【配套K12】江苏省2019版高中物理学业水平测试复习 专题一 牛顿运动定律综合应用(二)冲A集训

牛顿运动定律综合应用(二) 1．(2018·徐州学测模拟)如图1所示，
图1
小明坐在雪橇上，妈妈拉着雪橇在水平雪面上从静止开始做匀加速直线运动，通过的位移L ＝9 m．已知小明与雪橇的总质量m＝60 kg，妈妈对雪橇的拉力F＝400 N、与水平面夹角θ＝37°，雪橇与雪地之间的摩擦力F f＝200 N，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.则在这个过程中，求：
(1)拉力F所做的功W F；
(2)雪橇运动的加速度大小a；
(3)雪橇运动的时间t.
2．(2018·扬州学测模拟)如图2甲所示，质量m＝4 kg的物体静止于水平面上，所受拉力大小F＝20 N，方向与水平面成θ＝37°角斜向上．物体从静止开始沿水平面做匀加速直线运动，其v－t图象如图乙所示，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
图2
(1)物体运动的加速度大小；
(2)物体与水平面间的动摩擦因数；
(3)经过10 s时间拉力F对物体所做的功．
3．(2018·淮安学测模拟)如图3所示，倾角θ＝37°的粗糙斜面的底端A与水平传送带相接触，传送带正以v＝4 m/s的速度顺时针匀速转动，质量为2 kg的物体(可视为质点)从斜面上O处由静止下滑，经过时间1.5 s滑到斜面底端A.已知O、A之间距离L OA＝4.5 m，传送带两端A、B间的距离L AB＝10 m，物体与传送带间的动摩擦因数μ2＝0.5，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2.不计物体经过A时的动能损失．
图3
(1)求物体沿斜面下滑的加速度大小；
(2)求物体与斜面间的动摩擦因数μ1；
(3)物体在传送带上向左运动时是否会从B端滑出？如果滑出，求离开B点时的速度大小？如果不滑出，求物体返回到A点时的速度大小．
4．(2018·南通中学学测模拟)如图4甲所示，固定光滑细杆与水平地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环从杆底开始在沿杆方向向上的推力F作用下向上运动.0～2 s内推力的大小为5.0 N,2～4 s内推力的大小变为5.5 N，小环运动的速度随时间变化规律如图乙所示，g取10 m/s2.求：
图4
(1)小环在加速运动时的加速度a 的大小；
(2)小环的质量m ；
(3)第4秒末撤去F ，求小环到达最高点时离地面的高度．
答案精析
1．(1)2 880 J (2)2 m/s 2
(3)3 s
解析 (1)由W F ＝FL cos θ
代入数据解得W F ＝2 880 J
(2)根据牛顿第二定律有ma ＝F cos θ－F f
代入数据解得a ＝2 m/s 2
(3)由L ＝12
at 2代入数据解得t ＝3 s 2．(1)0.5 m/s 2 (2)0.5 (3)400 J
解析 (1)根据物体运动的v －t 图象，可得物体的加速度 a ＝Δv Δt ＝24
m/s 2＝0.5 m/s 2 (2)物体受力如图所示，
根据牛顿第二定律得：F cos 37°－F f ＝ma
F sin 37°＋F N ＝mg
又F f ＝μF N
由以上三式可解得：μ＝0.5
(3)根据运动学公式可得：经过10 s 时间物体的位移大小为x ＝12at 2＝12
×0.5×102 m ＝25 m 故W ＝Fx cos 37°＝20×25×0.8 J＝400 J.
3．(1)4 m/s 2
(2)0.25 (3)不会从B 点滑出 4 m/s
解析 (1)由运动学公式知L OA ＝12
at 2，a ＝4 m/s 2 (2)由牛顿第二定律得mg sin θ－μ1mg cos θ＝ma
解得μ1＝0.25
(3)v A ＝at ＝6 m/s ，a 2＝μ2g ＝5 m/s 2 物体从A 点向左运动的距离x ＝v A 2
2a 2
＝3.6 m<10 m ，不会从B 点滑出． 物体向右返回，加速到相对传送带静止所需距离
x ′＝v 2
2a 2
＝1.6 m<x 物体返回到A 点时的速度v A ′＝v ＝4 m/s
4．(1)0.5 m/s 2
(2)1 kg (3)2.7 m
解析 (1)由题图可知a ＝Δv Δt
＝0.5 m/s 2 (2)0～2 s ：F 1＝mg sin α
2～4 s ：F 2－mg sin α＝ma
解得m ＝1 kg ，α＝30°
(3)撤去F 后，对小环：mg sin α＝ma ′ a ′＝5 m/s 2
0～2 s ：x 1＝v 1t 1＝2 m
2～4 s ：x 2＝12
(v 1＋v 2)t 2＝3 m 4 s 以后：x 3＝v 222a ′
＝0.4 m 环上升的总高度：h ＝(x 1＋x 2＋x 3)sin 30°＝2.7 m。