1、2013届新课标高考物理总复习学案第三单元 牛顿运动定律章末小节与达标验收一、水平传送带问题 求解的关键在于正确对物体所受的摩擦力进行分析判断。物体在传送带上可能受静摩擦力也可能受滑动摩擦力，摩擦力可能是动力，也可能是阻力。判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度，也就是分析物体在运动位移x(对地)的过程中是否和传送带速度相等。物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻，这样就可以确定物体运动的特点和规律，然后根据相应规律进行求解。典例1水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，如图31所示为一水平传送带装置示意图。紧绷的传送带AB始终保持恒定的速率v1 m/s运行
2、，一质量为m4 kg的行李无初速度地放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带之间的动摩擦因数0.1，A、B间的距离L2 m，g取10 m/s2。图31(1)求行李刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大小；(2)求行李做匀加速直线运动的时间；(3)如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B处，求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。 答案(1)4 N1 m/s2(2)1 s(3)2 s2 m/s二、倾斜传递带问题 因涉及斜面上物体的受力分析、牛顿运动定律、运动过程分析等较多知识，难
3、度较大。求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况，从而确定是否受到滑动摩擦力作用。如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向，然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况。当物体速度与传送带速度相等时物体所受的摩擦力有可能发生突变。 典例2如图32所示，一皮带输送机的皮带以v13.6 m/s的速率做匀速运动，其有效输送距离AB29.8 m，与水平方向夹角为37。将一小物体轻放在A 点，物体与皮带间的动摩擦因数0.1，求物体由A到B所需的时间。(g取10 m/s2)图32 答案3 s章末达标验收 (时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共7小题，每小题6分，共42分，每小题只有一
4、个选项符合题意)1如图1所示，将一台电视机静止放在水平桌面上，则以下说法中正确的是()图1A桌面对它支持力的大小等于它所受的重力，这两个力是一对平衡力B它所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力C它对桌面的压力就是它所受的重力，这两个力是同一种性质的力D它对桌面的压力和桌面对它的支持力是一对平衡力解析：电视机处于静止状态，桌面对它的支持力和它所受的重力的合力为零，是一对平衡力，故A正确，B错误；电视机对桌面的压力和桌面对它的支持力是作用力和反作用力，故D错误；压力和重力是两个性质不同的力，故C错误。答案：A2一辆空车和一辆满载货物的同型号汽车，在同一路面上以相同的速度向同一方向行驶。
5、两辆汽车同时紧急刹车后(即车轮不滚动只滑动)，以下说法正确的是()A满载货物的汽车由于惯性大，滑行距离较大B满载货物的汽车由于受到的摩擦力较大，滑行距离较小C两辆汽车滑行的距离相同D满载货物的汽车比空车先停下来解析：同种型号的汽车，在同一路面上行驶时，汽车急刹车时，车轮与路面间的动摩擦因数相同，因此减速的加速度大小相同，由v2v022ax可知，两车滑行距离相同，C正确，A、B错误，由t可知，两车滑行时间相同，D错误。答案：C3(2012南平模拟)如图2所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小球A用细线悬挂于支架前端，质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端。B与小车平板间的动摩擦
6、因数为。若某时刻观察到细线偏离竖直方向角，则此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为()图2Amg，竖直向上Bmg，斜向左上方Cmgtan，水平向右Dmg，斜向右上方解析：由小球A可知小车的加速度agtan，方向水平向右，因此B受到向右的摩擦力Ffmamgtan，对B受力分析如图所示。小车对B的作用力即为FN与Ff的合力F，Fmg，故选D。答案：D4.如图3所示，足够长的传送带与水平面夹角为，以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数tan，则图4中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是()图3图4解析：已知a2，D正确。答案：D5
7、如图5所示，质量分别为m、2m的球A、B由轻质弹簧相连后再用细线悬挂在正在竖直向上做匀加速运动的电梯内，细线中的拉力为F，此时突然剪断细线，在线断的瞬间，弹簧的弹力的大小和小球A的加速度大小分别为()A.，g B.，gC.，g D.，g图5解析：在线剪断前，对A、B及弹簧整体：F3mg3ma，对B：F弹2mg2ma，由此得：F弹，线剪断后的瞬间，弹力不变，此时对A球来说，受到向下的重力和弹力，有：F弹mgmaA，得：aAg，故A对。答案：A6放在粗糙水平面上的物块A、B用轻质弹簧测力计相连，如图6所示，物块与水平面间的动摩擦因数均为，今对物块A施加一水平向左的恒力F，使A、B一起向左匀加速运动
8、，设A、B的质量分别为m、M，则弹簧测力计的示数为()图6A. B.C.M D.M解析：先以A、B整体为研究对象，它们受到竖直向下的重力(Mm)g，竖直向上的支持力FN(Mm)g，水平方向向左的拉力F，水平方向向右的摩擦力fFN(Mm)g。由牛顿第二定律得到：F(Mm)g(Mm)a，再以B为研究对象，其受力为竖直向下的重力Mg，竖直向上的支持力FNMg，水平方向向左的弹簧拉力F，水平方向向右的摩擦力fFNMg。由牛顿第二定律得到：FMgMa，ag，将代入整理得：F，所以选项B正确。答案：B7(2011全国新课标卷)如图7，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。
9、假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力Fkt(k是常数)，木板和木块加速度的大小分别为a1和a2。下列反映a1和a2变 图7化的图线中正确的是()图8解析：本题中开始阶段两物体一起做加速运动，有 F(m1m2)a，即a，两物体加速度相同且与时间成正比。当两物体间的摩擦力达到m2g后两者发生相对滑动。对m2有Ffma2，在相对滑动之前f逐渐增大，相对滑动后fm2g 不再变化，a2，故其图像斜率增大；而对m1 ，在发生相对滑动后，有m2gm1a1，故a1为定值。故A选项正确。答案：A二、实验题(本题共2小题，共18分，把答案填在题中横线上或按题目要求作
10、答)8(6分)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，按实验要求安装好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的安排顺序不尽合理，请将合理的顺序填写在下面的横线上：_(填字母代号)。A保持重物的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次B保持小车质量不变，改变重物的质量，测出加速度，重复几次C用天平测出小车和重物的质量D平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动E挂上重物，放进砝码，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点F根据测量的数据，分别画出aF和a图线解析：利用控制变量法和逐差法分析纸带求加速度，最后处理实验数据，合理的操作顺序应为DCEABF或DCEBAF.答案：DC
11、EABF或DCEBAF9(12分)为了测量木块与长木板间的动摩擦因数，某同学用铁架台将长木板倾斜支在水平桌面上，组成如图9甲所示的装置。所提供的器材有长木板、木块(其前端固定有用于挡光的窄片K)、光电计时器、米尺、铁架台等。在长木板上标出A、B两点，B点处放置光电门(图中未画出)，用于记录窄片通过光电门时的挡光时间。该同学进行了如下实验：图9(1)用游标卡尺测量窄片K的宽度d如图乙所示，则d_ mm。测量长木板上A、B两点间的距离L和竖直高度差h。(2)从A点由静止释放木块使其沿斜面下滑，测得木块经过光电门时的挡光时间为t2.50103 s，算出木块经B点时的速度v_ m/s。由L和v得出滑块
12、的加速度a。(3)由以上测量和算出的物理量可以得出木块和长木板间的动摩擦因数的表达式为_(用题中所给字母h、L、a和重力加速度g表示)。解析：(1)游标卡尺测量窄片K的宽度d2 mm100.05 mm2.50 mm。(2)木块经B点时的速度v1.00 m/s。(3)根据牛顿第二定律得：mgsinmgcosma，由几何知识得sin，cos，化简得。答案：(1)2.50(2)1.00(3)三、计算题(本题共3小题，共5分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)10(15分)(2012钢陵模拟)如图10所示，一个质量m2 kg的滑块在倾角为37的固定斜面上，受到一个大小为40 N的水
13、平推力F作用，以v010 m/s的速度沿斜面匀速上滑。(sin370.6，取g10 m/s2)(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数；图10(2)若滑块运动到A点时立即撤去推力F，求这以后滑块再返回A点经过的时间。解析：(1)在F的作用下，物体做匀速运动，有Fcos37mgsin37(mgcos37Fsin37)解得0.5(2)撤去F后，物体往上滑时agsin37gcos3710 m/s2t11 sst15 m往下滑时agsin37gcos372 m/s2sat22t2 stt1t2(1) s答案：(1)0.5(2)(1) s11(15分)如图11所示，薄板A长L5 m，其质量M5 kg，放在水平桌
14、面上，板右端与桌边相齐。在A上距右端s3 m处放一物体B(大小可忽略，即可看成质点)，其质量m2 kg。已知A、B间动摩擦因数10.1，A与桌面间和B与桌面间的动摩擦因数均为图1120.2，原来系统静止。现在在板的右端施一大小一定的水平力F持续作用在A上直到将A从B下抽出才撤去，且使B最后停于桌的右边缘。求：(1)B运动的时间；(2)力F的大小。解析：(1)对于B，在未离开A时，其加速度为：aB11 m/s2设经过时间t1后B离开A，离开A后B的加速度为：aB22 m/s2根据题意可作出B的速度图像如图所示。有vBaB1t1和aB1t12s代入数据解得t12 st21 s所以B运动的时间是：t
15、t1t23 s。(2)设A的加速度为aA，则根据相对运动的位移关系得aAt12aB1t12Ls解得：aA2 m/s2根据牛顿第二定律得F1mg2(mM)gMaA代入数据得：F26 N。答案：(1)3 s(2)26 N12(18分)传送带是一种常用的运输工具，被广泛应用于矿山、码头、货场、车站、机场等如图12所示为火车站使用的传送带示意图。绷紧的传送带水平部分长度L5 m，并以v02 m/s的速度匀速 图12向右运动现将一个可视为质点的旅行包无初速度地轻放在传送带的左端，已知旅行包与传送带之间的动摩擦因数0.2，g取10 m/s2。(1)求旅行包经过多长时间到达传送带的右端。(2)若要旅行包从左
16、端运动到右端所用时间最短，则传送带速度的大小应满足什么条件？最短时间是多少？解析：(1)旅行包无初速度地轻放在传送带的左端后，旅行包相对于传送带向左滑动，旅行包在滑动摩擦力的作用下向右做匀加速运动，由牛顿第二定律得旅行包的加速度aF/mmg/mg2 m/s2当旅行包的速度增大到等于传送带速度时，二者相对静止，匀加速运动时间t1v0/a1 s匀加速运动位移xat121 m此后旅行包匀速运动，匀速运动时间t22 s旅行包从左端运动到右端所用时间tt1t23 s。(2)要使旅行包在传送带上运行时间最短，必须使旅行包在传送带上一直加速，由v22aL得v2 m/s即传送带速度必须大于或等于2 m/s由Lat2得旅行包在传送带上运动的最短时间t s。答案：(1)3 s(2)大于或等于2 m/s s高考资源网w w 高 考 资源 网
