高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系5 牛顿运动定律的应用课后复习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系5 牛顿运动定律的应用课后复习题，共5页。

（2）某时刻剪断绳子，物体在传送带上匀加速运动的位移；
（3）求物体运动至传送带最左端所用时间。
2．如图所示，质量20kg的物体从光滑斜面上高度m处释放，到达底端时水平进入水平传送带（不计斜面底端速度大小的损失,即在斜面底端速度方向迅速变为水平,大小不变），传送带由一电动机驱动着匀速向左转动，速率为3 m/s．已知物体与传送带间的动摩擦因数0．1．物体冲上传送带后就移走光滑斜面．（g取10 m/s2）．
（1）物体滑上传送带A点时的速度大小。
（2）若两皮带轮AB之间的距离是6 m，物体将从哪一边离开传送带?
（3）若皮带轮间的距离足够大，从M滑上到离开传送带的整个过程中，求M和传送带间相对位移．
3．如图所示，倾角为37°，长为l＝16 m的传送带，转动速度为v＝10 m/s，动摩擦因数μ＝0．5，在传送带顶端A处无初速度地释放一个质量为m＝0．5 kg的物体．已知sin 37°＝0．6，cs37°＝0．8，g＝10 m/s2．求：
（1）传送带顺时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间；
（2）传送带逆时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间．
4．某飞机场利用如图所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上，传送带与地面的夹角θ＝30°，传送带两端A、B的长度L＝10 m，传送带以v＝5 m/s的恒定速度匀速向上运动．在传送带底端A轻轻放一质量m＝5 kg的货物，货物与传送带间的动摩擦因数μ＝，（g取10 m/s2）
（1）求货物从A运动到B的所有的加速度大小和方向。
（2）计算货物从A端运送到B端所需的时间。
一、计算题
参考答案
【答案】（1） （2）2.5 m （3）1.5 s
【解析】（1）传送带稳定运动时，物体处于平衡状态：（2分）
解得：（2分）
（2）剪断绳子后，根据牛顿第二定律：（1分）
解得（1分）
匀加速的时间（1分）
位移（1分）
（3）物体在传送带上匀速运动的时间为（2分）
总时间（2分）
【答案】（1）；（2）右边离开传送带；（3）
【解析】
试题分析：（1）物体从斜面上匀加速下滑，有：
解得物体滑到底端时的速度：
（2）设传送带的速度为。以地面为参照系，物体滑上传送带后向右做匀减速运动直到速度为零，期间物体的加速度大小和方向都不变，加速度大小为：
物体从滑上传送带到相对地面速度减小到零，对地向右发生的位移为：，表面物体将从右边离开传送带。
（3）以地面为参考系，若两皮带轮间的距离足够大，则物体滑上传送带后向右做匀减速运动直到速度为零，后向左做匀加速运动，直到速度与传送带速度相等后与传送带相对静止，从传送带左端掉下，期间物体的加速度大小和方向都不变，加速度大小仍为：
从A到最右端：
传送带发生的位移：，
物体再向左加速到与传送带共速：
，，，。
考点：牛顿第二定律、匀变速直线运动的位移与时间的关系
【名师点睛】本题是已知受力情况确定运动情况的问题，关键分段受力分析后根据牛顿第二定律求解加速度，根据运动学公式求解运动情况，确定相对运动的情况。
3．（1）4s．（2）2 s．
【解析】
试题分析：（1）传送带顺时针转动时，物体相对传送带向下运动，则物体所受滑动摩擦力沿斜面向上，相对传送带向下匀加速运动，根据牛顿第二定律有
mg（sin37°－μcs37°）＝ma
则a＝gsin37°－μgcs37°＝2 m/s2，
根据l＝at2得t＝4s．
（2）传送带逆时针转动，当物体下滑速度小于传送带转动速度时，物体相对传送带向上运动，则物体所受滑动摩擦力沿传送带向下，设物体的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得，mgsin37°＋μmgcs37°＝ma1
则有a1＝10 m/s2
设当物体运动速度等于传送带转动速度时经历的时间为t1，位移为x1，则有
，
x1＝a1t2＝5 m
l＝16 m
当物体运动速度等于传送带速度瞬间，有mgsin37°>μmgcs 37°，则下一时刻物体相对传送带向下运动，受到传送带向上的滑动摩擦力——摩擦力发生突变．设当物体下滑速度大于传送带转动速度时物体的加速度为a2，则
x2＝l－x1＝11 m
又因为x2＝vt2＋a2t22，则有10t2＋t22＝11，
解得：t2＝1 s （t2＝－11 s舍去）
所以t总＝t1＋t2＝2 s．
考点：牛顿第二定律的综合应用
【名师点睛】解决本题的关键理清物体的运动规律，知道物体运动，明确速度和加速度的变化，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解．从此题看出出，皮带传送物体所受摩擦力可能发生突变，不论是其大小的突变，还是其方向的突变，都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻。
4．（1）2．5 m/s2 ，方向沿斜面向上。（2）3s
【解析】
试题分析：（1）开始一段时间，由牛顿第二定律得
μmgcs30°－mgsin30°＝ma
解得a1＝2．5 m/s2 ，方向沿斜面向上。
货物匀加速运动的时间 t1＝＝2 s
货物匀加速运动的位移 x1＝a t12＝×2．5×22 m＝5 m
因为x1< L，随后货物做匀速运动，a2＝0 m/s2 ，
（2）匀速运动位移x2＝L－x1＝5 m
匀速运动时间t2＝＝1 s
运动的总时间t＝t1＋t2＝3 s
考点：牛顿第二定律的综合应用
【名师点睛】此题是牛顿第二定律的综合应用问题；对传送带带动货物的题目，一种是判定何时到达共同速度．
另一种是要判定在到达相同速度前，物体是否已经到达传送带末端。