最新50套高考物理牛顿运动定律

1、最新50套高考物理牛顿运动定律一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律V0= 2m/s,此时一1.如图所示，一足够长木板在水平粗糙面上向右运动。某时刻速度为质量与木板相等的小滑块(可视为质点)以vi=4m/s的速度从右侧滑上木板，经过 1s两者速度恰好相同，速度大小为 V2=1m/s,方向向左。重力加速度g= 10m/s2,试求：Vo心122(1)木板与滑块间的动摩擦因数(2)木板与地面间的动摩擦因数 (3)从滑块滑上木板，到最终两者静止的过程中，滑块相对木板的位移大小。【答案】(1) 0.3 (2) (3) 2.75m20【解析】【分析】(1)对小滑块根据牛顿第二定律以及运动学公式进行求解；(2

2、)对木板分析，先向右减速后向左加速，分过程进行分析即可；(3)分别求出二者相对地面位移，然后求解二者相对位移；【详解】V2 vl 1 4. 2_.2、，(1)对小滑块分析：其加速度为：a1 m/s 3m/s ,万向向右t 1对小滑块根据牛顿第二定律有：1mg ma1,可以得到：1 0.3；(2)对木板分析，其先向右减速运动，根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到:V01mg 2 2mg m一t1然后向左加速运动，根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到：V21mg 2 2mg m一 t2而且 t1 t2 t 1s一，1联立可以得到：2 , t1 0.5s, t2 0.5s；20(3)在t1 0.

3、5s时间内，木板向右减速运动 ，其向右运动的位移为:0 V0% t1 0.5m ,万向向右；2在t20.5s时间内，木板向左加速运动，其向左加速运动的位移为：X2V2t20.25m,方向向左;在整个t 1s时间内，小滑块向左减速运动，其位移为：x v一v2 t 2.5m ,方向向左2则整个过程中滑块相对木板的位移大小为：x x x1 x2 2.75m。【点睛】本题考查了牛顿第二定律的应用，分析清楚小滑块与木板的运动过程和受力情况是解题的前提，应用牛顿第二定律与运动学公式即可解题。2.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

4、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因=0.25变为展=0.125. 一滑雪者从倾角为0= 37。的坡顶A由静止开始自由下滑，滑至坡底蜕B处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平雪地，最后停在 C处，如图所示.不计空气阻力，坡长为 l = 26 m, g取10 m/s2, sin(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.【

5、答案】1s 99.2m【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】mgsin 9 -0(1)由牛顿第二定律得滑雪者在斜坡的加速度：a仁 所1=4m/s2v解得滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间：t=1s«1II(2)由静止到动摩擦因素发生变化的位移：x1=-a1t2=2mmsin 0 - gjnt c/cns 耳动摩擦因数变化后，由牛顿第二定律得加速度：a2='=5m/s2由 VB2-v2=2a2(L-x1)解得滑雪者到达 B处时的速度：VB=16m/s(3)设滑雪者速度由VB=16m/s减速

6、到V1=4m/s期间运动的位移为 x3,则由动能定理有:1 1- jtnvj -;解得 X3=96m速度由vi=4m/s减速到零期间运动的位移为1-= 0 - -mvj;解得 x 4=3.2m所以滑雪者在水平雪地上运动的最大距离为X4,则由动能定理有:x=X3+X4=96+ 3.2=99.2m3.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ao为图

7、线与纵轴交点，。1为图线与横轴交(2)当倾角。为30。时，物块在力F作用下由O点从静止开始运动，2 s后撤去，求物块沿 斜面运动的最大距离？【答案】(1) 6m/s2, 37； (2) 2.4m。【解析】【详解】(1)由图象可知，9 =0,木板水平放置，此时物块的加速度为ao由牛顿第二定律：F合=F=mao解得 ao=6m/s2由图象可知木板倾角为以时，物块的加速度 a=0即：F=mgsin 1解得01=37 °(2)当木板倾角为 。=30时，对物块由牛顿第二定律得：F-mgsin 0ma1解得 a=1m/s2设木块2s末速度为vi,由v1=a1t得 V1=2m/s一1.2 一2s内

8、物块位移 si= a1t =2m2a2,对物块由牛顿第二定律得:撤去F后，物块沿斜面向上做匀减速运动。设加速度为mgsin 0rna2a2=gsin30 =5m/s22一 V1撤去F后，物块继续向上运动的位移为s 0.4m2 a2则物块沿斜面运动的最大距离s=s1+s2=2.4m4.如图所示，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 的拉力，(g取10m/s2).求：30N(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)物体从开始运动到位移为 20m时经历的时间.【答案】(1) 10m/s2 (2) 30m/s【解析】【详解】(3)2s(1)根据牛

9、顿第二定律得:30m/s23210m/s ；(2)物体运动3s时速度的大小为at103m/s30m/s ；(3)由位移与时间关系:-at2 2则:t2,120m 102则：t 2s.【点睛】本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 联系力与运动的纽带.5.现有甲、乙两汽车正沿同一平直马路同向匀速行驶，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 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

10、0.4倍，乙车紧急刹车时制动力为车重的 0.5倍，g取10m/s 2.(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) 2.5m【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，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】2(1)甲车紧急刹车的加速度为ai 0.4g 4m/s甲车停下来所需时间ti v 2.5 sai2甲滑行距离x * 12.5m2al由于12.5 m&l

11、t; 15 m ,所以甲车能避免闯红灯；2(2)乙车紧急刹车的加速度大小为：a2 0.5g 5m/s设甲、乙两车行驶过程中至少应保持距离Xo,在乙车刹车t2时刻两车速度相等，Vo 0 & to) Vo a2t2解得t2 2.0s1 2此过程中乙的位移：x2 v0 to v0t2a1t2 15m21 .2甲的位移：x1 v0(t0 t2)a1(t0 t2)12.5m2所以两车安全距离至少为：X0 X1 X2 2.5m【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

12、者的位移去判断.6.如图所示，在足够大的光滑水平桌面上，有一个质量为10一2kg的小球，静止在该水平桌面内建立的直角坐标系 xOy的坐标原点O.现突然沿x轴正方向对小球施加大小为 2X102N的外力F0,使小球从静止开始运动，在第1s末所加外力F0大小不变，方向突然变为沿y轴正方向，在第2s后，所加外力又变为另一个不同的恒力F.求：打0*在第1末，小球的速率；(2)在第2s末，小球的位移；(3)要使小王在第3s末的速度变为零所加的恒力F(保留两位有效数字)【答案】(1) 2m/s (2) 710m (3) 2.8X10-2N【解析】【分析】【详解】(1)根据牛顿第二定律 Fo=ma在第1s末，

13、根据速度时间关系 vi=at解得：vi=2m/s ;12(2)在第1s末，根据位移时间关系 x1=at22在第2s内，小球从x轴正方向开始做类平抛运动 ：在X方向：X2=V1t在y方向：y2 at22位移：x=4区X2-)2y2联立解得x=；10m ,设位移与X轴正方向的夹角为 0, sin 0 典10(3)在第2s末，沿x轴正方向速度仍为 V1=2m/s在y方向分速度为V2=at=2m/s ,此时速度与x轴正方向的夹角为 45°所加恒力一定与速度方向相反，小球沿x轴方向加速度ax vt沿y轴方向加速度av v2 t小球的加速度a , a2 aj根据牛顿第二定律 F=ma联立解得F=

14、2.8X10-2n【点睛】(1)根据牛顿第二定律和速度时间关系联立求解；(2)第2s内，小球从x轴正方向开始做类平抛运动 ，分别求出x方向和y方向的位移， 根据勾股定理求解小球的位移；(3)分别根据x方向和y方向求出小球的加速度，根据勾股定理求解小球总的加速度，根据牛顿第二定律求小球受到的力.7.功能关系贯穿整个高中物理.(1)如图所示，质量为 m的物体，在恒定外力 F作用下沿直线运动，速度由vo变化到v时,发生的位移为x.试从牛顿第二定律及运动学公式推导出动能定理.上述推导的结果对于 物体受变力作用、或者做曲线运动时是否成立？说明理由.(2)如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L,右端接

15、有阻值为 R的电阻，处在方向竖直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略.初始时刻，弹簧恰处于自然长度.现给导体棒一个水 平向右的初速度vo,在沿导轨运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.导 体棒速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep,则在这一过程中：直接写出弹簧弹力做功 W弹与弹性势能变化 Ep的关系，进而求 W弹;用动能定理求安培力所做的功W安.【答案】(1)动能定理无论物体所受力是否为恒力、运动轨迹是否为直线均适用.简言之，动能定理是经典力学范围内的普适规律.(2) W弹Ep(Ep 0)Ep(3)12W安 Ep

16、2mvo【解析】 【详解】(1)由牛顿第二定律 F=ma及运动学公式v2 v2 2ax1 212可得 Fx mvmvo2 2当物体受变力作用、或者做曲线运动时，可以把过程分解成许多小段，认为物体在每小段 运动中受到的是恒力、运动轨迹是直线，这样对每一段用动能定理，累加后也能得到同样 的结果，所以动能定理无论物体所受力是否为恒力、运动轨迹是否为直线均适用.简言 之，动能定理是经典力学范围内的普适规律.(2)W弹Ep进而 W弹Ep(Ep 0) Ep.12(3)由动能定理： W W单0 m% 1解得：W安 Ep -mv28 .如图所示，质量为 m=1 kg的长方体金属滑块夹在竖直挡板 M、N之间，M

17、、N与金属 滑块间动摩擦因数均为 尸0.2,金属滑块与一劲度系数为 k=200N/m的轻弹簧相连接，轻 弹簧下端固定，挡板 M固定不动，挡板 N与一智能调节装置相连接(调整挡板与滑块间的压力).起初滑块静止，挡板与滑块间的压力为0.现有一质量也为 m的物体从距滑块 L= 20cm处自由落下，与滑块瞬间完成碰撞后粘在一起向下运动.为保证滑块下滑过程中做匀减 速运动，且下移距离为l=10 cm时速度减为0,挡板对滑块的压力需随滑块下移而变化, 不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内.g取10 m/s2,求：(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能；(2)当滑块下移距离为d = 5 cm时挡板对滑

18、块压力的大小;(3)已知弹簧的弹性势能的表达式为&=lkx2(式中k为弹簧劲度系数，x为弹簧的伸长或压2缩量)，求滑块速度减为零的过程中，挡板对滑块的摩擦力所做的功.【答案】(1) 1J (2) 25N (3) -1J【解析】(1)设物体与滑块碰撞前瞬间速度为V0,对物体下落过程由机械能守恒定律得mgl1 2 mV。2设碰后共同速度为 V1,由动量守恒定律得 2mw mv0根据能量守恒定律，下落物体与滑块碰撞过程中损失的机械能E 1mv2 - 2mv222上式联立数据带入得E 1J.(2)设滑块下移时加速度为 a,由运动学公式得0 v12 2al起初滑块静止时，有 mg F0 k为当滑

19、块下移距离为d 5cm时弹簧的弹力F k X d对其受力分析如下图所示，由牛顿第二定律得2mg F 2Ff 2ma滑动摩擦力FfFn解得Fn 25 n.mg(3)由功能关系可得1 kX12解得W,21 ,21-2l5 kxi - 2mv1 2mgl W1J.答：(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能是1J;(2)当滑块下移距离为 d=5cm时挡板对滑块压力的大小是25N;(3)滑块速度减为零的过程中，挡板对滑块的摩擦力所做的功是-1J .9 .如图甲所示，质量 m=8kg的物体在水平面上向右做直线运动。过 a点时给物体作用一 个水平向右的恒力 F并开始计时，在4s末撤去水平力F.选水平

20、向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得10m/s2)求：v-t图象如图乙所示。(取重力加速度为(1) 8s末物体离a点的距离(2)撤去F后物体的加速度(3)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数因【答案】(1) 48m。(2) - 2m/s2o (3) 16N, 0.2。【解析】【详解】(1) 8s末物体离a点的距离等于梯形的面积大小，为：S=- 8m=48m2v 0 8o(2)撤去F后物体的加速度为：a= =-2m/s2。t 8 4(3)撤去F后，根据牛顿第二定律得：f=ma=8 %- 2) N=-16N,负号表示加速度方向与速度方向相反。撤去 F前物体匀速运动，则有： F=|f|=16Nf 16物体与水平面间的动摩擦因数为：科" -=0.2omg 80【点睛】本题关键先根据运动情况求解加速度，确定受力情况后求解出动摩擦因数；再根据受力情 况确定加速度并根据运动学公式得到物体的运动规律。10.上海中心总高为 632米，是中国最高楼，也是世界第二高楼。由地上 121层主楼、5 层裙卞I1和5层地下室组