1、高中物理牛顿运动定律试题经典一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1地震发生后，需要向灾区运送大量救灾物资，在物资转运过程中大量使用了如图所示的传送带已知某传送带与水平面成角，皮带的AB部分长，皮带以恒定的速率按图示方向传送，若在B端无初速度地放置一个质量的救灾物资可视为质点，P与皮带之间的动摩擦因数取，求：物资P从B端开始运动时的加速度物资P到达A端时的动能【答案】物资P从B端开始运动时的加速度是物资P到达A端时的动能是900J【解析】【分析】（1）选取物体P为研究的对象，对P进行受力分析，求得合外力，然后根据牛顿第三定律即可求出加速度；（2）物体p从B到A的过程中，重力和摩擦力做功，可以使用
2、动能定律求得物资P到达A端时的动能，也可以使用运动学的公式求出速度，然后求动能【详解】（1）P刚放上B点时，受到沿传送带向下的滑动摩擦力的作用，；其加速度为：（2）解法一：P达到与传送带有相同速度的位移以后物资P受到沿传送带向上的滑动摩擦力作用根据动能定理：到A端时的动能解法二：P达到与传送带有相同速度的位移以后物资P受到沿传送带向上的滑动摩擦力作用，P的加速度后段运动有：，解得：，到达A端的速度动能【点睛】传送带问题中，需要注意的是传送带的速度与物体受到之间的关系，当二者速度相等时，即保持相对静止属于中档题目2我国科技已经开启“人工智能”时代，“人工智能”已经走进千家万户某天，东东呼叫了外卖
3、，外卖小哥把货物送到他家阳台正下方的平地上，东东操控小型无人机带动货物，由静止开始竖直向上做匀加速直线运动，一段时间后，货物又匀速上升53s，最后再匀减速1s恰好到达他家阳台且速度为零货物上升过程中，遥控器上显示无人机在加速、匀速、减速过程中对货物的作用力F1、F2和F3大小分别为20.8N、20.4N和18.4N，货物受到的阻力恒为其重力的0.02倍g取10m/s2计算：(1)货物的质量m；(2)货物上升过程中的最大动能Ekm及东东家阳台距地面的高度h【答案】(1) m2kg (2) h56m【解析】【分析】【详解】(1)在货物匀速上升的过程中由平衡条件得其中解得(2)设整个过程中的最大速度
4、为v，在货物匀减速运动阶段由牛顿运动定律得由运动学公式得解得最大动能 减速阶段的位移匀速阶段的位移加速阶段，由牛顿运动定律得，由运动学公式得，解得阳台距地面的高度3某种弹射装置的示意图如图所示，光滑的水平导轨MN右端N处于倾斜传送带理想连接，传送带长度L=15.0m，皮带以恒定速率v=5m/s顺时针转动，三个质量均为m=1.0kg的滑块A、B、C置于水平导轨上，B、C之间有一段轻弹簧刚好处于原长，滑块B与轻弹簧连接，C未连接弹簧，B、C处于静止状态且离N点足够远，现让滑块A以初速度v0=6m/s沿B、C连线方向向B运动，A与B碰撞后粘合在一起碰撞时间极短，滑块C脱离弹簧后滑上倾角=37的传送带
5、，并从顶端沿传送带方向滑出斜抛落至地面上，已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数=0.8，重力加速度g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8（1）滑块A、B碰撞时损失的机械能；（2）滑块C在传送带上因摩擦产生的热量Q；（3）若每次实验开始时滑块A的初速度v0大小不相同，要使滑块C滑离传送带后总能落至地面上的同一位置，则v0的取值范围是什么？（结果可用根号表示）【答案】(1) (2) (3)【解析】试题分析：（1）A、B碰撞过程水平方向的动量守恒，由此求出二者的共同速度；由功能关系即可求出损失的机械能；（2）A、B碰撞后与C作用的过程中ABC组成的系统动量守恒，应用动量守恒定律与能量
6、守恒定律可以求出C与AB分开后的速度，C在传送带上做匀加速直线运动，由牛顿第二定律求出加速度，然后应用匀变速直线运动规律求出C相对于传送带运动时的相对位移，由功能关系即可求出摩擦产生的热量（3）应用动量守恒定律、能量守恒定律与运动学公式可以求出滑块A的最大速度和最小速度（1）A与B位于光滑的水平面上，系统在水平方向的动量守恒，设A与B碰撞后共同速度为，选取向右为正方向，对A、B有：碰撞时损失机械能解得：（2）设A、B碰撞后，弹簧第一次恢复原长时AB的速度为，C的速度为由动量守恒得：由机械能守恒得：解得：C以滑上传送带，假设匀加速的直线运动位移为x时与传送带共速由牛顿第二定律得：由速度位移公式得
7、：联立解得：x=11.25mL加速运动的时间为t，有：所以相对位移代入数据得：摩擦生热（3）设A的最大速度为，滑块C与弹簧分离时C的速度为，AB的速度为，则C在传送带上一直做加速度为的匀减速直线运动直到P点与传送带共速则有：根据牛顿第二定律得：联立解得：设A的最小速度为，滑块C与弹簧分离时C的速度为，AB的速度为，则C在传送带上一直做加速度为的匀加速直线运动直到P点与传送带共速则有：解得：对A、B、C和弹簧组成的系统从AB碰撞后到弹簧第一次恢复原长的过程中系统动量守恒，则有：由机械能守恒得：解得：同理得：所以4如图甲所示，光滑水平面上有一质量为M = 1kg的足够长木板。板左端有一质量为m=
8、0.5kg的物块（视为质点），物块与木板间的动摩擦因数为=0.2。初始时物块与木板均处于静止状态，已知g = 10m/s2,物块与木板间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。(1)若仅给木板一水平向左的初速度,求物块相对木板滑动的距离；(2)若仅给物块施加一水平向右的力F，F随时间t变化的图像如图乙所示，求物块与木板最终的速度；(3)若按（1)问中给板初速度的同时，给木板施加一水平向右的恒力F = 6N，求经多长时间物块会从木板上滑落。【答案】（1）1.5m；（2）物块和木板最终以0.6m/s的速度匀速运动.（3）0.91s【解析】【详解】（1）设物块与板最终达到相同的速度v，物块在板上滑行的位移为
9、L，由动量守恒： 由能量关系： 解得L=1.5m（2）由题意可知，若物块和木板一起向右加速，则拉力F1.5N，故在如图所示的拉力F的作用下物块和板无法一起加速，经t1=0.5s时，物块的速度v1，板的速度v2对物块： 对木板：解得v1=0.8m/s，v2=0.5m/s；5如图是利用传送带装运煤块的示意图其中，传送带的从动轮与主动轮圆心之间的距离为，传送带与水平方向间的夹角，煤块与传送带间的动摩擦因数，传送带的主动轮和从动轮半径相等，主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖直高度，与运煤车车箱中心的水平距离现在传送带底端由静止释放一煤块可视为质点煤块恰好在轮的最高点水平抛出并落在车箱中心，取，求：（1）主
10、动轮的半径；（2）传送带匀速运动的速度；（3）煤块在传送带上直线部分运动的时间【答案】（1）0.1m（2）1m/s；（3）4.25s【解析】【分析】（1）要使煤块在轮的最高点做平抛运动，则煤块到达轮的最高点时对轮的压力为零，根据平抛运动的规律求出离开传送带最高点的速度，结合牛顿第二定律求出半径的大小（2）根据牛顿第二定律，结合运动学公式确定传送带的速度（3）煤块在传送带经历了匀加速运动和匀速运动，根据运动学公式分别求出两段时间，从而得出煤块在传送带上直线部分运动的时间【详解】（1）由平抛运动的公式，得 ，代入数据解得 v=1m/s要使煤块在轮的最高点做平抛运动，则煤块到达轮的最高点时对轮的压力
11、为零，由牛顿第二定律，得，代入数据得R=0.1m（2）由牛顿第二定律得 ，代入数据解得a=0.4m/s2由得s1=1.25ms，即煤块到达顶端之前已与传送带取得共同速度，故传送带的速度为1m/s（3）由v=at1解得煤块加速运动的时间t1=2.5s煤块匀速运动的位移为 s2=ss1=1.75m，可求得煤块匀速运动的时间t2=1.75s煤块在传送带上直线部分运动的时间t=t1+t2代入数据解得 t=4.25s62019年1月3日10时26分中国嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面南极艾特肯盆地内的冯卡门撞击坑内。实现了人类探测器在月球背面首次软着陆，世界震惊，国人振奋嫦娥四号进入近月点15km的椭圆
12、轨道后，启动反推发动机，速度逐渐减小，距月面2.4km时成像仪启动，扫描着陆区地形地貌并寻找着陆点距月面100米左右，水平移动选定着陆点，缓慢降落，离地面3m时关闭发动机，探测器做自由落体运动着陆，太阳翼再次打开，探测器开始工作探测器质量为1.0103kg月球表面重力加速度g月=1.6m/s2求：(1)探测器着陆前瞬间的动能(2)若探测器从距月面100m高度处开始先做自由落体运动，然后开启反推发动机做减速运动，降落至月球表面时速度恰好为零已知反推发动机使探测器获得的反推力大小为8000N求探测器从距月球表面100m处开始做自由落体运动时间【答案】（1）；（2）【解析】【分析】（1）根据能量守恒
13、关系求解探测器着陆前瞬间的动能（2）探测器先做自由落体运动，后做匀减速运动；根据牛顿第二定律求解做减速运动的加速度，结合运动公式求解做自由落体运动时间【详解】（1）探测器着陆前瞬间的动能：（2）减速过程：F-mg月=ma解得a=6.4m/s2设探测器在自由落体阶段和减速阶段的位移分别为x1、x2，根据运动学公式：2g月x1=2ax2且x1+x2=100, 联立解得探测器自由落体运动的时间t1=10s7如图，在竖直平面内有一个半径为R的光滑圆弧轨道，半径OA竖直、OC水平，一个质量为m的小球自C点的正上方P点由静止开始自由下落，从C点沿切线进入轨道，小球沿轨道到达最高点A时恰好对轨道没有压力重力
14、加速度为，不计一切摩擦和阻力求：（1）小球到达轨道最高点A时的速度大小；（2）小球到达轨道最低点B时对轨道的压力大小【答案】（1）（2）【解析】试题分析：（1） 设小球在A点速度大小为，小球到达A点由重力提供向心力得：2分可得：2分设小球在B点速度大小为，从B到A由机械能守恒得：2分在B点由牛顿第二定律可得： 2分由计算可得：1分在B点，小球对轨道的压力为，由牛顿第三定律可得：1分考点：考查了机械能守恒定律，圆周运动，牛顿运动定律8如图所示，固定的凹槽水平表面光滑，其内放置U形滑板N，滑板两端为半径R=045m的1/4圆弧面A和D分别是圆弧的端点，BC段表面粗糙，其余段表面光滑小滑块P1和P2
15、的质量均为m滑板的质量M=4m，P1和P2与BC面的动摩擦因数分别为1=010和2=020，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力开始时滑板紧靠槽的左端，P2静止在粗糙面的B点，P1以v0=40m/s的初速度从A点沿弧面自由滑下，与P2发生弹性碰撞后，P1处在粗糙面B点上当P2滑到C点时，滑板恰好与槽的右端碰撞并与槽牢固粘连，P2继续运动，到达D点时速度为零P1与P2视为质点，取g=10m/s2问：（1）P1和P2碰撞后瞬间P1、P2的速度分别为多大？（2）P2在BC段向右滑动时，滑板的加速度为多大？（3）N、P1和P2最终静止后，P1与P2间的距离为多少？【答案】（1）、 （2） （3）S=147m
16、【解析】试题分析：（1）P1滑到最低点速度为v1，由机械能守恒定律有：解得：v1=5m/sP1、P2碰撞，满足动量守恒，机械能守恒定律，设碰后速度分别为、则由动量守恒和机械能守恒可得：解得：、（2）P2向右滑动时，假设P1保持不动，对P2有：f2=2mg=2m（向左）设P1、M的加速度为a2；对P1、M有：f=（m+M）a2此时对P1有：f1=ma2=04mfm=10m，所以假设成立故滑块的加速度为04m/s2；（3）P2滑到C点速度为，由得P1、P2碰撞到P2滑到C点时，设P1、M速度为v，由动量守恒定律得：解得：v=040m/s对P1、P2、M为系统：代入数值得：L=38m滑板碰后，P1向
17、右滑行距离：P2向左滑行距离：所以P1、P2静止后距离：S=L-S1-S2=147m考点：考查动量守恒定律；匀变速直线运动的速度与位移的关系；牛顿第二定律；机械能守恒定律【名师点睛】本题为动量守恒定律及能量关系结合的综合题目，难度较大；要求学生能正确分析过程，并能灵活应用功能关系；合理地选择研究对象及过程；对学生要求较高9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：
18、(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.10如
19、图所示，航空母舰上的水平起飞跑道长度L=160m一架质量为m=2.0104kg的飞机从跑道的始端开始，在大小恒为F=1.2105N的动力作用下，飞机做匀加速直线运动，在运动过程中飞机受到的平均阻力大小为Ff=2104N飞机可视为质点，取g=10m/s2求：（1）飞机在水平跑道运动的加速度大小；（2）若航空母舰静止不动，飞机加速到跑道末端时速度大小；（3）若航空母舰沿飞机起飞的方向以10m/s匀速运动，飞机从始端启动到跑道末端离开这段时间内航空母舰对地位移大小【答案】（1）（2）（3）【解析】【分析】【详解】（1）飞机在水平跑道上运动时，水平方向受到推力与阻力作用，设加速度大小为a，由牛顿第二定律可得F合=FFf=ma代入数据得 a1=5.0 m/s2 （2）由运动学公式可知 v2=2aL代入数据得飞机到达倾斜跑道末端时的速度大小v=40 m/s（3）对于飞机对于航空母舰有 x2=v0t由几何关系：x1x2=L即有代入数据解得t=8s飞机离开航空母舰时，航空母舰的对地位移大小x2=v0t=80m【点评】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的基本运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁
