖4答案18m解析在02s內(nèi),電梯做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度為:a12m/s2上升高度為:h1a1t24m4m2s末速度為:va1t14m/s在中間3s內(nèi),電梯加速度為0,做勻速運(yùn)動(dòng),上升高度為:h2vt243m12m最后1s內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度為:a24m/s2在第6s末恰好停止上升高度為:h3vt341m2m故在這段時(shí)間內(nèi)上升高度為:hh1h2h34m12m2m18m.4質(zhì)量m0.3kg的電動(dòng)玩具車,在F1.8N的水平向左的牽引力的作用下沿水平面從靜止開始運(yùn)動(dòng),電動(dòng)玩具

8、車在運(yùn)動(dòng)中受到的摩擦力Ff1.5N,在開始運(yùn)動(dòng)后第5s末撤去牽引力F,求從開始運(yùn)動(dòng)到最后停止時(shí)電動(dòng)玩具車通過的位移答案15m解析規(guī)定水平向左為正方向,在撤去牽引力F之前,電動(dòng)玩具車受力如圖甲所示由牛頓第二定律可得FFfma,前5s內(nèi)的位移x1at2t252m12.5m,5s末電動(dòng)玩具車的速度vatt5m/s5 m/s.撤去牽引力F之后,電動(dòng)玩具車受力如圖乙所示由牛頓第二定律可得Ffma,設(shè)撤去牽引力F之后的位移為x2,且有02v22ax2,得x2m2.5m.所以,從開始運(yùn)動(dòng)到最后停止時(shí)電動(dòng)玩具車通過的位移xx1x2(12.52.5) m15m.(建議時(shí)間:40分鐘)1為了測(cè)量某住宅大樓每層的平

9、均高度(層高)及電梯的運(yùn)行情況,甲、乙兩位同學(xué)在一樓電梯內(nèi)用電子體重計(jì)及秒表進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn),一質(zhì)量為m50kg的甲同學(xué)站在體重計(jì)上,乙同學(xué)記錄了電梯從一樓到頂層的過程中體重計(jì)示數(shù)隨時(shí)間的變化情況,并作出了如圖1所示的圖象,已知t0時(shí),電梯靜止不動(dòng),從電梯轎廂內(nèi)的樓層按鈕上得知該大樓共19層求:(g取10m/s2)圖1(1)電梯啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的加速度大小;(2)該大樓的層高答案(1)2m/s22 m/s2(2)3m解析(1)電梯啟動(dòng)時(shí)由牛頓第二定律得F1mgma1電梯加速度大小為a1g2m/s2電梯制動(dòng)時(shí)由牛頓第二定律得mgF3ma3電梯加速度大小為a3g2m/s2.(2)電梯勻速運(yùn)動(dòng)的速度為va

10、1t12m/s從圖中讀得電梯勻速上升的時(shí)間為t226s減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t31s所以總位移為xa1tvt2a3t54m層高為h3m.2公路上行駛的兩汽車之間應(yīng)保持一定的安全距離當(dāng)前車突然停止時(shí),后車司機(jī)可以采取剎車措施,使汽車在安全距離內(nèi)停下而不會(huì)與前車相碰通常情況下,人的反應(yīng)時(shí)間和汽車系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間之和為1s當(dāng)汽車在晴天干燥瀝青路面上以108km/h的速度勻速行駛時(shí),安全距離為120m設(shè)雨天時(shí)汽車輪胎與瀝青路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為晴天時(shí)的.若要求安全距離仍為120m,求汽車在雨天安全行駛的最大速度答案20m/s(或72 km/h)解析設(shè)路面干燥時(shí),汽車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0,剎車時(shí)汽車的加速度大

11、小為a0,安全距離為s,反應(yīng)時(shí)間為t0,由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得0mgma0sv0t0式中,m和v0分別為汽車的質(zhì)量和剎車前的速度設(shè)在雨天行駛時(shí),汽車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,依題意有0設(shè)在雨天行駛時(shí)汽車剎車的加速度大小為a,安全行駛的最大速度為v,由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得mgmasvt0聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得v20m/s(或72 km/h)3如圖2所示,質(zhì)量m0.5kg的物體放在水平面上,在F3.0N的水平恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),物體發(fā)生位移x4.0m時(shí)撤去力F,物體在水平面上繼續(xù)滑動(dòng)一段距離后停止運(yùn)動(dòng)已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4,g10m/s2.求:圖2(1)物體在力F

12、作用過程中加速度的大??;(2)撤去力F的瞬間,物體速度的大?。?3)撤去力F后物體繼續(xù)滑動(dòng)的時(shí)間答案(1)2m/s2(2)4 m/s(3)1s解析(1)設(shè)物體受到的滑動(dòng)摩擦力為Ff,物體在力F作用過程中,加速度為a1,則Ffmg.根據(jù)牛頓第二定律,有FFfma1解得:a12m/s2(2)設(shè)撤去力F時(shí)物體的速度為v,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,有v22a1x解得:v4m/s(3)設(shè)撤去力F后物體的加速度大小為a2,根據(jù)牛頓第二定律,有Ffma2解得:a24m/s2由勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式得:ts1s.4如圖3為一條平直公路中的兩段,其中A點(diǎn)左邊的路段為足夠長的柏油路面,A點(diǎn)右邊的路段為水泥路面已知汽車輪胎與柏油路

13、面的動(dòng)摩擦因數(shù)為1,與水泥路面的動(dòng)摩擦因數(shù)為2.當(dāng)汽車以速度v0沿柏油路面行駛時(shí),若剛過A點(diǎn)時(shí)緊急剎車后(車輪立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)),汽車要滑行一段距離到B處才能停下;若該汽車以速度2v0在柏油路面上行駛,突然發(fā)現(xiàn)B處有障礙物,需在A點(diǎn)左側(cè)的柏油路面上某處緊急剎車,若最終汽車剛好撞不上障礙物,求:(重力加速度為g)圖3(1)水泥路面AB段的長度;(2)在第二種情況下汽車運(yùn)動(dòng)了多長時(shí)間才停下?答案(1)(2)()解析(1)設(shè)汽車在水泥路面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a1,2mgma1,v2a1x1,解得:x1.(2)根據(jù)題意,汽車如果剛好撞不上障礙物B,在A點(diǎn)的速度應(yīng)為v0,設(shè)剎車后在柏油路面上運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1,

14、則2v0v0a2t1,a21g,解得:t1;設(shè)在水泥路面上運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2,則v0a1t2,解得t2,故汽車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tt1t2().5(2019溫州期末)固定的傾角為37的光滑斜面,長度為L1m,斜面頂端放置可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體,質(zhì)量為1kg,如圖4所示,當(dāng)沿斜面向上的恒力F較小時(shí),物體可以沿斜面下滑,到達(dá)斜面底端時(shí)撤去恒力F,物體在水平地面上滑行的距離為s(忽略物體轉(zhuǎn)彎時(shí)的能量損失)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)不施加外力時(shí),物體在水平地面上滑行的距離為3m已知g10m/s2,sin370.6,cos370.8,求:圖4(1)物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù);(2)當(dāng)F4N時(shí),物體運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間答案(1)0.2(2)2s解析(1)當(dāng)F0時(shí),物體在光滑斜面上下滑的加速度為:a1gsin6m/s2物體下滑的距離為L,物體下滑到底端時(shí)的速度v滿足:v22a1L可得:vm/s2m/s物體在水平面上在滑動(dòng)摩擦力作用下做減速運(yùn)動(dòng),加速度大小a2g.由:0v22a2s2gs得0.2(2)當(dāng)F4N時(shí),物體在斜面上下滑的加速度為:a1m/s22 m/s2據(jù)La1t得物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t1s1s.物體到達(dá)斜面底端時(shí)的速度為:va1t121m/s2 m/s物體在水平面上做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度大小為a2a2g2m/s2故物體在水平面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t2s1s所以物體運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為:tt1t22s.9

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