高中物理高考模拟题牛顿定律计算题汇编3

11.(20 18 无锡市期中)如图9 所示，水平地面上有质量分别为1 k g和 4 k g的物体力和B,两者与地面间的动摩擦因数均为0.5,非弹性轻绳的一端固定且离8足够远，另一端跨过光滑轻质滑轮与/相连，滑轮与8 相连，初始时，轻绳水平，若物体/在水平向右的恒力尸=3 1 N 作用下运动了 4 m,重力加速度g=10 m/s2,求：(1)物体8因摩擦而产生的热量;物体力运动4 m时的速度大小;物体/、8间轻绳拉力的大小.答 案(1)4 0 J (2)8 m/s (3)18 N解 析(1)/运动位移为：历=4 m,则夕的位移为：XB=XA=2 m方受到的摩擦力为：&=4 血值=0.5 X 4 X 10 N=20 N由功能关系有：Q=F,BXB=20X 2 J=4 0 J(2)4 运动4 m时速度达到最大，设/、8的速度、加速度大小分别为乙、/、品、aR.则有：匕=2。、aA=2aB.对整体，由动能定理可得：FXAFXFBXB1 2_ J 2-H IAVA+那 VB其中FA=加 店=5 N代入数据解得力的速度为：匕=8 m/s设轻绳拉力为内，由牛顿第二定律对力物体有：艮一凡尸总对方物体有：2 -Ff B I H B 9,B且 a=2 为代入数据解得：6=18 N.12.（20 19 运河中学调研）如 图 1 0 甲所示，半径=0.4 5 m的光滑;圆弧轨道固定在竖直平面内，8 为轨道的最低点，8点右侧的光滑的水平面上紧挨万点有一静止的小平板车，平板车质量M=k g,长 度 7=1 m,小车的上表面与夕点等高，距地面高度力=0.2 m.质量勿=1 k g 的物块（可视为质点）从圆弧最高点/由静止释放.取 10 m A?.试求：（1）物块滑到轨道上的夕点时对轨道的压力大小；若锁定平板车并在上表面铺上一种特殊材料，其动摩擦因数从左向右随距离均匀变化如图乙所示，求物块滑离平板车时的速率；若解除平板车的锁定并撤去上表面铺的材料后，物块与平板车上表面间的动摩擦因数=0.2,物块仍从圆弧最高点/由静止释放，求物块落地时距平板车右端的水平距离.答案(1)3 0 N (2)1 m/s (3)0.2 m解 析(1)物块从力点到8点的过程中，其机械能守恒，则有：1 2mgR=乙mvB代入数据解得：0=3 m/s.2在 8点，由牛顿第二定律得：A侬=贽解得:K=3 侬=3 X 1X 10 N=3 0 N即物块滑到轨道上夕点时对轨道的压力A =A=3 0 N,方向竖直向下.物块在小车上滑行时摩擦力做功为：代入数据解得：例=-4 J物块从/点滑下到滑离平板车过程中，由动能定理得：1 2mgR W=mv.LJ代入数据解得：K=1 m/s当解除平板车的锁定并撤去上表面铺的材料后，对物块有：a、=ug=2 m/s2.I T上 umg 0.2X 1X 10 ,2 /2对平板车有：4=i m/s 乙=2 m/s.M 1设物块在平板车上运动的时间为方，则有：（女 方 一；&/）J a 2y=/乙 乙代入数据解得：。=1 S,22=0.5 s因 为。物=以一为方产3 m/s 2X 1 m/s=l m/s,。车=4方 尸 2 m/s,物块的速度不可能小于平板车的速度，所以时间取：方 2 =0.5 s物块滑离平板车时的速度为：。物=K?a i t2=3 m/s 2X 0.5 m/s =2 m/s.此时平板车的速度为：/车=%1 2 =2X 0.5 m/s =l m/s./?X 0 2物块滑离平板车做平抛运动的时间为：f =r w s=0-2 s物块落地时距平板车右端的水平距离为：彳=（。物 一。车）J =（2-l）X 0.2 m =0.2 m.例2】(20 18 盐城市期中)如图4甲所示，游乐场的过山车可以底朝上在圆形轨道上运行，游客却不会掉落下来.我们把这种情景抽象为如图乙所示的模型：高h的弧形轨道下端与半径为R的竖直圆形轨道平滑相接，使质量为m的小球从弧形轨道上端由静止滚下，小球进入圆形轨道下端后沿圆形轨道运动.不计一切阻力，重力加速度为g甲乙(1)求小球运动到圆形轨道最低点时的角速度；求小球在圆形轨道上运动而不脱离时h的取值范围.3 (2 0 1 8 江苏单科-1 4)如图5 所示，钉子/、6 相距5 1,处于同一高度.细线的一端系有质量为的小物块，另一端绕过/固定于笈质量为力的小球固定在细线上。点，B、。间的线长为3 1.用手竖直向下拉住小球，使小球和物块都静止，此时交与水平方向的夹角为5 3 .松手后,小球运动到与/、夕相同高度时的速度恰好为零，然后向下运动.忽略一切摩擦，重力加速度为g,取 s i n 5 3 =0.8,c os 5 3 =0.6.求：(1)小球受到手的拉力大小后物块和小球的质量之比：勿；小球向下运动到最低点时，物块所受的拉力大小T.5答 案 亍 监 一 侬(2)6 ：5O8m Mg(4 8 且“盂 鼠5 5侬或口蛤7解 析(1)对小球受力分析，如图所示，设小球受Z G回的拉力分别为、F?在水平方向：A s i n 5 3 =Bc o s 5 3 在竖直方向：尸+侬=c os 5 3 +s i n 5 3 且F=M您5由式解得F=-Mg m O小球运动到与人夕相同高度过程中由几何关系得小球上升高度方=3/s i n 5 3 物块下降高度力2=2/物块和小球组成的系统机械能守恒，根据机械能守恒定律m g h产 Mg h处由式解得/=|(根据机械能守恒定律，小球回到起始点，设此时力。方向的加速度大小为2物块受到的拉力为T对物块由牛顿第二定律得Mg 7=%（根据牛顿第三定律，小球受4。的拉力T=颂对小球，在沿4。方向，由牛顿第二定律得T mgcos 53=ma解得结合式，也可得到於普侬或7=3磨）5（加 十 功 55 11【变式3 1 （多选）（2 0 1 8 沛县中学调研）如图6 所示，质量相等的两个物块A和夕用跨过滑轮的轻绳相连，不计摩擦、滑轮质量和空气阻力，夕物块套在光滑的竖直杆上，在刀下落的过程中,下列说法正确的是（）A.物块夕减少的机械能等于物块A增加的机械能B.物块夕减少的重力势能等于物块A和 8 增加的动能之和C.绳拉力对4 做的功等于刀克服绳拉力做的功D.物块/和夕的速度大小相等答 案 A C解析 A 8 两物块组成的系统，只有重力做功，系统机械能守恒，则/增加的机械能与夕减小的机械能相等，故 A正确.因为系统机械能守恒，则 从 8 系统重力势能的减小量等于物块/、8 增加的动能之和，故 B错误.绳子拉力对4 做的功等于4 的机械能增加量，8 克服绳子拉力做的功等于方机械能的减小量，因为机械能守恒，则绳拉力对A做的功等于为克服绳拉力做的功,故 C正确.物块8 速度在沿绳子方向的分速度等于力的速度，可知6 的速度大于力的速度，故D错误.4.（2 0 1 8 扬州中学5月模拟）如图1 2 所示，小球（可视为质点）从静止开始沿光滑曲面轨道AB滑下，从夕端水平飞出，撞击到一个与地面呈。=3 7 的斜面上，撞击点为。已知斜面上端与曲面末端8相连，人8间的高度差为力，B、。间的高度差为，不计空气阻力，则力与的比值 孤 ）图 1 23 4 9 4A，4 3 C，4 95.（多选）（2 0 1 8 苏锡常镇二模）如 图 1 3 所示，用钱链将三个质量均为力的小球尔B、。与两根长为的轻杆相连，B、。置于水平地面上.在轻杆竖直时，将/由静止释放，B、。在杆的作用下向两侧滑动，三小球始终在同一竖直平面内运动.忽略一切摩擦，重力加速度为g则此过程中（）AQ7777777777777,图 1 3球A的机械能一直减小球A落地的瞬时速度为3球夕对地面的压力始终等于夕砥D.球夕对地面的压力可小于勿g9.（2018 扬州中学月考）如图8 所示，一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮0、&和质量为m的小球连接，另一端与套在光滑直杆上质量也为m的小物块连接，已知直杆两端固定，与两定滑轮在同一竖直平面内，与水平面的夹角夕=60,直杆上。点与两定滑轮均在同一高度，。点到定滑轮Q的距离为乙重力加速度为g,设直杆足够长，小球运动过程中不会与其他物体相碰.现将小物块从。点由静止释放，当小物块沿杆下滑距离也为 时（图中处），求：小球下降的最大距离；小物块在。处的速度大小.解 析（1）当拉物块的绳子与直杆垂直时，小球下降的距离最大，根据几何关系知，M i=L Z s i n 6 0 =（1 一 中）；设小物块下滑距离为 时的速度大小为 此时小球的速度大小为匕，则匕=u c o s 9对物块和小球组成的系统根据机械能守恒定律，有:mgLsin 0=-mv-mv解得2 d 5 福510.（2018 南京市三模）如图9所示，物 块4B、。的质量分别为2勿、2m、m,并均可视为质点，三个物块用轻绳通过轻质滑轮连接，在外力作用下现处于静止状态，此时物块A置于地面,物块8与。、。到地面的距离均是。现将三个物块由静止释放.若。与地面、夕与。相碰后速度立即减为零，力距离滑轮足够远且不计一切阻力，重力加速度为g.求：刚释放时A的加速度大小及轻绳对A的拉力大小；物块A由最初位置上升的最大高度；若改变A的质量使系统由静止释放后物块C能落地且物块8与。不相碰，则A的质量应满足的条件.答 案 见 解 析解 析(1)设刚释放时4 B、。的加速度大小为a,绳子对/的拉力大小为尸由受力分析可知对于A有F2m g=2m aa 1Z对 于 反。整体有3侬-尸=3侬 联 立 解 得 唯，尸=尸2.4侬。下落 后落地，由d=2 a x可知此时的速度v=oT.v洌由h=%得 h=0.2L则物块由最初位置上升的最大高度H=2.2 若 改 变A的质量使系统由静止释放后物块。能落地，则A的质量需满足处3加同时使得少与。不相碰，即。落地后8减速下降到地面时速度为0,从释放到。落地的过程中运用系统机械能守恒定律得3侬/皿=1(3/+加/解 得v=乙2心 m m j g L3 m+n i l从0落地到8减速到速度为0的过程中运用机械能守恒定律得2侬Z+(2/+)=mAg L乙解得 mA=y)in即A的质量满足季水K 3勿，系统由静止释放后物块。能落地且物块B 与。不相碰.11.（2019 海安中学月考）如图10所示，长为的轻杆一端连着质量为力的小球，另一端与固定于水平地面上。点的钱链相连，初始时小球静止于地面上，边长为、质量为的正方体左侧紧靠。点.现在杆中点处施加一个方向始终垂直杆、大小不变的拉力，当杆转过夕=4 5 时撤去此拉力，小球恰好能到达最高点，不计一切摩擦，重力加速度为g.求：图 10拉力做的功V和拉力的大小F；撤去拉力分时小球的动能及；小球运动到最高点后向右倾倒，当杆与水平面夹角为。时小球的速度大小H （正方体和小球未分开）.答 案 侬 (2)(1 m g LJL乙R/n g LQ -s in 司/+腮i n?an L解 析（1）根据动能定理得%侬 =（）,且有伊=7 力/解得力夕所做的功为：W,m g L,拉 力 的 大 小 片 学根据动能定理有：W m g Ls in 8=区-0解得：Ek=（一%）m g L乙当杆与水平面夹角为a时，小球的速度为正方体的速度为外v2=K i S i n a对轻杆、小球和正方体组成的系统，根据机械能守恒有:侬(s i n a)=-m v -Mv 2联立解得:/2 z n g (l s i n a)m+Ms in2 a5.（2 0 1 8 苏州市模拟）如图1 2 所示轨道/纪定在竖直平面内，相与水平面比1 成 3 7 角且平R滑连接，圆心为。、半径为A的光滑半圆轨道侬 与比1 相切于。点，E、尸两点等高，回长为千O将小滑块从尸点由静止释放，恰能滑到与。等高的点.已知小滑块与4 6 及灰间的动摩擦因数相同，重力加速度为g,s i n 3 7 =0.6,c o s 3 7 =0.8.图 1 2求小滑块与斜面间的动摩擦因数4;（2）若 足 够 长，改变释放点的位置，要使小滑块恰能到达少点，求释放点到水平面的高度力;若半径兄=1 m,小滑块在某次释放后，滑过点的速度大小为8 m/s,则它