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1、高中物理高考物理牛顿运动定律技巧(很有用)及练习题高中物理高考物理牛顿运动定律技巧(很有用)及练习题一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1如下图，在光滑的水平面上有一足够长的质量M=4kg的长木板，在长木板右端有一质量m=1kg的小物块，长木板与小物块间的动擦因数=0.2，开场时长木板与小物块均静止现用F=14N的水平恒力向石拉长木板，经时间t=1s撤去水平恒力F，g=10m/s2求 (1)小物块在长木板上发生相对滑幼时，小物块加速度a的大小；(2)刚撤去F时，小物块离长木板右端的距离s；(3)撒去F后，系统能损失的最大机械能E【答案】12m/s220.5m30.4J【解析】【分析】1对木块受
2、力分析，根据牛顿第二定律求出木块的加速度；2先根据牛顿第二定律求出木板的加速度，然后根据匀变速直线运动位移时间公式求出长木板和小物块的位移，二者位移之差即为小物块离长木板右端的距离；3撤去F后，先求解小物块和木板的速度，然后根据动量守恒和能量关系求解系统能损失的最大机械能E【详解】1小物块在长木板上发生相对滑动时，小物块遭到向右的滑动摩擦力，则：mg=ma1，解得a1=g=2m/s22对木板，受拉力和摩擦力作用，由牛顿第二定律得，F-mg=Ma2，解得：a2=3m/s2小物块运动的位移：x1=12a1t2=12212m=1m，长木板运动的位移：x2=12a2t2=12312m=1.5m，则小物
3、块相对于长木板的位移：x=x2-x1=1.5m-1m=0.5m3撤去F后，小物块和木板的速度分别为：vm=a1t=2m/sv=a2t=3m/s小物块和木板系统所受的合外力为0，动量守恒：()mmvMvMmv+=+解得2.8/vms=从撤去F到物体与木块保持相对静止，由能量守恒定律：222111()222mmvMvEMmv+=?+解得?E=0.4J【点睛】该题考察牛顿第二定律的应用、动量守恒定律和能量关系；涉及到相对运动的经过，要认上一页下一页真分析物体的受力情况和运动情况，并能熟练地运用匀变速直线运动的公式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=
4、2kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F=36N，运动经过中所受空气阻力大小恒为f=4N(g取10ms2) (1)无人机在地面上从静止开场，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，无人机忽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，无人机坠落经过中，在遥控设备的干涉下，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，求飞行器从开场下落到恢复升力的最长时间t1【答案】175m240m/s355s3【解析】【分析】【详解】1由牛顿第二定律Fmgf=ma代入数据解得a=6m/s2
5、上升高度代入数据解得h=75m2下落经过中mgf=ma1代入数据解得落地时速度v2=2a1H，代入数据解得v=40m/s3恢复升力后向下减速运动经过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代入数据解得上一页下一页3某研究性学习小组利用图a所示的实验装置探究物块在恒力F作用下加速度与斜面倾角的关系。已知木板OA可绕轴O在竖直平面内转动，板足够长，板面摩擦可忽略不计。某次实验中，质量m=0.1kg的物块在平行于板面向上、F=0.6N的恒力作用下，得到加速度a与斜面倾角的关系图线，如图b所示，已知图中a0为图线与纵轴交点，1为图线与横轴交点。重力加速度g取10m/
6、s2求：1a0多大？倾角1多大？2当倾角为30时，物块在力F作用下由O点从静止开场运动，2s后撤去，求物块沿斜面运动的最大距离？【答案】16m/s2，37；22.4m。【解析】【详解】1由图象可知，=0，木板水平放置，此时物块的加速度为a0由牛顿第二定律：F合=F=ma0解得a0=6m/s2由图象可知木板倾角为1时，物块的加速度a=0即：F=mgsin1解得1=372当木板倾角为=30o时，对物块由牛顿第二定律得：F-mgsin=ma1解得a1=1m/s2设木块2s末速度为v1，由v1=a1t得v1=2m/s2s内物块位移s1=12a1t2=2m撤去F后，物块沿斜面向上做匀减速运动。设加速度为
7、a2，对物块由牛顿第二定律得：mgsin=ma2a2=gsin30=5m/s2撤去F后，物块继续向上运动的位移为21220.4m2vsa=则物块沿斜面运动的最大距离s=s1+s2=2.4m4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=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上一页下一页于静止状态，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03/ms=,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
8、终的速度；(3)若按1)问中给板初速度03/ms=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】11.5m；2物块和木板最终以0.6m/s的速度匀速运动.30.91s【解析】【详解】1设物块与板最终到达一样的速度v，物块在板上滑行的位移为L，由动量守恒：()0MvMmv=+由能量关系：()2202022mgLMvMmv=-+解得L=1.5m2由题意可知，若物块和木板一起向右加速，则拉力F1.5N，故在如下图的拉力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：111Ftmgtmv-=对木板：12mgtMv=解得v1=
9、0.8m/s，v2=0.5m/s；5如下图，一个质量为3kg的物体静止在光滑水平面上现沿水平方向对物体施加30N的拉力，g取10m/s2求：1物体运动时加速度的大小；2物体运动3s时速度的大小；3物体从开场运动到位移为20m时经历的时间【答案】110m/s2230m/s32s【解析】【详解】1根据牛顿第二定律得：上一页下一页2230m/s10m/s3Fam=；2物体运动3s时速度的大小为：103m/s30m/svat=?=；3由位移与时间关系：212xat=则：2120m102t=?，则：2st=【点睛】此题是属性动力学中第一类问题，知道受力情况来确定运动情况，关键求解加速度，它是联络力与运动
10、的纽带6“复兴号动车组共有8节车厢，每节车厢质量m=18t，第2、4、5、7节车厢为动力车厢，第1、3、6、8节车厢没有动力。假设“复兴号在水平轨道上从静止开场加速到速度v=360km/h，此经过视为匀加速直线运动，每节车厢遭到f=1.25103N的阻力，每节动力车厢的牵引电机提供F=4.75104N的牵引力。求： (1)该经过“复兴号运动的时间；(2)第4节车厢和第5节车厢之间的互相作用力的大小。【答案】180s20【解析】【分析】1以动车组为研究对象，根据牛顿第二定律结合运动公式求解该经过“复兴号运动的时间；2以前4节车厢为研究对象，由牛顿第二定律列式求解第4节车厢和第5节车厢之间的互相作
11、用力的大小.【详解】1以动车组为研究对象，由牛顿第二定律：4F-8f=8ma动车组做匀加速运动，则v=at解得t=80s2以前4节车厢为研究对象，假设第4、5节车厢间的作用力为N,则由牛顿第二定律：2F-4f+N=4ma解得N=0.上一页下一页7在水平长直的轨道上，有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v0做匀速直线运动某时刻将一质量为m的小滑块轻放到车面的中点，滑块与车面间的动摩擦因数为，此时调节外力，使平板车仍做速度为v0的匀速直线运动 (1)若滑块最终停在小车上，滑块和车之间由于摩擦产生的内能为多少？结果用m，v0表示(2)已知滑块与车面间动摩擦因数=0.2，滑块质量m=1kg，车
12、长L=2m，车速v0=4m/s，取g=10m/s2，当滑块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与车运动方向一样的恒力F，要保证滑块不能从车的左端掉下，恒力F大小应该知足什么条件？【答案】12012mv26FN【解析】解：根据牛顿第二定律，滑块相对车滑动时的加速度mgagm=滑块相对车滑动的时间：0vta=滑块相对车滑动的距离2002vsvtg=-滑块与车摩擦产生的内能Qmgs=由上述各式解得2012Qmv=与动摩擦因数无关的定值2设恒力F取最小值为1F，滑块加速度为1a，此时滑块恰好到达车的左端，则：滑块运动到车左端的时间011vta=由几何关系有：010122vtLvt-=由牛顿定律有：11F
13、mgma+=联立能够得到：10.5st=，16FN=则恒力F大小应该知足条件是：6FN8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处由静止开场受水平向右的力F作用，F的大小随位移变化关系如图乙所示，滑块与AB间动摩擦因数为025，与BC间的动摩擦因数未知，取g=l0m/s2求：上一页下一页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经过中所需的时间；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，并恰好能到达最高点C，则滑块在半圆轨道上克制摩擦力所做的功是多少【答案】1210/ms2835s3
14、5J【解析】试题分析：1对滑块从A到B的经过，由动能定理得F1x1F3x3mgx12mvB2得vB10m/s2在前2m内，由牛顿第二定律得F1mgma且x112at12解得t18353当滑块恰好能到达最高点C时，有mgm2CvR对滑块从B到C的经过，由动能定理得Wmg2R12mvC212mvB2代入数值得W5J即克制摩擦力做的功为5J考点：动能定理；牛顿第二定律9如下图，小孩子与冰车的总质量为20mkg=.大人用大小为20N，方向与水平面的夹角37o=的恒力F使冰车由静止开场沿水平冰面运动。已知冰车与冰面间的动摩擦因数为0.05=，取sin370.6o=，cos370.8o=.求:(1)小孩与
15、冰车遭到冰面支持力的大小；(2)小孩子与冰车运动的加速度的大小；(3)若拉力F作用8s时间后撤去，最终小孩和冰车将停下来，则小孩和冰车在此运动经过中的总位移的大小(结果保留2位有效数字)。上一页下一页【答案】1188N；20.33m/s2；317.53m【解析】【分析】(1)对小孩和冰车受力分析，捉住竖直方向上平衡求出支持力的大小。(2)结合水平方向上所受的合力，根据牛顿第二定律求出加速度的大小。【详解】(1)冰车和小孩受力如下图竖直方向上有N+Fsin=mg得支持力N=188N；(2)由牛顿第二定律得：水平方向上有Fcos-f=ma又摩擦力为f=N解得加速度a=0.33m/s2；(3)t=8
16、s时间内，冰车位移是2112xat=解得：x1=10.56m撤去拉力后物块在滑动摩擦力的作用下做匀减速运动到停止。mgma-=解得：20.5mas=-减速经过中的位移为2206.972vxma-=全经过的总位移为1217.53xxxm=+=。【点睛】此题考察了牛顿第二定律和运动学公式的基本运用，知道加速度是联络力学和运动学的桥梁，这类问题关键是求加速度。10如下图，固定的凹槽水平外表光滑，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段外表粗糙，其余段外表光滑小上一页下一页滑块P1和P2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
17、为1=010和2=020，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力开场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：1P1和P2碰撞后霎时P1、P2的速度分别为多大？2P2在BC段向右滑动时，滑板的加速度为多大？3N、P1和P2最终静止后，P1与P2间的距离为多少？【答案】110v=、25m/sv=2220.4m/sa=3S=147m【解析】试题分析：1P1滑到最低点速度为v1，由机械
18、能守恒定律有：22020122mvmgRmv+=解得：v1=5m/sP1、P2碰撞，知足动量守恒，机械能守恒定律，设碰后速度分别为1v、2v则由动量守恒和机械能守恒可得：112mvmvmv=+222112111222mvmvmv=+解得：10v=、25m/sv=2P2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+Ma22220.4m/s5fmamMm=+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；3P2滑到C点速度为2v，由2212mgRmv=得23m/sv=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：22()mvmMvmv=+解得：v=040m/s对P1、P2、M为系统：222211()22fLmvmMv=+代入数值得：L=38m上一页下一页滑板碰后，P1向右滑行距离：2110.08m2vsa=P2向左滑行距离：22222.25m2vsa=所以P1、P2静止后距离：S=L-S1-S2=147m考点：考察动量守恒定律；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】此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经过，并能灵敏应用功能关系；合理地选择研究对象及经过；对学生要求较高上一页下一页