2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练专题3.21与力的分解相关的牛顿运动定律问题含解析.pdf
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1、专题 3.21 与力的分解相关的牛顿运动定律问题专题 3.21 与力的分解相关的牛顿运动定律问题 一选择题一选择题 1 (2019 河南名校联盟尖子生调研)1 (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 ,OB 水平,开始时箱子处于静止。则下列说法不正确的是( ) A若使箱子向右水平加速运动,则绳 1、2 的张力均增大 B若使箱子向右水平加速运动,则绳 1 的张力不变、绳 2 的张力增大 C若使箱子竖直向上加速运动,则绳 1、2 的张力均增大 D若使箱子竖直向上加速运动,则绳 1 的张力增
2、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【参考答案】AD 2. (2019 福建莆田二模)2. (2019 福建莆田二模)如图,装有水的杯子从倾角 =53的斜面上滑下,当水面稳定时,水面与水平 面的夹角 =16取重力加速度g=10m/s2,sin53=0.8,sin16=0.28,
3、则( ) A.杯子下滑的加速度大小为 B. 杯子下滑的加速度大小为 C. 杯子与斜面之间的动摩擦因数为 D. 杯子与斜面之间的动摩擦因数为 【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: Mgsin-Mgcos=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: Ncos=mgcos,mgsin-Nsin=ma 联立以上式子得:a=3.5m/s2,=0.75,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
4、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)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 60,使飞行器恰恰与水平方向成 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( ) A加速时动力的大小等于m
5、g B加速时加速度的大小为 g C减速时动力的大小等于mg 2 3 D减速飞行时间t后速度为零 【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 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 mg3 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=mg,选项 C
6、正确;加速 2 3 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 2 4.(2018 石家庄一模)4.(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t1t2等于( ) A11 B21 C1 D222 【参考答案】.
7、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,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, 1 2 d g mgsin60=ma2, 解得a2=g/2; 光滑杆CB=d sin60=d/2, 由匀变速直线运动规律,d/2=333 1 2 a2t22, 解得t2=。t1t2=2=1,选项 C 正确。2 d g d g 2 d g 2 【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
8、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。 二计算题二计算题 1.(10 分) (2019 天津部分学校期末联考)1.(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 =37的固定斜面上滑。 已知滑块与斜面间的动摩擦因数为 0.5,设斜面足够长。(g=10m/s2,sin37=0.6,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mgsin+mgcos=
9、ma1 解得a1=gsin+gcos 代入数据得a1=10m/s2 根据速度位移公式v02=2as 解得s= 2 0 2 v a 代入数据得s=5.0m (2)根据牛顿第二定律,下滑的加速度为mgsin-mgcos=ma2 解得a2=gsin-gcos 代入数据得a2=2m/s2 根据速度位移公式 2 2 2va s 解得 2 2va s 代入数据得v 2 5 m/s 2(12 分)(2019 河南天一大联考 6)2(12 分)(2019 河南天一大联考 6) 一质量为 m0.1kg 的滑块 (可视为质点) 从倾角为 37、 长为 L6m 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
10、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, 则滑块在斜面上上滑的时间为 已知重力加速度g取10m/s2, sin370.6, cos370.8,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 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 ,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(sincos)ma1 滑块上滑时 mg(sin+cos)ma2 由题意有 va2ta1t 联立解得:0.25 则滑块在斜面上下滑时的加速度 a14m/s2,滑块上滑时的
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