牛顿运动定律---木块

1、牛顿运动定律的运用-滑块、滑板模型6.如图5所示，在光滑水平地面上，水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车质量为M，木块质量为m，加速度大小为a，木块和小车之间的动摩擦因数为，则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是()图5Amg B.C(Mm)g Dma解析：选BDm与M无相对滑动，故a相同。对m、M整体F(Mm)·a，故a，m与整体加速度相同也为a，对m：Ffma，即Ff，又由牛顿第二定律隔离m，Ffma，故B、D正确。3质量为40 kg的物体静止在水平的桌面上，当在400 N的水平力作用下由静止开始经过16 m的距离时，速度大小为16 m/s，求物体受到的阻力大

2、小。解析：由运动学公式得 vv2ax，v00则有a m/s28 m/s2由牛顿第二定律得F合ma40×8 N320 N。对物体进行受力分析如图所示，竖直方向物体受到重力mg和支持力N一对平衡力作用，水平方向物体受到拉力F和摩擦力f作用，有FfF合，所以fFF合400 N320 N80 N。16.B已知质量为优的木块在大小为T的水平拉力作用下沿粗糙水平地面做匀加速直线运动,加速度为a,则木块与地面之间的动摩擦因数为=_;若在木块上再施加一个与水平拉力T在同一竖直平面内的推力,而不改变木块加速度的大小和方向,则此推力与水平拉力T的夹角为=_.答案:;(点拨:木块受力分析:T-mg=ma得

3、.设再施加的力与水平拉力T的夹角为.则要使a=a则Fcos=Fsin.即tan=1/.得)3.如图所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦。现用水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平面的运动情况为() A物块先向左运动，再向右运动B物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动C木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动D木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零解析：根据受力分析可知，当撤掉拉力后，木板向右做减速运动，物块向右做加速运动，直到两者速度相等后，一起做匀速运动。答案：BC7(2012·

4、;南通调研如图7所示，长木板放置在水平面上，一小物块置于长木板的中央，长木板和物块的质量均为m，物块与木板间的动摩擦因数为，木板与水平面间动摩擦因数为，已知最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g。现对物块施加一水平向右的拉力F，则木板加速度大小a可能是()图7Aag BaCa Da解析：选CD若水平拉力F较小，物块与长木板间没有发生相对滑动，则有F·2mg2ma，a，D正确；若F较大，物块相对于长木板发生相对滑动，则有：mg·2mgma，解得木板加速度大小a，且此加速度是木板运动的最大加速度。C正确，A、B错误。14、如图所示，质量m1 kg的匀质木板长L0.24

5、 m，放在离桌右边缘x1 m处，木板与桌面间的动摩擦因数为0.4。(sin 37°0.6，cos 37°0.8，取g10 m/s2)(1)当对木板施加F6 N的水平向右的拉力作用时，木板运动的加速度多大？(2)0.5 s内木板滑行的距离多大？(3)用F10 N，与水平方向成37°角斜向右下方的推力至少作用多长时间，就能使木板滑离桌面？(木板重心到达桌边缘时，木板恰好滑离桌面)解析(1)由牛顿第二定律知Ffma，即FNFmgma，得加速度a m/s22 m/s2。(2)滑行距离xat2×2×0.52 m0.25 m。(3)撤去推力后，木板重心恰能

6、减速滑行至桌边缘时，力F作用时间最短。由牛顿第二定律知Fcos f1ma1，得a1 m/s21.6 m/s2，撤去推力F后，f2mgma2，得a2g4 m/s2。设力F作用的时间为t1在桌面上滑动的总位移x1a1tx1.12 m，解得t11 s。答案(1)2 m/s2(2)0.25 m(3)1 s15、如图示，木板长L1.6 m，质量m4.0 kg，上表面光滑，下表面与地面间的动摩擦因数为0.4。质量m1.0 kg的小滑块(视为质点)放在木板的右端，开始时木板与小滑块均处于静止状态，现给木板以向右的初速度，取g10 m/s2，求： (1)木板所受摩擦力的大小；(2)使小滑块不从木板上掉下来，木

7、板初速度的最大值。解析：(1)木板对地面的压力大小：F(mm)g木板所受摩擦力fF20 N。(2)木板的加速度大小a5 m/s2木板上表面光滑，小滑块静止不动，只要木板位移小于木板的长度，小滑块就不会掉下来，由v2ax知v04 m/s。答案：(1)20 N(2)4 m/s12(2012·九江市七校联考)如图12所示，一长木板质量为M4 kg，木板与地面的动摩擦因数10.2，质量为m2 kg的小滑块放在木板的右端，小滑块与木板间的动摩擦因数20.4。开始时木板与滑块都处于静止状态，木板的右端与右侧竖直墙壁的距离L2.7 m。现给木板以水平向右的初速度v06 m/s使木板向右运动，设木板

8、与墙壁碰撞时间极短，且碰后以原速率弹回，取g10 m/s2，求：(1)木板与墙壁碰撞时，木板和滑块的瞬时速度各是多大？(2)木板与墙壁碰撞后，经过多长时间小滑块停在木板上？图12解析：(1)木板获得初速度后，与小滑块发生相对滑动，木板向右做匀减速运动，小滑块向右做匀加速运动，加速度大小分别为：am2g4 m/s2aM5 m/s2设木板与墙碰撞时，木板的速度为vM，小滑块的速度为vm，根据运动学公式有：vv2aML解得vM3 m/st10.6 svmamt2.4 m/s(2)设木板反弹后，小滑块与木板达到共同速度所需时间为t2，共同速度为v，以水平向左为正方向，对木板有vvMaMt2对滑块有vv

9、mamt2代入公式有35t22.44t2解得t20.6 s答案：(1)3 m/s2.4 m/s(2)0.6 s6.如图7所示，光滑水平面上静止放着长L4 m，质量为M3 kg的木板(厚度不计)，一个质量为m1 kg的小物体放在木板的最右端，m和M之间的动摩擦因数0.1，今对木板施加一水平向右的拉力F，(g取10 m/s2)图7(1)为使两者保持相对静止，F不能超过多少？(2)如果F10 N，求小物体离开木板时的速度？解析：(1)要保持两者相对静止，两者之间的摩擦力不能超过最大静摩擦力，故最大加速度ag1 m/s2由牛顿第二定律对整体有Fm(mM)a4 N(2)当F10 N>4 N时，两者

10、发生相对滑动对小物体：a1g1 m/s2对木板：F合FmgMa2代入数据解得a23 m/s2由位移关系有：La2t2a1t2代入数据解得t2 s则小物块的速度v1a1t2 m/s。答案：(1)4 N(2)2 m/s14(12分)(2012·湖北黄冈期末)如图16甲所示，质量m2 kg的物体在水平面上向右做直线运动。过a点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时，选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得vt图象如图乙所示。取重力加速度g10 m/s2。求：(1)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数；(2)10 s末物体离a点的距离。图16解析：(1)设物体向

11、右做匀减速直线运动的加速度为a1，则由vt图得a12 m/s2根据牛顿第二定律，有Fmgma1设物体向左做匀加速直线运动的加速度为a2，则由vt图得a21 m/s2根据牛顿第二定律，有Fmgma2解得：F3 N0.05(2)设10 s末物体离a点的距离为d，d应为vt图与横轴所围的面积，则：d×4×8 m×6×6 m2 m，负号表示物体在a点以左。答案：(1)3 N0.05(2)在a点左侧，离a点2 m16(14分)静止在水平面上的A、B两个物体通过一根拉直的轻绳相连，如图18所示，轻绳长L1 m，承受的最大拉力为8 N，A的质量m12 kg，B的质量m

12、28 kg，A、B与水平面间的动摩擦因数0.2，现用一逐渐增大的水平力F作用在B上，使A、B向右运动，当F增大到某一值时，轻绳刚好被拉断(g10 m/s2)。图18(1)求绳刚被拉断时F的大小；(2)若绳刚被拉断时，A、B的速度为2 m/s，保持此时的F大小不变，当A静止时，A、B间的距离为多少？解析：(1)设绳刚要被拉断时产生的拉力为FT，根据牛顿第二定律，对A物体有FTm1gm1a代入数值得a2 m/s2对A、B整体有F(m1m2)g(m1m2)a代入数值得F40 N。(2)设绳断后，A的加速度为a1，B的加速度为a2，则a12 m/s2a23 m/s2A停下来的时间为t，则t1 sA的位

13、移为x1，则x11 mB的位移为x2，则x2vta2t23.5 mA刚静止时，A、B间距离为xx2Lx13.5 m。答案：(1)40 N(2)3.5 m一质量m2.0 kg的小物块以一定的初速度冲上一倾角为37°足够长的斜面，某同学利用传感器测出了小物块从一开始冲上斜面到往后上滑过程中多个时刻的瞬时速度，并用计算机作出了小物块上滑过程的速度时间图线，如图328所示(取sin 37°0.6，cos 37°0.8，g10 m/s2)求：(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小；(2)小物块与斜面间的动摩擦因数；(3)小物块所到达斜面最高点与斜面底端距离.解析(1)由小物

14、块上滑过程的速度时间图线，可得小物块冲上斜面过程中加速度为a m/s28 m/s2加速度大小为8 m/s2.(2)对小物块进行受力分析如图，有mgsin 37°FfmaFNmgcos 37°0FfFN代入数据解得0.25.(3)由图象知距离为：s·t×1.0 m4.0 m.答案(1)8 m/s2(2)0.25(3)4.0 m11.(2010安徽理综)质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的vt图象如图1所示。g取10 m/s2，求：(1)物体与水平面间的运动摩擦系数； (2)水平推力的大小；（3）010s内物体

15、运动位移的大小。5(2011·山东卷，24)如图3216所示，在高出水平地面h1.8 m的光滑平台上放置一质量M2 kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A，其右段长度l10.2 m且表面光滑，左段表面粗糙在A最右端放有可视为质点的物块B，其质量m1 kg，B与A左段间动摩擦因数0.4.开始时二者均静止，现对A施加F20 N水平向右的恒力，待B脱离A(A尚未露出平台)后，将A取走B离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离x1.2 m(取g10 m/s2)求：图3216(1)B离开平台时的速度vB.(2)B从开始运动到刚脱离A时，B运动的时间tB和位移xB.(3)A左段的长度l2.解析(

16、1)设物块B平抛运动的时间为t，由运动学知识可得hgt2xvBt联立式，代入数据得vB2 m/s(2)设B的加速度为aB，由牛顿第二定律和运动学的知识得mgmaBvBaBtBxBaBt联立式，代入数据得tB0.5 sxB0.5 m(3)设B刚开始运动时A的速度为v1，由动能定理得Fl1Mv设B运动后A的加速度为aA，由牛顿第二定律和运动学的知识得FmgMaAl2xBv1tBaAt联立式，代入数据得l21.5 m答案(1)2 m/s(2)0.5 s0.5 m(3)1.5 m17（2013高考上海物理第31题）(12分)如图，质量为M、长为L、高为h的矩形滑块置于水平地面上，滑块与地面间动摩擦因数

17、为；滑块上表面光滑，其右端放置一个质量为m的小球。用水平外力击打滑块左端，使其在极短时间内获得向右的速度v0，经过一段时间后小球落地。求小球落地时距滑块左端的水平距离。18、(2013高考江苏物理第14题)（16分）如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。 若砝码和纸板的质量分别为和，各接触面间的动摩擦因数均为。 重力加速度为g。 （1）当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小；（2）要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小；（3）本实验中， =0.5kg， =0.1kg， =0.2，砝码与纸板左端的

18、距离d=0.1m，取g=10m/s2。 若砝码移动的距离超过=0.002m，人眼就能感知。 为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大？19. （2013高考天津理综物理第10题）(16分）质量为m=4kg的小物块静止于水平地面上的A点，现用F=10N的水平恒力拉动物块一段时间后撤去，物块继续滑动一段位移停在B点，A、B两点相距x=20m，物块与地面间的动摩擦因数=0.2,g取10m/s2,，求：(l）物块在力F作用过程发生位移xl的大小：(2）撤去力F后物块继续滑动的时间t。16. （2013全国新课标理综II第25题）（18分）一长木板在水平面上运动，在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到

19、木板上，以后木板运动的速度-时间图象如图所示。已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上，取重力加速度的大小g=10m/s2，求：（1）物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数。（2）从t=0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小。（2012·安徽理综）如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一竖直向下的恒力F，则A. 物块可能匀速下滑B. 物块仍以加速度a匀加速下滑C. 物块将以大于a的加速度匀加速下滑D. 物块将以小于a的加速度匀加速下滑3.（2012

20、·海南物理）根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是12物体以12 m/s的初速度从斜面底端冲上倾角为37°的斜坡，已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.25，g取10 m/s2，求：(sin 37°0.6，cos 37°0.8)(1)物体沿斜面上滑的最大位移；(2)物体再滑到斜面底端时的速度大小；(3)物体在斜面上运动的时间。解析：(1)由牛顿第二定律求得物体上滑时的加速度大小a1gsin 37°gcos 37°8 m/s2故上滑的最大位移x9 m。(2)物体下滑时的加速度大小a2gsin 37°gcos 37°4 m/s

21、2物体到达斜面底端时的速度v6 m/s8.49 m/s。(3)t(1.51.5)s3.62 s。答案：(1)9 m(2)8.49 m/s(或6 m/s)(3)3.62 s或1.5(1)s13已知一质量m1 kg的物体在倾角37°的斜面上恰能匀速下滑，当对该物体施加一个沿斜面向上的推力F时，物体恰能匀速上滑。(取g10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8)(1)物体与斜面间的动摩擦因数是多大？(2)求推力F的大小。解析：(1)当物体沿斜面匀速下滑时，对物体进行受力分析如图甲所示，由力的平衡可知：mgsin f其中fmgcos 解得：0.75。(2)当物体沿斜面匀速上滑时，对物体进行受力分析如图乙所示，由力的平衡可知：mgsin mgcos F解得F12 N。答案：(1)0.75(2)12 N3.如图甲所示,质量为1.0 kg的物体置于固定斜面上,斜面的倾角=30°,对物体施以平行于