高考物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律題20套帶答案及解析

1、高考物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律題20套(帶答案)及解析一、高中物理精講專題測(cè)試牛頓運(yùn)動(dòng)定律.如圖所示，質(zhì)量 M=0. 4kg的長(zhǎng)木板靜止在光滑水平面上，其右側(cè)與固定豎直擋板問(wèn)的距離L=0. 5m ,某時(shí)刻另一質(zhì)量 m=0. 1kg的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以v=2m/s的速度向右 滑上長(zhǎng)木板，一段時(shí)間后長(zhǎng)木板與豎直擋板發(fā)生碰撞，碰撞過(guò)程無(wú)機(jī)械能損失。已知小滑塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)科=0 2,重力加速度g=10m/s2,小滑塊始終未脫離長(zhǎng)木板。求：m hH1J丁 一 _I(1)自小滑塊剛滑上長(zhǎng)木板開(kāi)始，經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)木板與豎直擋板相碰；(2)長(zhǎng)木板碰撞豎直擋板后，小滑塊和長(zhǎng)木板相對(duì)靜止時(shí)，小滑塊距長(zhǎng)木板左端的

2、距離。【答案】(1) 1.65m (2) 0.928m【解析】【詳解】m鞏-(m + M)v i解：(1)小滑塊剛滑上長(zhǎng)木板后，小滑塊和長(zhǎng)木板水平方向動(dòng)量守恒: 解得：對(duì)長(zhǎng)木板： 得長(zhǎng)木板的加速度：自小滑塊剛滑上長(zhǎng)木板至兩者達(dá)相同速度：解得： ,1長(zhǎng)木板位移：解得：兩者達(dá)相同速度時(shí)長(zhǎng)木板還沒(méi)有碰豎直擋板L-x = vili解得：=mvi - Mvi = (ni + M)vz.? = 0928mt = ti + ta = 1.655(2)長(zhǎng)木板碰豎直擋板后，小滑塊和長(zhǎng)木板水平方向動(dòng)量守恒: TOC o 1-5 h z 最終兩者的共同速度：I 111pmgs =品-(m + M)壯小滑塊和長(zhǎng)木板相

3、對(duì)靜止時(shí)，小滑塊距長(zhǎng)木板左端的距離：.利用彈簧彈射和傳送帶可以將工件運(yùn)送至高處。如圖所示，傳送帶與水平方向成37度角，順時(shí)針勻速運(yùn)動(dòng)的速度 v=4m/s。B、C分別是傳送帶與兩輪的切點(diǎn)，相距L= 6.4m。傾角也是37的斜面固定于地面且與傳送帶上的B點(diǎn)良好對(duì)接。一原長(zhǎng)小于斜面長(zhǎng)的輕彈簧平行斜面放置，下端固定在斜面底端，上端放一質(zhì)量m=1kg的工件(可視為質(zhì)點(diǎn))。用力將彈簧壓縮至 A點(diǎn)后由靜止釋放，工件離開(kāi)斜面頂端滑到B點(diǎn)時(shí)速度vo=8m/s, A、B間的距離x= 1m,工件與斜面、傳送帶問(wèn)的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，均為 科=0.5,工件到達(dá)C點(diǎn) 即為運(yùn)送過(guò)程結(jié)束。 g 取 10m/s2, sin37

4、=0.6, cos37 =0.8,求：彈簧壓縮至A點(diǎn)時(shí)的彈性勢(shì)能；工件沿傳送帶由 B點(diǎn)上滑到C點(diǎn)所用的時(shí)間；(1)由能量守恒定律得，彈簧的最大彈性勢(shì)能為:工件沿傳送帶由 B點(diǎn)上滑到C點(diǎn)的過(guò)程中，工件和傳送帶間由于摩擦而產(chǎn)生的熱Ep解得:Ep=42J(2)工件在減速到與傳送帶速度相等的過(guò)程中，加速度為ai,由牛頓第二定律得:mg sin 37 mg cos37解得：a1=10m/s2mai工件與傳送帶共速需要時(shí)間為:V0 v t1ai解得：ti= 0.4s工件滑行位移大小為:2V02a112mgxsin 37 mgx cos37 mv02解得：x1 2.4m La2,則因?yàn)?tan37 ,所以工

5、件將沿傳送帶繼續(xù)減速上滑，在繼續(xù)上滑過(guò)程中加速度為有:mg sin 37 mg cos37ma2解得：a2=2m/s2假設(shè)工件速度減為 0時(shí)，工件未從傳送帶上滑落，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:t2va2解得：t2= 2s解得：X2= 4m工件運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，故假設(shè)成立。工作在傳送帶上上滑的總時(shí)間為：t = ti +t2= 2,4s(3)第一階段：工件滑行位移為：xi=2,4m。傳送甲位移x1 vt1 1,6m ,相對(duì)位移為： Vx1 0,8m。摩擦生熱為：QimgVxi cos37解得：Qi = 3,2J第二階段：工件滑行位移為：x2 = 4m, ,傳送甲位移為：x2 vt2 8m相對(duì)位移為：x2

6、 4m摩擦生熱為：Q2mg x2 cos37解得：Q2 = i6J總熱量為：Q=i9.2J。.如圖，有一水平傳送帶以 8m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)將一小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放 在傳送帶的左端上，若物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4,已知傳送帶左、右端間的距離(i)剛放上傳送帶時(shí)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(shí)間.【答案】a g 4m/s2t is【解析】【分析】先分析物體的運(yùn)動(dòng)情況：物體水平方向先受到滑動(dòng)摩擦力，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；若傳送帶 足夠長(zhǎng)，當(dāng)物體速度與傳送帶相同時(shí)，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng).根據(jù)牛頓第二定律求出勻加 速運(yùn)動(dòng)的加速度，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體速度與傳送帶相

7、同時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間和位移，判斷 以后物體做什么運(yùn)動(dòng)，若勻速直線運(yùn)動(dòng)，再由位移公式求出時(shí)間.【詳解】(i)物塊置于傳動(dòng)帶左端時(shí)，先做加速直線運(yùn)動(dòng)，受力分析，由牛頓第二定律得：mg ma代入數(shù)據(jù)得：a g 4m / s2(2)設(shè)物體加速到與傳送帶共速時(shí)運(yùn)動(dòng)的位移為so2根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：2aso v2運(yùn)動(dòng)的位移： Sq 8 4m2a則物塊從傳送帶左端到右端全程做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)經(jīng)歷時(shí)間為t,則有l(wèi) 1at22解得t 1s【點(diǎn)睛】物體在傳送帶運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，關(guān)鍵是分析物體的受力情況，來(lái)確定物體的運(yùn)動(dòng)情況，有利于培 養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.4.我國(guó)科技已經(jīng)開(kāi)啟 人工智能”時(shí)代，人工智能”己經(jīng)走進(jìn)千

8、家萬(wàn)戶.某天，小陳叫了外賣，外賣小哥把貨物送到他家陽(yáng)臺(tái)正下方的平地上，小陳操控小型無(wú)人機(jī)帶動(dòng)貨物，由靜止開(kāi)始豎直向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后，貨物又勻速上升53s,最后再勻減速1s恰好到達(dá)他家陽(yáng)臺(tái)且速度為零.貨物上升過(guò)程中，遙控器上顯示無(wú)人機(jī)在上升過(guò)程的最大速度為1m/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(1)無(wú)人機(jī)勻加速上升的高度；(2)上升過(guò)程中，無(wú)人機(jī)對(duì)貨物的最大作用力.【答案】(1)2.5m； (2)20.8N【解析】【詳解】(1)無(wú)人機(jī)勻速上升的高度：h2=vt2無(wú)人機(jī)勻減速上升的高度：h3= Vt32無(wú)人機(jī)勻

9、加速上升的高度：h1=hh2h3聯(lián)立解得：h1=2.5 m(2)貨物勻加速上升過(guò)程：v2=2ah1貨物勻加速上升的過(guò)程中，無(wú)人機(jī)對(duì)貨物的作用力最大，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：F mg 0.02mg = ma聯(lián)立解得：F=20.8 N5.某課外活動(dòng)小組為了研究遙控玩具小車的啟動(dòng)性能，進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。將玩具小 車放在水平地面上，遙控使其從靜止開(kāi)始勻加速啟動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，玩具小車滑行一段距離后停下來(lái)，測(cè)得玩具小車從啟動(dòng)到停下來(lái)發(fā)生的總位移x=6m。已知玩具小車的質(zhì)量m=500g,勻加速過(guò)程中牽引力 F=3N,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力恒為車重的0.2倍，重力加速度為g取10m/s2,求t的值。 【答

10、案】t 1R【解析】 【詳解】設(shè)玩具小車受到的阻力為 f,在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)前后的加速度大小分別為ai、a2,位移分別為XI、X2,關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的速度為 V。關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)之前，分別由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律：F f ma1f kmg.2Xiaitv a1t關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)之后，分別由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律f ma22 0 v2a2X2滿足：X1 X2 X聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)得：t 1s6.如圖所示，水平面 D處有一固定障礙物，一個(gè)直角三角形滑塊P斜面光滑，傾角為 0,水平底面粗糙。頂點(diǎn) A到底面的高度h=0.45m。在其頂點(diǎn)A處放一個(gè)小物塊Q,與斜面不 粘連，且最初系統(tǒng)靜止不動(dòng)，滑塊的 C端到D的距離L

11、=0.4m?，F(xiàn)在滑塊左端施加水平向右 的推力F=36N,使二者相對(duì)靜止一起向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)C端撞到障礙物時(shí)立即撤去推力F,滑塊P立即以原速率反彈。已知滑塊P的質(zhì)量M=3.5kg,小物塊Q的質(zhì)量m=0.5kg, P與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 尸0.4 (取g=10m/s2)求：(1)斜面傾角。的正切值tan 0； (2)Q與斜面分離后，是先與斜面相碰還是直接落到水平面上？若先與斜面相碰，則碰撞前 一瞬間的速度v是多大？若直接落到水平面上，則第一次落到水平面時(shí)的位置到該時(shí)刻滑 塊P上B端的距離X是多少？,【答案】(1) - (2)直接落到水平面上；1.02m?！窘馕觥俊驹斀狻?1)P、Q整體向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦

12、力f1(M m)g 16N由牛頓第二定律得： F f1 (M m)a1解得：為5ms2對(duì)Q由牛頓第二定律得：mg tanm&1解得：tan 一 ；2，(2)P、Q與障礙物碰撞前由速度位移關(guān)系得：v0 2aiL解得：Vo 2ms撤去外力之后，P反向減速運(yùn)動(dòng)，則：f2Mg Ma2解得：a2 4%2 TOC o 1-5 h z ，一，一 xVo減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間：ti 0.5sa2Q做平拋運(yùn)動(dòng)，如果 Q直接落到水平面上 12則運(yùn)動(dòng)時(shí)間：hgt；解得：t2 0.3s HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 2 HYPERLINK l bookmark108 o Cu

13、rrent Document 在0.3s內(nèi)，P向左運(yùn)動(dòng)的位移：x1 v0t2 a2t20.42mQ的水平射程為：X2 V0t2 0.6m由于Xi X2 1.02m hcot 0.9m ,所以Q與斜面分離后，會(huì)直熱門落到水平面上, 則第一次落到水平面時(shí)的位置到該時(shí)刻滑塊P上B端的距離x x1 x2 1.02m o7.功能關(guān)系貫穿整個(gè)高中物理.(1)如圖所示，質(zhì)量為 m的物體，在恒定外力 F作用下沿直線運(yùn)動(dòng)，速度由 V0變化到v時(shí), 發(fā)生的位移為x.試從牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出動(dòng)能定理.上述推導(dǎo)的結(jié)果對(duì)于 物體受變力作用、或者做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)是否成立？說(shuō)明理由.(2)如圖所示，固定的水平光滑金屬

14、導(dǎo)軌，間距為L(zhǎng),右端接有阻值為 R的電阻，處在方向豎直向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，質(zhì)量為 m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌 上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略.初始時(shí)刻，彈簧恰處于自然長(zhǎng)度.現(xiàn)給導(dǎo)體棒一個(gè)水 平向右的初速度V0,在沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸.導(dǎo) 體棒速度第一次為零時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為Ep,則在這一過(guò)程中：直接寫出彈簧彈力做功W彈與彈性勢(shì)能變化 Ep的關(guān)系，進(jìn)而求 W彈；用動(dòng)能定理求安培力所做的功W安.【答案】(1)動(dòng)能定理無(wú)論物體所受力是否為恒力、運(yùn)動(dòng)軌跡是否為直線均適用.簡(jiǎn)言之,動(dòng)能定理是經(jīng)典力學(xué)范圍內(nèi)的普適規(guī)律.(2) W彈Ep (Ep 0

15、) Ep(3) L 12W安 E p - mvo【解析】【詳解】(1)由牛頓第二定律 F=ma一一.22 一及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v V0 2ax可得 Fx 1 mv2 1 mv2 22當(dāng)物體受變力作用、或者做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以把過(guò)程分解成許多小段，認(rèn)為物體在每小段 運(yùn)動(dòng)中受到的是恒力、運(yùn)動(dòng)軌跡是直線，這樣對(duì)每一段用動(dòng)能定理，累加后也能得到同樣 的結(jié)果，所以動(dòng)能定理無(wú)論物體所受力是否為恒力、運(yùn)動(dòng)軌跡是否為直線均適用.簡(jiǎn)言 之，動(dòng)能定理是經(jīng)典力學(xué)范圍內(nèi)的普適規(guī)律.(2)W彈Ep進(jìn)而 W彈Ep(Ep 0) Ep.12由動(dòng)能te理：W安W彈0 mvo12解得：W安 Ep -mv28.如圖甲所示，質(zhì)量 m=8kg

16、的物體在水平面上向右做直線運(yùn)動(dòng)。過(guò) a點(diǎn)時(shí)給物體作用一 個(gè)水平向右的恒力 F并開(kāi)始計(jì)時(shí)，在4s末撤去水平力F.選水平向右為速度的正方向，通 過(guò)速度傳感器測(cè)出物體的瞬時(shí)速度，所得 v-t圖象如圖乙所示。(取重力加速度為10m/s2)求:(1) 8s末物體離a點(diǎn)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(dòng)摩擦因數(shù)即【答案】(1) 48m。(2) - 2m/s2o (3) 16N, 0.2。【解析】【詳解】(1) 8s末物體離a點(diǎn)的距離等于梯形的面積大小，為：S=-8 8m=48m2v 0 89(2)撤去F后物體的加速度為：a= =-2m/s2。t8 4(3)撤去F后，根據(jù)牛

17、頓第二定律得：f=ma=8 %- 2) N=- 16N,負(fù)號(hào)表示加速度方向與速度方向相反。撤去 F前物體勻速運(yùn)動(dòng)，則有： F=|f|=16Nf 16物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為：11- =0.2。mg 80【點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵先根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況求解加速度，確定受力情況后求解出動(dòng)摩擦因數(shù)；再根據(jù)受力情況確定加速度并根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得到物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。9.上海中心總高為632米，是中國(guó)最高樓，也是世界第二高樓。由地上 121層主樓、5層 裙樓和5層地下室組成.上海之巔”是位于118層的游客觀光平臺(tái)，游客乘坐世界最快觀光 電梯從地面開(kāi)始經(jīng)歷加速、勻速、減速的過(guò)程恰好到達(dá)觀景臺(tái)只需55秒，運(yùn)行的最大速度為18m

18、/so觀景臺(tái)上可以鳥瞰整個(gè)上海全景，曾經(jīng)的上海第一高樓東方明珠塔，金茂大 廈，上海環(huán)球金融中心等都在腳下，頗為壯觀。一位游客用便攜式拉力傳感器測(cè)得在加速 階段質(zhì)量為0.5kg的物體受到的豎直向上拉力為5.45 N,若電梯加速、減速過(guò)程視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)(g取10m/s2)求：(1)求電梯加速階段的加速度及加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)若減速階段與加速階段的加速度大小相等，求電梯到達(dá)觀光平臺(tái)上行的高度；【答案】(1) 0.9m/s2 20s (2) 540m【解析】【分析】(1)在加速階段，根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可求解；(2)電梯先做加速，后做勻速，在做減速，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或速度與時(shí)間關(guān)系圖像即可求 得；【詳解】(1)設(shè)加速度為a,對(duì)物體由牛頓第二定律得：F mg ma解得：a 0.9m/s2由題可知電梯的最大速度為v 18m/s,則根據(jù)速度與時(shí)間關(guān)系 v vo at代入數(shù)據(jù)可以得到：t 20s;1,2,八八(2)由題可知：勻加速階段位移為：x1 at 180m2由于加速階段和減速階段加速度大小相等，則減速階段時(shí)間也為t,則勻速階段的時(shí)間為55s 2t則勻速階段位移為：X2 v 55 2t 270m 2勻減速階段位移為：x3 U- 180m2a則電