1、最新50套高考物理牛頓運動定律一、高中物理精講專題測試牛頓運動定律V0= 2m/s,此時一1.如圖所示，一足夠長木板在水平粗糙面上向右運動。某時刻速度為質量與木板相等的小滑塊(可視為質點)以vi=4m/s的速度從右側滑上木板，經過 1s兩者速度恰好相同，速度大小為 V2=1m/s,方向向左。重力加速度g= 10m/s2,試求：Vo心122(1)木板與滑塊間的動摩擦因數(2)木板與地面間的動摩擦因數 (3)從滑塊滑上木板，到最終兩者靜止的過程中，滑塊相對木板的位移大小。【答案】(1) 0.3 (2) (3) 2.75m20【解析】【分析】(1)對小滑塊根據牛頓第二定律以及運動學公式進行求解；(2

2、)對木板分析，先向右減速后向左加速，分過程進行分析即可；(3)分別求出二者相對地面位移，然后求解二者相對位移；【詳解】V2 vl 1 4. 2_.2、，(1)對小滑塊分析：其加速度為：a1 m/s 3m/s ,萬向向右t 1對小滑塊根據牛頓第二定律有：1mg ma1,可以得到：1 0.3；(2)對木板分析，其先向右減速運動，根據牛頓第二定律以及運動學公式可以得到:V01mg 2 2mg m一t1然后向左加速運動，根據牛頓第二定律以及運動學公式可以得到：V21mg 2 2mg m一 t2而且 t1 t2 t 1s一，1聯立可以得到：2 , t1 0.5s, t2 0.5s；20(3)在t1 0.

3、5s時間內，木板向右減速運動 ，其向右運動的位移為:0 V0% t1 0.5m ,萬向向右；2在t20.5s時間內，木板向左加速運動，其向左加速運動的位移為：X2V2t20.25m,方向向左;在整個t 1s時間內，小滑塊向左減速運動，其位移為：x v一v2 t 2.5m ,方向向左2則整個過程中滑塊相對木板的位移大小為：x x x1 x2 2.75m。【點睛】本題考查了牛頓第二定律的應用，分析清楚小滑塊與木板的運動過程和受力情況是解題的前提，應用牛頓第二定律與運動學公式即可解題。2.滑雪者為什么能在軟綿綿的雪地中高速奔馳呢？其原因是白雪內有很多小孔，小孔內充滿空氣.當滑雪板壓在雪地時會把雪內的

4、空氣逼出來，在滑雪板與雪地間形成一個暫時的氣墊”，從而大大減小雪地對滑雪板的摩擦.然而當滑雪板對雪地速度較小時，與雪地接觸時間超過某一值就會陷下去，使得它們間的摩擦力增大.假設滑雪者的速度超過4 m/s時，滑雪板與雪地間的動摩擦因數就會由因=0.25變為展=0.125. 一滑雪者從傾角為0= 37。的坡頂A由靜止開始自由下滑，滑至坡底蛻B處為一光滑小圓弧)后又滑上一段水平雪地，最后停在 C處，如圖所示.不計空氣阻力，坡長為 l = 26 m, g取10 m/s2, sin(1)滑雪者從靜止開始到動摩擦因數發生變化經歷的時間；(2)滑雪者到達B處的速度；(3)滑雪者在水平雪地上運動的最大距離.【

5、答案】1s 99.2m【解析】【分析】由牛頓第二定律分別求出動摩擦因數恒變化前后的加速度，再由運動學知識可求解速度 位移和時間.【詳解】mgsin 9 -0(1)由牛頓第二定律得滑雪者在斜坡的加速度：a仁 所1=4m/s2v解得滑雪者從靜止開始到動摩擦因數發生變化所經歷的時間：t=1s«1II(2)由靜止到動摩擦因素發生變化的位移：x1=-a1t2=2mmsin 0 - gjnt c/cns 耳動摩擦因數變化后，由牛頓第二定律得加速度：a2='=5m/s2由 VB2-v2=2a2(L-x1)解得滑雪者到達 B處時的速度：VB=16m/s(3)設滑雪者速度由VB=16m/s減速

6、到V1=4m/s期間運動的位移為 x3,則由動能定理有:1 1- jtnvj -;解得 X3=96m速度由vi=4m/s減速到零期間運動的位移為1-= 0 - -mvj;解得 x 4=3.2m所以滑雪者在水平雪地上運動的最大距離為X4,則由動能定理有:x=X3+X4=96+ 3.2=99.2m3.某研究性學習小組利用圖 a所示的實驗裝置探究物塊在恒力F作用下加速度與斜面傾角的關系。已知木板 OA可繞軸O在豎直平面內轉動，板足夠長，板面摩擦可忽略不計。某次實驗中，質量 m=0.1kg的物塊在平行于板面向上、F=0.6N的恒力作用下，得到加速度 a與斜面傾角的關系圖線，如圖b所示，已知圖中ao為圖

7、線與縱軸交點，。1為圖線與橫軸交(2)當傾角。為30。時，物塊在力F作用下由O點從靜止開始運動，2 s后撤去，求物塊沿 斜面運動的最大距離？【答案】(1) 6m/s2, 37； (2) 2.4m?！窘馕觥俊驹斀狻?1)由圖象可知，9 =0,木板水平放置，此時物塊的加速度為ao由牛頓第二定律：F合=F=mao解得 ao=6m/s2由圖象可知木板傾角為以時，物塊的加速度 a=0即：F=mgsin 1解得01=37 °(2)當木板傾角為 。=30時，對物塊由牛頓第二定律得：F-mgsin 0ma1解得 a=1m/s2設木塊2s末速度為vi,由v1=a1t得 V1=2m/s一1.2 一2s內

8、物塊位移 si= a1t =2m2a2,對物塊由牛頓第二定律得:撤去F后，物塊沿斜面向上做勻減速運動。設加速度為mgsin 0rna2a2=gsin30 =5m/s22一 V1撤去F后，物塊繼續向上運動的位移為s 0.4m2 a2則物塊沿斜面運動的最大距離s=s1+s2=2.4m4.如圖所示，一個質量為 3kg的物體靜止在光滑水平面上.現沿水平方向對物體施加 的拉力，(g取10m/s2).求：30N(1)物體運動時加速度的大??；(2)物體運動3s時速度的大??；(3)物體從開始運動到位移為 20m時經歷的時間.【答案】(1) 10m/s2 (2) 30m/s【解析】【詳解】(3)2s(1)根據牛

9、頓第二定律得:30m/s23210m/s ；(2)物體運動3s時速度的大小為at103m/s30m/s ；(3)由位移與時間關系:-at2 2則:t2,120m 102則：t 2s.【點睛】本題是屬性動力學中第一類問題，知道受力情況來確定運動情況，關鍵求解加速度，它是 聯系力與運動的紐帶.5.現有甲、乙兩汽車正沿同一平直馬路同向勻速行駛，甲車在前，乙車在后，它們行駛的速度均為10m/s .當兩車快要到一十字路口時，甲車司機看到綠燈已轉換成了黃燈，于 緊急剎車(反應時間忽略不計)，乙車司機為了避免與甲車相撞也緊急剎車，但乙車司機反應較慢(反應時間為 0.5s) .已知甲車緊急剎車時制動力為車重的

10、0.4倍，乙車緊急剎車時制動力為車重的 0.5倍，g取10m/s 2.(1)若甲車司機看到黃燈時車頭距警戒線15m,他采取上述措施能否避免闖警戒線？(2)為保證兩車在緊急剎車過程中不相撞，甲、乙兩車行駛過程中至少應保持多大距離？【答案】(1)見解析(2) 2.5m【解析】【分析】(1)根據甲車剎車時的制動力求出加速度，再根據位移時間關系求出剎車時的位移，從而 比較判定能否避免闖紅燈；(2)根據追及相遇條件，由位移關系分析安全距離的大小.【詳解】2(1)甲車緊急剎車的加速度為ai 0.4g 4m/s甲車停下來所需時間ti v 2.5 sai2甲滑行距離x * 12.5m2al由于12.5 m&l

11、t; 15 m ,所以甲車能避免闖紅燈；2(2)乙車緊急剎車的加速度大小為：a2 0.5g 5m/s設甲、乙兩車行駛過程中至少應保持距離Xo,在乙車剎車t2時刻兩車速度相等，Vo 0 & to) Vo a2t2解得t2 2.0s1 2此過程中乙的位移：x2 v0 to v0t2a1t2 15m21 .2甲的位移：x1 v0(t0 t2)a1(t0 t2)12.5m2所以兩車安全距離至少為：X0 X1 X2 2.5m【點睛】解決本題的關鍵利用牛頓第二定律求出加速度，再根據運動學公式進行求解.注意速度大 者減速追速度小者，判斷能否撞上，應判斷速度相等時能否撞上，不能根據兩者停下來后 比較兩

12、者的位移去判斷.6.如圖所示，在足夠大的光滑水平桌面上，有一個質量為10一2kg的小球，靜止在該水平桌面內建立的直角坐標系 xOy的坐標原點O.現突然沿x軸正方向對小球施加大小為 2X102N的外力F0,使小球從靜止開始運動，在第1s末所加外力F0大小不變，方向突然變為沿y軸正方向，在第2s后，所加外力又變為另一個不同的恒力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末的速度變為零所加的恒力F(保留兩位有效數字)【答案】(1) 2m/s (2) 710m (3) 2.8X10-2N【解析】【分析】【詳解】(1)根據牛頓第二定律 Fo=ma在第1s末，

13、根據速度時間關系 vi=at解得：vi=2m/s ;12(2)在第1s末，根據位移時間關系 x1=at22在第2s內，小球從x軸正方向開始做類平拋運動 ：在X方向：X2=V1t在y方向：y2 at22位移：x=4區X2-)2y2聯立解得x=；10m ,設位移與X軸正方向的夾角為 0, sin 0 典10(3)在第2s末，沿x軸正方向速度仍為 V1=2m/s在y方向分速度為V2=at=2m/s ,此時速度與x軸正方向的夾角為 45°所加恒力一定與速度方向相反，小球沿x軸方向加速度ax vt沿y軸方向加速度av v2 t小球的加速度a , a2 aj根據牛頓第二定律 F=ma聯立解得F=

14、2.8X10-2n【點睛】(1)根據牛頓第二定律和速度時間關系聯立求解；(2)第2s內，小球從x軸正方向開始做類平拋運動 ，分別求出x方向和y方向的位移， 根據勾股定理求解小球的位移；(3)分別根據x方向和y方向求出小球的加速度，根據勾股定理求解小球總的加速度，根據牛頓第二定律求小球受到的力.7.功能關系貫穿整個高中物理.(1)如圖所示，質量為 m的物體，在恒定外力 F作用下沿直線運動，速度由vo變化到v時,發生的位移為x.試從牛頓第二定律及運動學公式推導出動能定理.上述推導的結果對于 物體受變力作用、或者做曲線運動時是否成立？說明理由.(2)如圖所示，固定的水平光滑金屬導軌，間距為L,右端接

15、有阻值為 R的電阻，處在方向豎直向外、磁感應強度為B的勻強磁場中，質量為m的導體棒與固定彈簧相連，放在導軌上，導軌與導體棒的電阻均可忽略.初始時刻，彈簧恰處于自然長度.現給導體棒一個水 平向右的初速度vo,在沿導軌運動的過程中，導體棒始終與導軌垂直并保持良好接觸.導 體棒速度第一次為零時，彈簧的彈性勢能為Ep,則在這一過程中：直接寫出彈簧彈力做功 W彈與彈性勢能變化 Ep的關系，進而求 W彈;用動能定理求安培力所做的功W安.【答案】(1)動能定理無論物體所受力是否為恒力、運動軌跡是否為直線均適用.簡言之，動能定理是經典力學范圍內的普適規律.(2) W彈Ep(Ep 0)Ep(3)12W安 Ep

16、2mvo【解析】 【詳解】(1)由牛頓第二定律 F=ma及運動學公式v2 v2 2ax1 212可得 Fx mvmvo2 2當物體受變力作用、或者做曲線運動時，可以把過程分解成許多小段，認為物體在每小段 運動中受到的是恒力、運動軌跡是直線，這樣對每一段用動能定理，累加后也能得到同樣 的結果，所以動能定理無論物體所受力是否為恒力、運動軌跡是否為直線均適用.簡言 之，動能定理是經典力學范圍內的普適規律.(2)W彈Ep進而 W彈Ep(Ep 0) Ep.12(3)由動能定理： W W單0 m% 1解得：W安 Ep -mv28 .如圖所示，質量為 m=1 kg的長方體金屬滑塊夾在豎直擋板 M、N之間，M

17、、N與金屬 滑塊間動摩擦因數均為 尸0.2,金屬滑塊與一勁度系數為 k=200N/m的輕彈簧相連接，輕 彈簧下端固定，擋板 M固定不動，擋板 N與一智能調節裝置相連接(調整擋板與滑塊間的壓力).起初滑塊靜止，擋板與滑塊間的壓力為0.現有一質量也為 m的物體從距滑塊 L= 20cm處自由落下，與滑塊瞬間完成碰撞后粘在一起向下運動.為保證滑塊下滑過程中做勻減 速運動，且下移距離為l=10 cm時速度減為0,擋板對滑塊的壓力需隨滑塊下移而變化, 不計空氣阻力，彈簧始終在彈性限度內.g取10 m/s2,求：(1)下落物體與滑塊碰撞過程中系統損失的機械能；(2)當滑塊下移距離為d = 5 cm時擋板對滑

18、塊壓力的大小;(3)已知彈簧的彈性勢能的表達式為&=lkx2(式中k為彈簧勁度系數，x為彈簧的伸長或壓2縮量)，求滑塊速度減為零的過程中，擋板對滑塊的摩擦力所做的功.【答案】(1) 1J (2) 25N (3) -1J【解析】(1)設物體與滑塊碰撞前瞬間速度為V0,對物體下落過程由機械能守恒定律得mgl1 2 mV。2設碰后共同速度為 V1,由動量守恒定律得 2mw mv0根據能量守恒定律，下落物體與滑塊碰撞過程中損失的機械能E 1mv2 - 2mv222上式聯立數據帶入得E 1J.(2)設滑塊下移時加速度為 a,由運動學公式得0 v12 2al起初滑塊靜止時，有 mg F0 k為當滑

19、塊下移距離為d 5cm時彈簧的彈力F k X d對其受力分析如下圖所示，由牛頓第二定律得2mg F 2Ff 2ma滑動摩擦力FfFn解得Fn 25 n.mg(3)由功能關系可得1 kX12解得W,21 ,21-2l5 kxi - 2mv1 2mgl W1J.答：(1)下落物體與滑塊碰撞過程中系統損失的機械能是1J;(2)當滑塊下移距離為 d=5cm時擋板對滑塊壓力的大小是25N;(3)滑塊速度減為零的過程中，擋板對滑塊的摩擦力所做的功是-1J .9 .如圖甲所示，質量 m=8kg的物體在水平面上向右做直線運動。過 a點時給物體作用一 個水平向右的恒力 F并開始計時，在4s末撤去水平力F.選水平

20、向右為速度的正方向，通過速度傳感器測出物體的瞬時速度，所得10m/s2)求：v-t圖象如圖乙所示。(取重力加速度為(1) 8s末物體離a點的距離(2)撤去F后物體的加速度(3)力F的大小和物體與水平面間的動摩擦因數因【答案】(1) 48m。(2) - 2m/s2o (3) 16N, 0.2。【解析】【詳解】(1) 8s末物體離a點的距離等于梯形的面積大小，為：S=- 8m=48m2v 0 8o(2)撤去F后物體的加速度為：a= =-2m/s2。t 8 4(3)撤去F后，根據牛頓第二定律得：f=ma=8 %- 2) N=-16N,負號表示加速度方向與速度方向相反。撤去 F前物體勻速運動，則有： F=|f|=16Nf 16物體與水平面間的動摩擦因數為：科" -=0.2omg 80【點睛】本題關鍵先根據運動情況求解加速度，確定受力情況后求解出動摩擦因數；再根據受力情 況確定加速度并根據運動學公式得到物體的運動規律。10.上海中心總高為 632米，是中國最高樓，也是世界第二高樓。由地上 121層主樓、5 層裙卞I1和5層地下室組