中考物理复习初高中知识衔接分类汇编专题03牛顿第二定律

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中考物理复习初高中知识衔接分类汇编专题03牛顿第二定律

1 专题 03 牛顿第二定律 1、(2018 贵阳 29 题)如图甲所示是我们经常看到的场景,满载木材的货车,车厢尾部没有 任何遮挡,一旦货车突然向前加速,木材就可能向后滑出,对后面的车辆造成严重伤害.这 引起了小光的思考,只要货车加速,木材就会滑出吗? 为此他请教了老师,老师解释道:这要看车加速的程度,物理学中用“加速度”这个物理量 来描述物体加速的快慢程度,要让物体加速运动,就需要有外力对它作用,要使木材不滑落, 必须有其他物体对它施加摩擦力,使它产生和车相同大小的加速度,与车保持相对静止,一 起向前运动. 小光将以上情景简化成了如图乙所示的模型,水平车厢中有一根质量分布均匀的木头. 请你根据以上信息解答下列问题: (1)若木头的质量为 100 kg,它的重力是多大?(取 g=10 N/kg) (2)若车厢长 3 m,木头长 4 m,在木头从车厢滑出的过程中,车厢对木头的摩擦力为 100 N,则这一过程中摩擦力至少对木头做了多少功?(提示:木头重心 O 在其中点处,当重心 滑过车厢尾部,木头就会倾倒) (3)小光查阅资料得知:物体运动时加速度与外力的合力大小关系为:a=F 合 m ,a 表示加速 度,其单位是 m/s2,若货车加速度为 1.5 m/s2,请结合上述数据计算说明这根木头是否会滑 落. (4)在甲图场景中,若货车在水平路面上沿直线加速行驶,请指出车厢内哪一部分木材最 易滑落?并解释为什么另一部分不易滑落? 解析:(1) NmgG 100010100  (2)有图可知,木头只在车厢上滑动了 1m,由 100 1 100W fs J    ; (3) 2/1100 100 smm f m Fa  合 ; 所以木头的加速度小于货车的加速度,所以会滑落; 2 (4)上部分木头更容易滑落,应为下部分木材与周围木材产生的压力较大,导致他的摩擦 力较大能产生与车之间相同的加速度,所以容易滑下。 2、(2014 贵阳 29 题)在一次太空知识讲座中,老师让同学们做一个实验:用弹簧测力计竖 直悬挂一个重物,分别使重物处于静止和匀速下降,再让其加速下降.同学们发现,重物在 静止和匀速下降时,弹簧测力计的示数相同——都等于物体所受的重力;而加速下降时,却 看到弹簧测力计的示数明显减小,好像物体的重力突然间减小了。 老师解释说:“这在物理学上称为失重现象,失重就是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力 小于物体实际所受重力的现象.如当人们乘电梯加速下降时,人对电梯底面的压力就小于人 受到的重力”.小勇在老师指导下到电梯内做失重实验,如图甲.他将一体重秤放在电梯水 平地面上,然后站上秤台,如图乙所示.在电梯向下运动的过程中,他记录下体重秤在不同 时间段的示数及对应的时间,描绘出了体重秤的示数随时间 t 的变化图像,如图丙所示.已 知小勇的实际质量为 60 kg(g 取 10 N/kg)。 (1)求电梯静止时,小勇对秤台的压力。 (2)若电梯在 10 s 内下降的距离为 18 m,求电梯这段运动时间内的平均速度。 (3)根据图丙分析,小勇在哪段时间内处于失重状态?求此时他对秤台的压力。 (4)若下降中体重秤示数为零,即说明他对体重秤压力为零,我们称这种现象为完全失重.如 果物体所受合力的大小与物体质量关系为 F 合=ma,其中 a 称为加速度,单位为 N/kg.请计 算小勇完全失重时加速度 a 的大小。 解析:(1)小勇对秤台的压力 F=G=mg=60kg×10N/kg=600N; (2) s m t sv 10 18 =1.8m/s; (3)已知小勇的实际质量为 60kg.由图象可知,在 0~t1 阶段,小勇的质量为 45kg,此时 处于失重状态, 对秤台的压力等于其重力,F′=G′=m′g=45kg×10N/kg=450N; 3 (4)F 合=G﹣FN, ∵小勇完全失重, ∴FN=0, ∴F 合=G= ma , g Ga  = kg N 60 600 =10N/kg. 答:(1)电梯静止时,小勇对秤台的压力为 600N; (2)电梯这段运动时间内的平均速度为 1.8m/s; (3)根据图丙分析,小勇在 0~t1 阶段处于失重状态;此时他对秤台的压力为 450N. (4)小勇完全失重时加速度 a 的大小为 10N/kg。 3、如图甲所示,水平地面上有一质量为 100kg 的大木箱,其底面积为 0.5m2,工人师傅用水 平方向的力把木箱沿直线向前推动,在这个过程中,所用力 F 的大小以及木箱的运动速度大 小随时间的变化情况如图乙、丙所示,若已知 m 合Fa  ,其中 合F 表示合力,a 表示加速度 (加速度表示速度变化量与发生这一变化所用时间之比 t v   ,描述物体速度变化快慢的物理 量,单位 m/s2),m 表示物体的质量,g 取 10N/kg。求: (1)木箱静止时对水平地面的压强; (2)在 4-~10s 内,推力所做的功; (3)在 2~4s 内,木箱所受的加速度。 解析:(1)木箱静止在水平地面时,对水平地面的压力:F=G=mg=200kg×10N/kg=2000N, 对水平地面的压强: S FP  = 25.0 2000 m N =4000Pa; (2)由图象可知在 4~10s 内的运动速度 3v =2m/s,用 F3=200N 的力推, 4 由 vts  可得,在 4~10s 内移动的距离为: 333 tvs  =2m/s×6s=12m, 推力做功: FsW  =200N×12m=2400J; (4) 2/12 )/0/2( sms smsm t vv t va ot   ; 4、王春玲那同学查阅资料可得物体所受到的力合加速度的关系可写成 maF 合 ,其中 a 加 速度(加速度表示速度变化量与发生这一变化所用时间之比 t v   ,描述物体速度变化快慢的 物理量,单位 m/s2,加速度越大,表明物体单位时间内的速度变化量越大,加速度为零,表 明物体做匀速直线运动),运用你所学的知识解答一下实际问题。 美国建筑师凯文⋅ 朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市(如图所示),漂浮城市 装有动力装置,可以移动。该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的,强风能从中通过, 可以确保当飓风来临时,把飓风对建筑的破坏降至最低。该漂浮城市高达 360m,占地 270 万平方米,漂浮城市的质量为 1.6 kg1110 ,可容纳多达 4 万居民。酒店、商店只要是普通 城市有的,这里都一应俱全。漂浮城市的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为 8.0×108W。若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量,漂浮城市在 平静的水面上沿直线运动,运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始,漂浮城市受到水 平方向的牵引力 F 随运动时间 t 的变化关系如下图甲所示,漂浮城市的运动速度 v 与时间 t 的关系如图乙所示。(g 取 10N/kg)请回答下列问题: (1)漂浮城市运动时,从 50s 到 100s 内牵引力做了多说功? (2)漂浮城市在匀速运动过程中,太阳能转化为机械能的效率为多少? (3)0-50s 的加速度是多少? 解析:(1)有图可知,在 50s 到 100s 漂浮城市做匀速直线运动,牵引力等于阻力,所以 5 NfF 8108 阻牵 , 运 动 的 路 程 等 于 mssmvts 2550/5.0  , 根 据 W=Fs=8 810 N 25m=2 1010 J; (2)根据 PtW  可知,在 50s 到 100s 内太阳能总吸收的能量为 PtW 总 = J108 10450sW10×8.0  , 由 ( 1 ) 得 有W =20000J ; 所 以 %50%100104 102%100 10 10   J J W W 总 有 ; (3)0-50s 的牵引力 NF 9104.2 牵 , Nf 8108阻 在水平方向上加速度 kg/01.0106.1 108104.2 m - 11 89 Nkg NNfFa   阻牵
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