高中物理試卷物理牛頓運動定律題分類匯編及解析

高中物理試卷物理牛頓運動定律題分類匯編及解析一、高中物理精講專題測試牛頓運動定律1.如圖甲所示，一長木板靜止在水平地面上，在t0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vt圖象如圖所示.已知小物塊與長木板的質量均為m1kg，小物塊與長木板間及長木板與地面間均有摩擦，經 1s后小物塊與長木板相對靜止g10m/s2,求:甲 乙1小物塊與長木板間動摩擦因數的值;2在整個運動過程中，系統所產生的熱量.【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1mg22mgma1;Vm珀；木板和物塊相對靜止，共同減速過程中，由牛頓第二定律得22mg2ma2；0Vma2t2；由圖象可知，Vm2m/s,t11s,t20.8s聯立解得1 0.72小物塊減速過程中，有：〔mgma3；VmV0a3t1；在整個過程中，由系統的能量守恒得- 1 2Q mvo2聯立解得Q40.5J【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鍵，也是本題的易錯點，分析清楚運動過程后，應用加速度公式、牛頓第二定律、運動學公式即可正確解題.2.我國的動車技術已達世界先進水平，“高鐵出?！睂⒃谖覈耙粠б宦贰睉?zhàn)略構想中占據重要一席.所謂的動車組，就是把帶動力的動力車與非動力車按照預定的參數組合在一起.某中學興趣小組在模擬實驗中用 4節(jié)小動車和4節(jié)小拖車組成動車組，總質量為m=2kg,每節(jié)動車可以提供P0=3W的額定功率，開始時動車組先以恒定加速度 a1m/s2啟動做勻加速直線運動，達到額定功率后保持功率不變再做變加速直線運動，直至動車組達到最大速度vm=6m/s并開始勻速行駛，行駛過程中所受阻力恒定，求：(1)動車組所受阻力大小和勻加速運動的時間；(2)動車組變加速運動過程中的時間為 10s,求變加速運動的位移.【答案】(1)2N3s(2)46.5m【解析】(1)動車組先勻加速、再變加速、最后勻速；動車組勻速運動時，根據 P=Fv和平衡條件求解摩擦力，再利用P=Fv求出動車組恰好達到額定功率的速度，即勻加速的末速度，再利用勻變速直線運動的規(guī)律即可求出求勻加速運動的時間；( 2)對變加速過程運用動能定理，即可求出求變加速運動的位移.(1)設動車組在運動中所受阻力為 f,動車組的牽引力為F,動車組以最大速度勻速運動時：F=動車組總功率：PFVm,因為有4節(jié)小動車，故P4P0聯立解得：f=2N設動車組在勻加速階段所提供的牽引力為 F?勻加速運動白^末速度為V由牛頓第二定律有： Ffma動車組總功率： PFv,運動學公式：vat)解得勻加速運動的時間：t13s(2)設動車組變加速運動的位移為 x,根據動能定理：Ptfx1mvjm1mv22 2解得：x=46.5m3.如圖甲所示，質量為m=2kg的物體置于傾角為。=3和足夠長的固定斜面上，t=0時刻對物體施以平行于余面向上的拉力 F,t1=0.5s時撤去該拉力，整個過程中物體運動的速度與時間的部分圖象如圖乙所示，不計空氣阻力， g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8.求：

(1)物體與斜面間的動摩擦因數 科(2)拉力F的大小(3)物體沿斜面向上滑行的最大距離 s.【答案】(1)尸0.5(2)F=15N(3)s=7.5m【解析】【分析】由速度的斜率求出加速度，根據牛頓第二定律分別對拉力撤去前、后過程列式，可拉力和物塊與斜面的動摩擦因數為 科.根據v-t圖象面積求解位移.【詳解】TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument", 105 “ ，2(1)由圖象可知，物體向上勻減速時加速度大小為： a2 10m/s10.5此過程有：mgsin0+(1mgcos。=ma代入數據解得：科=0.5\o"CurrentDocument"10 2 2(2)由圖象可知，物體向上勻加速時加速度大小為： a1=——m/s=20m/s20.5止匕過程有：F-mgsin0-科mgcos。=ma代入數據解得：F=60N(3)由圖象可知，物體向上滑行時間 1.5s,向上滑行過程位移為：s=1x10X厲.5m2【點睛】本題首先挖掘速度圖象的物理意義，由斜率求出加速度，其次求得加速度后，由牛頓第二定律求解物體的受力情況.4.復興號”動車組共有8節(jié)車廂，每節(jié)車廂質量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。假設復興號”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)車廂受到 f=1.25X3M的阻力，每節(jié)動力車廂的牽引電機提供F=4.75X14N的牽引力。求：(1)該過程復興號”運動的時間；

(1)該過程復興號”運動的時間；(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。【答案】(1)80s(2)0【解析】【分析】(1)以動車組為研究對象，根據牛頓第二定律結合運動公式求解該過程 復興號”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..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，設每節(jié)車廂的質量均為m,各動力車廂產生的動力相同，經測試，該列車啟動時能在時間t內將速度提高到v,已知運動阻力是車重的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)車廂失去了動力，若仍要保持列車的勻速運動狀態(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)—m(—+kg)(2)—kmg3t 15(1)列車啟動時做初速度為零的勻加速直線運動，啟動加速度為va=-d

t對整個列車，由牛頓第二定律得:設第五節(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-k7mg=7ma②設第五節(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T,對第六、七兩節(jié)車廂進行受力分析，水平方向受力2F?—6OOOO2F+T-k2mg=2ma,③6

聯立①②③得T=-；m(:+kg)④其中產表示實際作用力與圖示方向相反，即與列車運動相反.(2)列車勻速運動時，對整體由平衡條件得Ti,則有:F?k7mg=0⑤Ti,則有:設第六節(jié)車廂有動力時，第五、六節(jié)車廂間的作用力為2F 入 +Ti-k2mg=0⑥6第六節(jié)車廂失去動力時，仍保持列車勻速運動，則總牽引力不變，設此時第五、六節(jié)車廂間的作用力為T2則有：—+T2-k2mg=0,⑦5聯立⑤⑥⑦得1

Ti=--kmg3T2=-kmg因此作用力變化14ZT=T2-Ti=—kmg.一質量為0.25kg的物塊靜止在水平地面上，從t=0s時刻開始受到一個豎直向上的力F的作用，F隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，重力加速度 g取10m/s2求：(1)t=2s時,物塊速度的大?。?2)t=0至ijt=3s的過程中，物塊上升的高度.【答案】(1)2m/s(2)6m【解析】【分析】在0-1s內拉力小于重力，物塊靜止不動，根據牛頓第二定律求出 1-2s內的加速度，結合速度時間公式求出t=2s時，物塊速度的大??；根據牛頓第二定律求出 2-3s內的加速度，根據位移時間公式分別求出 1-2s內和2-3s內的位移，從而求出物塊上升的高度 ；【詳解】

解：(1)01s內，Fimg,物塊靜止is2s物塊做勻加速直線運動，根據牛頓第二定律得 ：F2mgmaiF2mg 2解得：s1 ———-2m/sm則t=2s時，物塊的速度：v21m/s2m/s1 ,2(2)1s2s物塊勻加速運動：X1—a〔t1?n22s3s物塊勻加速運動，根據牛頓第二定律得 ：F3mgma2解得：a2—3一^mg6m/s2m2 _則有：x2vt2 a2t 5?m則物塊上升的高度：hx1x21m5m6m7.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 v-t圖象如圖乙所示。(取重力加速度為10m/s2)求：甲 4甲 4(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/s2。(3)16N,0.2?！窘馕觥俊驹斀狻?1)8s末物體離a點的距離等于梯形的面積大小，為： S=---8m=48m2v08 2(2)撤去F后物體的加速度為：a=—— =-2m/s2。t 84(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|=16N物體與水平面間的動摩擦因數為:f16物體與水平面間的動摩擦因數為:f16-=0.2。mg80【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(guī)律。8.如圖所示為四旋翼無人機，它是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器，目前正得到越來越廣泛的應用.一架質量m=1kg的無人機，其動力系統所能提供的最大升力 F=16N,無人機上升過程中最大速度為6m/s.若無人機從地面以最大升力豎直起飛，打到最大速度所用時間為3s,假設無人機豎直飛行時所受阻力大小不變.(g取10m/s)2.求：(1)無人機以最大升力起飛的加速度；(2)無人機在豎直上升過程中所受阻力 Ff的大??；(3)無人機從地面起飛豎直上升至離地面 h=30m的高空所需的最短時間.【答案】(1)2m/s2(2)f4N(3)6.5s【解析】(1)根據題意可得a—v6m/s02m/s2t3s(2)由牛頓第二定律Ffmgma得f4N2(3)豎直向上加速階段x1 -at：,Xi9mhx勻速階段t2 13.5sv故tt1t26.5s2 、，一，，，一-.該球受到的空氣3.質量為2 、，一，，，一-.該球受到的空氣3所示；球與水平地面相碰后反彈，離開地面時的速度大小為碰撞前的阻力大小恒為f,取g=10m/s2,求:(1)彈性球受到的空氣阻力f的大??；(2)彈性球第一次碰撞后反彈的最大高度 h.【答案】(1)0.4N(2)2m7【解析】試題分析：(1)根據圖象得試題分析：(1)根據圖象得40

0.58m/s2,由牛頓第二定律：mg-f=ma,由牛頓第二定律：mg-f=ma,得f=m(g-a)=0,2X(10-8)=0.4N.(2)由題意反彈速度又由牛頓第二定律:mg+f=ma?,得0.2100.4 又由牛頓第二定律:mg+f=ma?,得0.2100.4 2 12m/s.0.2故反彈高度為：h=2 -2v_32a212考點：v-t圖像；牛頓第二定律的應用【名師點睛】本題關鍵是對圖象的應用，由圖象的斜率等于物體的加速度得到加速度，然后根據牛頓第二定律列得方程才能得到阻力，進而解答全題.30o角，球與.如圖所示，質量30o角，球與桿之間的滑動摩擦因數,3 ……j l…… …桿之間的滑動摩擦因數—,球在豎直向上的拉力F20N作用下沿桿向上滑6(1)求球對桿的壓力大小和方向；(2)小球的加速度多大；(3)要使球以相同的加速度沿桿向下加速運動， F