物理一轮复习：相互作用与牛顿运动定律（附答案解析）

1、第第 贞共50员到一个沿斜面向上的拉力F作川，拉力F随物块从初始位置第一次沿斜面向上的位移x 变化的关系如图乙所示，随后不再施加外力作用，物块与固定挡板碰撞前后速率不变，不计空气阻力。己知物块与斜面之间的动摩擦因数n=0.5, sin37 =0.6, cos37 =0.8,重力加速度g取10m/s2o求：（1）物块在上滑过程中的最大速度的大小：（II算结果可保留报式）（2）物块沿斜面上滑的最大位移的大小和物块在斜面上运动的总路程。【考点】匀变速直线运动的位移与时间的关系；牛顿第二定律.【专题】计算题：定量思想：推理法；动能定理的应用专题：推理能力.【分析】（1）根据分析可知当加速度力零时速度最

2、大，求出此时的拉力大小，在F-x图 像中，图像与横轴所围面积表示拉力做功，在达到速度最大速度的过程中，根据动能定 理求得获得最大速度；（2）结合图像利用动能定理可以求出最大位移，撤去外力后，由于重力沿斜面向下的分 力大于滑动摩擦力，故物体最终停止在挡板位置，在整个运动过程中，根据动能定理求 得通过的位移。【解答】解：（1）由题意知，当物块的加速度等于零时，速度最大，上滑过程对物块受力分析可知，当加速度等于零时，有F=mgsin37 +pmgcos37。代入数据可得F=10N由乙图可得F=20- 10 x当F=10N时，可得x=lm在拉力作用下根据动能定理可得：VF-Vf-WG=-mv2-02其

3、中VF=yX （20+10）x 1J=15JWf=nmgxcos37 =0.5 X1X10X 1XO.8J=4JWG=mgxsin37 = 1 X 10X 1 X0.6J=6J联立解得v=5/ioni/s（2）设物块沿斜面上滑的最大位移为xm，根据动能定理得Wf - mgxmsin37 - pmgxn）cos37 =0由F-x图像与x轴的面积表示力F做的功可知Wf=20X2_j=20J联立代入数据可得xm=2m撤去外力后，因为mgsin37 nmgcos37，所以物块最后停在斜面底端，在整个过程 中，根据动能定理可得：Wf - nmgcos37s=0 - 0解得s=5m答：（1）物块在上滑过程

4、中的最大速度的大小为/lOin/s；（2）物块沿斜面上滑的最大位移的大小为2ni，物块在斜面上运动的总路程为5m。 【点评】在利用F-x图像时，要注意此时图像与x轴的面积表示力F做的功，利用好动 能定理即可求得。（2021-丹阳市校级模拟）如图所示，质量mi = 2000kg的货物放在质量为m2=4000kg, 长力l=6m的货车车厢中央，货物可视力质点，货物与车厢之间的动摩擦因数己知货车紧急制动吋获得的制动阻力f-48000N, g取10m/s2。（1）若货车从静止开始启动，力防止货物与车厢相对滑动，求货车启动时的最大加速度:（2）若货车以v0=20m/s行驶，突然紧急制动，求货物与车厢前端

5、相撞前货物的速度大 小：（3若货车以v0=20m/s行驶，为防止货物与车厢前端相撞，求货车减速的最大加速度。【考点】匀变速fl线运动规律的综合运用；牛顿第二定律.【专题】直线运动规律专题：牛顿运动定律综合专题；理解能力：推理能力；分析综合 能力.【分析】（丨）最大加速度对应货物与车厢间达到最大静摩擦力（等于滑动摩擦力）：（2）货物和货车相对运动，用牛顿第二定律和匀变速运动规律分別处理；第第50页共50页第第50页共50页（3）货物和货车不相撞的条件是货物恰好停在车厢前端。【解答】解：（1）设货物最大加速度为ah货物达到最大加速度吋，货物与车廂间达到最大静摩擦力（等于滑动摩擦力），由牛顿第二定律

6、：nmig=miaiai = ng=0.4X 10m/s2=4m/s2（2）货车突然紧急制动做匀减速直线运动，设货车加速度为a2，由牛顿第二定律：f- Hmig=m2 32a2=10m/s2货物与车厢前端相撞前货车位移：X2 = vot - 12t22货物与车厢前端相撞前做匀减速直线运动，位移：X1=V0t-llt22二者位移满足：X2-X|=l2代入数据解得：t=ls故货物与车厢前端相撞前速度：V=vo - ait= （20 -4X1） m/s=16 m/s（3）货物从开始滑动到停止做匀减速运动，位移为X| : v2=2aiXI2X4XI2X4则货车从开始刹车到停止运动通过的位移为x2 : v2=2amx2,二者位移满足：xi -X2 =12代入数据解得：am=-4n/s2=4.25m/s247答：（1）若货车从静止开始启动，为防止货物与车厢相对滑动，货车启动时的最大加速度为4m/s2（2）若货车以vo=2Om/s行驶，突然紧急制动，求货物与车厢前端相撞前货物的速 度大小为16m/s（3）若货车以v0=20m/s行驶，为防止货物与车厢前