考點(diǎn)1 從受力確定運(yùn)動(dòng)情況
1、已知物體受力,求解物體的運(yùn)動(dòng)情況。
2、解答該類(lèi)問(wèn)題的一般步驟
(1)選定研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,并畫(huà)出受力示意圖。
(2)根據(jù)平行四邊形定則,應(yīng)用合成法或正交分解法,求出物體所受的合外力。受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析是解決該類(lèi)問(wèn)題的兩個(gè)關(guān)鍵。
(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度。
(4)結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)的初始條件(即初速度v0),分析運(yùn)動(dòng)情況并畫(huà)出運(yùn)動(dòng)草圖,選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,求出待求的運(yùn)動(dòng)學(xué)量——任意時(shí)刻的速度v、一段運(yùn)動(dòng)時(shí)間t以及對(duì)應(yīng)的位移x等。
考點(diǎn)2 從運(yùn)動(dòng)情況確定受力
1、已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,求解物體的受力。
2、解答該類(lèi)問(wèn)題的一般步驟
(1)選定研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)情況分析和受力分析,并畫(huà)出運(yùn)動(dòng)草圖及受力示意圖。
(2)選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,求出物體的加速度。
(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求物體所受的合外力。
(4)根據(jù)力的合成法或正交分解法,由合外力求出待求力或與力有關(guān)的量。
考點(diǎn)3 瞬時(shí)加速度問(wèn)題
1、瞬時(shí)加速度問(wèn)題:牛頓第二定律是力的瞬時(shí)作用規(guī)律,加速度和力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失。分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度,關(guān)鍵是分析該時(shí)刻前后物體的受力情況及其變化。
2、兩種基本模型
考點(diǎn)4 連接體模型
1、連接體:兩個(gè)或兩個(gè)以上存在相互作用或有一定關(guān)聯(lián)的物體系統(tǒng)稱(chēng)為連接體,在我們運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解答力學(xué)問(wèn)題時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到。
2、解連接體問(wèn)題的基本方法
(1)整體法:把兩個(gè)或兩個(gè)以上相互連接的物體看成一個(gè)整體,此時(shí)不必考慮物體之間的作用內(nèi)力。
(2)隔離法:當(dāng)求物體之間的作用力時(shí),就需要將各個(gè)物體隔離出來(lái)單獨(dú)分析;解決實(shí)際問(wèn)題時(shí),將隔離法和整體法交叉使用,有分有合,靈活處理。
考點(diǎn)5 板塊模型
1、模型概述:一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),兩者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),可能發(fā)生同向相對(duì)滑動(dòng)或反向相對(duì)滑動(dòng)。問(wèn)題涉及兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間、速度、加速度、位移等各量的關(guān)系。
2、板塊模型的是哪個(gè)基本關(guān)系
考點(diǎn)6 傳送帶問(wèn)題
1、傳送帶問(wèn)題:利用傳送帶運(yùn)送物體,涉及摩擦力的判斷、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用問(wèn)題。
2、分類(lèi):傳送帶問(wèn)題包括水平傳送帶和傾斜傳送帶兩類(lèi)問(wèn)題。
3、常見(jiàn)情況分析:(條件說(shuō)明:傳送帶以速度v勻速運(yùn)行,v0為物體進(jìn)人傳送帶的初速度)
考點(diǎn)7 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用
1、整體法:當(dāng)連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體的加速度相同時(shí),可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個(gè)整體,分析其受力和運(yùn)動(dòng)情況,運(yùn)用牛頓第二定律對(duì)整體列方程求解的方法。
2、隔離法:當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的內(nèi)力時(shí),常把某個(gè)物體從系統(tǒng)中隔離出來(lái),分析其受力和運(yùn)動(dòng)情況,再用牛頓第二定律對(duì)隔離出來(lái)的物體列方程求解的方法。
3、外力和內(nèi)力:
(1)如果以物體系統(tǒng)為研究對(duì)象,受到系統(tǒng)之外的物體的作用力,這些力是該系統(tǒng)受到的外力,而系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力為內(nèi)力。
(2)應(yīng)用牛頓第二定律列方程時(shí)不考慮內(nèi)力.如果把某物體隔離出來(lái)作為研究對(duì)象,則內(nèi)力將轉(zhuǎn)換為隔離體的外力。
【考點(diǎn)1 從受力確定運(yùn)動(dòng)情況】
【典例1-1】(2023?海南一模)(多選)一種能垂直起降的小型遙控?zé)o人機(jī)如圖所示,螺旋槳工作時(shí)能產(chǎn)生恒定的升力。在一次試飛中,無(wú)人機(jī)在地面上由靜止開(kāi)始以2m/s2的加速度勻加速豎直向上起飛,上升36m時(shí)無(wú)人機(jī)突然出現(xiàn)故障而失去升力。已知無(wú)人機(jī)的質(zhì)量為5kg,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力大小恒為10N,取重力加速度大小g=10m/s2。下列說(shuō)法正確的是( )
A.無(wú)人機(jī)失去升力時(shí)的速度大小為12m/s
B.螺旋槳工作時(shí)產(chǎn)生的升力大小為60N
C.無(wú)人機(jī)向上減速時(shí)的加速度大小為12m/s2
D.無(wú)人機(jī)上升的最大高度為36m
【典例1-2】(2022秋?沙坪壩區(qū)校級(jí)期末)一質(zhì)量為M=0.5kg的木板放在傾角θ=37°的光滑斜面上,并在外力作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)。木板下端距斜面底端的距離為s=10.25m,斜面底端固定著一彈性薄擋板,與之相碰的物體會(huì)以原速率彈回。t=0時(shí)刻,撤去作用在木板上的外力,同時(shí)將一質(zhì)量為m=1kg的小物塊從距離木板下端l=54m處,以沿木板向上的初速度v0=4 m/s滑上木板,對(duì)小物塊施加沿斜面向上的外力F0=8N(該力在1s時(shí)變?yōu)椋.?dāng)木板第一次與彈性薄擋板相碰時(shí),撤去施加在小物塊上的外力。已知木板與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,小物塊可以看作質(zhì)點(diǎn),且整個(gè)過(guò)程中小物塊不會(huì)從木板上端滑出,取g10m/s2,求:
(1)0至1s時(shí)間內(nèi),小物塊和木板的加速度的大小和方向;
(2)木板第一次與擋板碰撞時(shí)的速度大??;
(3)當(dāng)木板與擋板第二次碰撞時(shí),物塊離木板下端的距離d。
【變式1-1】(2022秋?裕華區(qū)校級(jí)期末)在冰壺比賽中,運(yùn)動(dòng)員把冰壺沿水平方向投出,在不與其他冰壺碰撞的情況下,冰壺最終停在遠(yuǎn)處的某個(gè)位置。冰壺與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.02,比賽中運(yùn)動(dòng)員以大小v0=3.6m/s的速度將冰壺投出,其隊(duì)友在冰壺滑行前方距投出位置x0=10m處開(kāi)始摩擦冰面,若摩擦冰面的距離l=9m,摩擦后冰壺和冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的90%,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.若隊(duì)友不摩擦冰面,則冰壺可自由滑行64.8m
B.若隊(duì)友不摩擦冰面,則冰壺可自由滑行的時(shí)間為9s
C.冰壺實(shí)際滑行的距離為33.4m
D.冰壺實(shí)際運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為17s
【變式1-2】(2023?福建模擬)如圖所示,在高速公路的連續(xù)下坡路段通常會(huì)設(shè)置避險(xiǎn)車(chē)道,供發(fā)生緊急情況的車(chē)輛避險(xiǎn)使用,本題中避險(xiǎn)車(chē)道是主車(chē)道旁的一段上坡路面。一輛貨車(chē)在行駛過(guò)程中剎車(chē)失靈,以v0=90km/h的速度駛?cè)氡茈U(xiǎn)車(chē)道。設(shè)貨車(chē)進(jìn)入避險(xiǎn)車(chē)道后牽引力為零,貨車(chē)與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.60,若避險(xiǎn)車(chē)道路面傾角為30°,取重力加速度大小g=10m/s2。則貨車(chē)在避險(xiǎn)車(chē)道上行駛的加速度為 m/s2,行駛的最大距離為 m。結(jié)果均保留2位有效數(shù)字。
【考點(diǎn)2 從運(yùn)動(dòng)情況確定受力】
【典例2-1】(2022秋?連江縣校級(jí)期末)如圖甲所示,滑塊以一定的初速度沖上一傾角θ=37°的足夠長(zhǎng)的固定斜面,滑塊上滑過(guò)程的v﹣t圖像如圖乙,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,sin37°=0.6,cs37°=0.8,g=10m/s2。則下列說(shuō)法正確的是( )
A.木塊上滑過(guò)程中的加速度大小是6m/s2
B.木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5
C.木塊經(jīng)2s返回出發(fā)點(diǎn)
D.木塊回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度大小v=2m/s
【典例2-2】(2022秋?福州期末)質(zhì)量為2kg的小物塊置于水平地面上,用10N的水平拉力使它從靜止開(kāi)始做加速度為2m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),如圖,則小物塊在離出發(fā)點(diǎn)9m處速度大小為 m/s;運(yùn)動(dòng)中受到地面的摩擦力大小 N。
【變式2-1】(2022秋?九龍坡區(qū)校級(jí)期末)(多選)如圖甲所示,滑塊以一定的初速度沖上一傾角θ=37°的足夠長(zhǎng)的固定斜面,滑塊上滑過(guò)程的v﹣t圖像如圖乙,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,sin37°=0.6、cs37°=0.8,重力加速度g取10m/s2,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.木塊上滑過(guò)程中的加速度大小是10m/s2
B.木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=
C.木塊經(jīng)2s返回出發(fā)點(diǎn)
D.木塊回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度大小v=2m/s
【變式2-2】(2023?宜黃縣校級(jí)一模)在平直公路上,以速度v0=12m/s勻速前進(jìn)的汽車(chē),遇緊急情況剎車(chē)后,輪胎停止轉(zhuǎn)動(dòng)在地面上滑行,經(jīng)過(guò)時(shí)間t=2s汽車(chē)停止,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭取10m/s2.求:
(1)剎車(chē)時(shí)汽車(chē)加速度a的大??;
(2)開(kāi)始剎車(chē)后,汽車(chē)在1s內(nèi)發(fā)生的位移x;
(3)剎車(chē)時(shí)汽車(chē)輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。
【考點(diǎn)3 瞬時(shí)加速度問(wèn)題】
【典例3-1】(2023?蚌埠模擬)如圖所示,A、B兩物體用兩根輕質(zhì)細(xì)線分別懸掛在天花板上,兩細(xì)線與水平方向夾角分別為60°和45°,A、B間拴接的輕彈簧恰好處于水平狀態(tài),則下列計(jì)算正確的是( )
A.A、B所受彈簧彈力大小之比為:
B.A、B的質(zhì)量之比為mA:mB=:1
C.懸掛A、B的細(xì)線上拉力大小之比為1:
D.同時(shí)剪斷兩細(xì)線的瞬間,A、B的瞬時(shí)加速度大小之比為3:
【典例3-2】(2023?廣州開(kāi)學(xué))(多選)如圖,一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的粗細(xì)均勻的繩子放在水平面上,繩子與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,在繩子右端加一水平恒力F,拉動(dòng)繩子向右運(yùn)動(dòng),在距離繩子左端b處,其所受右側(cè)繩子的拉力大小為T(mén),則下列說(shuō)法正確的是( )
A.若繩子做勻速直線運(yùn)動(dòng),T=μmg B.若繩子做勻速直線運(yùn)動(dòng),T=
C.若繩子做勻加速直線運(yùn)動(dòng),T=D.若繩子做勻加速直線運(yùn)動(dòng),T=F﹣
【變式3-1】(2022秋?榆林期末)(多選)水平面上有一質(zhì)量m=0.3kg的小物塊,小物塊與左端固定的水平輕彈簧相連,同時(shí)與上端固定的不可伸長(zhǎng)的輕繩相連,如圖所示,此時(shí)小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài),且水平面對(duì)小物塊的彈力恰好為零,輕繩與豎直方向的夾角為53°。已知小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù),最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,取重力加速度大小g=10m/s2,sin53°=0.8,cs53°=0.6,下列說(shuō)法正確的是( )
A.彈簧對(duì)小物塊的拉力大小為5N B.輕繩對(duì)小物塊的拉力大小為5N
C.若剪斷輕繩,則剪斷后的瞬間輕彈簧的彈力大小為3N
D.若剪斷輕繩,則剪斷后的瞬間小物塊的加速度大小為10m/s2
【變式3-2】(2023春?浙江期中)如圖所示,重物的質(zhì)量為m=10kg,由細(xì)線與彈簧連接穩(wěn)定在圖示位置,彈簧與豎直方向的夾角為θ=53°,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)細(xì)繩的拉力F1和彈簧的彈力F2的大小分別為多少?
(2)剪短細(xì)繩后的瞬間,重物m的加速度a為多大?
【考點(diǎn)4 連接體模型】
【典例4-1】(2023秋?濰坊月考)如圖所示,在光滑水平地面上,A,B兩物塊用細(xì)線相連,A物塊質(zhì)量為1kg,B物塊質(zhì)量為2kg,細(xì)線能承受的最大拉力為4N。若要保證在水平拉力F作用下,兩物塊一起向右運(yùn)動(dòng),則F的最大值為( )
A.4NB.5NC.6ND.7N
【典例4-2】(2023春?懷化期末)如圖所示,A物體放在粗糙水平桌面上,一端用繞過(guò)定滑輪的細(xì)繩與B物體相連。用手按住A使A、B均靜止。A、B兩物體質(zhì)量均為m=1kg,B物體距離地面高度h=2m?,F(xiàn)松手釋放A,經(jīng)1s,B落到地面上且未反彈(此時(shí)A未與滑輪相碰)。忽略空氣阻力、滑輪摩擦力,且繩子質(zhì)量不計(jì),取重力加速度g=10m/s2,求:
(1)物體A與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)若A與滑輪的距離L=3m,為保證A與滑輪不相碰,B落地瞬間,在A上施加一水平向左的恒力,求這個(gè)恒力F的最小值。
【變式4-1】(2023?青島開(kāi)學(xué))(多選)如圖,固定的光滑斜面傾角為0,斜面上有A、B、C三個(gè)滑塊,A和B之間用水平輕繩連接。在平行于斜面向上的拉力作用下,三個(gè)滑塊一起以相同加速度沿斜面向上運(yùn)動(dòng)。已知滑塊A的質(zhì)量為3m,滑塊B和C的質(zhì)量均為m,B、C間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)三個(gè)滑塊組成的整體以最大加速度運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )
A.整體的最大加速度為
B.B、C間的摩擦力為
C.A、B間輕繩的彈力大小為
D.拉力F的值為
【變式4-2】(2023春?高州市期末)如圖甲所示,足夠長(zhǎng)的水平桌面,左邊的區(qū)域粗糙,右邊的區(qū)域光滑,物塊A在物塊B的拉動(dòng)下從左開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),其v﹣t圖像如圖乙所示,輕質(zhì)細(xì)線分別處于水平狀態(tài)和豎直狀態(tài),不計(jì)定滑輪與細(xì)線和輪軸之間的摩擦力,已知A、B的質(zhì)量之和為M,重力加速度為g,根據(jù)圖像乙所提供的其它信息來(lái)分析,求:
(1)t0~2t0時(shí)間內(nèi),物體A的平均速度;
(2)0~2t0時(shí)間內(nèi),物體A的位移。
【考點(diǎn)5 板塊模型】
【典例5-1】(2023?日照開(kāi)學(xué))如圖甲所示,在水平面上有一足夠長(zhǎng)的木板b,其上疊放一可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊a,初始時(shí)二者均靜止?,F(xiàn)用水平外力F作用在長(zhǎng)木板b上,外力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。已知小物塊a的質(zhì)量為1kg,長(zhǎng)木板b的質(zhì)量為2kg,a與b之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,b與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為10m/s2 下列判斷正確的是( )
A.t=7s時(shí),長(zhǎng)木板的速度大小為3m/s
B.t=11s時(shí),小物塊的速度大小為10m/s
C.t=6s時(shí),小物塊的加速度大小為2m/s2
D.t=11s時(shí),長(zhǎng)木板的加速度大小為2m/s2
【典例5-2】(2022?新羅區(qū)校級(jí)開(kāi)學(xué))如圖所示,輸送帶始終以v1=3m/s的速度水平向左勻速運(yùn)動(dòng),一個(gè)小物塊以v2=2m/s的初速度水平向左滑上傳送帶,開(kāi)始物塊與輸送帶間有一段距離的相對(duì)滑動(dòng),然后物塊隨輸送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)輸送帶突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊由于慣性會(huì)繼續(xù)向前滑動(dòng)一段距離后停下。
(回答下列小題,請(qǐng)?zhí)钜韵潞线m的字母標(biāo)號(hào))
A.受到方向向右的摩擦力
B.受到方向向左的摩擦力
C.不受力
(1)小物塊剛滑上輸送帶的瞬間,物塊在水平方向上受力情況為 。
(2)當(dāng)小物塊隨輸送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊在水平方向上受力情況為 。
(3)當(dāng)輸送帶突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊在水平方向上受力情況為 。
【變式5-1】(2023秋?濰坊月考)(多選)水平地面上有一質(zhì)量m1=3kg的長(zhǎng)木板,木板的左端上有一質(zhì)量m2=2kg的小物塊,如圖甲所示,水平向右的拉力F作用在物塊上,F(xiàn)隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,其中F1、F2分別為t1、t2時(shí)刻F的大小,木板的加速度a1隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖丙所示。已知木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0.2,物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.8。假設(shè)最大靜摩擦力均與相應(yīng)的滑動(dòng)摩擦力相等,重力加速度g=10m/s2,物塊始終未從木板上滑落。則下列說(shuō)法正確的是( )
A.F1=16N B.F2=20N
C.木板加速度所能達(dá)到的最大值為2m/s2 D.在t1~t2時(shí)間段內(nèi)物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
【變式5-2】(2023秋?濰坊月考)如圖所示,在水平地面上靜置一質(zhì)量M=2kg的長(zhǎng)木板,在長(zhǎng)木板左端靜置一質(zhì)量m=1kg的小物塊A,在A的右邊靜置一小物塊B(B表面光滑),B的質(zhì)量與A相等,A、B之間的距離L0=5m。在t=0時(shí)刻B以v0=2m/s的初速度向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)對(duì)A施加一水平向右,大小為6N的拉力F,A開(kāi)始相對(duì)長(zhǎng)木板滑動(dòng)。t1=2s時(shí)A的速度大小為v1=4m/s,木板與地面的摩擦因數(shù)μ=0.05,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g=10m/s2,求:
(1)物塊A與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μA;
(2)已知t2=2.5s時(shí)兩物塊均未滑離長(zhǎng)木板,求此時(shí)物塊A,B間的距離x;
(3)當(dāng)B滑到木板的右端時(shí)A、B恰好相碰,求木板長(zhǎng)度L;
(4)若木板足夠長(zhǎng)且在t3=3s時(shí)撤去拉力F,試分析物體A,B能否相撞?若能,求A,B兩物體從撤去拉力F到相撞所用的時(shí)間t;若不能,求A,B兩物體從撤去拉力F到A、B之間距離達(dá)到最小距離的時(shí)間t。(結(jié)果可用根式表示)
【考點(diǎn)6 傳送帶問(wèn)題】
【典例6-1】(2023秋?香坊區(qū)校級(jí)月考)如圖,MN是一段傾角為θ=30°的傳送帶,一個(gè)可以看作質(zhì)點(diǎn),質(zhì)量為m=1kg的物塊,以沿傳動(dòng)帶向下的速度v0=4m/s從M點(diǎn)開(kāi)始沿傳送帶運(yùn)動(dòng)。物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程的部分v﹣t圖像如圖所示,取g=10m/s2,則( )
A.物塊最終從傳送帶N點(diǎn)離開(kāi)
B.傳送帶的速度v=1m/s,方向沿斜面向下
C.物塊沿傳送帶下滑時(shí)的加速度a=2m/s2
D.物塊將在5s時(shí)回到原處
【典例6-2】(2023秋?道里區(qū)校級(jí)月考)(多選)如圖甲所示,一足夠長(zhǎng)的傳送帶傾斜放置,以大小為v=2m/s的恒定速率順時(shí)針傳動(dòng)。一質(zhì)量m=2kg的煤塊以初速度v0=12m/s從A端沖上傳送帶又滑了下來(lái),煤塊的速度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示,重力加速度g=10m/s2,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.煤塊上升的最大位移為7m
B.煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5
C.煤塊從沖上傳送帶到返回A端所用時(shí)間為
D.煤塊在皮帶上留下的劃痕為
【變式6-1】(2023秋?大慶月考)傳送帶是物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化的傳送用具,可以替代人工搬運(yùn),節(jié)省人力物力。一水平傳送帶兩端相距36m,物料與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2。物料從一端輕放上傳送帶,被傳送至另一端。當(dāng)傳送帶分別以8m/s和16m/s的速度大小勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),取重力加速度大小g=10m/s2,物料通過(guò)傳送帶的時(shí)間差為( )
A.0.5sB.1sC.2.5sD.4s
【變式6-2】(2022秋?連江縣校級(jí)期末)如圖所示,水平傳送帶AB間的距離為16m,質(zhì)量分別為2kg、4kg的物塊P、Q,通過(guò)繞在光滑定滑輪上的細(xì)線連接,Q在傳送帶的左端且連接物塊Q的細(xì)線水平當(dāng)傳送帶以8m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),Q恰好靜止。重力加速度g=10m/s2,當(dāng)傳送帶以8m/s的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),求:
(1)Q與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(2)Q從A運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間。
【考點(diǎn)7 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用】
【典例7-1】(2023?濟(jì)南三模)如圖所示,傾角為α=37°的光滑斜面固定在水平地面上,物塊A和長(zhǎng)木板B疊放在斜面上,不可伸長(zhǎng)的輕繩繞過(guò)光滑定滑輪連接B與物塊C。物塊A、長(zhǎng)木板B的質(zhì)量均為m,物塊C的質(zhì)量為2m,A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8,重力加速度為g,sin37°=0.6,cs37°=0.8。將A、B、C由靜止釋放,下列說(shuō)法正確的是( )
A.輕繩拉力為2mg B.物塊A的加速度為0.2g
C.物塊C的加速度為0.76g D.物塊A與木板B間的摩擦力為0.64mg
【典例7-2】(2021秋?藍(lán)田縣期末)如圖甲所示,質(zhì)量為m=1kg的物體置于傾角為θ=37°的固定粗糙斜面上。用平行于斜面向上的推力F1=10N作用于物體上,使其能沿斜面勻速上滑,g=10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8。
(1)求物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(2)如圖乙所示,若改用平行于斜面向下的推力推力F2=5N作用于物體上,問(wèn)物體能否平衡,若不能,求其加速度a的值。
【變式7-1】(2023春?紅塔區(qū)校級(jí)期末)(多選)如圖甲所示,長(zhǎng)木板A靜止在光滑水平面上,另一質(zhì)量為2kg的物體B(可看作質(zhì)點(diǎn))以水平速度v0=3m/s滑上長(zhǎng)木板A的表面。由于A、B間存在摩擦,之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A、B的速度圖像如圖乙所示。g取10m/s2,下列說(shuō)法正確的是( )
A.長(zhǎng)木板A、物體B所受的摩擦力均與運(yùn)動(dòng)方向相反
B.A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2
C.長(zhǎng)木板A的長(zhǎng)度可能為L(zhǎng)=0.8m
D.長(zhǎng)木板A的質(zhì)量是4kg
【變式7-2】(2023秋?楊浦區(qū)校級(jí)月考)牛頓運(yùn)動(dòng)定律是力學(xué)中重要的定律,是研究經(jīng)典力學(xué)甚至物理學(xué)的基礎(chǔ),闡述了經(jīng)典力學(xué)中基本的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。牛頓運(yùn)動(dòng)定律批駁了延續(xù)兩千多年的亞里士多德等人關(guān)于力的概念的錯(cuò)誤觀點(diǎn),為確立正確的力的概念奠定了基礎(chǔ)。該定律最早科學(xué)地給出了慣性、質(zhì)量、力等經(jīng)典力學(xué)中的幾個(gè)基本概念的定性定義,為由牛頓運(yùn)動(dòng)定律建立起來(lái)的力學(xué)體系原理奠定了理論基礎(chǔ)。
(1)牛頓第一定律 牛頓第二定律的推論(選填“是”或“不是”);用牛頓第 定律來(lái)解釋質(zhì)量是物體慣性大小的量度。
(2)蹦極時(shí)人在剛開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng)的瞬間 。
A.同時(shí)獲得加速度和速度 B.加速度和速度都為零
C.立即獲得加速度,但速度仍為零 D.立即獲得速度,但加速度仍為零
(3)如圖1,在水平地面上運(yùn)動(dòng)的車(chē)廂中有一個(gè)用細(xì)線吊著的小球。其與豎直方向的夾角始終為θ,則這段時(shí)間內(nèi) 。
A.車(chē)廂一定向左運(yùn)動(dòng) B.小球一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
C.車(chē)廂的加速度大小為gcsθ D.小球的加速度大小為gtanθ
(4)一質(zhì)量為m的乘客乘坐豎直電梯上樓,其位移x與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖2所示(其中t1~t2圖線為直線)。乘客所受支持力的大小用FN表示,速度大小用v表示,重力加速度大小為g。下列判斷正確的是 。
A.0~t1時(shí)間內(nèi),v增大,F(xiàn)N<mg B.t1~t2時(shí)間內(nèi),v不變,F(xiàn)N<mg
C.t2~t3時(shí)間內(nèi),v減小,F(xiàn)N<mg D.t2~t3時(shí)間內(nèi),v增大,F(xiàn)N<mg
(5)如圖3所示,傾角θ=37°、長(zhǎng)L=3m的固定斜面,頂端有一質(zhì)量m=1kg的小物體,物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8?,F(xiàn)用大小F=5N、方向水平向左的恒力,從靜止起拉動(dòng)小物體沿斜面運(yùn)動(dòng)。取g=10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8。
①求物體的加速度a;
②求物體沿斜面運(yùn)動(dòng)到底端的時(shí)間t;
③改變水平外力F的大小,使物體以最短時(shí)間沿斜面到達(dá)底端,求最短時(shí)間t′。
1.(2023秋?渝北區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,質(zhì)量分別為M、m的物體,一起沿斜角為θ的光滑斜面從靜止開(kāi)始下滑,在下滑過(guò)程中,m受到的支持力和摩擦力分別為( )
A.mgcs2θ、mgsinθcsθB.mgsinθcsθ、mgcs2θ
C.mgsin2θ、mgsinθcsθD.mgcs2θ、mgsin2θ
2.(2022?常州模擬)如圖甲所示,A、B兩物塊在如圖乙所示的隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的外力作用下,由靜止開(kāi)始一起沿光滑水平面運(yùn)動(dòng),A、B兩物塊始終保持相對(duì)靜止,則以下說(shuō)法中正確的是( )
A.A、B兩物塊一起做往復(fù)運(yùn)動(dòng)
B.t1時(shí)刻物塊的速度最大
C.t2時(shí)刻物塊運(yùn)動(dòng)的位移最大
D.t3時(shí)刻物塊A受到的摩擦力最大
3.(2023秋?江岸區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,質(zhì)量為m的木塊放置在質(zhì)量為2m的長(zhǎng)木板上,在水平向右的拉力F的作用下,木塊和木板一起以相等的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,取最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,則( )
A.μ1=2μ2B.μ1<2μ2C.μ1≤3μ2D.μ1≥3μ2
4.(2022秋?靈壽縣校級(jí)期末)水平面上有一質(zhì)量m=2kg的小球,小球與左端固定的水平輕彈簧及上端固定的不可伸長(zhǎng)的輕繩相連,如圖所示,此時(shí)小球處于靜止?fàn)顟B(tài),輕繩與豎直方向成θ=45°角。g=10m/s2。下列說(shuō)法正確的是( )
A.此時(shí),繩上的拉力為20N
B.若剪斷輕繩,則剪斷的瞬間輕彈簧的彈力大小為20N
C.若剪斷輕繩,則剪斷的瞬間小球的加速度大小為10m/s2,方向向左
D.若剪斷彈簧,則剪斷的瞬間小球的加速度為零
5.(2023春?榆林期末)(多選)一同學(xué)將排球自O(shè)點(diǎn)墊起,排球豎直向上運(yùn)動(dòng),隨后下落回到O點(diǎn)。設(shè)排球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力大小和速度大小成正比,則該排球( )
A.上升過(guò)程和下落過(guò)程通過(guò)的路程相同 B.上升過(guò)程中做勻減速運(yùn)動(dòng)
C.上升時(shí)間小于下落時(shí)間 D.下落過(guò)程中速度的變化率始終不變
6.(2022秋?寧德期中)如圖,輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面頂端,另一端與A球相連,A、B間固定一個(gè)輕桿,B、C間由一輕質(zhì)細(xì)線連接,A、B、C三球的質(zhì)量均為m,傾角為θ的光滑斜面固定在地面上,彈簧、輕桿與細(xì)線均平行于斜面,初始系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),細(xì)線被燒斷的瞬間,C球的加速度大小為 ,A、B之間桿的拉力大小 。
7.(2023秋?永春縣校級(jí)月考)如圖所示,一足夠長(zhǎng)的傳送帶傾斜放置,傾角為θ=37°,以恒定速率v=4m/s順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。一物塊以初速度v0=12m/s從A端沖上傳送帶,若物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25,g取10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8,物塊先向上勻減速至速度為4m/s,這個(gè)過(guò)程中加速度大小為 m/s2,然后繼續(xù)向上勻減速至速度為0,這個(gè)過(guò)程的加速度大小為 m/s2。
8.(2022秋?靜安區(qū)校級(jí)期末)質(zhì)量為m的小球,用輕質(zhì)細(xì)線懸掛在車(chē)廂里。當(dāng)車(chē)廂沿水平方向作勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),繩與豎直方向的夾角為θ,則車(chē)廂的加速度a= ,繩上的張力T= 。
9.(2023秋?濰坊月考)如圖所示,長(zhǎng)L1=5m的傳送帶水平放置,并保持v=2m/s的速度順時(shí)針勻速運(yùn)動(dòng),其右端與一傾角θ=37°斜面平滑相連,斜面的長(zhǎng)度L2=4m。一小滑塊在斜面頂點(diǎn)處由靜止釋放,從A點(diǎn)進(jìn)入傳送帶,在傳送帶上運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后又返回斜面。已知滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.5,滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.2,sin37°=0.6,cs37°=0.8,重力加速度g=10m/s2,忽略滑塊經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的能量損失。求:
(1)滑塊第一次經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度大??;
(2)從滑塊第一次經(jīng)過(guò)A點(diǎn)到又返回A點(diǎn)所用時(shí)間。
10.(2023?漣源市二模)如圖甲所示,一質(zhì)量m=5kg的粗細(xì)均勻的圓木棒豎直放置,在外力作用下保持靜止?fàn)顟B(tài),下端距水平彈性地面的高度為H=5.25m,與地面相碰的物體會(huì)以原速率彈回,木棒上有一質(zhì)量為2m的彈性小環(huán)。若t=0時(shí)刻,小環(huán)從木棒上某處以豎直向上v0=4m/s的初速度向上滑動(dòng),并對(duì)小環(huán)施加豎直向上的如圖乙所示的外力F,與此同時(shí)撤去作用在木棒上的外力。當(dāng)木棒第一次與彈性地面相碰時(shí),撤去施加在小環(huán)上的外力。已知木棒與小環(huán)間的滑動(dòng)摩擦力f=1.2mg,小環(huán)可以看作質(zhì)點(diǎn),且整個(gè)過(guò)程中小環(huán)不會(huì)從木棒上端滑出,取g=10m/s2,不計(jì)空氣阻力,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,求:
(1)當(dāng)小環(huán)和木棒最初開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度的大??;
(2)木棒第一次與彈性材料碰撞時(shí)的速度的大?。?br>(3)若木棒恰好與地面第4次碰撞時(shí)彈性小環(huán)從木棒底端滑落,求小環(huán)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)距木棒下端的距離l(結(jié)果可以用分?jǐn)?shù)表示)。
11.(2023?官渡區(qū)校級(jí)開(kāi)學(xué))如圖,底座A上固定一長(zhǎng)為0.5m的直立桿,底座和桿的總質(zhì)量為0.2kg,桿上套有質(zhì)量為0.05kg的小環(huán)B,環(huán)與桿間有大小恒定的摩擦力。環(huán)以3m/s的初速度從底座向上運(yùn)動(dòng),剛好能到達(dá)桿高處,整個(gè)過(guò)程中底座始終保持靜止,重力加速度g=10m/s2。求:(結(jié)果可用根號(hào)表示)
(1)環(huán)與桿間摩擦力的大??;
(2)小環(huán)下落回到底座A時(shí)的速度大??;
(3)小環(huán)下落過(guò)程中底座對(duì)地面的壓力大小。
12.(2022秋?永州期末)一固定的斜面足夠長(zhǎng),傾角θ=37°,現(xiàn)將一質(zhì)量為M=2kg的木板輕輕放在它上面,恰好能靜止,如圖甲所示。某時(shí)刻起有一質(zhì)量為m=1kg的木塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以初速度v0=25m/s從木板下端沿斜面向上沖上木板,同時(shí)給木板施加一個(gè)沿斜面向上的拉力F=31N,如圖乙所示,使木板從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),2s時(shí)撤去拉力F。已知木板和木塊間動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.5,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。求:(sin37°=0.6,cs37°=0.8,g取10m/s2)
(1)木板與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2;
(2)木塊剛沖上木板時(shí),木塊的加速度大小a1和木板的加速度大小a2;
(3)為保證木塊不從木板的上端沖出,木板至少多長(zhǎng)。

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5 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用

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