上海高考分类牛顿运动定律大题

上海高考分类牛顿运动定律大题

牛顿运动定律 ‎1．【2008上海高考】（12分）总质量为‎80kg的跳伞运动员从离地‎500m的直升机上跳下，经过2s拉开绳索开启降落伞，如图所示是跳伞过程中的v－t图，试根据图像求：（g取‎10m/s2）‎ ‎（1）t＝1s时运动员的加速度和所受阻力的大小。‎ ‎（2）估算14s内运动员下落的高度及克服阻力做的功。‎ ‎（3）估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间。‎ ‎【解析】‎ ‎（1）从图中可以看邮，在t＝2s内运动员做匀加速运动，其加速度大小为 ‎ 设此过程中运动员受到的阻力大小为f，根据牛顿第二定律，有 得 ‎ ‎（2）从图中估算得出运动员在14s内下落了 ‎ ‎ 根据动能定理，有 所以有 ‎ ‎（3）14s后运动员做匀速运动的时间为 ‎ ‎ 运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间 ‎ ‎ ‎2．【2009上海高考】（12分）如图（a），质量m＝‎1kg的物体沿倾角q＝37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速v的关系如图（b）所示。求：‎ ‎（1）物体与斜面间的动摩擦因数m；（2）比例系数k。‎ ‎（sin370=0.6,cos370=0.8,g=‎10m/s2）‎ ‎【解析】www.ks5u.com ‎（1）对初始时刻： ①，由右图读出代入①式，‎ 解得：； ‎ ‎（2）对末时刻加速度为零： ②‎ 又，‎ 由右图得出此时v=‎5 m/s代入②式解得：‎ ‎3.【2010上海高考】（12分）倾角，质量M=‎5kg的粗糙斜面位于水平地面上，质量m=‎2kg的木块置于斜面顶端，从静止开始匀加速下滑，经t=2s到达底端，运动路程L=‎4m,在此过程中斜面保持静止（），求：‎ ‎（1）地面对斜面的摩擦力大小与方向；‎ ‎（2）地面对斜面的支持力大小 ‎（3）通过计算证明木块在此过程中满足动能定理。‎ ‎【解析】（1）隔离法：‎ 对木块： ，‎ 因为，得 ‎ 所以，‎ 对斜面：设摩擦力f向左，则，方向向左。‎ ‎（如果设摩擦力f向右，则，同样方向向左。）‎ ‎（2）地面对斜面的支持力大小 ‎ ‎（3）木块受两个力做功。‎ 重力做功： ‎ 摩擦力做功： ‎ 合力做功或外力对木块做的总功： ‎ 动能的变化 所以，合力做功或外力对木块做的总功等于动能的变化（增加），证毕。‎ ‎4．【2011上海高考】(12 分)如图，质量的物体静止于水平地面的A处，A、B间距L=‎20m。用大小为30N，沿水平方向的外力拉此物体，经拉至B处。(已知，。取)‎ ‎(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ；‎ ‎(2)用大小为30N，与水平方向成37°的力斜向上拉此物体，使物体从A处由静止开始运动并能到达B处，求该力作用的最短时间t。‎ 答案：(1) 0.5 (2)1.03s 解析：(1)物体做匀加速运动 ‎ (1分)‎ ‎∴ （1分） ‎ 由牛顿第二定律 ‎ （1分）‎ ‎ (1分)‎ ‎∴ (1分)‎ ‎(2)设作用的最短时间为，小车先以大小为的加速度匀加速秒，撤去外力后，以大小为，的加速度匀减速秒到达B处，速度恰为0，由牛顿定律 ‎ (1分)‎ ‎∴(1分)‎ ‎ （1分）‎ 由于匀加速阶段的末速度即为匀减速阶段的初速度，因此有 ‎ （1分）‎ ‎∴ （1分）‎ ‎ （1分）‎ ‎∴ （1分）‎ ‎（2）另解：设力作用的最短时间为t，相应的位移为s，物体到达B处速度恰为0，由动能定理 ‎ （2分）‎ ‎∴ （1分）‎ 由牛顿定律 ‎ （1分）‎ ‎∴ （1分）‎ ‎∵ （1分）‎ ‎ （1分）‎ ‎5．【2012上海高考】（10分）如图，将质量m＝‎0.1kg的圆环套在固定的水平直杆上。环的直径略大于杆的截面直径。环与杆间动摩擦因数m＝0.8。对环施加一位于竖直平面内斜向上，与杆夹角q＝53°的拉力F，使圆环以a＝‎4.4m/s2的加速度沿杆运动，求F的大小。（取sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝‎10m/s2）。‎ 解析：令 ‎ 当 时，杆对环的弹力向上，受力如图 由牛顿定律 得 ，‎ 当时，杆对环的弹力向下，‎ 受力如图 由牛顿定律 解得 ‎6．【2013上海高考】(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为μ；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，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。‎ 解析：在m从右边缘至左边缘时M的加速度 设此时M的速度为v1，所以可得 ‎ ‎ 在m离开M做自由落体运动时，M的加速度 讨论（1）当m落地使M已停止，那么 ‎ 带入v1即可 ‎（2）当m落地使M未停止，那么 ‎ ，，代入即可 ‎7、【2014上海高考】（12分）如图，水平地面上的矩形箱子内有一倾角为的固定斜面，斜面上放一质量为m的光滑球。静止时，箱子顶部与球接触但无压力。箱子由静止开始向右做匀加速运动，然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止，经过的总路程为s，运动过程中的最大速度为v。‎ ‎(1)求箱子加速阶段的加速度大小a'。‎ ‎(2)若a>g tan，求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力。‎ 答案：（1）（2） ‎ ‎【解析】（1）设加速过程中加速度为a′，‎ 由匀变速运动公式，‎ 解得 ‎（2）设球不受车厢作用，‎ 应满足，‎ 解得，‎ 减速时加速度向左，此加速度由斜面支持力N与左壁支持力P共同决定，‎ 当时，球受力如图，由牛顿定律，‎ 解得