1、高中物理牛頓運動定律解題技巧講解及練習題（含答案）高中物理牛頓運動定律解題技巧講解及練習題（含答案）一、高中物理精講專題測試牛頓運動定律1.如圖，有一水平傳送帶以8m/s的速度勻速運動，現(xiàn)將一小物塊（可視為質(zhì)點）輕輕放 在傳送帶的左端上，若物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為04已知傳送帶左、右端間的距離 為 4m, g 取 10m/s2.求：（1）剛放上傳送帶時物塊的加速度：（2）傳送帶將該物體傳送到傳送帶的右端所需時間.【答案】（1）a =（2） / = 15【解析】【分析】先分析物體的運動情況：物體水平方向先受到滑動摩擦力，做勻加速直線運動：若傳送帶 足夠長，當物體速度與傳送帶相同時，物體做勻速

2、直線運動.根據(jù)牛頓第二定律求出勻加 速運動的加速度，由運動學公式求出物體速度與傳送帶相同時所經(jīng)歷的時間和位移，判斷 以后物體做什么運動，若勻速直線運動，再由位移公式求出時間.【詳解】（1）物塊置于傳動帶左端時，先做加速直線運動，受力分析，由牛頓第二定律得：卜 ung = nui代入數(shù)據(jù)得：a = pg=4m/s2（2）設(shè)物體加速到與傳送帶共速時運動的位移為外根據(jù)運動學公式可得：2,=產(chǎn)2運動的位移：5（） = = 8 > 4m2a則物塊從傳送帶左端到右端全程做勻加速直線運動，設(shè)經(jīng)歷時間為，則有l(wèi) = -af2解得t = ls【點睛】物體在傳送帶運動問題，關(guān)鍵是分析物體的受力情況，來確定物

3、體的運動情況，有利于培 養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力.2.如圖甲所示，一長木板靜止在水平地面上，在7=0時刻，一小物塊以一定速度從左端 滑上長木板，以后長木板運動圖象如圖所示已知小物塊與長木板的質(zhì)量均為? = 1依，小物塊與長木板間及長木板與地面間均有摩擦，經(jīng)1s后小物塊與長木板相對靜止=求：甲乙(1)小物塊與長木板間動摩擦因數(shù)的值：(2)在整個運動過程中，系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量.【答案】(1) 0.7 (2) 40. 5J【解析】【分析】(1)小物塊滑上長木板后，由乙圖知，長木板先做勻加速直線運動，后做勻減速直線運 動，根據(jù)牛頓第二定律求出長木板加速運動過程的加速度，木板與物塊相對靜止時后木板

4、與物塊一起勻減速運動，由牛頓第二定律和速度公式求物塊與長木板間動摩擦因數(shù)的值.(2)對于小物塊減速運動的過程，由牛頓第二定律和速度公式求得物塊的初速度，再由能 量守恒求熱量.【詳解】(1)長木板加速過程中，由牛頓第二定律，得紂ng_ 242mg =，叫；% =卬:木板和物塊相對靜止，共同減速過程中，由牛頓第二定律得/4 2?g = 2ma2 ：° = %2：由圖象可知， =2"s,，=ls, G=O8s聯(lián)立解得必=0.7(2)小物塊減速過程中，有："Mg = ma3 ；%=%-加：在整個過程中，由系統(tǒng)的能量守恒得c 12° = 5叫聯(lián)立解得。= 40.5

5、/【點睛】本題考查了兩體多過程問題，分析清楚物體的運動過程是正確解題的關(guān)鍵，也是本題的易 錯點，分析清楚運動過程后，應(yīng)用加速度公式、牛頓第二定律、運動學公式即可正確解 題.3.如圖所示,傳送帶水平部分Xo*0.2m,斜面部分Xbc=5.5m , be與水平方向夾角a=37。， 一個小物體八與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0=0.25,傳送帶沿圖示方向以速率v=3m/s運動， 若把物體八輕放到a處，它將被傳送帶送到c點，且物體A不脫離傳送帶，經(jīng)b點時速率 不變.(取 g=10m/s2 , sin37°=0.6)求：(1)物塊從a運動到b的時間；(2 )物塊從b運動到c的時間.【答案】(1 ) 0

6、.4s ； ( 2 ) 1.25s .【解析】【分析】根據(jù)牛頓第二定律求出在ab段做勻加速直線運動的加速度，結(jié)合運動學公式求出a到b的 運動時間.到達b點的速度小于傳送帶的速度，根據(jù)牛頓第二定律求出在be段勻加速運動 的加速度，求出速度相等經(jīng)歷的時間，以及位移的大小，根據(jù)牛頓第二定律求出速度相等 后的加速度，結(jié)合位移時間公式求出速度相等后勻加速運動的時間，從而得出b到c的時 間.【詳解】(1)物體A輕放在a處瞬間，受力分析由牛頓第二定律得：解得：% = 2.5m/s2A與皮帶共速需要發(fā)生位移：v2 9A'p - m 1.8m > 0.2 m2a1 5故根據(jù)運動學公式，物體A從a運

7、動到b ：1 / % = 5卬1代入數(shù)據(jù)解得：八=0.4s(2)到達b點的速度：vh = a/= lni/s < 3m/s由牛頓第二定律得：mg sin 370 + f2= 叫N? = mg cos 37° 且%="N?代入數(shù)據(jù)解得：% = 8m/s2物塊在斜而上與傳送帶共速的位移是：v2 -V.2代入數(shù)據(jù)解得：%, = 0.5m < 5.5m時間為：a = E = 0.25sa2 8因為gsin37° = 6nVs2>/cos370 = 2m/s2,物塊繼續(xù)加速下滑 由牛頓第二定律得：mg sin 37° 一 /；= 必N? = mg

8、 cos 37°，且 /； =代入數(shù)據(jù)解得：生=4m/s2設(shè)從共速到下滑至c的時間為t3，由%一”.=1%，得：2t3 = Is綜上，物塊從b運動到C的時間為：+13 = 1.25s4.如圖所示，斜面體ABC放在粗糙的水平地而上，滑塊在斜面地端以初速度以,沿斜而 上滑。斜而傾角6 = 37°，滑塊與斜面的動摩擦因數(shù)整個過程斜而體保持靜止不動， 已知小滑塊的質(zhì)量 m=lkg, sin37°=0.6, cos37°=0.8, gMX10m/s2,試求：(1)若=。.8,必= 12.4?/s,求滑塊從C點開始在2s內(nèi)的位移。(2)若4 = 0.45,%=96/

9、s,求滑塊回到出發(fā)點時的速度大小,【答案】(1) x = 6.2m (2) v=4.8mis【解析】【詳解】(1)若 = 0.8,滑塊上滑過程中，由牛頓第二定律有：?gsi殲gc%8=?4),解得滑塊上滑過程的加速度大小為=12.4 m/s2,上滑時間A)=* = ls,上滑位移為X =；卬：=6.2m(2)若 = 0.45,滑塊沿斜而上滑過程，由牛頓第二定律：吆s?6+"?gcos6=?4， 解得 q=9.6 m / 52設(shè)滑塊上滑位移大小為L,則由%2=2°也,解得L=4.8團滑塊沿斜而下滑過程，由牛頓第二定律：mgsin 0 pm geos 0 ma2 ,解得見=2.

10、4 mis?根據(jù)/=2。2乙，解得滑塊回到出發(fā)點處的速度大小為尸486/s5.在水平力F作用下，質(zhì)量為0.4kg的小物塊從靜止開始沿水平地面做勻加速直線運動， 經(jīng)2s運動的距離為6m,隨即撤掉F,小物塊運動一段距離后停止.已知物塊與地面之間 的動摩擦因數(shù)U=0.5, g=10m/s2.求：(1)物塊運動的最大速度；(2) F的大小；(3)撤去F后，物塊克服摩擦力做的功【答案】(1 ) 6m/s ( 2 ) 3.2N ( 3 ) 7.2J【解析】【分析】(1)物塊做勻加速直線運動，運動2s時速度最大.已知時間、位移和初速度，根據(jù)位移 等于平均速度乘以時間，求物塊的最大速度.(2)由公式v=at求

11、出物塊勻加速直線運動的加速度，由牛頓第二定律求F的大小.(3)撤去F后，根據(jù)動能定理求物塊克服摩擦力做的功.【詳解】V(1)物塊運動2s時速度最大.由運動學公式有：x=-t22x 2x6可得物塊運動的最大速度為：v = = = 6ml st 2v 6(2)物塊勻加速直線運動的加速度為：a=- = -=3m/s2.t 2設(shè)物塊所受的支持力為N,摩擦力為f,根據(jù)牛頓第二定律得：F-f=maN-mg=O ,又 f=pN聯(lián)立解得：F=3.2N（3）撤去F后，根據(jù)動能定理得：-Wf=O-Lm/2可得物塊克服摩擦力做的功為：Wf=7.2J【點睛】本題考查了牛頓第二定律和運動學公式的綜合運用，知道加速度是聯(lián)

12、系力學和運動學的橋 梁，要注意撤去F前后摩擦力的大小是變化的，但動摩擦因數(shù)不變.6.我國科技已經(jīng)開啟"人工智能"時代，"人工智能”己經(jīng)走進千家萬戶.某天，小陳叫了外 賣，外賣小哥把貨物送到他家陽自正下方的平地上，小陳操控小型無人機帶動貨物，由靜 止開始豎直向上做勻加速直線運動，一段時間后，貨物又勻速上升53s,最后再勻減速Is 恰好到達他家陽臺且速度為零.貨物上升過程中，遙控器上顯示無人機在上升過程的最大 速度為lm/s,高度為56m.貨物質(zhì)量為2kg,受到的阻力恒為其重力的0.02倍，重力加速 度大小g=10m/s2.求無人機勻加速上升的高度：上升過程中，無人機

13、對貨物的最大作用力.【答案】（l）2.5m：20.8N【解析】【詳解】（1）無人機勻速上升的高度：h2=vt2無人機勻減速上升的高度：h3=-t32無人機勻加速上升的高度：k = h-h2 f聯(lián)立解得：hi=2.5m（2）貨物勻加速上升過程：貨物勻加速上升的過程中，無人機對貨物的作用力最大，由牛頓運動定律得：F mg - 0.02mg =ma聯(lián)立解得：f=20.8 N 7 .復(fù)興號”動車組共有8節(jié)車廂，每節(jié)車廂質(zhì)量m=18t,第2、4、5、7節(jié)車廂為動力車 廂，第1、3、6、8節(jié)車廂沒有動力。假設(shè)“復(fù)興號”在水平軌道上從靜止開始加速到速度 v=360km/h,此過程視為勻加速直線運動，每節(jié)車廂

14、受到f=1.25xlO3N的阻力，每節(jié)動力車 廂的牽引電機提供F=4.75xlO4N的牽引力。求：該過程"復(fù)興號"運動的時間；第4由車廂和第5節(jié)車廂之間的相互作用力的大小。【答案】（1）80s （2） 0【解析】【分析】（1）以動車組為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合運動公式求解該過程“復(fù)興號”運動的時 間；（2）以前4節(jié)車廂為研究對象，由牛頓第二定律列式求解第4行車廂和第5節(jié)車廂之 間的相互作用力的大小.【詳解】（1）以動車組為研究對象，由牛頓第二定律：4F-8f=8ma動車組做勻加速運動，則v=at解得t=80s（2）以前4節(jié).車廂為研究對象，假設(shè)第4、5 fi車廂間的作

15、用力為N,則由牛頓第二定律：2F-4f+N=4ma解得N=0.8. 一種巨型娛樂器械可以使人體驗超重和失重.一個可乘十多個人的環(huán)形座艙套裝在豎直 柱子上，由升降機送上幾十米的高處,然后讓座艙自由落下.落到一定位置時,制動系統(tǒng)啟動，到 地面時剛好停下.已知座艙開始下落時的高度為75?，當落到離地面30m的位置時開始制動, 座艙均勻減速.重力加速度g取,不計空氣阻力.（1 ）求座艙下落的最大速度；（2 ）求座艙下落的總時間；（3 ）若座艙中某人用手托著重30N的鉛球，求座艙下落過程中球?qū)κ值膲毫?【答案】（l）30m/s（2）5s. （ 3 ） 75N .【解析】試題分析：（1） v?=2gh;V

16、m = 30m/s座艙在自由下落階段所用時間為：a=；gf h=3s_ h座艙在勻減速下落階段所用的時間為：t2= = T=2s2所以座艙下落的總時間為：t=t1+t2=5s對球，受重力mg和手的支持力N作用，在座艙自由下落階段，根據(jù)牛頓第二定律有mg-N = mg解得：N = 0根據(jù)牛頓第三定律有：N，=N = 0,即球?qū)κ值膲毫榱阍谧搫驕p速下落階段，根據(jù)牛頓第二定律有mg-N = ma根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律有：a=? = -15m/s2解得：N = 75N (2分)根據(jù)牛頓第三定律有：N，=N = 75N,即球?qū)κ值膲毫?5N 考點：牛頓第二及第三定律的應(yīng)用9. 一物塊以一定的初速度

17、沿斜面向上滑動，利用速度傳感器可以在計算機屏幕上得到其速 度大小隨時間的變化的關(guān)系如圖所示.求：斜面的傾角9物塊與斜而間的動摩擦因上【答案】(1) 6 = 30。； (2) =半【解析】【分析】對上滑過程和下滑過程分別運用牛頓第二定律求出斜面的傾角和動摩擦因數(shù)。【詳解】物塊上滑時做勻減速直線運動，對應(yīng)于速度圖象中0-0.5s時間段，該段圖象的斜率的絕對 值就是加速度的大小，即: 物塊下滑時做勻加速直線運動，對應(yīng)于速度圖象中0.5-l,5s時間段，同理可得：% 3% =2%上滑時，根據(jù)牛頓第二定律得：mgsm0+j.ungcos9=mai,下滑時，根據(jù)牛頓第二定律得：mgsm6-j.ungcos9=ma2,聯(lián)立解得：=乎，0=30°.【點睛】本題考查了牛頓第二定律和運動學公式的綜合運用，知道加速度是聯(lián)系力學和運動學的橋 梁，知道圖線的斜率表示加速度是解題的關(guān)鍵。10.如圖所示，質(zhì)量7 = 1依的小球套在細斜桿上，斜桿與水平方向成a = 30角，球與桿之間的滑動摩擦因數(shù)=正，球在豎直向上的拉力尸= 20N作用下沿桿向上滑6動.(g = 0m/ s2)求：（1）求球?qū)U的壓力大小和方向：（