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专题五 牛顿运动定律的应用(三、弹簧,包括瞬时加速度问题)

专题五 牛顿运动定律的应用(三、弹簧,包括瞬时加速度问题)
专题五 牛顿运动定律的应用(三、弹簧,包括瞬时加速度问题)

专题五 牛顿运动定律的应用(三、弹簧,包括瞬时加速度问

题)

【达标指要】

1.掌握弹簧弹力和刚体弹力特点,会求任意时刻的力与加速度;

2.掌握弹簧弹力的特点,能合理应用牛顿运动定律解决有关弹簧问题,会讨论有弹簧的情况下力和加速度的变化,会讨论有弹簧的情况下物体的运动情况.

【名题精析】

例1:如图3-5-1所示,一根轻质弹簧上端固定,下端挂一质量为M 的平托盘,在盘中有一质量为m 的物体,当盘静止时,弹簧的长度比自然长度伸长了L ,现向下拉盘使弹簧再伸长ΔL 后停止,然后松手,设弹簧总处于弹性限度内,则刚松开手时,盘对物体的支持力大小等于多少?

分析与解:松手后,求支持力.研究m ,受力情况与运动情况分析如图3-5-2所示,则

1

F

N m g m a N m g m a

=-=?=

+∑. 求支持力也就是求加速度,而m 与M 的加速度相同,所

以我们可以研究整体,受力情况与运动情况分析如图3-5-3所示,其中弹簧弹力变化需要形变发生变化,形变发生变化需要时间,在瞬间还可认为没变,形变量为L L +?

所以,2()()()F k L L m M g m M a =+?-+=+∑ 将开始平衡时的条件()m M g kL +=代入,得

/a g L L =?, (1)L N m g m a m g L ?=+=+

例2:质量为3m 的箱子C ,顶部悬挂质量为2m 的小球B ,小球B

的下方通过一轻弹簧与质量仍为m 的小球A 相连,箱子C 用轻绳O 1O 2悬于天花板上而处于平衡状态,如图3-5-4所示.现剪断轻绳O 1O 2,在剪断轻绳的瞬间,小球A 、B 和箱子C 的加速度分别为多少?

分析与解:研究A 球,受到重力和弹簧的弹力作用,因为弹簧弹力的大小与弹簧的形变有关,形变需要时间,在瞬间(一个相当短的时间),可以认为弹簧弹力没变,大小等于A 物体的重力mg .所以,A 球的加速度为零.

图3-5-1

C

3-5-4

mg N a )g f a 图3-5-2

图3-5-3

研究B 球,受到重力、弹簧的弹力(瞬间大小仍为mg ),但绳子中的拉力在瞬间发生变化了.绳中是否有弹力,有的话变为多少?不清楚.

所以,我们可以假设没有拉力,B 的受力情况与运动情况分析如图3-5-5所示, 则22 1.5B B B F m g F m a a g =+=?=∑ 而C 只受到重力,所以C a g =

C B a a <,所以假设不成立,绳子将拉紧,B 、C 的加速度相同.

研究B 、C ,受力情况与运动情况分析如图3-5-6所示, 则23(23) 1.2BC B C BC F m g m g F m m a a g =++=+?=∑

例3:两个质量不计的弹簧将一金属块支在箱子的上顶板与下底板之间,箱只能沿竖直方向运动,如图3-5-7所示.两弹簧原长均为0.80m ,

劲度系数均为60N/m .当箱以a =2.0m/s 2

的加速度匀减速上升时,上弹簧的长度为0.70m ,下弹簧的长度为0.60m .现若上顶板弹力是下底板弹力的四分之一,试判断箱的运动情况.(g =10m/s 2)

分析与解:设原长l =0.80m ,l 1=0.70m ,l 2=0.60m

当箱以a =2.0m/s 2的加速度匀减速上升时,研究箱受力情况与运动情况分析如图3-5-8所示,

则()()0.75kg F m g k l l k l l m a m =+---=?=∑12

当上顶板弹力是下底板弹力的四分之一,研究箱,由于题目中讲的是弹力,不知是拉力还是压力,所以,要分情况讨论,设上弹簧的长为l 3,下弹簧的长度为l 4,则l 3+ l 4= l 1+ l 2=1.30m (1)假设上弹簧拉长,下弹簧压缩,则依题意有

43()4()k l l k l l -=-? l 3=0.90m ,l 4=0.40m (假设成立)

箱子的加速度为2

14311()()30m /s F k l l k l l m g m a a =-+--=?=∑

(2)假设上弹簧拉长,下弹簧拉长,则依题意不可能 (3)假设上弹簧压缩,下弹簧拉长,则依题意有

43()4()k l l k l l -=-? l 3=0.90m ,l 4=0.40m (假设不成立)

(4)假设上弹簧压缩,下弹簧压缩,则依题意有

2mg

F a B

3-5-5

2mg +3mg

F a BC

B 、

C 图

3-5-6

3-5-7

mg F 1 F 2

a 图3-5-8

43()4()k l l k l l -=-? l 3=0.76m ,l 4=0.56m (假设成立)

箱子的加速度为214322()() 4.4m /s F k l l k l l m g m a a =----=?=∑

所以,箱子可能的运动是:箱子向上加速或者是向下减速,加速度的大小为2130m/s a =或者22 4.4m/s a =.

例4:如图3-5-9所示,物体A 静止在台秤的秤盘B 上,A 的质量m A =10.5kg ,B 的质量m B =1.5kg ,弹簧的质量忽略不计,弹簧的劲度系数k =800N/m .现给A 施加一个竖直向上的力F ,使它向上做匀加速直线运动,已知力F 在t =0.2s 内是变力,在0.2s 后是恒力.求此过程中F

的最大值与最小值(g =10m/s 2

).

分析与解:研究A 、B 整体,受力情况与运动情况分析如图3-5-10(甲)所示,则1()()(1)A B A B F F kx m m g m m a =+-+=+∑ 由(1)式可知,当向上运动时,x 减小,F 增加 再研究A 物体,受力情况与运动情况分析如图3-5-10(乙)所示,

则1(2)A A F F N m g m a =+-=∑

由(2)式可知,随着F 的增加(x 减小),N 减小,当N 减小到零后(N 保持为零,不会小于零),F 就不变了.

所以,开始时,x 最大,F 最小,最后,支持力等于零时,x 最小,F 最大.

研究整体,不加F 时,加速度为零,则由(1)式得

11()01210/8000.15m A B F

kx m m g x =-+=?=?=∑

研究脱离时的B 盘,此时F 最大,受力情况与运动情况分析如图3-5-10(丙)所示, 则12(3)B B F kx m g m a =-=∑

且2

121(4)2

x x at -=

解(3)(4)式得 20.03m x =,a =6m/s 2, 将N =0、a =6m/s 2代入(2),则得F 的最大值

()10.516168N m A F m g a =+=?=

研究 t =0时,(1)式中x 即为x 1,此时,F 为最小值

min 1()()12168000.1572N A B F m m g a kx =++-=?-?=

图3-5-9

a m B g f

a 图3-5-10

【思路点拨】

一般产生弹力的物体可分为两类,一类是弹簧(尤其是软件包弹簧)它的形变发生改变的过程需时较长.在瞬间(时间很短)内形变量可认为是不变的;另一类是钢丝(包括细丝)等属于刚体,它的形变发生改变过程极短(比瞬间还短),在极短的时间内弹力能发生很大的变化.所以,遇到研究弹力变化的问题时,先要把研究的对象等效为软弹簧模型或刚体模型,然后再进行分析计算.

在名题精析例1中,松手的瞬间,弹簧中的弹力变化很小,所以被忽略了,而盘与物体间的弹力变化较大,不能被忽略.例2中,同样如此,弹簧中的弹力变化被忽略了,但绳中弹力的变化是要考虑的,在例1、例2中我们求出了瞬时力和瞬时加速度.在例3中,我们知道弹簧中的弹力可能拉力,也可能是压力,题中没说清的话,就要讨论,这样才不至于漏解,同时值得注意的是,在例3中,2根弹簧的实际长度之间是有关系的,这个关系也经常要用到.在例4中,结合弹簧弹力特点,讨论了物体运动过程中物理量(力)的变化问题,从而找出了临界值,求出了最大值与最小值.

【益智演练】

1.静止在光滑水平面上的物体受到水平恒定拉力F 作用,则下列说法正确的是( )

A .F 刚作用的瞬间,物体立即获得速度和加速度

B .F 刚作用的瞬间,物体立即获得加速度,但速度仍为零

C .经过一段时间,物体速度增加,加速度也增加

D .当撤去外力F 时,加速度立即变为零,物体做匀速直线运动 2.如图3-5-11所示,质量为M 的框架放在水平地面上,一轻质弹簧上端固定在框架上,一端栓着一个质量为m 的小球,小球上下振动时,框架始终没有跳起,当框架对地面压力为零的瞬间,小球的加速度大小为( )

A .g

B .(M-m )g/m

C .0

D .(M+m )g/m

3.如图3-5-12所示,倾角为30°的光滑杆上套有一个小球和两根轻质弹簧a 、b ,两弹簧的一端各与小球相连,另一端分别用销钉M 、N 固定于杆上,小球处于静止状态,设拔去销钉M 瞬间,小球的加速度大小为6m/s 2,若不拔去销钉M ,而拔去销钉N 瞬间,小球的加速度是(g 取10m/s 2)( ) A .11m/s 2,沿杆向上 B .11m/s 2

,沿杆向下

C .1m/s 2

, 沿杆向上 D .1m/s 2

, 沿杆向下

4.如图3-5-13所示,小球质量为m ,被三根相同的轻质弹簧a 、b 、c 拉住,c 竖直向下,a 、b 、c 三者都夹120°角.小球平衡时a 、b 、c 弹力大小之比为3∶3∶1,设重力加速度为g ,则在剪断弹簧C 瞬间小球加速度的大小及方向可能为( ) A .g /2,竖直向下 B .g /2,竖直向上

N 图

3-5-12

图3-5-11

图3-5-13

C .g /4,竖直向下

D .g /4,竖直向上

5.如图3-5-14所示,质量为m 的物体A 放置在质量为M 的物体B 上,B 与弹簧相连,它们一起在光滑水平面上作简谐振动,振动过程中A 、B 之间无相对运动.设弹簧的劲度系数为k .当物体离开平衡位置的位移为x 时,A 、B 间摩擦力的大小等于( ) A .0 B .kx

C .m kx /M

D . m kx /(M +m )

6.如图3-5-15所示,轻质弹簧上面固定一块质量不计的薄板,竖立在水平面上,在薄板上放一重物,用手将重物向下压缩到一定程度后,突然将手撤去,则重物将被弹簧弹射出去,则在弹射过程中(重物与弹簧脱离之前)( )

A .重物受的支持力先减小后增大

B .弹簧的弹力先减小后增大

C .重物的加速度先减小后增大

D .重物先加速后减速

7.如图3-5-16所示,质量相同的木块A 、B 用轻绳连接静止于光滑的水平面上,弹簧处于自然状态.现用水平恒力F 推A ,则从开始到弹簧第一次被压缩到最短的过程中( )

A .两木块速度相同时,a A =a

B B .两木块速度相同时,加速度a A

C .两木块加速度相同时,速度v A

D .两木块加速度相同时,速度v A >v B

8.如图3-5-17(a )所示,一质量为m 的物体系于长度分别为l 1、l 2的两根细线上,l 1的

一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,l 2水平拉直,物体处于平衡状态.现将l 2

线剪断,求剪断瞬时物体的加速度. (l )下面是某同学对该题的一种解法:

解:设l 1线上拉力为T 1,线上拉力为T 2,重力为mg ,物体在三力作用下保持平衡T 1cos θ=mg , T 1sin θ=T 2, T 2=mg tg θ.

剪断线的瞬间,T 2突然消失,物体即在T 2反方向获得加速度.因为mg tg θ=ma ,所以加速度a =g tg θ,方向在T 2反方向. 你认为这个结果正确吗?请对该解法作出评价并说明理由. (2)若将图3-5-17(a )中的细线l 1改为长度相同、质量不计的轻弹簧,如图3-5-17(b )所示,其他条件不变,求解的步骤和结果与(l )完全相同,即 a =g tg θ,你认为这个结果正确吗?请说明理由.

9.如图3-5-18所示,两矩形物块A 和B 叠放在竖直的弹簧上,已知m A =2m ,m B =m .今用一竖直向下的大小为F 的力压物块A (未超过弹簧的弹性限度),在突然撤去力F 的瞬时A 对B 的支持力多大?

图3-5-15

3-5-17

3-5-18

图3-5-16

B A 图3-5-14

10.有三个质量分别为5M 、3M 和2M 的小球A 、B 和C ,其中B 球带正电Q ,其余两球

不带电.用足够长的不会伸长的绝缘线连接.均置于竖直向下的匀强电场中,场强大小为E .如图3-5-19所示.释放A 球,让三球由静止落下,下落一小段时间(球不相碰),此时三球的加速度大小分别为多少?

11.如图3-5-20所示,木块A 与B 用一轻弹簧相连,竖直放在C 板上,A 、B 、C 的质量分别

为m 、2m 、3m .

(1)若将三者静止放在水平地面上,当沿水平方向迅速抽出C 的瞬时,A 、B 的加速度分别多大?方向如何?

(2)若用手托住C 板,为使C 板能即刻与B 分离,则手至少要对C 施加向下多大的力?

12.如图3-5-21所示,小车放在水平面上,在水平外力的作用下沿水平向右做匀加速直线运动,放在小车上的两个物体A 、B 的质量分别为m A =1kg ,m B =0.5kg .它们与小车表面的动摩擦因数分别是μA =0.4,μB =0.2,连接两个物体的轻质弹簧的劲度系数k =10N/m .设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.求当小车的加速度a =2.5m/s 2时,A 、B 所受的摩擦力和弹簧的形变量.(g =10m/s 2)

13.用如图3-5-22所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加

速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前、后壁上各

安装一个由力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轻弹

图3-5-19

图3-5-21

a 传 感 器 b

图3-5-22

C

图3-5-20

簧夹着一个质量为2.0kg 的滑块,滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器a 、b 上,其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b 在前,传感器a 在后.汽车静止时,传感器a 、b 的示数均为10N .(取g =10m/s 2) (1)若示感器a 的示数为14N ,求此时汽车的加速度大小和方向. (2)当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a 的示数为零.

14.将金属块用压缩的弹簧卡在一个矩形的箱中,如图3-5-23所示,在箱的上顶板和下顶

板安有压力传感器,箱可以沿直轨道运动.当箱以a =2m/s 2的加速度做竖

直向上的匀减速运动时,上顶板的传感器显示的压力为6.0N ,下顶板的传感器显示的压力为10.0N ,取g =10m/s 2.

(1)若上顶板传感器的示数是下顶板示数的一半,试判断箱的运动情况.

(2)要使上顶板传感器的示数为0,箱沿竖直方向的运动可能是怎样的?

15.如图3-5-24所示,弹簧的劲度系数为k=600N/m ,下端挂一个质量未知的

物体m ,上端固定在天花板上,物体下面用质量为M =1kg 的托盘托住,托盘在外力F 的作用下使弹簧恰好等于原长,然后使托盘竖直向下做加速度a 大小未知的(a

16.如图3-5-25所示,在倾角为θ的光滑斜面上端系一劲度系数为k 的轻弹簧,弹簧下端

连有一质量为m 的小球,球被一垂直于斜面的挡板A 挡住,此时弹簧没有形变.若手持挡板A 以加速度a (a

17.如图3-5-26所示,质量m A =10kg 的物块A 与质量m B =2kg 的物块B 放在倾角θ=30°

的光滑斜面上处于静止状态,轻质弹簧一端与物块B 连接,另一

端与固定挡板连接,弹簧的劲度系数k =400N/m ,现给物块A 施加一个平行斜面向上的力F ,使物块A 沿斜面向上做匀加速运动.已知F 在前0.2s 内为变力,0.2s 后为恒力,g =10m/s ,求: (1)力F 的最大值与最小值.

m a M 图

3-5-24 图

3-5-25 图

3-5-23

图3-5-26

(2)力F 由最小值达最大值过程中物块A 所上升的高度.

【学后反思】

1.益知演练第1题~第11题的练习目的是,了解弹性绳与刚性绳的区别,能求出瞬时作用力和瞬时加速度.

2.第12题~第14题的练习目的是,了解弹簧弹力的特点,求力与加速度.

3.第15题~第17的练习目的是,了解弹簧弹力的特点,讨论在弹簧弹力的参与下物体的运动.

【参考答案】

1.BD 2.D 3.BC 4.BC 5.D 6.CD 7.BD 8.略9. 2mg +23F

10.88A B M g Q E

a a M

+==

,c a g = 11.(1)0;1.5g ,竖直向下,(2)F ≥1.5mg 12.2.75N ,

1N ,2.5m 13.(1)a 1=4.0m/s 2,方向向右(或向前)(2)a 2≥10m/s 2,方向向左(或向后) 14.(1)静止或向上、向下匀速运动.(2)m 向上加速或向下减速,加速度大小大

于等于10m/s 2

15.v =0.4m/s 16.(1=

(2)sin m g k θ 17.(1)F max =100N ,F min =60N ;(2)0.05m

常见弹簧类问题分析

常见弹簧类问题分析 高考要求 轻弹簧是一种理想化的物理模型,以轻质弹簧为载体,设置复杂的物理情景,考查力的概念,物体的平衡,牛顿定律的应用及能的转化与守恒,是高考命题的重点,此类命题几乎每年高考卷面均有所见.应引起足够重视. 弹簧类命题突破要点 1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时,要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.在题目中一般应从弹簧的形变分析入手,先确定弹簧原长位置,现长位置,找出形变量x 与物体空间位置变化的几何关系,分析形变所对应的弹力大小、方向,以此来分析计算物体运动状态的可能变化. 2.因弹簧(尤其是软质弹簧)其形变发生改变过程需要一段时间,在瞬间内形变量可以认为不变.因此,在分析瞬时变化时,可以认为弹力大小不变,即弹簧的弹力不突变. 3.在求弹簧的弹力做功时,因该变力为线性变化,可以先求平均力,再 用功的定义进行计算,也可据动能定理和功能关系:能量转化和守恒定律求解.同时要注意弹力做功的特点:W k =-(21kx 22-2 1 kx 12),弹力的功等于弹性势能增量的负值.弹性势能的公式E p = 2 1kx 2 ,高考不作定量要求,可作定性讨论.因此,在求弹力的功或弹性势能的改变时,一般以能量的转化与守恒的角度来求解. 下面就按平衡、动力学、能量、振动、应用类等中常见的弹簧问题进行分析。 一、与物体平衡相关的弹簧问题 1.(1999年,全国)如图示,两木块的质量分别为m 1和m 2, 两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为( ) A.m 1g/k 1 B.m 2g/k 2 C.m 1g/k 2 D.m 2g/k 2 此题若求m l 移动的距离又当如何求解? 参考答案:C

(物理)物理牛顿运动定律练习题含答案

(物理)物理牛顿运动定律练习题含答案 一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律 1.利用弹簧弹射和传送带可以将工件运送至高处。如图所示,传送带与水平方向成37度角,顺时针匀速运动的速度v =4m/s 。B 、C 分别是传送带与两轮的切点,相距L =6.4m 。倾角也是37?的斜面固定于地面且与传送带上的B 点良好对接。一原长小于斜面长的轻弹簧平行斜面放置,下端固定在斜面底端,上端放一质量m =1kg 的工件(可视为质点)。用力将弹簧压缩至A 点后由静止释放,工件离开斜面顶端滑到B 点时速度v 0=8m/s ,A 、B 间的距离x =1m ,工件与斜面、传送带问的动摩擦因数相同,均为μ=0.5,工件到达C 点即为运送过程结束。g 取10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求: (1)弹簧压缩至A 点时的弹性势能; (2)工件沿传送带由B 点上滑到C 点所用的时间; (3)工件沿传送带由B 点上滑到C 点的过程中,工件和传送带间由于摩擦而产生的热量。 【答案】(1)42J,(2)2.4s,(3)19.2J 【解析】 【详解】 (1)由能量守恒定律得,弹簧的最大弹性势能为: 2P 01sin 37cos372 E mgx mgx mv μ??=++ 解得:E p =42J (2)工件在减速到与传送带速度相等的过程中,加速度为a 1,由牛顿第二定律得: 1sin 37cos37mg mg ma μ??+= 解得:a 1=10m/s 2 工件与传送带共速需要时间为:011 v v t a -= 解得:t 1=0.4s 工件滑行位移大小为:22 0112v v x a -= 解得:1 2.4x m L =< 因为tan 37μ? <,所以工件将沿传送带继续减速上滑,在继续上滑过程中加速度为a 2,则有:

高中物理中的弹簧问题归类(教师版)

有关弹簧的题目在高考中几乎年年出现,由于弹簧弹力是变力,学生往往对弹力大小和方向的变化过程缺乏清晰的认识,不能建立与之相关的物理模型并进行分类,导致解题思路不清、效率低下、错误率较高.在具体实际问题中,由于弹簧特性使得与其相连物体所组成系统的运动状态具有很强的综合性和隐蔽性,加之弹簧在伸缩过程中涉及力和加速度、功和能、冲量和动量等多个物理概念和规律,所以弹簧试题也就成为高考中的重、难、热点, 一、“轻弹簧”类问题 在中学阶段,凡涉及的弹簧都不考虑其质量,称之为“轻弹簧”,是一种常见的理想化物理模型.由于“轻弹簧”质量不计,选取任意小段弹簧,其两端所受张力一定平衡,否则,这小段弹簧的加速度会无限大.故轻弹簧中各部分间的张力处处相等,均等于弹簧两端的受力.弹簧一端受力为F ,另一端受力一定也为F ,若是弹簧秤,则弹簧秤示数为F . 【例1】如图3-7-1所示,一个弹簧秤放在光滑的水平面上,外壳质量m 不能忽略,弹簧及挂钩质量不计,施加水平方向的力1F 、2F ,且12F F >,则弹簧秤沿水平方向的加速度为 ,弹簧秤的读数为 . 【解析】 以整个弹簧秤为研究对象,利用牛顿运动定律得: 12F F ma -=,即12 F F a m -= 仅以轻质弹簧为研究对象,则弹簧两端的受力都1F ,所以弹簧秤的读数为1F . 说明:2F 作用在弹簧秤外壳上,并没有作用在弹簧左端,弹簧左端的受力是由外壳内侧提供的. 【答案】12 F F a m -= 1F 二、质量不可忽略的弹簧 【例2】如图3-7-2所示,一质量为M 、长为L 的均质弹簧平放在光滑的水平面,在弹簧右端施加一水平力F 使弹簧向右做加速运动.试分析弹簧上各部分的受力情况. 【解析】 弹簧在水平力作用下向右加速运动,据牛顿第二定律得其加速度F a M = ,取弹簧左部任意长度x 为研究对象,设其质量为m 得弹簧上的弹力为: x x F x T ma M F L M L == = 【答案】x x T F L = 三、弹簧的弹力不能突变(弹簧弹力瞬时)问题 弹簧(尤其是软质弹簧)弹力与弹簧的形变量有关,由于弹簧两端一般与物体连接,因弹簧形变过程需要一段时间,其长度变化不能在瞬间完成,因此弹簧的弹力不能在瞬间发生突变. 即可以认为弹力大小和方向不变,与弹簧相比较,轻绳和轻杆的弹力可以突变. 【例3】如图3-7-3所示,木块A 与B 用轻弹簧相连,竖直放在木块C 上,三者静置于地面,A B C 、、的质量之比是1:2:3.设所有接触面都光滑,当沿水平方向迅速抽出木块C 的瞬时,木块A 和B 的加速度分别是A a = 与B a = 图 3-7-2 图 3-7-1 高中物理中的弹簧问题归类

高中物理模块三牛顿运动定律考点2牛顿运动定律的综合运用21瞬时加速度问题习题1

考点2 牛顿运动定律的综合应用 考点2.1 瞬时加速度问题 (多选)质量均为m 的A 、B 两个小球之间连接一个质量不计的弹簧,放在光滑的台面上.A 球紧靠墙壁,如图所示,今用恒力F 将B 球向左挤压弹簧,达到平衡时,突然将力撤去,此瞬间( BD ) A.A 球的加速度为F 2m B.A 球的加速度为0 C.B 球的加速度为F 2m D.B 球的加速度为F m 如图所示,质量为m 的小球用水平轻弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB 托住,小球恰好处于静止状态.当木板AB 突然向下撤离的瞬间,小球的加速度大小为( B ) A .0 B.233g C. g D.33 g 儿童蹦极”中,拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳.质量为m 的小明如图所示,静止悬挂时两橡皮绳的拉力大小均恰为mg ,若此时小明左侧橡皮绳在腰间断裂,则小明此时( B ) A .加速度为零 B .加速度a =g ,沿原断裂绳的方向斜向下 C .加速度a =g ,沿未断裂绳的方向斜向上 D .加速度a =g ,方向竖直向下 如图所示,完全相同的三个木块,A 、B 之间用轻弹簧相连,B 、C 之间用不可伸长的轻杆相连,在手的拉动下,木块间达到稳定后,一起向上做匀减速运动,加速度大小为5 m/s 2.某一时刻突然放手,则在手释放的瞬间,下列关于三个木块的加速度的说法正确的是(以向上为正方向,g 取10 m/s 2)( B ) A .a A =0,a B =a C =-5 m/s 2 B .a A =-5 m/s 2,a B =a C =-12.5 m/s 2 C .a A =-5 m/s 2,a B =-15 m/s 2,a C =-10 m/s 2 D .a A =-5 m/s 2,a B =a C =-5 m/s 2

牛顿运动定律练习题经典习题汇总.

一、选择题 1.下列关于力和运动关系的说法中,正确的是 ( ) A .没有外力作用时,物体不会运动,这是牛顿第一定律的体现 B .物体受力越大,运动得越快,这是符合牛顿第二定律的 C .物体所受合外力为0,则速度一定为0;物体所受合外力不为0,则其速度也一定不为0 D .物体所受的合外力最大时,速度却可以为0;物体所受的合外力为0时,速度却可以最大 2.升降机天花板上悬挂一个小球,当悬线中的拉力小于小球所受的重力时,则升降机的运动情况可能是 ( ) A .竖直向上做加速运动 B .竖直向下做加速运动 C .竖直向上做减速运动 D .竖直向下做减速运动 3.物体运动的速度方向、加速度方向与作用在物体上合力方向的关系是 ( ) A .速度方向、加速度方向、合力方向三者总是相同的 B .速度方向可与加速度方向成任何夹角,但加速度方向总是与合力方向相同 C .速度方向总是和合力方向相同,而加速度方向可能和合力相同,也可能不同 D .速度方向与加速度方向相同,而加速度方向和合力方向可以成任意夹角 4.一人将一木箱匀速推上一粗糙斜面,在此过程中,木箱所受的合力( ) A .等于人的推力 B .等于摩擦力 C .等于零 D .等于重力的下滑分量 5.物体做直线运动的v-t 图象如图所示,若第1 s 内所受合力为F 1,第2 s 内所受合力为F 2,第3 s 内所受合力为F 3,则( ) A .F 1、F 2、F 3大小相等,F 1与F 2、F 3方向相反 B .F 1、F 2、F 3大小相等,方向相同 C .F 1、F 2是正的,F 3是负的 D .F 1是正的,F 1、F 3是零 6.质量分别为m 和M 的两物体叠放在水平面上如图所示,两物体之间及M 与水平面间的动摩擦因数均为μ。现对M 施加一个水平力F ,则以下说法中不正确的是( ) A .若两物体一起向右匀速运动,则M 受到的摩擦力等于F B .若两物体一起向右匀速运动,则m 与M 间无摩擦,M 受到水平面的摩 擦力大小为μmg C .若两物体一起以加速度a 向右运动,M 受到的摩擦力的大小等于F -M a D .若两物体一起以加速度a 向右运动,M 受到的摩擦力大小等于μ(m+M )g+m a 7.用平行于斜面的推力,使静止的质量为m 的物体在倾角为θ的光滑斜面上,由底端向顶端做匀加速运动。当物体运动到斜面中点时,去掉推力,物体刚好能到达顶点,则推力的大小为 ( ) A .mg(1-sin θ) B .2mgsin θ C .2mgcos θ D .2mg(1+sin θ) 8.从不太高的地方落下的小石块,下落速度越来越大,这是因为 ( ) A .石块受到的重力越来越大 B .石块受到的空气阻力越来越小 C .石块的惯性越来越大 D .石块受到的合力的方向始终向下 9.一个物体,受n 个力的作用而做匀速直线运动,现将其中一个与速度方向相反的力逐渐减小到零,而其他的力保持不变,则物体的加速度和速度 ( ) A .加速度与原速度方向相同,速度增加得越来越快 B .加速度与原速度方向相同,速度增加得越来越慢 C .加速度与原速度方向相反,速度减小得越来越快 D .加速度与原速度方向相反,速度减小得越来越慢 10.下列关于超重和失重的说法中,正确的是 ( ) A .物体处于超重状态时,其重力增加了 B .物体处于完全失重状态时,其重力为零 C .物体处于超重或失重状态时,其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了 D .物体处于超重或失重状态时,其质量及受到的重力都没有变化 11.如图所示,一个物体静止放在倾斜为θ的木板上,在木板倾角逐渐增大到某一角 t/s 0 2 2 1 3 -2 v/ms -1 第 5 题 F 第 6 题

弹簧类问题

常见弹簧类问题分析 一、与物体平衡相关的弹簧问题 1.(1999年,全国)如图示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数 分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现 缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为 ( ) A.m1g/k1 B.m2g/k2 C.m1g/k2 D.m2g/k2 此题是共点力的平衡条件与胡克定律的综合题.题中空间距离的变化,要通过弹簧形变量的计算求出.注意缓慢上提,说明整个系统处于一动态平衡过程,直至m1离开上面的弹簧.开始时,下面的弹簧被压缩,比原长短(m1 + m2)g/k2,而m l刚离开上面的弹簧,下面的弹簧仍被压缩,比原长短m2g /k2,因而m2移动△x=(m1 + m2)·g/k2 - m2g/k2=m l g/k2. 此题若求m l移动的距离又当如何求解? 参考答案:C 2.S1和S2表示劲度系数分别为k1,和k2两根轻质弹簧,k1>k2;A和B表示质量分别为m A和m B的两个小物块,m A>m B,将弹簧与物块按图示方式悬挂起来.现要求两根弹簧的总长度最大则应使( ). A.S1在上,A在上 B.S1在上,B在上 C.S2在上,A在上 D.S2在上,B在上 参考答案:D 3.一根大弹簧内套一根小弹簧,大弹簧比小弹簧长0.2m,它们的一端固定,另一端自由,如图所示,求这两根弹簧的劲度系数k1(大弹簧)和k2(小弹簧)分别 为多少? (参考答案k1=100N/m k2=200N/m) 4.(2001年上海高考)如图所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上,L1的一端

高中物理 模块三 牛顿运动定律 考点2 牛顿运动定律的综合运用 2_1 瞬时加速度问题试题1

考点2 牛顿运动定律的综合应用 考点2.1 瞬时加速度问题 (多选)质量均为m 的A 、B 两个小球之间连接一个质量不计的弹簧,放在光滑的台面上.A 球紧靠墙壁,如图所示,今用恒力F 将B 球向左挤压弹簧,达到平衡时,突然将力撤去,此瞬间( BD ) A.A 球的加速度为F 2m B.A 球的加速度为0 C.B 球的加速度为F 2m D.B 球的加速度为F m 如图所示,质量为m 的小球用水平轻弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB 托住,小球恰好处于静止状态.当木板AB 突然向下撤离的瞬间,小球的加速度大小为( B ) A .0 B.233g C. g D.33 g 儿童蹦极”中,拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳.质量为m 的小明如图所示,静止悬挂时两橡皮绳的拉力大小均恰为mg ,若此时小明左侧橡皮绳在腰间断裂,则小明此时( B ) A .加速度为零

B.加速度a=g,沿原断裂绳的方向斜向下 C.加速度a=g,沿未断裂绳的方向斜向上 D.加速度a=g,方向竖直向下 如图所示,完全相同的三个木块,A、B之间用轻弹簧相连,B、C之间用不可伸长的轻杆相连,在手的拉动下,木块间达到稳定后,一起向上做匀减速运动,加速度大小为5 m/s2.某一时刻突然放手,则在手释放的瞬间,下列关于三个木块的加速度的说法正确的是(以向上为正方向,g取10 m/s2)( B ) A.a A=0,a B=a C=-5 m/s2 B.a A=-5 m/s2,a B=a C=-12.5 m/s2 C.a A=-5 m/s2,a B=-15 m/s2,a C=-10 m/s2 D.a A=-5 m/s2,a B=a C=-5 m/s2 如图所示,A、B两球质量相等,光滑斜面的倾角为θ,图甲中,A、B两球用轻弹簧相连,图乙中A、B两球用轻质杆相连,系统静止时,挡板C与斜面垂直,轻弹簧、轻杆均与斜面平行,则在突然撤去挡板的瞬间有( D ) A.两图中两球加速度均为g sin θ B.两图中A球的加速度均为0 C.图乙中轻杆的作用力一定不为0 D.图甲中B球的加速度是图乙中B球加速度的2倍 如图所示,两个质量分别为m1=1 kg、m2=4 kg的物体置于光滑的水平面上,中间用轻质弹簧秤连接.两个大小分别为F1=30 N、F2=20 N的水平拉力分别作用在m1、m2上,则达到稳定状态后,下列说法正确的是( C ). A.弹簧秤的示数是25 N B.弹簧秤的示数是50 N C.在突然撤去F2的瞬间,m2的加速度大小为7 m/s2 D.在突然撤去F1的瞬间,m1的加速度大小为13 m/s2

苏教版数学高二- 选修2-2学案《瞬时变化率—导数—瞬时速度与瞬时加速度》(二)

1.1.3 瞬时变化率导数瞬时速度与瞬时加速度学案(二) 一、学习目标 (1)理解瞬时速度与瞬时加速度的定义,掌握如何由平均速度和平均加速度“逼近” 瞬时速度与瞬时加速度的过程.理解平均变化率的几何意义;理解△x无限趋近于0的含义; (2)运用瞬时速度与瞬时加速度的定义求解瞬时速度与瞬时加速度. 二、学习重点、难点 重点:瞬时速度和瞬时加速的定义 难点:求瞬时速度和瞬时加速的的方法. 三、学习过程 【复习回顾】 1. 曲线上一点处的切线斜率:设曲线C是函数y=f(x)的图象,在曲线C上取一点P(x,y) k= 及邻近的一点Q(x +?x, f(x+ ?x)),过P、Q两点作割线,,则割线PQ的斜率为 PQ . 当?x→0时,动点Q将沿曲线趋向于定点P,从而割线PQ也将随之变动而趋向于切线PT的斜率,当△x→0时,割线PQ的斜率的极限,就是曲线在点P处的切线的斜率,即K为.在△x→0时的极限值. 练习:曲线的方程为y=x2+1,求曲线在点P(1,2)处的切线方程.

【问题情境1】 平均速度:物体的运动位移与所用时间的比称为平均速度.平均速度反映物体在某一段时间段内运动的快慢程度.那么如何刻画物体在某一时刻运动的快慢程度? 【问题情境2】 跳水运动员从10m 高跳台腾空到入水的过程中,不同时刻的速度是不同的.假设t 秒后运动员相对于水面的高度为()24.9 6.510H t t t =-++,那么我们就会计算任意一段的平均速度v ,通过平均速度v 来描述其运动状态,但用平均速度不一定能反映运动员在某一时刻的瞬时速度,那么如何求运动员的瞬时速度呢?问题:2秒时的瞬时速度是多少? 我们现在会算任意一段的平均速度,先来观察一下2秒附近的情况. 问题:1.你能描述一下你算得的这些数据的变化规律吗? 关于这些数据,下面的判断对吗? 2.当t ?趋近于0时,即无论t 从小于2的一边,还是t 从大于2的一边趋近于2时,平均速度都趋近于一个确定的值-13.1s m /. 3. 靠近-13.1且比-13.1大的任何一个数都可以是某一段[]2,2t ?+上的平均速度; 4. 靠近-13.1且比-13.1小的任何一个数都可以是某一段[]t ?+2,2上的平均速度;

高考物理牛顿运动定律专题训练答案

高考物理牛顿运动定律专题训练答案 一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律 1.如图所示,一足够长木板在水平粗糙面上向右运动。某时刻速度为v 0=2m/s ,此时一质量与木板相等的小滑块(可视为质点)以v 1=4m/s 的速度从右侧滑上木板,经过1s 两者速度恰好相同,速度大小为v 2=1m/s ,方向向左。重力加速度g =10m/s 2,试求: (1)木板与滑块间的动摩擦因数μ1 (2)木板与地面间的动摩擦因数μ2 (3)从滑块滑上木板,到最终两者静止的过程中,滑块相对木板的位移大小。 【答案】(1)0.3(2) 120(3)2.75m 【解析】 【分析】 (1)对小滑块根据牛顿第二定律以及运动学公式进行求解; (2)对木板分析,先向右减速后向左加速,分过程进行分析即可; (3)分别求出二者相对地面位移,然后求解二者相对位移; 【详解】 (1)对小滑块分析:其加速度为:2221114/3/1 v v a m s m s t --===-,方向向右 对小滑块根据牛顿第二定律有:11mg ma μ-=,可以得到:10.3μ=; (2)对木板分析,其先向右减速运动,根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到: 0121 2v mg mg m t μμ+?= 然后向左加速运动,根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到: 21222v mg mg m t μμ-?= 而且121t t t s +== 联立可以得到:2120μ= ,10.5s t =,20.5t s =; (3)在10.5s t =时间内,木板向右减速运动,其向右运动的位移为: 01100.52 v x t m +=?=,方向向右; 在20.5t s =时间内,木板向左加速运动,其向左加速运动的位移为:

弹簧类问题分析方法专题

弹簧类问题分析方法专题

弹簧类问题分析方法专题 江西省广丰中学周小勇 高考要求轻弹簧是一种理想化的物理模型,以轻质弹簧为载体,设置复杂的物理情景,考查力的概念,物体的平衡,牛顿定律的应用及能的转化与守恒,是高考命题的重点,此类命题几乎每年高考卷面均有所见.应引起足够重视. 弹簧类命题突破要点 1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时,要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.在题目中一般应从弹簧的形变分析入手,先确定弹簧原长位置,现长位置,找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系,分析形变所对应的弹力大小、方向,以此来分析计算物体运动状态的可能变化. 2.因弹簧(尤其是软质弹簧)其形变发生改变过程需要一段时间,在瞬间内形变量可以认为不变.因此,在分析瞬时变化时,可以认为弹力大小不变,即弹簧的弹力不突变. 3.在求弹簧的弹力做功时,因该变力为线性变化,可以先求平均力,再用功的定义进行计算,

也可据动能定理和功能关系:能量转化和守恒定律求解.同时要注意弹力做功的特点:W k =-(21kx 22-21kx 12 ),弹力的功等于弹性势能增量的负值.弹性势能的公式E p =21kx 2 ,高考不作定量要求,可作定性讨论.因此,在求弹力的功或弹性势能的改变时,一般以能量的转化与守恒的角度来求解. 弹簧类问题多为综合性问题,涉及的知识面 广,要求的能力较高,是高考的难点之一. 在高考复习中,常常遇到有关“弹簧类”问题,由于弹簧总是与其他物体直接或间接地联系在一起,弹簧与其“关联物”之间总存在着力、运动状态、动量、能量方面的联系,因此学生普遍感到困难,本专题此类问题作一归类分析。 案例探究 一、最大、最小拉力问题 例1. 一个劲度系数为k =600N/m 的轻弹 簧,两端分别连接着质量均为m =15kg 的物体A 、B ,将它们竖直静止地放在水平地面上,

牛顿运动定律练习题

一、选择题 1. 有关力的概念,下列说法正确的是() A.力不可能离开物体而独立存在 B.受力物体不一定是施力物体 C.一个力的发生必定涉及到两个物体 D.重力的大小和方向与物体的运动状态无关 2. 关于力的作用效果的叙述中,正确的是() A.物体的运动状态发生变化,一定受到力的作用 B物体的运动状态不发生变化,一定不受到力的作用 C.物体受到力的作用后,一定同时出现形变和运动状态发生变化的现象 D力对物体的作用效果完全由力的大小决定 3.关于弹力,下列叙述正确的是() A.两物体相互接触,就一定会产生相互作用的弹力 B.两物体不接触,就一定没有相互作用的弹力 C.两物体有弹力作用,物体不一定发生了弹性形变 D.只有弹簧才能产生弹力 4.关于弹力的方向,下列说法正确的是() A弹力的方向一定垂直于接触面 B弹力的方向不一定垂直于接触面 C绳子类软物体产生的弹力一定垂直于被拉物体的平面 D绳子类软物体产生的弹力一定沿绳子的方向 5. 关于摩擦力产生的条件,下列说法正确的是 ( ) A.相互压紧的粗糙物体间总有摩擦力的 B.相对运动的物体间总有摩擦力作用 C.只要相互压紧并发生相对运动的物体间就有摩擦力作用 D.只有相互压紧并发生相对滑动或有相对运动趋势的粗糙物体间才有摩擦力作 用 6.关于静摩擦力,下列说法正确的是() A.只有静止的物体才可能受静摩擦力 B.有相对运动趋势的相互接触的物体间有可能产生静摩擦力 C.产生静摩擦力的两个物体间一定相对静止 D.两个相对静止的物体间一定有静摩擦力产生 7.下列关于滑动摩擦力的说法正确的是() A.滑动摩擦力的方向总是阻碍物体的运动并与物体的运动方向相反 B.当动摩擦因数一定时,物体所受的重力越大,它所受的滑动摩擦力也越大 C.有滑动摩擦力作用的两物体间一定有弹力作用,有弹力作用的二物体间不一 定有滑动摩擦力作用 D.滑动摩擦力总是成对产生的,两个相互接触的物体在发生相对运动时都会受 到滑动摩擦力作用 8.用水平力F把物体压在竖直墙壁上静止不动.设物体受墙的压力为 F1,摩擦 力为F2,则当水平力F增大时,下列说法中正确的是( ) A.F1 增大、F2 增大 B.F1 增大、F2 不变 C.F1 增大、F2减小 D.条件不足、不能确定

弹簧类问题的几种模型及其处理办法

精心整理 弹簧类问题的几种模型及其处理方法 学生对弹簧类问题感到头疼的主要原因有以下几个方面:首先,由于弹簧不断发生形变,导致物体的受力随之不断变化,加速度不断变化,从而使物体的运动状态和运动过程较复杂。其次,这些复杂的运动过程中间所包含的隐含条件很难挖掘。还有,学生们很难找到这些复杂的物理过程所对应的物理模型以及处理方法。根据近几年高考的命题特点和知识的考查,笔者就弹簧类问题分为以下几种类型进行分析,供读者参考。 一、弹簧类命题突破要点 1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力。当题目中出现弹簧时,首先要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形2 3 ,高考不 1 例1.m2此过程中,m 分析:, 分别是 弹簧k1、k2 当用力缓慢上提m1,使k2下端刚脱离桌面时,,弹簧k2最终恢复原长,其中,为此时弹簧k1的伸长量。 答案:m2上升的高度为,增加的重力势能为,m1上升的高度为 ,增加的重力势能为 。

点评:此题是共点力的平衡条件与胡克定律的综合题,题中空间距离的变化,要通过弹簧形变量的计算求出。注意缓慢上提,说明整个系统处于动态平衡过程。 例2.如上图2所示,A物体重2N,B物体重4N,中间用弹簧连接,弹力大小为2N,此时吊A物体的绳的拉力为T,B对地的压力为F,则T、F的数值可能是 A.7N,0??????B.4N,2N?????C.1N,6N???????D.0,6N 分析:对于轻质弹簧来说,既可处于拉伸状态,也可处于压缩状态。所以,此问题要分两种情况进行分析。 (1)若弹簧处于压缩状态,则通过对A、B受力分析可得:, (2, 答案: 点评: 2 例3. 分析: (2 弹力和剪断 ,方向水平向右。 点评:此题属于细线和弹簧弹力变化特点的静力学问题,学生不仅要对细线和弹簧弹力变化特点熟悉,还要对受力分析、力的平衡等相关知识熟练应用,此类问题才能得以解决。 突变类问题总结:不可伸长的细线的弹力变化时间可以忽略不计,因此可以称为“突变弹力”,轻质弹簧的弹力变化需要一定时间,弹力逐渐减小,称为“渐变弹力”。所以,对于细线、弹簧类问题,当外界情况发生变化时(如撤力、变力、剪断),要重新对物体的受力和运动情况进行分析,细线上的弹力可以突变,轻弹簧弹力不能突变,这是处理此类问题的关键。 3.碰撞型弹簧问题

苏教版数学高二-数学苏教版选修2-2 瞬时速度与瞬时加速度 同步检测(二)

1.1.3《瞬时变化率——导数》同步检测 (二) 一、基础过关 1.下列说法正确的是________(填序号). ①若f ′(x 0)不存在,则曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处就没有切线; ②若曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处有切线,则f ′(x 0)必存在; ③若f ′(x 0)不存在,则曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线斜率不存在; ④若曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处没有切线,则f ′(x 0)有可能存在. 2.已知y =f (x )的图象如图所示,则f ′(x A )与f ′(x B )的大小关系是________. 3.已知f (x )=1x ,则当Δx →0时,f (2+Δx )-f (2)Δx 无限趋近于________. 4.曲线y =x 3+x -2在点P 处的切线平行于直线y =4x -1,则此切线方程为____________. 5.设函数f (x )=ax 3+2,若f ′(-1)=3,则a =________. 6.设一汽车在公路上做加速直线运动,且t s 时速度为v (t )=8t 2+1,若在t =t 0时的加速度 为6 m/s 2,则t 0=________ s. 二、能力提升 7.已知函数y =f (x )的图象在点M (1,f (1))处的切线方程是y =12 x +2,则f (1)+f ′(1)=________. 8.若函数y =f (x )的导函数在区间[a ,b ]上是增函数,则函数y =f (x )在区间[a ,b ]上的图象可 能是________.(填序号) 9.若曲线y =2x 2-4x +P 与直线y =1相切,则P =________. 10.用导数的定义,求函数y =f (x )=1x 在x =1处的导数.

(物理)物理牛顿运动定律的应用练习题含答案

(物理)物理牛顿运动定律的应用练习题含答案 一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用 1.如图,有一质量为M =2kg 的平板车静止在光滑的水平地面上,现有质量均为m =1kg 的小物块A 和B (均可视为质点),由车上P 处开始,A 以初速度=2m/s 向左运动,同时B 以=4m/s 向右运动,最终A 、B 两物块恰好停在小车两端没有脱离小车,两物块与小车间的动摩擦因数都为μ=0.1,取 ,求: (1)开始时B 离小车右端的距离; (2)从A 、B 开始运动计时,经t=6s 小车离原位置的距离。 【答案】(1)B 离右端距离 (2)小车在6s 内向右走的总距离: 【解析】(1)设最后达到共同速度v ,整个系统动量守恒,能量守恒 解得: , A 离左端距离,运动到左端历时,在A 运动至左端前,木板静止 , , 解得 B 离右端距离 (2)从开始到达共速历时,, , 解得 小车在前静止,在至之间以a 向右加速: 小车向右走位移 接下来三个物体组成的系统以v 共同匀速运动了 小车在6s 内向右走的总距离: 【点睛】本题主要考查了运动学基本公式、动量守恒定律、牛顿第二定律、功能关系的直接应用,关键是正确分析物体的受力情况,从而判断物体的运动情况,过程较为复杂. 2.一个弹簧测力计放在水平地面上,Q 为与轻弹簧上端连在一起的秤盘,P 为一重物,已知P 的质量M 10.5kg =,Q 的质量m 1.5kg =,弹簧的质量不计,劲度系数 k 800/N m =,系统处于静止.如图所示,现给P 施加一个方向竖直向上的力F ,使它从静

止开始向上做匀加速运动,已知在前0.2s 内,F 为变力,0.2s 以后,F 为恒力.求力F 的最大值与最小值.(取g 2 10/)m s = 【答案】max 168N F =min 72N F = 【解析】 试题分析:由于重物向上做匀加速直线运动,故合外力不变,弹力减小,拉力增大,所以一开始有最小拉力,最后物体离开秤盘时有最大拉力 静止时由()M m g kX += 物体离开秤盘时212 x at = ()k X x mg ma --= max F Mg Ma -= 以上各式代如数据联立解得 max 168N F = 该开始向上拉时有最小拉力则 min ()()F kX M m g M m a +-+=+ 解得 min 72N F = 考点:牛顿第二定律的应用 点评:难题.本题难点在于确定最大拉力和最小拉力的位置以及在最大拉力位置时如何列出牛顿第二定律的方程,此时的弹簧的压缩量也是一个难点. 3.如图所示,倾角为30°的光滑斜面的下端有一水平传送带,传送带正以6m/s 的速度运动,运动方向如图所示.一个质量为2kg 的物体(物体可以视为质点),从h=3.2m 高处由静止沿斜面下滑,物体经过A 点时,不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面,都不计其动能损失.物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g=10m/s 2,求: (1)物体第一次到达A 点时速度为多大? (2)要使物体不从传送带上滑落,传送带AB 间的距离至少多大?

物理牛顿运动定律专题练习(及答案)含解析

物理牛顿运动定律专题练习(及答案)含解析 一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律 1.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,其运动的图象如图所示取m/s2,求: (1)物体与水平面间的动摩擦因数; (2)水平推力F的大小; (3)s内物体运动位移的大小. 【答案】(1)0.2;(2)5.6N;(3)56m。 【解析】 【分析】 【详解】 (1)由题意可知,由v-t图像可知,物体在4~6s内加速度: 物体在4~6s内受力如图所示 根据牛顿第二定律有: 联立解得:μ=0.2 (2)由v-t图像可知:物体在0~4s内加速度: 又由题意可知:物体在0~4s内受力如图所示 根据牛顿第二定律有: 代入数据得:F=5.6N (3)物体在0~14s内的位移大小在数值上为图像和时间轴包围的面积,则有:

【点睛】 在一个题目之中,可能某个过程是根据受力情况求运动情况,另一个过程是根据运动情况分析受力情况;或者同一个过程运动情况和受力情况同时分析,因此在解题过程中要灵活 处理.在这类问题时,加速度是联系运动和力的纽带、桥梁. 2.如图所示.在距水平地面高h =0.80m 的水平桌面一端的边缘放置一个质量m =0.80kg 的木块B ,桌面的另一端有一块质量M =1.0kg 的木块A 以初速度v 0=4.0m/s 开始向着木块B 滑动,经过时间t =0.80s 与B 发生碰撞,碰后两木块都落到地面上,木块B 离开桌面后落到地面上的D 点.设两木块均可以看作质点,它们的碰撞时间极短,且已知D 点距桌面边缘的水平距离s =0.60m ,木块A 与桌面间的动摩擦因数μ=0.25,重力加速度取g =10m/s 2.求: (1)木块B 离开桌面时的速度大小; (2)两木块碰撞前瞬间,木块A 的速度大小; (3)两木块碰撞后瞬间,木块A 的速度大小. 【答案】(1) 1.5m/s (2) 2.0m/s (3) 0.80m/s 【解析】 【详解】 (1)木块离开桌面后均做平抛运动,设木块B 离开桌面时的速度大小为2v ,在空中飞行的时间为t ′.根据平抛运动规律有:2 12 h gt =,2s v t '= 解得:2 1.5m/s 2g v h == (2)木块A 在桌面上受到滑动摩擦力作用做匀减速运动,根据牛顿第二定律,木块A 的加速度: 22.5m/s Mg a M μ= = 设两木块碰撞前A 的速度大小为v ,根据运动学公式,得 0 2.0m/s v v at =-= (3)设两木块碰撞后木块A 的速度大小为1v ,根据动量守恒定律有: 2Mv Mv mv =+1 解得:2 10.80m/s Mv mv v M -= =.

加速度的瞬时变化问题

加速度的瞬时变化问题 例.(2001年上海)如图4(甲)所示,一质量为m的物体系于长度分别为l1、l2的两根细线上,l1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,l2水平拉直,物体处于平衡状态. 现将l2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度. (1)下面是某同学对该题的一种解法: 解:设l1线上拉力为T1,l2线上拉力为T2,重力为mg,物体在三力作用下保持平衡:T1cosθ=mg,T1sinθ=T2,T2=mg tanθ 剪断线的瞬间,T2突然消失,物体即在T2反方向获得加速度.因为mg tanθ=ma,所以加速度a=g tanθ,方向于T2反方向. 你认为这个结果正确吗?请对该解法作出评价并说明理由. (2)若将如图4(甲)中的细线l1改为长度相同、质量不计的轻弹簧,如图4(乙)所示,其他条件不变,求解的步骤与(1)完全相同,即a=g tanθ,你认为这个结果正确吗?请说明理由. 错误剖析:本题考查的是运用牛顿定律分析瞬时力和瞬时加速度,要求考生能对“弹性绳”和“刚性绳”两种理想模型的性质做出正确的判断,由于不能伸长的绳上力的改变不需要绳的长度改变,因而其弹力可以在瞬间变化,而弹性绳弹力的改变必须通过改变绳的长度才能实现,因而其弹力不能在瞬间变化.出现错误的考生一般是没有注意这两种模型的区别,将两种情况相混淆. 思路点拨:水平细线剪断瞬间拉力突变为零,图甲中OA绳拉力由T突变为T',但是图乙中OB弹簧要发生形变需要一定时间,弹力不能突变。 (1)对A球受力分析,如图5(a),剪断 水平细线后,球A将做圆周运动,剪断瞬间, 小球的加速度方向沿圆周的切线方向。 (2)水平细线剪断瞬间,B球受重力G和

3.求瞬时速度和加速度

1 一、求瞬时速度 求解依据:做匀变速直线运动的物体,一段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度。 表达式:v v t =2 平均速度的两种表达形式 t x v = 20t v v v += 求中间点的瞬时速度 t x v t = 2 例如 OB OB A t x v = 求端点的瞬时速度(以O 点为例) (1)先求A v 和B v ,然后根据 2 B O A v v v += 求出A v (2)先求A v 和加速度a ,OA A O at v v -= 相比两种解法,第一种简单。 二、求加速度依据:做匀变速直线运动的物体,在相邻相等时间间隔内的位移差为恒量。 表达式 2 a T x =? 逐差法求加速度 4段 21132T a x x =- 2 2242T a x x =- 2 2 1a a a += 6段 2 1143T a x x =- 22253T a x x =- 23363T a x x =- 3 3 21a a a a ++= 1.偶数段逐差法求加速度 例 如图所示,某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T =0.10s ,其中x 1=7.05cm 、x 2=7.68cm 、x 3=8.33cm 、x 4=8.95cm 、 x 5=9.61cm 、x 6=10.26cm ,则A 点处瞬时速度的大小是_______m/s ,小车运动的加速度计算表达式为________________,加速度的大小是_______m/s 2(计算结果保留两位有效数字)。 2.奇数段变偶数段逐差法求加速度 (01年全国)一打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,如图所示.打出的纸带的一段如图所示. 已知打点计时器使用的交流电频率为50H Z ,利用纸带图给出的数据可求出小车下滑 的加速度a = . 4.00m/s 2 (3.90~4.10 m/s 2)

高考物理牛顿运动定律基础练习题

高考物理牛顿运动定律基础练习题 一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律 1.如图所示,质量M=0.4kg 的长木板静止在光滑水平面上,其右侧与固定竖直挡板问的距离L=0.5m ,某时刻另一质量m=0.1kg 的小滑块(可视为质点)以v 0=2m /s 的速度向右滑上长木板,一段时间后长木板与竖直挡板发生碰撞,碰撞过程无机械能损失。已知小滑块与长木板间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g=10m /s 2,小滑块始终未脱离长木板。求: (1)自小滑块刚滑上长木板开始,经多长时间长木板与竖直挡板相碰; (2)长木板碰撞竖直挡板后,小滑块和长木板相对静止时,小滑块距长木板左端的距离。 【答案】(1)1.65m (2)0.928m 【解析】 【详解】 解:(1)小滑块刚滑上长木板后,小滑块和长木板水平方向动量守恒: 解得: 对长木板: 得长木板的加速度: 自小滑块刚滑上长木板至两者达相同速度: 解得: 长木板位移: 解得: 两者达相同速度时长木板还没有碰竖直挡板 解得: (2)长木板碰竖直挡板后,小滑块和长木板水平方向动量守恒: 最终两者的共同速度: 小滑块和长木板相对静止时,小滑块距长木板左端的距离: 2.某物理兴趣小组设计了一个货物传送装置模型,如图所示。水平面左端A 处有一固定挡板,连接一轻弹簧,右端B 处与一倾角37o θ=的传送带平滑衔接。传送带BC 间距 0.8L m =,以01/v m s =顺时针运转。两个转动轮O 1、O 2的半径均为0.08r m =,半径

O 1B 、O 2C 均与传送带上表面垂直。用力将一个质量为1m kg =的小滑块(可视为质点)向左压弹簧至位置K ,撤去外力由静止释放滑块,最终使滑块恰好能从C 点抛出(即滑块在C 点所受弹力恰为零)。已知传送带与滑块间动摩擦因数0.75μ=,释放滑块时弹簧的弹性势能为1J ,重力加速度g 取210/m s ,cos370.8=o ,sin 370.6=o ,不考虑滑块在水平面和传送带衔接处的能量损失。求: (1)滑块到达B 时的速度大小及滑块在传送带上的运动时间 (2)滑块在水平面上克服摩擦所做的功 【答案】(1)1s (2)0.68J 【解析】 【详解】 解:(1)滑块恰能从C 点抛出,在C 点处所受弹力为零,可得:2 v mgcos θm r = 解得: v 0.8m /s = 对滑块在传送带上的分析可知:mgsin θμmgcos θ= 故滑块在传送带上做匀速直线运动,故滑块到达B 时的速度为:v 0.8m /s = 滑块在传送带上运动时间:L t v = 解得:t 1s = (2)滑块从K 至B 的过程,由动能定理可知:2f 1 W W mv 2 -=弹 根据功能关系有: p W E =弹 解得:f W 0.68J = 3.如图所示.在距水平地面高h =0.80m 的水平桌面一端的边缘放置一个质量m =0.80kg 的木块B ,桌面的另一端有一块质量M =1.0kg 的木块A 以初速度v 0=4.0m/s 开始向着木块B 滑动,经过时间t =0.80s 与B 发生碰撞,碰后两木块都落到地面上,木块B 离开桌面后落到地面上的D 点.设两木块均可以看作质点,它们的碰撞时间极短,且已知D 点距桌面边缘的水平距离s =0.60m ,木块A 与桌面间的动摩擦因数μ=0.25,重力加速度取g =10m/s 2.求:

牛顿第二定律的应用弹簧类问题

牛顿第二定律的应用——弹簧类问题 例1.如图所示,A物体重2N,B物体重4N,中间用弹簧连接,弹力大小 为2N,此时吊A物体的绳的拉力为T,B对地的压力为F,则T、F的数值 可能是( ) A.7N,0 B.4N,2N C.1N,6N D.0,6N 例2.如图所示,质量相同的A、B两球用细线悬挂于天花板上且静止不动.两球 间是一个轻质弹簧,如果突然剪断悬线,则在剪断悬线瞬间B球加速度为__ __;A球加速度为____ ____. 例3.两个质量均为m的物体A、B叠放在一个直立的轻弹簧上,弹簧的劲度系数为K。今 用一个竖直向下的力压物块A,使弹簧又缩短了△L(仍在弹性限度内),当突然撤去压力 时,求A对B的压力是多大? 例4.图所示,一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都不计,盘内放一个物体P 处于静止,P的质量m=12kg,弹簧的劲度系数k=300N/m。现在给P施加一个竖直向 上的力F,使P从静止开始向上做匀加速直线运动,已知在t=0.2s内F是变力,在 0.2s以后F是恒力,g=10m/s2,则F的最小值是F的最大值是。 练习题1.如图所示,小球质量为m,被3根质量不计的相同弹簧a、b、c固定在O 点,c竖直放置,a、b、c之间的夹角均为120°.小球平衡时,弹簧a、b、 c的弹力大小之比为3:3:1.设重力加速度为g,当单独剪断c瞬间,小球 的加速度大小及方向可能为() A.g/2,竖直向下 B.g/2,竖直向上 C.g/4,竖直向下 D.g/4,竖直向上

2.如上图所示,物体A、B间用轻质弹簧相连,已知m A=2 m,m B =m,且物体与地面间的滑动摩擦力大小均为其重力的k倍,在水平外力作用下,A和B一起沿水平面向右匀速运动。当撤去外力的瞬间,物体A、B的加速度分别为a A= , a = 。(以向右方向为正方向) B 3.如右图所示,一物块在光滑的水平面上受一恒力F的作用而运动,其正前方固定一个足够长的轻质弹簧,当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中,下列说法中正确的是( ) A.物块接触弹簧后即做减速运动 B.物块接触弹簧后先加速后减速 C.当弹簧处于最大压缩量时,物块的加速度不为零 D.当弹簧的弹力等于恒力F时,物块静止 E.当物块的速度为零时,它受到的合力不为零 4.如右图所示,弹簧左端固定,右端自由伸长到O点并系住物体m,现将弹簧压缩到A 点,然后释放,物体一直可以运动到B点,如果物体受到的摩擦力大小 恒定,则( ) A.物体从A到O先加速后减速 B.物体从A到O加速,从O到B减速C.物体在A、O间某点时所受合力为零 D.物体运动到O点时所受合力为零 5.如图所示,质量分别为m A=10kg和m B=5kg的两个物体A和B靠在一 起放在光滑的水平面上,现给A、B一定的初速度,当弹簧对物体A有方 向向左、大小为12N的推力时,A对B的作用力大小为 ( )

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