1、高考物理牛顿运动定律真题汇编(含答案) 一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律 1如图，有一水平传送带以 8m/s 的速度匀速运动，现将一小物块（可视为质点）轻轻放 在传送带的左端上，若物体与传送带间的动摩擦因数为 0.4，已知传送带左、右端间的距 2 离为 4m，g 取 10m/s 求： （1）刚放上传送带时物块的加速度； （2）传送带将该物体传送到传送带的右端所需时间 【答案】（1）（2） 【解析】 【分析】 先分析物体的运动情况：物体水平方向先受到滑动摩擦力，做匀加速直线运动；若传送带 足够长，当物体速度与传送带相同时，物体做匀速直线运动根据牛顿第二定律求出匀加 速运动的加速度，由运动学公
2、式求出物体速度与传送带相同时所经历的时间和位移，判断 以后物体做什么运动，若匀速直线运动，再由位移公式求出时间 【详解】 （1）物块置于传动带左端时，先做加速直线运动，受力分析，由牛顿第二定律得： 代入数据得： （2）设物体加速到与传送带共速时运动的位移为 根据运动学公式可得： 运动的位移： 则物块从传送带左端到右端全程做匀加速直线运动，设经历时间为 ，则有 解得 【点睛】 物体在传送带运动问题，关键是分析物体的受力情况，来确定物体的运动情况，有利于培 养学生分析问题和解决问题的能力 2四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应 用一架质量 m=2 kg 的无人机
3、，其动力系统所能提供的最大升力 F=36 N，运动过程中所 2 ) 受空气阻力大小恒为 f=4 N(g 取 10 ms (1)无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞求在 t=5s 时离地面的高度h； (2)当无人机悬停在距离地面高度 H=100m 处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而 坠落求无人机坠落到地面时的速度 v； (3)接(2)问，无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供向上最大升 力为保证安全着地（到达地面时速度为零），求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时 间 t1 【答案】（1）75m（2）40m/s （3） 【解析】 【分析】 【详解】 （1）由
4、牛顿第二定律 Fmgf=ma 2 代入数据解得 a=6m/s 上升高度 代入数据解得h=75m （2）下落过程中 mgf=ma1 代入数据解得 2=2a1 H， 落地时速度 v 代入数据解得v=40m/s （3）恢复升力后向下减速运动过程 Fmg+f=ma2 代入数据解得 设恢复升力时的速度为 vm，则有 由 vm=a1t1 代入数据解得 3如图所示，在光滑水平面上有一段质量不计，长为 6m 的绸带，在绸带的中点放有两个 紧靠着可视为质点的小滑块 A、B，现同时对 A、B 两滑块施加方向相反，大小均为 F=12N 的水平拉力，并开始计时已知 A 滑块的质量 mA=2kg，B 滑块的质量 mB=
5、4kg，A、B 滑 块与绸带之间的动摩擦因素均为=0.5，A、B 两滑块与绸带之间的最大静摩擦力等于滑动 摩擦力，不计绸带的伸长，求： （1）t=0 时刻，A、B 两滑块加速度的大小； （2）0 到 3s 时间内，滑块与绸带摩擦产生的热量 【答案】(1)；(2)30J 【解析】 【详解】 (1)A 滑块在绸带上水平向右滑动，受到的滑动摩擦力为， 水平运动，则竖直方向平衡：，；解得： A 滑块在绸带上水平向右滑动，0 时刻的加速度为， 由牛顿第二定律得： B 滑块和绸带一起向左滑动，0 时刻的加速度为 由牛顿第二定律得：； 联立解得：，； (2)A 滑块经 滑离绸带，此时滑块发生的位移分别为和
6、代入数据解得：， 2 秒时 A 滑块离开绸带，离开绸带后 A 在光滑水平面上运动，B 和绸带也在光滑水平面上 运动，不产生热量，3 秒时间内因摩擦产生的热量为： 代入数据解得： 4滑雪者为什么能在软绵绵的雪地中高速奔驰呢？其原因是白雪内有很多小孔，小孔内充 满空气当滑雪板压在雪地时会把雪内的空气逼出来，在滑雪板与雪地间形成一个暂时的 “气垫”，从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦然而当滑雪板对雪地速度较小时，与雪地 接 触时间超过某一值就会陷下去，使得它们间的摩擦力增大假设滑雪者的速度超过 4 m/s 时，滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由10.25 变为20.125一滑雪者 从倾角为 37的坡顶 A
7、 由静止开始自由下滑，滑至坡底 B(B 处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平雪 2，sin 37 地，最后停在 C 处，如图所示不计空气阻力，坡长为 l26 m，g 取 10 m/s 0.6，cos 370.8求： (1)滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化经历的时间； (2)滑雪者到达 B 处的速度； (3)滑雪者在水平雪地上运动的最大距离 【答案】1s99.2m 【解析】 【分析】 由牛顿第二定律分别求出动摩擦因数恒变化前后的加速度，再由运动学知识可 求解速度、 位移和时间 【详解】 2 (1)由牛顿第二定律得滑雪者在斜坡的加速度：a1= =4m/s 解得滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化
8、所经历的时间：t=1s (2)由静止到动摩擦因素发生变化的位移：x1= a1t 2=2m 2 动摩擦因数变化后，由牛顿第二定律得加速度：a2= =5m/s 2- v2=2a2(L- x1) 由 vB 解得滑雪者到达 B 处时的速度：vB=16m/s (3)设滑雪者速度由 v B=16m/s 减速到 v1=4m/s 期间运动的位移为 x3，则由动能定理有： ；解得 x3=96m 速度由 v1=4m/s 减速到零期间运动的位移为 x4，则由动能定理有： ；解得 x4=3.2m 所以滑雪者在水平雪地上运动的最大距离为 x=x3+x4=96+ 3.2=99.2m 5如图，竖直墙面粗糙，其上有质量分别为
9、 mA=1 kg、mB=0.5 kg 的两个小滑块 A 和 B，A 在 B 的正上方，A、B 相距 h=2. 25 m，A 始终受一大小 F1=l0 N、方向垂直于墙 面的 水平力作用，B 始终受一方向竖直向上的恒力 F2作用同时由静止释放 A 和 B，经时间 t=0.5 s，A、B 恰相遇已知 A、B 与墙面间的动摩擦因数均为=0.2，重力加速度大小 2 g=10 m/s 求： (1)滑块 A 的加速度大小 aA； (2)相遇前瞬间，恒力 F2的功率 P 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】 （1）A、B 受力如图所示： A、B 分别向下、向上做匀加速直线运动，对 A： 水平方向： 竖
10、直方向： 且： 联立以上各式并代入数据解得： （2）对 A 由位移公式得： 对 B 由位移公式得： 由位移关系得： 由速度公式得 B 的速度： 对 B 由牛顿第二定律得： 恒力 F2的功率： 联立解得：P50W 6如图所示，在风洞实验室里，粗糙细杆与竖直光滑圆轨 AB 相切于 A 点，B 为圆弧轨道 的最高点，圆弧轨道半径 R=1m，细杆与水平面之间的夹角=37一个 m=2kg 的小球 穿在细杆上，小球与细杆间动摩擦因数=0.3小球从静止开始沿杆向上运动，2s 后小球 刚好到达 A 点，此后沿圆弧轨道运动，全过程风对小球的作用力方向水平向右，大小恒定 2 为 40N已知 g=10m/s ，si
11、n37=0.6，cos37=0.8求： (1)小球在 A 点时的速度大小； (2)小球运动到 B 点时对轨道作用力的大小及方向 【答案】(1)8m/s(2)12N 【解析】 【详解】 (1)对细杆上运动时的小球受力分析，据牛顿第二定律可得： 代入数据得： 小球在 A 点时的速度 (2)小球沿竖直圆轨道从 A 到 B 的过程，应用动能定理得： 解得： 小球在 B 点时，对小球受力分析，设轨道对球的力竖直向上，由牛顿第二定律知： 解得：FN=12N，轨道对球的力竖直向上 由牛顿第三定律得：小球在最高点 B 对轨道的作用力大小为 12N，方向竖直向下 7如图所示，传送带水平部分 xab=0.2m，斜
12、面部分 xbc=5.5m，bc 与水平方向夹角 =37，一个小物体 A 与传送带间的动摩擦因数=0.25，传送带沿图示方向以速率 v=3m/s 运动，若把物体 A 轻放到 a 处，它将被传送带送到 c 点，且物体 A 不脱离传送带，经 b 点 2， sin37=0.6)求： 时速率不变(取 g=10m/s （1）物块从 a 运动到 b 的时 间； （2）物块从 b 运动到 c 的时 间 【答案】（1）0.4s；（2） 1.25s 【解析】 【分析】 根据牛顿第二定律求出在 ab 段做匀加速直线运动的加速度，结合运动学公式求出 a 到 b 的运动时间到达 b 点的速度小于传送带的速度，根据牛顿第
13、二定律求出在 bc 段匀加速 运动的加速度，求出速度相等经历的时间，以及位移的大小，根据牛顿第二定律求出速度 相等后的加速度，结合位移时间公式求出速度相等后匀加速运动的时间，从而得出 b 到 c 的时间 【详解】 （1）物体 A 轻放在 a 处瞬间，受力分析由牛顿第二定律得： 解得： A 与皮带共速需要发生位移： 故根据运动学公式，物体 A 从 a 运动到 b： 代入数据解得： （2）到达 b 点的速度： 由牛顿第二定律得： 且 代入数据解得： 物块在斜面上与传送带共速的位移是： 代入数据解得： 时间为： 因为，物块继续加速下滑 由牛顿第二定律得： ，且 代入数据解得： 设从共速到下滑至 c
14、的时间为 t3，由，得： 综上，物块从 b 运动到 c 的时间为： 85s 后系统动量守恒，最终达到相同速度 v，则 解得 v=0.6m/s， 即物块和木板最终以 0.6m/s 的速度匀速运动. （3）物块先相对木板向右运动，此过程中物块的加速度为 a1，木板的加速度为 a2，经 t1 时间物块和木板具有相同的速度 v， 对物块受力分析： 对木板： 由运动公式： 解得： 此过程中物块相对木板前进的距离： 解得 s=0.5m； t1后物块相对木板向左运动，这再经 t2时间滑落，此过程中板的加速度 a3，物块的加速度 仍为 a1，对木板： 由运动公式： 解得 故经过时间物块滑落. 9水平面上固定着
15、倾角=37的斜面，将质量 m=lkg 的物块 A 从斜面上无初速度释放，其 2 加速度 a=3m/s 。经过一段时间，物块 A 与静止在斜面上的质量 M=2kg 的物块 B 发生完 2 全非弹性碰撞，之后一起沿斜面匀速下滑。已知重力加速度大小 g=10m/s ，sin37=0.6， co37=0.8，求 (1)A 与斜面之间的动摩擦因数1； (2)B 与斜面之间的动摩擦因数2。 【答案】(1)()(2)() 【解析】 【分析】 物块 A 沿斜面加速下滑，由滑动摩擦力公式和力的平衡条件求解 A与斜面之间的动摩擦因 数； A、B 一起沿斜面下匀速下滑，以整体为研究对象，由滑动摩擦力公式和力的平衡条
16、件求解 B 与斜面之间的动摩擦因数。 【详解】 (1)物块 A 沿斜面加速下滑， 由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得： 由牛顿第二定律得： 解得：； (2)A、B一起沿斜面下匀速下滑，以整体为研究对象，由滑动摩擦力公式和力的平衡条件 得： 解得：。 10如图所示，质量为 M=8kg 的小车停放在光滑水平面上，在小车右端施加一水平恒力 F，当小车向右运动速度达 到时，在小车的右端轻轻放置一质量 m=2kg 的小物 块，经过 t1=2s 的时间，小物块与小车保持相对静止。已知小物块与小车间的动摩擦因数 0.2，假设小车足够长，g 取 10ms2，求： (1)水平恒力 F 的大小； (2)从小物块放到车上开始经过 t=4s 小物块相对地面的位移； (3)整个过程中摩擦产生的热量。 【答案】（1）8N（2）13.6m（3）12J 【解析】试题分析：（1）设小物块与小车保持相对静止时的速度为 v，对于小物块，在 t1=2s 时间内，做匀加速运动，则有： 对于小车做匀加速运动，则有： 联立以上各式，解得：F=8N （2）对于小物块，在开始 t1=2s 时间内运动的位移为： 此后小物块仍做匀加速运动，加速度大小为，则有 x=x1+x2 联立以上各式，解得：x=13.6m （3）整个过程中只有前 2s 物块与小车有相对位移 小车位移： 相对位移： 解得：Q=12J 考点：牛顿第二定律的综合应用.
