专题3.21 与力的分解相关的牛顿运动定律问题（解析版）.doc

该【专题3.21 与力的分解相关的牛顿运动定律问题（解析版） 】是由【和合】上传分享，文档一共【11】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【专题3.21 与力的分解相关的牛顿运动定律问题（解析版） 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。1原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!.(2019河南名校联盟尖子生调研)如图所示,一个小球O用1、2两根细绳连接并分别系于箱子上的A点和B点,OA与水平方向的夹角为θ,OB水平,开始时箱子处于静止。则下列说法不正确的是(),则绳1、,则绳1的张力不变、,则绳1、,则绳1的张力增大、绳2的张力不变【名师解析】箱子静止时,小球根据平衡条件有:,;若使箱子向右水平加速,竖直方向合力为零,有:,,比较可知绳1的张力不变、绳2的张力增大,选项A说法错误、B说法正确;若使箱子竖直向上加速,,,比较可知绳1的张力增大、绳2的张力也增大,选项C说法正确、D说法错误。故说法不正确的选项为选项A、D。【参考答案】AD2.(2019福建莆田二模)如图,装有水的杯子从倾角α=53°的斜面上滑下,当水面稳定时,水面与水平面的夹角β=16°.取重力加速度g=10m/s2,sin53°=,sin16°=,则( )?m/?m/s23原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!【参考答案】BC【名师解析】先以水与水杯整体为研究对象,则整体只受到重力、摩擦力及斜面支持力,沿斜面方向上有:Mgsinα-μMgcosα=Ma取液面上一滴水滴为研究对象,则水滴受到竖直向下的重力mg和周围水垂直于水面的总作用力N,即:Ncosβ=mgcosα,mgsinα-Nsinβ=ma联立以上式子得:a=,μ=,故选项BC正确,AD错误。【关键点拨】先以整体为研究对象,对其进行受力分析,求出整体的加速度,然后以水为研究对象,结合牛顿第二定律分析水的运动状态;结合以上两个式子,列方程求出加速度及动摩擦因数。本题考查了牛顿第二定律的应用,解题的关键是对水和水杯整体受力分析得出加速度,再对水滴进行隔离分析,列式得出结果。3.(2018洛阳一模)如图所示,某科研单位设计了一空间飞行器,飞行器从地面起飞时,发动机提供的动力方向与水平方向夹角α=60°,使飞行器恰恰与水平方向成θ=30°角的直线斜向右上方匀加速飞行,经时间t后,将动力的方向沿逆时针旋转60°同时适当调节其大小,使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行,飞行器所受空气阻力不计,下列说法中正确的是( )【参考答案】.BC【命题意图】本题考查力的合成、牛顿运动定律及其相关的知识点。【解题思路】画出使飞行器恰恰与水平方向成θ=30°角的直线斜向右上方匀加速飞行时的受力矢量图,如图1所示,由2mgcos30°=F,可得加速时动力的大小等于F=mg,选项A错误;动力F与飞船重力mg的合力等于mg,所以飞船加速时加速度的大小为g,选项B正确;画出使飞行器沿原方向匀减速飞行时的受力矢量图,如图2所示,由sin60°=F’/mg可得减速时动力的大小等于F’=3原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!mg,选项C正确;加速飞行时间t后的速度为v=at=gt。减速飞行的合外力大小为mgcos60°=mg/2,减速飞行的加速度大小为g/2,减速飞行时间2t后速度为零,选项D错误。图1图24.(2018石家庄一模)如图所示,AB为竖直平面内某圆周的竖直直径,CD为过O点且与AB成60°夹角的固定光滑细直杆,两细直杆上各套有一个小球,小球可视为质点。两小球分别从C点由静止释放,小球从C点运动到D点所用的时间为t1,另一小球从C点运动到B点所用的时间为t2,则t1∶t2等于()∶∶1C.∶1D.∶2【参考答案】.C【命题意图】本题考查牛顿运动定律、匀变速直线运动规律及其相关的知识点。【解题思路】对沿CD光滑细杆上运动的小球,由牛顿第二定律,mgsin30°=ma1,解得a1=g/2;设CD=d,由匀变速直线运动规律,4原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!d=a1t12,解得t1=2。对沿CB光滑细杆上运动的小球,由牛顿第二定律,mgsin60°=ma2,解得a2=g/2;光滑杆CB=dsin60°=d/2,由匀变速直线运动规律,d/2=a2t22,解得t2=。t1∶t2=2∶=∶1,选项C正确。【易错警示】解答此题常见错误主要有:一是把该题的情景误认为是等时圆模型,导致错选A;二是不能正确运用相关数学知识得出CB光滑光滑杆的长度和倾角;三是没有正确运用牛顿运动定律和匀变速直线运动规律,导致计算错误。.(10分)(2019天津部分学校期末联考)一小滑块以10m/s的初速度沿倾角为θ=37°的固定斜面上滑。,设斜面足够长。(g=10m/s2,sin37°=,cos37°=0,8)求:(1)物体上滑的最大位移;(2)物体回到出发点时的速度。【名师解析】.(10分):(1)根据牛顿第二定律得mgsinθ+μmgcosθ=ma1解得a1=gsinθ+μgcosθ代入数据得a1=10m/s2根据速度位移公式v02=2as解得s=代入数据得s=(2)根据牛顿第二定律,下滑的加速度为mgsinθ-μmgcosθ=ma2解得a2=gsinθ-μgcosθ代入数据得a2=2m/s26原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!根据速度位移公式解得代入数据得v2.(12分)(2019河南天一大联考6)一质量为m=(可视为质点)从倾角为θ=37°、长为L=6m的固定粗糙斜面顶端由静止释放,滑块运动到斜面底端时的速度大小为v,所用的时间为t。若让此滑块从斜面底端以速度v滑上斜面,,sin37°=,cos37°=,求:(1)滑块通过斜面底端时的速度大小;(2)滑块从斜面底端以速度υ滑上斜面又滑到底端时的动能。【名师解析】(1)设滑块和斜面间的动摩擦因数为μ,滑块下滑时的加速度大小为a1,游块上滑时的加速度大小a2,由牛顿第二定律可得:滑块下滑时mg(sinθ﹣μcosθ)=ma1滑块上滑时mg(sinθ+μcosθ)=ma2由题意有v=a2?t=a1t联立解得:μ==4m/s2,滑块上滑时的加速度大小a2=8m/s2由运动学公式有中v2=2a1L联立解得:v=4m/s(2)设滑块沿斜面上滑的最大位移为x,则有v2=2a2x解得:x=3m则滑块从斜面底端上滑到下滑到斜面底端的过程由动能定理得:﹣μmgcosθ?2x=Ek﹣解得:Ek=:(1)滑块通过斜面底端时的速度大小是4m/s;(2)。3.(9分)如图14所示,一小轿车从高为10m、倾角为37°的斜坡顶端从静止开始向下行驶,当小轿车到达底端时进入一水平面,在距斜坡底端115m的地方有一池塘,发动机在斜坡上产生的牵引力为2×103N,在水平地面上调节油门后,×106原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!4N,小轿车的质量为2t,(sin37°=,cos37°=,g取10m/s2)。求:(1)小轿车行驶至斜坡底端时的速度;(2)为使小轿车在水平地面上行驶而不掉入池塘,在水平地面上加速的时间不能超过多少?(轿车在行驶过程中不采用刹车装置)【名师解析】(1)小轿车在斜坡上行驶时,由牛顿第二定律得F1+mgsin37°-μmgcos37°=ma1代入数据得斜坡上小轿车的加速度a1=3m/s2由v=2a1x1x1=得小轿车行驶至斜坡底端时的速度v1=10m/s。(2)在水平地面上加速时F2-μmg=ma2代入数据得a2=2m/s2关闭油门后减速μmg=ma3,代入数据得a3=5m/s2设关闭油门时轿车的速度为v2,有+=x2得v2=20m/s,t==5s即在水平地面上加速的时间不能超过5s。4.(15分)(2019广东惠州第三次调研)为拍摄鸟类活动,摄影师用轻绳将质量为m=,悬挂于离地面H=,绳子另一端连着质量M=4kg的沙袋,并将沙袋控制在地面上的A点,某时刻,沙袋突然失控,当沙袋水平滑动到较长的斜坡底端C时,摄影机下落到距地面上方h=,斜坡倾角为370,此时细绳与斜面平行,最终摄影机恰好没有撞击地面,已知沙袋与斜面间的动摩擦因数为=,不计细绳与树枝间的摩擦,g取10m/s2;求(不计C处的能量损失,sin370=,cos370=)从D点开始下落的过程中,摄影机做什么运动?摄像机在D点时的速度大小;7原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!(3)摄影机下落全过程中,沙袋及摄影机组成的系统克服摩擦阻力所做的功【命题意图】本题以摄影机下落为情景,考查牛顿运动定律、功能关系及其相关知识点,意在考查建模能力,运动和力的观念,利用功能关系分析解决问题的能力。【解题思路】(1)摄影机做匀减速直线运动(2分)(2)对M、m两物体组成的系统:mg-Mgsiθ-μMgcosθ=(m+M)a解得:a=-(2分)由D到地面:0-vD2=2ah(2分)解得:vD=4m/s(2分)(3)从B点到地面,对系统,全过程由功能关系可知:Wf=mgH-Mghsinθ(2分)解得:Wf=50J(2分)5.(14分)图所示,在风洞实验室里,直细杆倾斜放置,一个m=2kg小球穿在细杆上,风对小球的作用力的方向水平向右,作用力的大小恒定不变。细杆与水平面之间的倾角为θ=37°,小球穿与斜面间的动摩擦因数为μ=,从t=0时刻开始,物体运动的与时间t的关系如图所示所示(x为位移),t=2s时关闭风洞撤去风力,g=10m/s2,sin37°=,cos37°=,求:(1)风力F的大小;(2)物体向上运动过程中距计时点的最大距离。(3)物体由斜面最高点返回计时点的时间8原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!【参考答案】(1)32N;(2)52m;(3)【名师解析】(1)由匀变速直线运动公式得对照图线可知,图线在纵轴截距表示初速度,图线斜率表示,则有:v0=12m/s,a1=4m/s2在沿斜面上有解得(2)2秒末v1=v0+a1t=20m/s0到2秒:2秒后物体向上做匀减速运动,其加速度为aa2=gsin37°+μgcos37°=10m/s22秒后沿斜面向上位移:物体向上运动过程中距计时点的最大距离为x=x1+x2=52m(3)物体由斜面最高点返回计时点的过程中,做匀加速运动,其加速度为aa3=gsin37°-μgcos37°=2m/s2物体由斜面最高点返回计时点的时间6.(14分)如图所示,一质量m=2kg的小球套在一根足够长的固定直杆上,直杆与水平夹角θ=37°,杆与球间的动摩擦因数μ=,t==2m/s2,小球运动t1=5s到达P点(没画出)后撤去拉力F,g=10m/s2,sin37°=,cos37°=.(1)求力F的大小;9原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!(2)求撤去力F后,,小球的距离出发点A的距离(3)小球运动到距离P点4m处时,小球的运动时间(可用根式)【参考答案】(1)48N;(2);(3)或7s或9s【名师解析】(1)对小球受力分析,由牛顿第二定律得:在平行斜面方向上有:①垂直斜面方向上有:②其中:③联立①②③解得:;(2)有F作用时,小球运动的距离为;当撤去F后,由牛顿第二定律:,解得小球的加速度为;撤去F时小球的速度为,所以小球停下来还需要;所以小球先沿杆向上运动t2=1s,然后沿杆向下运动t3=。撤去F后小球沿杆向上运动的距离小球沿杆向下运动时,由牛顿第二定律:,解得小球的加速度为;在t3=,,小球的距离出发点A的距离为;(3)小球运动到距离P点4m有三次:(a)第一次是沿杆向上运动经过P点上方4m处;(b)第二次是球沿杆向下运动经过P点上方4m处;(c)第三次是向下运动经过P点下方4m处。(a)撤去外力后,再沿杆向上运动4m由位移公式得:,解得,所以,第一次沿杆向上运动经过P点上方4m处,小球的运动时间t5=t1+t4=,侵权必究!(b)第二次是球沿杆向下运动经过P点上方4m处由位移公式:,解得t6=1s,所以,第二次沿杆向下运动经过P点上方4m处,小球的运动时间t7=t1+t2+t6=7s(c)第三次是向下运动经过P点下方4m处。由位移公式:,解得t8=3s,所以,第三次沿杆向下运动经过P点下方4m处,小球的运动时间t9=t1+t2+t8=,一质量m=,以v0=2m/s的初速度,在与斜面成某一夹角的拉力F作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t=2s的时间物块由A点运动到B点,A、B之间的距离L==30°,物块与斜面之间的动摩擦因数μ=。重力加速度g取10m/s2。(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。(2)拉力F与斜面夹角多大时,拉力F最小?拉力F的最小值是多少?【参考答案】(1)3m/s2 8m/s (2)30° N【名师解析】(1)设物块加速度的大小为a,到达B点时速度的大小为v,由运动学公式得L=v0t+at2①v=v0+at②联立①②式,代入数据得a=3m/s2③v=8m/s④(2)设物块所受支持力为FN,所受摩擦力为Ff,拉力与斜面间的夹角为α,受力分析如图所示,由牛顿第二定律得Fcosα-mgsinθ-Ff=ma⑤Fsinα+FN-mgcosθ=0⑥又Ff=μFN⑦联立⑤⑥⑦式得