高中物理牛頓運(yùn)動定律常見題型及答題技巧及練習(xí)題(含答案)

1、高中物理牛頓運(yùn)動定律常見題型及答題技巧及練習(xí)題(含答案)一、高中物理精講專題測試牛頓運(yùn)動定律1.如圖所示，在光滑水平面上有一段質(zhì)量不計(jì)，長為6m的綢帶，在綢帶的中點(diǎn)放有兩個緊靠著可視為質(zhì)點(diǎn)的小滑塊 A、B,現(xiàn)同時對A、B兩滑塊施加方向相反，大小均為F=12N的水平拉力，并開始計(jì)時.已知A滑塊的質(zhì)量mA=2kg, B滑塊的質(zhì)量mB=4kg, A、B滑塊與綢帶之間的動摩擦因素均為科=0.5 A、B兩滑塊與綢帶之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，不計(jì)綢帶的伸長，求：(1) t=0時刻，A、B兩滑塊加速度的大??；(2) 0到3s時間內(nèi)，滑塊與綢帶摩擦產(chǎn)生的熱量.(1)A滑塊在綢帶上水平向右滑動，受到的滑

2、動摩擦力為fA,水平運(yùn)動，則豎直方向平衡：Na mg , fA Na；解得：fA mg A滑塊在綢帶上水平向右滑動，。時刻的加速度為ai ,由牛頓第二定律得：F fA mAai B滑塊和綢帶一起向左滑動，0時刻的加速度為a2由牛頓第二定律得：F fB mBa2；聯(lián)立解得：a1 1m/s2, a2 0.5m/s2；(2)A滑塊經(jīng)t滑離綢帶，此時 A、B滑塊發(fā)生的位移分別為 為和*2LX1 X2 一21 .2x1a1t21.2X2a2 t2代入數(shù)據(jù)解得：X1 2m , X2 1m, t 2s2秒時A滑塊離開綢帶，離開綢帶后A在光滑水平面上運(yùn)動，B和綢帶也在光滑水平面上運(yùn)動，不產(chǎn)生熱量，3秒時間內(nèi)因

3、摩擦產(chǎn)生的熱量為：Q fA X1 X2代入數(shù)據(jù)解得：Q 30J .2.如圖甲所示，光滑水平面上有一質(zhì)量為M = 1kg的足夠長木板。板左端有一質(zhì)量為m=二0.2。初始時物塊與木板均處0.5kg的物塊(視為質(zhì)點(diǎn))，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為于靜止?fàn)顟B(tài)，已知 g = 10m/s2,物塊與木板間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等。(1)若僅給木板一水平向左的初速度0 3m/s，求物塊相對木板滑動的距離；(2)若僅給物塊施加一水平向右的力F, F隨時間t變化的圖像如圖乙所示，求物塊與木板最終的速度；(3)若按(1)問中給板初速度0 3m/s的同時，給木板施加一水平向右的恒力F = 6N,求經(jīng)多長時間物塊會

4、從木板上滑落?！敬鸢浮?1) 1.5m； (2)物塊和木板最終以 0.6m/s的速度勻速運(yùn)動.(3) 0.91s【解析】【詳解】(1)設(shè)物塊與板最終達(dá)到相同的速度v,物塊在板上滑行的位移為L,由動量守恒：Mv0M m v1-21-2由能重關(guān)系： mgLMv0M m v22解得L=1.5m(2)由題意可知，若物塊和木板一起向右加速，則拉力 FW 1.5N故在如圖所示的拉力 F 的作用下物塊和板無法一起加速，經(jīng)t1=0.5s時，物塊的速度v1，板的速度v2對物塊：Ft1 mgt1 mv1對木板：mgt1Mv2解得 v=0.8m/s , v2=0.5m/s； 3.在水平力F作用下，質(zhì)量為0.4kg的

5、小物塊從靜止開始沿水平地面做勻加速直線運(yùn)動， 經(jīng)2s運(yùn)動的距離為6m,隨即撤掉F,小物塊運(yùn)動一段距離后停止.已知物塊與地面之間 的動摩擦因數(shù) =0.5 g=10m/s2.求：(1)物塊運(yùn)動的最大速度；(2) F的大??；(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(yùn)動，運(yùn)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.F的大小.(2)由公式v=at求出物塊勻加速直線運(yùn)動的加速度，由牛頓第二定律求(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】(1)物塊運(yùn)

6、動2s時速度最大.由運(yùn)動學(xué)公式有：x=-t2可得物塊運(yùn)動的最大速度為：v 2x 26 6m/st2v 62(2)物塊勻加速直線運(yùn)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=0,又 f=(iN聯(lián)立解得：F=3.2N(3)撤去F后，根據(jù)動能定理得：-Wf=0-lmv22可得物塊克服摩擦力做的功為：Wf=7.2J【點(diǎn)睛】本題考查了牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式的綜合運(yùn)用，知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運(yùn)動學(xué)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.4.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、

7、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(yùn)動，每節(jié)車廂受到f=1.25 x3N0的阻力，每節(jié)動力車廂的牽引電機(jī)提供 F=4.75X14N的牽引力。求：該過程 復(fù)興號”運(yùn)動的時間；(2)第4節(jié)車廂和第5節(jié)車廂之間的相互作用力的大小?！敬鸢浮?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(yùn)動公式求解該過程復(fù)興號”運(yùn)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節(jié)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

8、對象，由牛頓第二定律：4F-8f=8ma動車組做勻加速運(yùn)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節(jié)車廂間的作用力為 N,則由牛頓第二定律：2F-4f+N=4ma 解得N=0.5 .高鐵的開通給出行的人們帶來了全新的旅行感受，大大方便了人們的工作與生活.高鐵 每列車組由七節(jié)車廂組成，除第四節(jié)車廂為無動力車廂外，其余六節(jié)車廂均具有動力系 統(tǒng)，設(shè)每節(jié)車廂的質(zhì)量均為 m,各動力車廂產(chǎn)生的動力相同，經(jīng)測試，該列車啟動時能在 時間t內(nèi)將速度提高到v,已知運(yùn)動阻力是車重的 k倍.求：(1)列車在啟動過程中，第五節(jié)車廂對第六節(jié)車廂的作用力；(2)列車在勻速行駛時，第六節(jié)車廂失去

9、了動力，若仍要保持列車的勻速運(yùn)動狀態(tài)，則第五 節(jié)車廂對第六節(jié)車廂的作用力變化多大？【答案】(1) 3 m(:+kg) (2) 15 kmg (1)列車啟動時做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，啟動加速度為v _ a= dt對整個列車，由牛頓第二定律得:設(shè)第五節(jié)對第六節(jié)車廂的作用力為 如圖所示，由牛頓第二定律得F-k 7mg =7ma T,對第六、七兩節(jié)車廂進(jìn)行受力分析，水平方向受力2F«62F+T-k 2mg=2ma, 6聯(lián)立得T=- m( +kg)3 t其中產(chǎn)表示實(shí)際作用力與圖示方向相反，即與列車運(yùn)動相反.(2)列車勻速運(yùn)動時，對整體由平衡條件得F-k 7mg=0 設(shè)第六節(jié)車廂有動力時，

10、第五、六節(jié)車廂間的作用力為Ti,則有:2F+T1-k 2mg=0 6第六節(jié)車廂失去動力時，仍保持列車勻速運(yùn)動，則總牽引力不變，設(shè)此時第五、六節(jié)車廂間的作用力為T2,則有：聯(lián)立得因此作用力變化F一+T2-k2mg=0,51Ti=- - kmg3T2= - kmg14ZT=T2-Ti = kmg6 .如圖所示，某貨場而將質(zhì)量為m1="100" kg的貨物(可視為質(zhì)點(diǎn))從高處運(yùn)送至地面,A、B,為避免貨物與地面發(fā)生撞擊，現(xiàn)利用固定于地面的光滑四分之一圓軌道，使貨物中軌道頂 端無初速滑下，軌道半徑R="1.8" m .地面上緊靠軌道次排放兩聲完全相同的木板長度土

11、勻?yàn)閘=2m,質(zhì)量均為m2="100" kg,木板上表面與軌道末端相切.貨物與木板間的動摩擦因數(shù)為 1,木板與地面間的動摩擦因數(shù) =0.2.(最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相 聯(lián)立以上兩式代入數(shù)據(jù)得 Fn 3000N(1)求貨物到達(dá)圓軌道末端時對軌道的壓力.(2)若貨物滑上木板 4時，木板不動，而滑上木板B時，木板B開始滑動，求 1應(yīng)滿足的條件.(3)若 1=0.5,求貨物滑到木板 A末端時的速度和在木板 A上運(yùn)動的時間.【答案】(1) Fn 3000N(2) 0.4崗0.6(3) t=0.4s【解析】【分析】【詳解】(1)設(shè)貨物滑到圓軌道末端是的速度為1 2 GmgR m1

12、v0 2設(shè)貨物在軌道末端所受支持力的大小為V0,對貨物的下滑過程中根據(jù)機(jī)械能守恒定律得,根據(jù)牛頓第二定律得Fn m1gm1Fn,2近R根據(jù)牛頓第三定律，貨物到達(dá)圓軌道末端時對軌道的壓力大小為3000N,方向豎直向不(2)若滑上木板A時，木板不動，由受力分析得 mmig?區(qū)(mi+2m2)g若滑上木板B時，木板B開始滑動，由受力分析得 pimig圜mi+m2)g 聯(lián)立式代入數(shù)據(jù)得0.4崗？0.6.(3)當(dāng)也=0.5時，由式可知，貨物在木板 A上滑動時，木板不動.設(shè)貨物在木板 A上做減速運(yùn)動時的加速度大小為ai,由牛頓第二定律得內(nèi)mig?miai設(shè)貨物滑到木板A末端是的速度為Vi,由運(yùn)動學(xué)公式得

13、Vi2-V02=-2aiL聯(lián)立 式代入數(shù)據(jù)得 Vi=4m/ s©設(shè)在木板A上運(yùn)動的時間為t,由運(yùn)動學(xué)公式得 V1=V0-a1t聯(lián)立式代入數(shù)據(jù)得t=0.4s1kg7 .如圖所示，水平傳送帶長 L=5m,以速度v=2m/s沿圖示方向勻速運(yùn)動現(xiàn)將一質(zhì)量為 的小物塊輕輕地放上傳送帶的左端，已知小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為=0.2 g=10m/s2。求:物塊從左端傳送到右端需要的時間物體在傳送帶上因摩擦而產(chǎn)生的熱量【答案】3s2J【解析】【詳解】物體在傳送帶上開始做加速運(yùn)動，共速后做勻速運(yùn)動，開始的加速度為a =四=2m/1m加速的時間加速的位移:P 2tr二Lr = 1L x 5-1t?

14、= s - 2s則物塊從左端傳送到右端需要的時間t=t 1 +t2=3s;物體在傳送帶上因摩擦而產(chǎn)生的熱量：,x軸)、長邊(y軸)和8 .如圖甲，圓圈內(nèi)放大的集成塊可以同時自動測量沿手機(jī)短邊(垂直面板方向(z軸)的加速度，相當(dāng)于在三個方向上各有一個如圖乙所示的一維加速度計(jì)，圖中固定在力傳感器上的質(zhì)量塊的質(zhì)量為m.下面僅研究X軸處于水平方向和 y軸處于豎直方向的加速度情況.(1)沿x軸方向，若用F表示力傳感器垂直接觸面對質(zhì)量塊的作用力，取+x軸方向?yàn)榧铀俣日较颍瑢?dǎo)出手機(jī)在水平方向的加速度ax的表達(dá)式；(2)沿y軸方向，若用F表示力傳感器垂直接觸面對質(zhì)量塊的作用力，取+y軸方向?yàn)榧铀俣日较?，?dǎo)

15、出手機(jī)在豎直方向的加速度ay的表達(dá)式;(3)當(dāng)手機(jī)由豎屏變橫屏?xí)r，為讓手機(jī)感知到這種變化，需要通過電信號分別將(1)和(2)中導(dǎo)出的 加速度進(jìn)行輸出，但應(yīng)統(tǒng)一輸出項(xiàng)a出，請分別寫出水平和豎直方向上輸出項(xiàng)a出的表達(dá)式；(4)當(dāng)手機(jī)由豎屏變橫屏?xí)r，顯示的視頻畫面會隨之由窄變寬，請解釋其中的原理.【答案】(1) ax (2) aymF mgFF (3) ax出= ax ay出二一 ay g (4)當(dāng)手 mmm機(jī)豎屏播放視頻時,_ Fax 出axm0、ay 出=一 may g g將手機(jī)轉(zhuǎn)為橫屏?xí)r，加速度計(jì)測得水平、豎直兩個方向加速度的值發(fā)生交換;智能手機(jī)據(jù)此做出判斷，將視頻畫面由窄變寬.(1)質(zhì)量塊在

16、+x軸方向只受力傳感器垂直接觸面對它的作用力 F ,由牛頓第二定律得:ax(2)質(zhì)量塊在+y軸方向受重力(mg)、力傳感器垂直接觸面對它的作用力F兩個力的作用，由牛頓第二定律得：ayF mg(3)應(yīng)統(tǒng)一設(shè)置水平和豎直方向上通過力傳感器電信號輸出的加速度的表達(dá)式為：a出在水平方向的加速度的輸出表達(dá)式：ax出= axm在豎直方向的加速度的輸出表達(dá)式：ay = ay gm(4)當(dāng)手機(jī)豎屏播放視頻時，ax出= ax 0、ay出= ay gmmg將手機(jī)轉(zhuǎn)為橫屏?xí)r，加速度計(jì)測得水平、豎直兩個方向加速度的值發(fā)生交換；智能手機(jī)據(jù)此做出判斷，將視頻畫面由窄變寬.9.如圖所示，在光滑的水平地面上，相距L= 10

17、m的A、B兩個小球均以vo=io m/s向右運(yùn)動，隨后兩球相繼滑上傾角為 30。的足夠長的光滑斜坡，地面與斜坡平滑連接，取 g=10 m/s2.求：A球滑上斜坡后經(jīng)過多長時間兩球相遇.【解析】試題分析：設(shè) A球滑上斜坡后經(jīng)過ti時間B球再滑上斜坡，則有:TA球滑上斜坡后加速度0Hg蛇1日 $ m/s2設(shè)此時A球向上運(yùn)動的位移為則耳=y的一;叮中=工5 m此時A球速度竄1 =%=5 m/sB球滑上斜坡時，加速度與 A相同，以A為參考系，B相對于A以%匕=5 m/s做勻速運(yùn)動，設(shè)再經(jīng)過時間 4它們相遇，有：rJ=- = 1.5s則相遇時間.- s考點(diǎn)：本題考查了運(yùn)動學(xué)公式的應(yīng)用10.如圖所示，質(zhì)量為 M=8kg的小車停放在光滑水平面上，在小車右端施加一水平恒力F,當(dāng)小車向右運(yùn)動速度達(dá)到"0 " 3租"時，在小車的右端輕輕放置一質(zhì)量m=2kg的小物塊，經(jīng)過ti=2s的時間，小物塊與小車保持相對靜止。已知小物塊與小車間的動摩擦因數(shù) 以" 0.2,假設(shè)小車足夠長，g取10m/s2,求：(1)水平恒力F的大小；(2)從小物塊放到車上開始經(jīng)過t=4s小物塊相對地面的位移；(3)整個過程中摩擦產(chǎn)生的熱量。【答案】(1) 8N (2) 13.6m (3) 12J【解析】試題分析：(1)設(shè)小物塊與小車保持相對靜止時的