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时间:2020-12-20
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1、【物理】物理牛顿运动定律的应用专项及解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用1.质量为m=0.5kg、长L=1m的平板车B静止在光滑水平面上,某时刻质量M=lkg的物体A(视为质点)以v0=4m/s向右的初速度滑上平板车B的上表面,在A滑上B的同时,给B施加一个水平向右的拉力.已知A与B之间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s2.试求:(1)如果要使A不至于从B上滑落,拉力F大小应满足的条件;(2)若F=5N,物体A在平板车上运动时相对平板车滑行的最大距离.【答案】(1)1NF3N(2)
2、x0.5m【解析】【分析】物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时,A、B具有共同的速度,结合牛顿第二定律和运动学公式求出拉力的最小值.另一种临界情况是A、B速度相同后,一起做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求出拉力的最大值,从而得出拉力F的大小范围.【详解】(1)物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时,A、B具有共同的速度v1,则:v02-v12v12+L2aA2aB又:v0-v1=v1aAaB解得:aB=6m/s2再代入F+μMg=maB得:F=1N若F<1N,则A滑到B的右端时,速度仍大于B的速度
3、,于是将从B上滑落,所以F必须大于等于1N当F较大时,在A到达B的右端之前,就与B具有相同的速度,之后,A必须相对B静止,才不会从B的左端滑落,则由牛顿第二定律得:对整体:F=(m+M)a对物体A:μMg=Ma解得:F=3N若F大于3N,A就会相对B向左滑下综上所述,力F应满足的条件是1N≤F≤3N(2)物体A滑上平板车B以后,做匀减速运动,由牛顿第二定律得:μMg=MaA解得:aA=μg=2m/s2平板车B做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得:F+μMg=maB解得:aB=14m/s2两者速度相同时物体相
4、对小车滑行最远,有:v0-aAt=aBt解得:t=0.25s1215A滑行距离xA=v0t-aAt=m216B滑行距离:xB=1aBt2=7m216最大距离:Δx=xA-xB=0.5m【点睛】解决本题的关键理清物块在小车上的运动情况,抓住临界状态,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.2.传送带与平板紧靠在一起,且上表面在同一水平面内,两者长度分别为L1=2.5m、L=2m.传送带始终保持以速度v匀速运动.现将一滑块(可视为质点)轻放到传送2带的左端,然后平稳地滑上平板.已知:滑块与传送带间的动摩擦因数μ
5、=0.5,滑块与平板、平板与支持面的动摩擦因数分别为μm=21=0.3、μ=20.1,滑块、平板的质量均为kg,g取10m/s2.求:(1)若滑块恰好不从平板上掉下,求滑块刚滑上平板时的速度大小;(2)若v=6m/s,求滑块离开平板时的速度大小.【答案】(1)4m/s(2)3.5m/s【解析】【详解】(1)滑块在平板上做匀减速运动,加速度大小:11mg=3m/s2a=m由于μ12mg>2μmg故平板做匀加速运动,加速度大小:a2=1mg22mg=1m/s2m设滑块滑至平板右端用时为t,共同速度为v′,平板
6、位移为x,对滑块:v′=v-a1t(1分)2112L+x=vt-2at对平板:v′=a2t122x=at2联立以上各式代入数据解得:t=1s,v=4m/s.(2)滑块在传送带上的加速度:3mg=5m/s2a=m若滑块在传送带上一直加速,则获得的速度为:v=2a1L1=5m/s<6m/s1即滑块滑上平板的速度为5m/s设滑块在平板上运动的时间为t′离开平板时的速度为,v″,平板位移为x′则v″=v11-at′21112L+x′=vt-′at′2122x′=at′2联立以上各式代入数据解得:t′1122>t′
7、,不合题意,舍去)=2s,t′=2s(t1将t′=s代入v″=v-a1t′得:v″=3.5m/s.23.如图所示为某种弹射装置的示意图,该装置由三部分组成,传送带左边是足够长的光滑水平面,一轻质弹簧左端固定,右端连接着质量M=6.0kg的物块A。装置的中间是水平传送带,它与左右两边的台面等高,并能平滑对接。传送带的皮带轮逆时针匀速转动,使传送带上表面以u=2.0m/s匀速运动。传送带的右边是一半径R=1.25m位于竖直平面内的光滑1圆弧轨道。质量m=2.0kg的物块B从1圆弧的最高处由静止释放。已知物块B
8、与传送带44之间的动摩擦因数μ=0.1,传送带两轴之间的距离l=4.5m。设第一次碰撞前,物块A静止,物块B与A发生碰撞后被弹回,物块A、B的速度大小均等于B的碰撞前的速度的一半。取g=10m/s2。求:(1)物块B滑到1圆弧的最低点C时对轨道的压力;4(2)物块B与物块A第一次碰撞后弹簧的最大弹性势能;(3)如果物块A、B每次碰撞后,物块A再回到平衡位置时弹簧都会被立即锁定,而当它们再次碰撞前锁定被解除,求物块B经第一次与物
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