1、高考物理牛顿运动定律试题经典及解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1一长木板置于粗糙水平地面上，木板右端放置一小物块，如图所示。木板与地面间的动摩擦因数1=0.1，物块与木板间的动摩擦因数2=0.4。t=0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向墙壁运动，当t=1s时，木板以速度v1=4m/s与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反。运动过程中小物块第一次减速为零时恰好从木板上掉下。已知木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2。求：(1)t=0时刻木板的速度；(2)木板的长度。【答案】（1）（2）【解析】【详解】（1）对木板和物块：令初始时刻木板速
2、度为由运动学公式：代入数据求得：（2）碰撞后，对物块：对物块，当速度为0时，经历时间t，发生位移x1，则有，对木板，由牛顿第二定律：对木板，经历时间t，发生位移x2木板长度代入数据，2质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的图象如图所示取m/s2，求：（1）物体与水平面间的动摩擦因数；（2）水平推力F的大小；（3）s内物体运动位移的大小【答案】（1）0.2；（2）5.6N；（3）56m。【解析】【分析】【详解】（1）由题意可知，由v-t图像可知，物体在46s内加速度：物体在46s内受力如图所示根据牛顿第二定律有：联立解得：=0.2（2）由v-t图像可
3、知：物体在04s内加速度：又由题意可知：物体在04s内受力如图所示根据牛顿第二定律有：代入数据得：F=5.6N（3）物体在014s内的位移大小在数值上为图像和时间轴包围的面积，则有：【点睛】在一个题目之中，可能某个过程是根据受力情况求运动情况，另一个过程是根据运动情况分析受力情况；或者同一个过程运动情况和受力情况同时分析，因此在解题过程中要灵活处理在这类问题时，加速度是联系运动和力的纽带、桥梁3如图，水平桌面上静止放置一质量、长为的木板板上最右端放一质量的滑块可看做质点，以的水平力拉木板，将其从滑块下面抽出来若所有接触面间的动摩擦因数均为，.（1）求滑块与木板间的摩擦力多大，木板与桌面间的摩擦
4、力多大；（2）求滑块从木板上掉下的时间为多少？【答案】（1）6N；9N（2）1s【解析】【详解】解：(1)滑块与木板之间的摩擦力 木板与桌面间的摩擦力(2)当滑块与木板间的摩擦力达到最大静摩擦力，木板将从物体下面抽出，对滑块，根据牛顿第二定律得：解得： 对木板：解得：滑块位移：，木板的位移： 滑落时： 代入数据解得：4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、右端间的距离为4m，g取10m/s2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
5、）（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
6、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5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，大小恒定为40N已知g=10m/s2，sin37=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
7、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6如图所示，水平地面上固定着一个高为h的三角形斜面体，质量为M的小物块甲和质量为m的小物块乙均静止在斜面体的顶端现同时释放甲、乙两小物块，使其分别从倾角为、的斜面下滑，且分别在图中P处和Q处停下甲、乙两小物块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为.设两小物块在转弯处均不弹起且不损耗
8、机械能，重力加速度取g.求：小物块(1)甲沿斜面下滑的加速度；(2)乙从顶端滑到底端所用的时间；(3)甲、乙在整个运动过程发生的位移大小之比【答案】(1) g(sin cos ) (2) (3)1:1【解析】【详解】(1) 由牛顿第二定律可得F合=Ma甲Mgsin Mgcos =Ma甲a甲=g(sin cos )(2) 设小物块乙沿斜面下滑到底端时的速度为v，根据动能定理得W合=Ekmghmgcos =v=a乙=g(sin cos )t=(3) 如图，由动能定理得MghMgcos Mg(OP)=0mghmgcos mg(OQ)=0OP=OQ根据几何关系得7现有甲、乙两汽车正沿同一平直马路同向匀
9、速行驶，甲车在前，乙车在后，它们行驶的速度均为10m/s当两车快要到一十字路口时，甲车司机看到绿灯已转换成了黄灯，于是紧急刹车（反应时间忽略不计），乙车司机为了避免与甲车相撞也紧急刹车，但乙车司机反应较慢（反应时间为0.5s）已知甲车紧急刹车时制动力为车重的0.4倍，乙车紧急刹车时制动力为车重的0.5倍，g取10m/s2（1）若甲车司机看到黄灯时车头距警戒线15m，他采取上述措施能否避免闯警戒线？（2）为保证两车在紧急刹车过程中不相撞，甲、乙两车行驶过程中至少应保持多大距离？【答案】（1）见解析（2） 【解析】【分析】（1）根据甲车刹车时的制动力求出加速度，再根据位移时间关系求出刹车时的位移，
10、从而比较判定能否避免闯红灯；（2）根据追及相遇条件，由位移关系分析安全距离的大小【详解】（1）甲车紧急刹车的加速度为 甲车停下来所需时间 甲滑行距离 由于12.5 m15 m，所以甲车能避免闯红灯； （2）乙车紧急刹车的加速度大小为：设甲、乙两车行驶过程中至少应保持距离，在乙车刹车时刻两车速度相等， 解得 此过程中乙的位移： 甲的位移： 所以两车安全距离至少为：【点睛】解决本题的关键利用牛顿第二定律求出加速度，再根据运动学公式进行求解注意速度大者减速追速度小者，判断能否撞上，应判断速度相等时能否撞上，不能根据两者停下来后比较两者的位移去判断8如图所示，某货场而将质量为m1=100 kg的货物（
11、可视为质点）从高处运送至地面，为避免货物与地面发生撞击，现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道，使货物中轨道顶端无初速滑下，轨道半径R=1.8 m地面上紧靠轨道次排放两声完全相同的木板A、B，长度均为l=2m，质量均为m2=100 kg，木板上表面与轨道末端相切货物与木板间的动摩擦因数为1，木板与地面间的动摩擦因数=0.2（最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g=10 m/s2）（1）求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力（2）若货物滑上木板4时，木板不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动，求1应满足的条件（3）若1=0.5，求货物滑到木板A末端时的速度和在木板A上运动的时间【答案】（1）（2）0.4
12、12(m1+m2)g 联立式代入数据得0.410.6 (3)当1=0.5时，由式可知，货物在木板A上滑动时，木板不动设货物在木板A上做减速运动时的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得1m1gm1a1 设货物滑到木板A末端是的速度为V1,由运动学公式得V12V02=2a1L 联立式代入数据得V1=4m/s设在木板A上运动的时间为t,由运动学公式得V1=V0a1t 联立式代入数据得t=0.4s9如图甲所示，长为4m的水平轨道AB与半径为R=06m的竖直半圆弧轨道BC在B处相连接，有一质量为1kg的滑块（大小不计），从A处由静止开始受水平向右的力F作用，F的大小随位移变化关系如图乙所示，滑块与AB间动
13、摩擦因数为025，与BC间的动摩擦因数未知，取g =l0m/s2求：（1）滑块到达B处时的速度大小；（2）滑块在水平轨道AB上运动前2m过程中所需的时间；（3）若滑块到达B点时撤去力F，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好能达到最高点C，则滑块在半圆轨道上克服摩擦力所做的功是多少【答案】（1）（2）（3）5J【解析】试题分析： （1）对滑块从A到B的过程，由动能定理得F1x1F3x3mgxmvB2得vB2m/s（2）在前2 m内，由牛顿第二定律得F1mgma 且x1at12解得t1s（3）当滑块恰好能到达最高点C时，有mgm对滑块从B到C的过程，由动能定理得Wmg2RmvC2mvB2代入数值得W5
14、 J即克服摩擦力做的功为5 J考点：动能定理；牛顿第二定律10车站、码头、机场等使用的货物安检装置的示意图如图所示，绷紧的传送带始终保持v=1m/s的恒定速率运行，AB为水平传送带部分且足够长，现有一质量为m=5kg的行李包（可视为质点）无初速度的放在水平传送带的A端，传送到B端时没有被及时取下，行李包从B端沿倾角为37的斜面滑入储物槽，已知行李包与传送带的动摩擦因数为0.5，行李包与斜面间的动摩擦因数为0.8，g=10m/s2，不计空气阻力（sin37=0.6，cos37=0.8）（1）行李包相对于传送带滑动的距离（2）若行李包滑到储物槽时的速度刚好为零，求斜面的长度【答案】（1）0.1m（
15、2）1.25m【解析】（1）行李包在传送带上运动过程，由牛顿第二定律得：1mg=ma1，解得：a1=5m/s2，行李包加速运动时间：t1=0.2s，行李包前进的距离：x1= =0.1m，传送带前进的距离：x2=vt1=10.2=0.2m，行李包相对于传送带的距离：x=x2-x1=0.2-0.1=0.1 m；（2）行李包沿斜面下滑过程，由牛顿第二定律得：2mgcos37-mgsin37=ma2由匀变速直线运动的速度位移公式得：0-v2=-2a2x，代入数据解得：x=1.25m点睛：该题考查牛顿运动定律的综合应用，属于单物体多过程的情况，这一类的问题要理清运动的过程以及各过程中的受力，然后再应用牛顿运动定律解答。
