2020高考物理總復(fù)習(xí) 易錯題與高考綜合問題解讀 考點(diǎn) 3 牛頓運(yùn)動定律 命題角度4

牛頓運(yùn)動定律命題角度4 牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用 1. 質(zhì)量為2.0 kg、長為1.0 m、高為0.50 m的木箱M放在水平地面上，其上表面是光滑的，下表面與水平地面問的動摩擦因數(shù)是0.25．在木箱的上表面的右邊沿放一個質(zhì)量為1.2 kg的小金屬塊m(可以看成質(zhì)點(diǎn))，如圖3—10所示，用一大小為9.0 N的水平恒力F使木箱向右運(yùn)動，經(jīng)過3 s撤去恒力F，木箱最后停在水平地面上，求木箱停止后，小金屬塊的落地點(diǎn)距木箱左邊沿的水平距離．(g=10 m/s2) [考場錯解] 沒有思路得不出正確答案． 分不清兩物體運(yùn)動間的關(guān)系而無處下手． 木箱在水平恒力和滑動摩擦力f1的作用下，由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，加速度為a，金屬塊在光滑木箱上表面處于靜止，直到木箱向前前進(jìn)1 m后，金屬塊滑落，做自然落體運(yùn)動，豎直落在地面．滑動摩擦力f1=μ(M+m)g=8 N． 對木箱由牛頓運(yùn)動定律得：a1=(F一f1)/M=0.5 m/s2，木箱滑行1 m，歷時 金屬塊滑落后，木箱在水平恒力和滑動摩擦力f2的作用下，做勻加速直線運(yùn)動1 s，加速度為a2，滑動摩擦力 f2=μMg-5 N，由牛頓運(yùn)動定律得：a2=(F-f2)/M=2 m/s2，2 s末木箱的速度為v1=a1t1=1 m/s，第3 s內(nèi)的位移 3 s末木箱的速度為v2=v1+a2t2=3 m/s，撤去力F后，木箱做勻減速運(yùn)動直至停止，減速運(yùn)動的加速度 ，此過程的位移 1.8 m． 因此木箱停止后，小金屬塊落地點(diǎn)距木箱左邊沿的水平距離s=s2+s3=3.8m． 2. 質(zhì)量為10 kg的物體在F=200 N的水平推力作用下，從粗糙斜面的底端由靜止開始沿斜面運(yùn)動，斜面固定不動，與水平地面的夾角θ=37o．力F作用2 s后撤去，物體在斜面上繼續(xù)上滑了1.25 s后，速度減為零．求：物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ和物體的總位移s．(已知sin37o=0．6， cos37o=0.8，g=lO m/s2) [考場錯解]思路不清，運(yùn)動性質(zhì)判斷錯誤，得不出正確答案． 受力分析錯誤，不能建立一幅完整的運(yùn)動過程情景 F撤去前對物塊受力分析，由牛頓第二定律得： ①， ②， F撤去后對物塊受力分析，由牛頓第二定律得 ③， 由運(yùn)動的可逆性得： altl一a2t2 ④， ⑤， 解得μ=0.25，s=6．25 m． 3. (新課標(biāo)滲透題)有一研究性學(xué)習(xí)小組研究了這樣一個課題：人從高處跳下超過多大高度時容易造成骨折．他們查得這樣一些資料，一般成人的脛骨的極限抗壓強(qiáng)度為p=5×108 Pa，脛骨的最小面積S=3.2×10-4m2，假若一個質(zhì)量為50 kg的人，從一定的高度直膝雙足落地，落地時其重心又下降了約h=1.0×10-2m，請你估算一下：當(dāng)這個高度H超過多少米時，就可能導(dǎo)致脛骨骨折．(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，g=10 m/s2) [考場錯解]無從下手． 無思路或運(yùn)動過程分析錯誤、運(yùn)用規(guī)律錯誤等． 人從高度H下落至雙足著地時的速度 ，脛骨對人的支持力F=2pS，設(shè)重心下降h的過程中可看作勻減速運(yùn)動，速度由v減到0.根據(jù)牛頓第二定律F-mg=ma及運(yùn)動學(xué)公式v2=2ah，代入數(shù)據(jù)可解得H一1.9 m此題也可以用動能定理計(jì)算：mgH+ mgh-2Fh=O，其中F=PS，求得H=1.9 m． 解這類題目要求較高，將牛頓定律與運(yùn)動學(xué)知識相結(jié)合，還有將牛頓定律與電磁學(xué)及力學(xué)規(guī)律相結(jié)合，首先要弄清運(yùn)動過程，分析受力，結(jié)合題目條件列方程求解． 考場思維訓(xùn)練 1 如圖3—12所示，一物塊位于光滑水平桌面上，用一大小為F、方向如圖所示的力去推它，使它以加速度n向右運(yùn)動．若保持力的方向不變而增大力的大小，則 ( ) A a變大 B．a(chǎn)不變 C．a(chǎn)變小 D_因?yàn)槲飰K的質(zhì)量未知，故不能確定a變化的趨勢 1.A解析：因F增大，合力增大，加速度增大. 2 如圖3—13所示，一個盛水的容器底部有一小孔．靜止時用手指堵住小孔不讓它漏水，假設(shè)容器在下述幾種運(yùn)動過程中始終保持平動，且忽略空氣阻力，則 ( ) A 容器自由下落時，小孔向下漏水 B 將容器豎直向上拋出，容器向上運(yùn)動時，小孔向下漏水；容器向下運(yùn)動時，小孔不向下漏水 C．將容器水平拋出，容器在運(yùn)動中小孔向下漏水 D．將容器斜向上拋出，容器在運(yùn)動中小孔不向下漏水 2.D解析：小孔是否向下漏水取決于水與容器底部是否有壓力，無論是自由下落、豎直上拋，平拋還是斜拋，容器及水均處于完全失重狀態(tài)，即水與底面無壓力，即無水漏出. 3質(zhì)量為m的三角形木楔A置于傾角為θ的固定斜面上，它與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，一水平力F作用在木楔A的豎直平面上．在力F的推動下，木楔A沿斜面以恒定的加速度a向上滑動如圖3—14所示，則F的大小為 ( ) 3.C解析：將物體所受各力沿斜面方向和垂直斜面方向正交分解，垂直斜面方向有，而f=FN·μ， 沿斜面方向有：Fcosθ-f-mgsmθ=ma，解得C選項(xiàng)正確. 4跨過定滑輪的繩的一端掛一吊板，另一端被吊板上的人拉住，如圖3-15所示．已知人的質(zhì)量為70 kg，吊板的質(zhì)量為10 kg，繩及定滑輪的質(zhì)量、滑輪的摩擦均可不計(jì)．(g=10 m/s2)當(dāng)人以440 N的力拉繩時，人與吊板的加速度a和人對吊板的壓力 F分別為 ( ) A a=1.0 m/s2，F(xiàn)=260N B a—l.0 m/s2，F(xiàn)=330N C．a(chǎn)=3.O m/s2 F=110N D a= m/s2，F(xiàn)=50 N 4.B解析：將人與吊板整體考慮，據(jù)牛頓第二定律：2T-(m人+m板)g=(m人+m板)a，代人數(shù)據(jù)得a=l m/s，選項(xiàng)C、D被排除，用隔離法研究人向上運(yùn)動，設(shè)吊板對人的支持力為F ′，則T+F′-m人g=m人 a，得F′=330 N，據(jù)牛頓第三定律，人對吊板的壓力為330 N，選項(xiàng)B正確. 5質(zhì)點(diǎn)所受的力F隨時間變化的規(guī)律如圖3—16所示，力的方向始終在一直線上．已知t=O時質(zhì)點(diǎn)的速度為零．在圖3 16所示的t1、t2、t3和t4各時刻中，哪一時刻質(zhì)點(diǎn)的動能最大 ( ) A．t1 B．t2 C．t3 D．t4 5.B解析：由圖可知F是周期性變化的變力.0～t1時段內(nèi)物體做加速度增大的加速運(yùn)動，t1-t2時段內(nèi)物體做加速度減小的加速運(yùn)動，到t2末，物體的速度達(dá)到最大，動能最大.t2-t4內(nèi)物體的速度開始減小.故答案應(yīng)為B. 6 慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計(jì)，加速度計(jì)的構(gòu)造原理的示意圖如圖3-17所示，沿導(dǎo)彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊，滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連；兩彈簧的另一端與固定壁相連，滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度，滑塊上有指針，可通過標(biāo)尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)．設(shè)某段時間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動，指針向左偏離0點(diǎn)的距離為s，則這段時間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度 ( ) A方向向左，大小為 B方向向右，大小為 C．方向向左，大小為 D．方向向右，大小為 6.D解析：滑塊隨導(dǎo)彈一起做加速運(yùn)動，向左偏離0點(diǎn)距離為s，使左側(cè)彈簧被壓縮，右側(cè)彈簧被拉長，則滑塊所受合力為2ks，方向向右.南牛頓第二定律得：2 ks=r/m，滑塊加速度大小為：a=2ks/m，故選D. 7放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力F的作用，F(xiàn)的大小與時間t的關(guān)系和物塊速度v與時間t的關(guān)系如圖3—18所示(g=10 m/s2)．由此兩圖線可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)μ分別為 ( ) A m=0.5 kg，μ=0.4 B．m=1.5 kg， C．m=0.5 kg，μ=0.2 D．m=1 kg，μ=0.2 7.A解析：在O到2s過程中，力F=1 N，而物塊的速度v=0，即物塊靜止，此過程中靜摩擦力等于F，在4s到6s的過程中.物塊速度v≠O，但加速度等于O，所以摩擦力應(yīng)為滑動摩擦力μmg，它與F大小等大反向，即F=μmg=2 N，在2s到4s的過程中，F(xiàn)=3 N，摩擦力仍為, μmg=2 N，由圖可知n=2 m/s2，再根據(jù)牛頓第二定律得F-μmg=ma解得m=0.5 kg，μ=0.4.