高考冲刺物理百题精练 专题02 牛顿第二定律（力与运动）（含解析） (2).doc

2015年高考冲刺物理百题精练 专题02 牛顿第二定律（力与运动）（含解析）1如图所示，在竖直面上固定着一根光滑绝缘的圆形空心管，其圆心在o点过o点的一条水平直径及其延长线上的a、b两点固定着两个电荷其中固定于a点的为正电荷，所带的电荷量为q；固定于b点的是未知电荷在它们形成的电场中，有一个可视为质点的质量为m、带电荷量为q的小球正在空心管中做圆周运动，若已知小球以某一速度通过最低点c处时，小球恰好与空心管上、下壁均无挤压且无沿切线方向的加速度，a、b间的距离为l，abcacb30，coob，静电力常量为k。（1）确定小球和固定在b点的电荷的带电性质；（2）求固定在b点的电荷所带的电荷量；（3）求小球运动到最高点处，空心管对小球作用力。1【解析】小球在最低点c处时，由牛顿第二定律，有fmgm小球在最低点c和最高点的电势能相同对小球从c点运动到最高点的过程应用能量守恒定律得：mv2mv2mgr小球在最高点时由牛顿第二定律，有：fmgf管m解得f管6mg 方向竖直向上2 5个相同的木块紧挨着静止放在地面上，如图所示。每块木块的质量为m1kg，长l=1m。它们与地面间的动摩擦因数10.1，木块与地面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现有一质量为m2.5kg的小铅块（视为质点），以v04m/s的初速度向右滑上左边第一木块的左端，它与木块的动摩擦因数20.2。小铅块刚滑到第四块木块时，木块开始运动，求：（1）铅块刚滑到第四块木块时的速度。（2）通过计算说明为什么小铅块滑到第四块木块时，木块才开始运动。（3）小铅块停止运动后，离第一块木块的左端多远？2.【解析】 取（2）设小铅块滑上4木块经过秒和4、5木块达到共同速度，此过程小铅块、4、5木块的对地位移为和，相对位移为，4、5木块运动的加速度为 联立解得 由于说明小铅块没有离开第四块木块，最后小铅块与4、5木块达共同速度一起减速为零。 设小铅块与4、5木块达到共同速度为，一起减速的加速度大小为，减速位移为 联立得 小铅块最终离1木块左端为 联立得： 3如图所示的装置叫做阿特伍德机，是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。绳子两端的物体下落（或上升）的加速度总是小于自由落体的加速度g，同自由落体相比，下落相同的高度，所花费的时间要长，这使得实验者有足够的时间从容的观测、研究。已知物体a、b的质量相等均为m，物体c的质量为m，轻绳与轻滑轮间的摩擦不计，轻绳不可伸长且足够长，如果，求：（1） 物体b从静止开始下落一段距离的时间与其自由落体下落同样的距离所用时间的比值。（2）系统在由静止释放后的运动过程中，物体c对b的拉力。3.【解析】试题分析：（1）设物体的加速度为a,绳子中的拉力为f,对物体a：由牛顿第二定律得 对bc整体由牛顿第二定律得 解得： 物体b从静止下落 自由下落同样的距离 解得： （2）设b对c的拉力为fn物体c,由牛顿第二定律得： 解得： 由牛顿第三定律得物体c对b的拉力为 4如下图所示是某校在高考前为给高三考生加油，用横幅打出的祝福语。下面我们来研究横幅的受力情况，如右图所示，横幅的质量为m且质量分布均匀，由竖直面内的四条轻绳a、b、c、d固定在光滑的竖直墙面内，四条绳子与水平方向的夹角均为，其中绳a、b是不可伸长的钢性绳；绳c、d是弹性较好的弹性绳且对横幅的拉力恒为,重力加速度为g。（1）求绳a、b所受力的大小；（2）在一次卫生打扫除中，楼上的小明同学不慎将一质量为的抹布滑落，正好落在横幅上沿的中点位置。已知抹布的初速度为零，下落的高度为h，忽略空气阻力的影响。抹布与横幅撞击后速度变为零，且撞击时间为t，撞击过程横幅的形变极小，可忽略不计。求撞击过程中，绳a、b所受平均拉力的大小。 4.【解析】试题分析：（1）横幅在竖直方向上处于平衡态：解得：（2）抹布做自由落体运动，其碰撞前的速度：碰撞过程中与横幅有作用力f，由动量定理可得：解得：由牛顿第三定律可知抹布对横幅的冲击力横幅仍处于平衡状态：解得：5在研究摩擦力特点的实验中，将木块放在足够长的固定的水平长木板上，如图1所示。用力沿水平方向拉木块，拉力从0开始逐渐增大，分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力，并用计算机绘制出摩擦力ff随拉力f变化的图象，如图2所示。已知木块质量为0.78kg，取g=10m/s2，sin37=0.60，cos37=0.80。求：（1）木块与长木板间的动摩擦因数；（2）若木块在与水平方向成斜向右上方的恒定拉力f作用下，以a=2.0m/s2的加速度从静止开始做匀变速直线运动，如图3所示，则拉力f的大小应为多大?（3）在（2）中力作用2s后撤去拉力f，木块还能滑行多远?5.【解析】试题分析：（1）由图可知，木块所受到的滑动摩擦力ff=3.12n由 得 （2）根据牛顿运动定律，力的平衡由 代入数据解得 （3）2s末速度 撤去拉力f后 代入数据解得 6如图所示，质量分别为m、2m的物体a、b通过轻绳和不计摩擦的定滑轮相连，均处于静止状态。与水平面上固定的劲度系数为k的轻质弹簧相连，q点有一挡板，若有物体与其垂直相接会以原速率弹回，现剪断a、b之间的绳子，a开始上下往复运动，b下落至p点时以原速率水平向右运动，当b静止时，a恰好首次到达最低点，已知pq长s0，重力加速度为g，b距p点高h，且仅经过p点一次，b滑动时的动摩擦因数为，a、b均可看做质点，弹簧在弹性限度范围内，试求：(l)物体a的最大速度；(2)物体b停止的位置与p点的距离。6.【解析】试题分析：（1）a和弹簧构成的系统是是指方向的弹簧振子，剪断绳子前，弹簧处于伸长状态，形变（伸长）量为，绳子对a沿绳向上的拉力大小等于b的重力，即。对a受力分析得：，解得形变量。刚剪断绳子后，弹簧对a的弹力向下，a向下运动，弹力不断减小，根据牛顿第二定律知a的加速度不断减小；当弹簧恢复原长后，再向下运动，弹簧被压缩，弹力向上并不断增大，根据牛顿第二定律，可知a的加速度不断减小。综上可知，当a的加速度减小到零时，速度最大。此时弹簧处于压缩状态，形变（压缩）量为，有，解得形变量。由上可知，剪断绳子时和a有最大速度时弹簧的形变量相等，即这两个状态弹性势能相等，此过程中a和弹簧组成的系统机械能守恒，重力势能减少，动能增加，弹性势能不变，故有，即，解得最大速度（2）剪短绳子后，b做自由落体运动，落至水平地面后先向右做匀减速运动，碰挡板后以碰前速率弹回，继续做匀减速运动，设其在水平面上滑行的路成为s，根据动能定理：，解得。若b未碰挡板就已经静止，则b的位置与p点的距离；若b碰挡板后弹回停在p的右侧，则b的位置与p点的距离；若b碰挡板后弹回停在p的左侧，则b的位置与p点的距离。考点：动能定理、机械能守恒定律的应用，胡克定律，牛顿运动定律的应用。7如图所示，质量为m=8kg的小车停放在光滑水平面上，在小车右端施加一水平恒力f，当小车向右运动速度达到时，在小车的右端轻轻放置一质量m=2kg的小物块，经过t1=2s的时间，小物块与小车保持相对静止。已知小物块与小车间的动摩擦因数0.2，假设小车足够长，g取10ms2，求：(1)水平恒力f的大小；(2)从小物块放到车上开始经过t=4s小物块相对地面的位移；(3)整个过程中摩擦产生的热量。7.【解析】试题分析：（1）设小物块与小车保持相对静止时的速度为v，对于小物块，在t1=2s时间内，做匀加速度运动，则有：对于小车做匀加速运动，则有：联立以上各式，解得：f=8n （2）对于小物块，在开始t1=2s时间内运动的位移为：此后小物块仍做匀加速运动，加速度大小为，则有x=x1+x2联立以上各式，解得：x=13.6m（3）整个过程中只有前2s物块与小车有相对位移小车位移：相对位移：解得：q=12j8如图所示，一工件置于水平地面上，其ab段为一半径r1.0 m的光滑圆弧轨道，bc段为一长度l0.5 m的粗糙水平轨道，二者相切于b点，整个轨道位于同一竖直平面内，p点为圆弧轨道上的一个确定点一可视为质点的物块，其质量m0.2 kg，与bc间的动摩擦因数10.4。工件质量m0.8 kg，与地面间的动摩擦因数20.1。(取g10 m/s2)(1) 若工件固定，将物块由p点无初速度释放，滑至c点时恰好静止，求p、c两点间的高度差h.(2) 若将一水平恒力f作用于工件，使物块在p点与工件保持相对静止，一起向左做匀加速直线运动 求f的大小 当速度v5m/s时，使工件立刻停止运动(即不考虑减速的时间和位移)，物块飞离圆弧轨道落至bc段，求物块的落点与b点间的距离。8.【解析】试题分析：(1)(3分)物块从p点下滑经b点至c点的整个过程，根据动能定理得mgh1mgl0 代入数据得h0.2m (2)(5分)设物块的加速度大小为a，p点与圆心的连线与竖直方向间的夹角，由几何关系可得： 根据牛顿第二定律，对物块有mgtanma 对工件和物块整体有f2(mm)g(mm)a 联立式，代入数据得f8.5n (5分)设物块平抛运动的时间为t，水平位移为x1，物块落点与b点间的距离为x2，由运动学公式得： x1vt x2x1rsin 联立式，代入数据得x20.4m 考点：本题考查了牛顿第二定律、动能定理、匀变速直线运动。9如图所示，将小物体（可视为质点）置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的恒力f拉动纸板，拉力大小不同，纸板和小物体的运动情况也不同。若纸板的质量m1=0.1kg，小物体的质量m2=0.4kg，小物体与桌面右边缘的距离d=0.15m，已知各接触面间的动摩擦因数均为=0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，g取10m/s2。求：第19题图fd(1)当小物体与纸板一起运动时，桌面给纸板的摩擦力大小；(2)拉力f满足什么条件，小物体才能与纸板发生相对滑动；(3)若拉力作用0.3s时，纸板刚好从小物体下抽出，通过计算判断小物体是否会留在桌面上。9.【解析】试题分析： 当小物体与纸板一起运动时，桌面给纸板的滑动摩擦力代入数据，解得：f1=1n（2）在力f作用下，纸板和小物体一起加速运动，随力f增大，加速度增大，小物体受到的静摩擦力也增大，直到达到最大静摩擦力。小物体的加速度为两者一起运动的最大加速度根据牛顿第二定律有 解得：fm=2nf2n时小物体与纸板有相对滑动。纸板抽出前，小物体在滑动摩擦力作用下做加速运动，加速度为，0.3s离开纸板时通过的距离=0.09m；速度0.6m/s。纸板抽出后，小物体在桌面上受滑动摩擦力作用做匀减速运动，加速度大小也为a2，小物体减速运动可能的最大距离为，则小物体在桌面上可能运动的总距离因此小物体不会留在桌面上。考点：本题考查了牛顿第二定律、匀变速直线运动。10如图是利用传送带装运煤块的示意图。其中，传送带的从动轮与主动轮圆心之间的距离为s=3m，传送