(物理)物理牛顿运动定律的应用专项习题及答案解析.docx

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1、（物理）物理牛顿运动定律的应用专项习题及答案解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用1．如图所示，倾角α=30°的足够长传送带上有一长L=1.0m，质量M=0.5kg的薄木板，木板的最右端叠放质量为m=0.3kg的小木块.对木板施加一沿传送带向上的恒力F，同时让传送带逆时针转动，运行速度v=1.0m/s。已知木板与物块间动摩擦因数μ=3，木板与传送12带间的动摩擦因数μ3，取g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。2=4(1)若在恒力F作用下，薄木板保持静止不动，通过计算判定小木块所处的状态；(2)若小木块和薄木板相对静止，一起沿传

2、送带向上滑动，求所施恒力的最大值Fm；(3)若F=10N，木板与物块经过多长时间分离?分离前的这段时间内，木板、木块、传送带组成系统产生的热量Q。【答案】（1）木块处于静止状态；（2）9.0N（3）1s12J【解析】【详解】（1）对小木块受力分析如图甲：木块重力沿斜面的分力：mgsin1mg2斜面对木块的最大静摩擦力：fm1mgcos3mg4由于：fmmgsin所以，小木块处于静止状态；（2）设小木块恰好不相对木板滑动的加速度为a，小木块受力如图乙所示，则1mgcosmgsinma木板受力如图丙所示，则：FmMgsin2Mmgcos1mgcos

3、Ma解得：Fm99.0NMmg8（3）因为F=10N>9N，所以两者发生相对滑动2对小木块有：a1gcosgsin2.5m/sFMgsin2Mmgcos1mgcosMa解得a4.5m/s2由几何关系有：L1at21at222解得t1s全过程中产生的热量有两处，则QQ1Q21mgLcos2Mmgvt1a3t2cos2解得：Q12J。2．传送带以恒定速率v＝4m/s顺时针运行，传送带与水平面的夹角θ＝37°.m＝1现将质量kg的小物块轻放在其底端(小物品可看成质点)，平台上的人通过一根轻绳用恒力F＝10N拉小物块，经过一段时间物块被拉到离地高为H＝

4、1.8m的平台上，如图所示．已知物块与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，已知sin37＝°0.6，cos37＝°0.8.求：(1)物块在传送带上运动的时间；(2)若在物块与传送带速度相等的瞬间撤去恒力F，则物块还需多少时间才能脱离传送带？【答案】（1）1s（2）【解析】【详解】（1）物体在达到与传送带速度v＝4m/s相等前，做匀加速直线运动，有：F＋μmgcos37－°mgsin37＝°ma1解得a1＝8m/s2由v＝a1t1得t1＝0.5s位移x1＝2＝1ma1t1物体与传送带达到共同速度后，因

5、F－mgsinθ＝4N＝μmgcos37°故物体在静摩擦力作用下随传送带一起匀速上升．位移x2＝－x1＝2mt2＝＝0.5s总时间为t＝t1＋t2＝1s（2）在物体与传送带达到同速瞬间撤去恒力F，因为μ＜tan37，°故有：mgsin37－°μmgcos37＝°ma2解得：a2＝2m/s2假设物体能向上匀减速运动到速度为零，则通过的位移为x＝＝4m＞x2故物体向上匀减速运动达到速度为零前已经滑上平台．故x2＝vt3-a2t32解得t3＝（2-）s或t3＝（2+）s（舍去）【点睛】本题关键是受力分析后判断物体的运动状态，再根据牛顿第二定律求解出加

6、速度，然后根据运动学公式列式求解时间．3．如图所示，BC为半径r22m竖直放置的细圆管，O为细圆管的圆心，在圆管的末5端C连接倾斜角为45°、动摩擦因数μ＝0.6的足够长粗糙斜面，一质量为m＝0.5kg的小球从O点正上方某处A点以v0水平抛出，恰好能垂直OB从B点进入细圆管，小球过C点时速度大小不变，小球冲出C点后经过9s再次回到C点。（g＝10m/s2）求：8（1）小球从O点的正上方某处A点水平抛出的初速度v0为多大？（2）小球第一次过C点时轨道对小球的支持力大小为多少？（3）若将BC段换成光滑细圆管，其他不变，仍将小球从A点以v0水平抛出，

7、且从小球进入圆管开始对小球施加了一竖直向上大小为5N的恒力，试判断小球在BC段的运动是否为匀速圆周运动，若是匀速圆周运动，求出小球对细管作用力大小；若不是匀速圆周运动则说明理由。【答案】（1）2m/s（2）20.9N（3）52N【解析】【详解】（1）小球从A运动到B为平抛运动，有：rsin45°＝v0tgt在B点有：tan45°v0解以上两式得：v0＝2m/s（2）由牛顿第二定律得：小球沿斜面向上滑动的加速度：mgsin45mgcos45gsin45+°μgcos45＝°82m/s2a1m小球沿斜面向下滑动的加速度：mgsin45mgcos45

8、gsin45﹣°μgcos45°＝22m/s2a2m设小球沿斜面向上和向下滑动的时间分别为t1、t2，由位移关系得：111212222atat2又因为