2019年高考物理 考前沖刺30天 第二講 必考計算題 牛頓運動定律和運動學(xué)規(guī)律的應(yīng)用學(xué)案（含解析）.docx

牛頓運動定律和運動學(xué)規(guī)律的應(yīng)用命題點一單一運動過程中的應(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)行了山坡滑草運動項目，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，在時間t5s內(nèi)沿斜面滑下的位移x50m(不計空氣阻力，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？解析(1)由位移公式xat2沿斜面方向，由牛頓第二定律得：mgsinFfma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，二畫物體運動示意圖2選：據(jù)題意尋找三個運動學(xué)已知量，巧選運動學(xué)公式3橋梁：加速度是聯(lián)系力和運動的橋梁題組階梯突破1(2019泰州校級模擬)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/s2，sin370.6，cos370.8，求：圖1(1)物體運動的加速度的大??；(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)因為FfFNmgcos，解得0.5.2如圖2所示，質(zhì)量為M的拖拉機拉著耙來耙地，由靜止開始做勻加速直線運動，在時間t內(nèi)前進(jìn)的距離為x.耙地時，拖拉機受到的牽引力恒為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)量不計且與水平面的夾角保持不變求：圖2(1)拖拉機的加速度大?。?2)拖拉機對連接桿的拉力大小答案(1)(2)FM(kg)解析(1)拖拉機在時間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，拖拉機對連接桿的拉力大小為FTFTFM(kg)命題點二多個運動過程中的應(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)從斜面上A點由靜止釋放，最終停在水平面上的C點已知A點距水平面的高度h0.8m，B點距C點的距離L2.0m(滑塊經(jīng)過B點時沒有能量損失，g取10m/s2)，求：圖3(1)滑塊在運動過程中的最大速度；(2)滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)；(3)滑塊從A點釋放后，經(jīng)過時間t1.0s時速度的大小解析(1)滑塊先在斜面上做勻加速運動，然后在水平面上做勻減速運動，故滑塊運動到B點時速度最大為vm，設(shè)滑塊在斜面上運動的加速度大小為a1，由牛頓第二定律得mgsin30ma1，v2a1，解得vm4m/s.(2)滑塊在水平面上運動的加速度大小為a2，由牛頓第二定律得：mgma2，v2a2L，解得0.4.(3)設(shè)滑塊在斜面上運動的時間為t1，有vma1t1，解得t10.8s，由于t>t1，故滑塊已經(jīng)經(jīng)過B點，做勻減速運動的時間為tt10.2s，設(shè)t1.0s時速度大小為v，有：vvma2(tt1)，解得v3.2m/s.答案(1)4m/s(2)0.4(3)3.2 m/s多運動過程的解題策略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)，按順序逐個分析；對于每一個研究過程，選擇什么規(guī)律，應(yīng)用哪一個公式要明確3注意兩個過程的連接處，加速度可能突變，但速度不會突變，速度是聯(lián)系前后兩個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)的體重計上電梯從t0時刻由靜止開始上升，在0到6s內(nèi)體重計示數(shù)F的變化如圖4所示試問：在這段時間內(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)，電梯做勻加速運動，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，做勻速運動，上升高度為：h2vt243m12m最后1s內(nèi)做勻減速運動，加速度為：a24m/s2在第6s末恰好停止上升高度為：h3vt341m2m故在這段時間內(nèi)上升高度為：hh1h2h34m12m2m18m.4質(zhì)量m0.3kg的電動玩具車，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動，電動玩具車在運動中受到的摩擦力Ff1.5N，在開始運動后第5s末撤去牽引力F，求從開始運動到最后停止時電動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末電動玩具車的速度vatt5m/s5 m/s.撤去牽引力F之后，電動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，從開始運動到最后停止時電動玩具車通過的位移xx1x2(12.52.5) m15m.(建議時間：40分鐘)1為了測量某住宅大樓每層的平均高度(層高)及電梯的運行情況，甲、乙兩位同學(xué)在一樓電梯內(nèi)用電子體重計及秒表進(jìn)行了以下實驗，一質(zhì)量為m50kg的甲同學(xué)站在體重計上，乙同學(xué)記錄了電梯從一樓到頂層的過程中體重計示數(shù)隨時間的變化情況，并作出了如圖1所示的圖象，已知t0時，電梯靜止不動，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)電梯啟動和制動時的加速度大??；(2)該大樓的層高答案(1)2m/s22 m/s2(2)3m解析(1)電梯啟動時由牛頓第二定律得F1mgma1電梯加速度大小為a1g2m/s2電梯制動時由牛頓第二定律得mgF3ma3電梯加速度大小為a3g2m/s2.(2)電梯勻速運動的速度為va1t12m/s從圖中讀得電梯勻速上升的時間為t226s減速運動的時間為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，后車司機可以采取剎車措施，使汽車在安全距離內(nèi)停下而不會與前車相碰通常情況下，人的反應(yīng)時間和汽車系統(tǒng)的反應(yīng)時間之和為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，安全距離為120m設(shè)雨天時汽車輪胎與瀝青路面間的動摩擦因數(shù)為晴天時的.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，汽車與地面間的動摩擦因數(shù)為0，剎車時汽車的加速度大小為a0，安全距離為s，反應(yīng)時間為t0，由牛頓第二定律和運動學(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，汽車與地面間的動摩擦因數(shù)為，依題意有0設(shè)在雨天行駛時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動學(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動，物體發(fā)生位移x4.0m時撤去力F，物體在水平面上繼續(xù)滑動一段距離后停止運動已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)0.4，g10m/s2.求：圖2(1)物體在力F作用過程中加速度的大?。?2)撤去力F的瞬間，物體速度的大小；(3)撤去力F后物體繼續(xù)滑動的時間答案(1)2m/s2(2)4 m/s(3)1s解析(1)設(shè)物體受到的滑動摩擦力為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時物體的速度為v，由運動學(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由勻變速直線運動公式得：ts1s.4如圖3為一條平直公路中的兩段，其中A點左邊的路段為足夠長的柏油路面，A點右邊的路段為水泥路面已知汽車輪胎與柏油路面的動摩擦因數(shù)為1，與水泥路面的動摩擦因數(shù)為2.當(dāng)汽車以速度v0沿柏油路面行駛時，若剛過A點時緊急剎車后(車輪立即停止轉(zhuǎn)動)，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動了多長時間才停下？答案(1)(2)()解析(1)設(shè)汽車在水泥路面上運動的加速度大小為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點的速度應(yīng)為v0，設(shè)剎車后在柏油路面上運動時間為t1，則2v0v0a2t1，a21g，解得：t1；設(shè)在水泥路面上運動時間為t2，則v0a1t2，解得t2，故汽車運動的時間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，物體可以沿斜面下滑，到達(dá)斜面底端時撤去恒力F，物體在水平地面上滑行的距離為s(忽略物體轉(zhuǎn)彎時的能量損失)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)不施加外力時，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)物體與地面間的動摩擦因數(shù)；(2)當(dāng)F4N時，物體運動的總時間答案(1)0.2(2)2s解析(1)當(dāng)F0時，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，物體下滑到底端時的速度v滿足：v22a1L可得：vm/s2m/s物體在水平面上在滑動摩擦力作用下做減速運動，加速度大小a2g.由：0v22a2s2gs得0.2(2)當(dāng)F4N時，物體在斜面上下滑的加速度為：a1m/s22 m/s2據(jù)La1t得物體在斜面上運動的時間為：t1s1s.物體到達(dá)斜面底端時的速度為：va1t121m/s2 m/s物體在水平面上做勻減速運動，加速度大小為a2a2g2m/s2故物體在水平面上運動的時間為：t2s1s所以物體運動的總時間為：tt1t22s.