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1、2022年高中物理 對點練習(xí) 4.6用牛頓運動定律解決問題(一) 新人教版必修1
1.如圖466所示,某高速列車最大運行速度可達270 km/h, 機車持續(xù)牽引力為1.57×105N.設(shè)列車總質(zhì)量為100 t,列車所受阻力為所受重力的0.1倍,如果列車在該持續(xù)牽引力牽引下做勻加速直線運動,那么列車從開始啟動到達到最大運行速度共需要多長時間?(g取10 m/s2)
圖466
解析 已知列車總質(zhì)量m=100 t=1.0×105 kg,列車最大運行速度v=270 km/h=75 m/s,持續(xù)牽引力F=1.57×105 N,列車所受阻力Ff=0.1mg=1.0×105 N.
由牛頓
2、第二定律得F-Ff=ma,
所以列車的加速度a== m/s2=0.57 m/s2.
又由運動學(xué)公式v=v0+at,可得列車從開始啟動到達到最大運行速度需要的時間為t== s≈131.58 s.
答案 131.58 s
從運動情況確定受力
2.“殲十”戰(zhàn)機裝備我軍后,在各項軍事演習(xí)中表現(xiàn)優(yōu)異,引起了世界的廣泛關(guān)注.如圖467所示,一架質(zhì)量m=5.0×103 kg的“殲十”戰(zhàn)機,從靜止開始在機場的跑道上滑行,經(jīng)過距離x=5.0×102 m,達到起飛速度v=60 m/s.在這個過程中飛機受到的平均阻力是飛機重量的0.02倍.求飛機滑行時受到的牽引力多大?(g取10 m/s2)
圖46
3、7
解析 滑行過程,飛機受重力G,支持力FN,牽引力F,阻力Ff四個力作用,在水平方向上,由牛頓第二定律得:
F-Ff=ma ①
Ff=0.02mg ②
飛機勻加速滑行v2-0=2ax ③
由③式得a=3.6 m/s2代入①②式得F=1.9×104 N.
答案 1.9×104 N
多過程問題分析
3.靜止在水平面上的物體的質(zhì)量為2 kg,在水平恒力F推動下開始運動,4 s末它的速度達到4 m/s,此時將力撤去,又經(jīng)6 s物體停下來,若物體與地面的動摩擦因數(shù)不變,求F的大?。?
解析 前4 s物體做勻加速直線運動,
由運動學(xué)公式可得其加速度a1== m/s2=1
4、 m/s2①
物體在水平方向受恒力F和摩擦力Ff,由牛頓第二定律得:F-Ff=ma1②
后6 s內(nèi)物體做勻減速直線運動,其加速度為a2== m/s2=- m/s2③
且由牛頓第二定律知:-Ff=ma2④
由①②③④聯(lián)立得:F=ma1+Ff=m(a1-a2)=2×(1+)N= N.
答案 N
4.物體以12 m/s的初速度從斜面底端沖上傾角為37°的斜坡,已知物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.25(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).求:
(1)物體沿斜面上滑的最大位移;
(2)物體再滑到斜面底端時的速度大?。?
解析 (1)物體上滑時受力分析
5、如圖甲所示,
垂直斜面方向:FN=mgcos 37°
平行斜面方向:F+mgsin 37°=ma1
又F=μFN
由以上各式解得物體上滑時的加速度大?。篴1=gsin 37°+μgcos 37°=8 m/s2
物體沿斜面上滑時做勻減速直線運動,速度為0時在斜面上有最大的位移
故上滑的最大位移x== m=9 m.
(2)物體下滑時受力如圖乙所示
垂直斜面方向:FN=mgcos 37°
平行斜面方向:mgsin 37°-F=ma2
又F=μFN
由以上各式解得物體下滑時的加速度大?。篴2=gsin 37°-μgcos 37°=4 m/s2
由v2=2a2x解得物體再滑到斜面底端時的速度大?。簐=6 m/s.
答案 (1)9 m (2)6 m/s