高中物理牛顿运动定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析

高中物理牛顿运动定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律

1．如图所示，倾角θ的足够长的斜面上，放着两个相距L 0、质量均为m 的滑块A 和B ，滑块A 的下表面光滑，滑块B 与斜面间的动摩擦因数tan μθ=．由静止同时释放A 和B ，此后若A 、B 发生碰撞，碰撞时间极短且为弹性碰撞．已知重力加速度为g ，求：

（1）A 与B 开始释放时，A 、B 的加速度A a 和B a ； （2）A 与B 第一次相碰后，B 的速率B v ；

（3）从A 开始运动到两滑块第二次碰撞所经历的时间t ． 【答案】（1）sin A a g θ=；0B a =（202sin gL θ3）0

23sin L g θ

【解析】 【详解】

解：(1)对B 分析：sin cos B mg mg ma θμθ-=

0B a =，B 仍处于静止状态

对A 分析，底面光滑，则有：mg sin A ma θ= 解得：sin A a g θ=

(2) 与B 第一次碰撞前的速度，则有：2

02A A v a L =

解得：02sin A v gL θ=所用时间由：1v A at =，解得：0

12sin L g t θ

=

对AB ，由动量守恒定律得：1A B mv mv mv =+ 由机械能守恒得：2221111222

A B mv mv mv =+ 解得：100,2sin B v v gL θ==

(3)碰后，A 做初速度为0的匀加速运动，B 做速度为2v 的匀速直线运动，设再经时间2t 发生第二次碰撞，则有：2

212

A A x a t =

22B x v t =

第二次相碰：A B x x = 解得：0

222

sin L t g θ

= 从A 开始运动到两滑块第二次碰撞所经历的的时间：12t t t =+ 解得：0

23

sin L t g θ

=

2．如图所示，传送带的倾角θ=37°，上、下两个轮子间的距离L=3m ，传送带以v 0=2m/s 的速度沿顺时针方向匀速运动．一质量m=2kg 的小物块从传送带中点处以v 1=1m/s 的初速度沿传送带向下滑动．已知小物块可视为质点，与传送带间的动摩擦因数μ=0.8，小物块在传送带上滑动会留下滑痕，传送带两个轮子的大小忽略不计，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g 取10m/s 2．求

(1)小物块沿传送带向下滑动的最远距离及此时小物块在传送带上留下的滑痕的长度． (2)小物块离开传送带时的速度大小． 【答案】（1）1.25m;6m （255

/s 【解析】 【分析】 【详解】

（1）由题意可知0.8tan 370.75μ=>=o ，即小物块所受滑动摩擦力大于重力沿传送带

向下的分力sin 37mg o

，在传送带方向，对小物块根据牛顿第二定律有：

cos37sin 37mg mg ma μ-=o o

解得：20.4/a m s =

小物块沿传送带向下做匀减速直线运动，速度为0时运动到最远距离1x ，假设小物块速度

为0时没有滑落，根据运动公式有：2

112v x a

=

解得：1 1.25x m =，12

L

x <

，小物块没有滑落，所以沿传送带向下滑动的最远距离1 1.25x m =

小物块向下滑动的时间为1

1=v t a

传送带运动的距离101s v t = 联立解得15s m =

小物块相对传送带运动的距离11x s x ∆=+

解得： 6.25x m ∆=，因传送带总长度为26L m =，所以传送带上留下的划痕长度为6m ； （2）小物块速度减小为0后，加速度不变，沿传送带向上做匀加速运动 设小物块到达传送带最上端时的速度大小为2v 假设此时二者不共速，则有：

2

2122L v a x ⎛⎫=+ ⎪⎝

⎭

解得：2/5

v m s =

20v v <，即小物块还没有与传送带共速，因此，小物块离开传送带时的速度大小为

/5

m s ．

3．我国的动车技术已达世界先进水平，“高铁出海”将在我国“一带一路”战略构想中占据重要一席．所谓的动车组，就是把带动力的动力车与非动力车按照预定的参数组合在一起．某中学兴趣小组在模拟实验中用4节小动车和4节小拖车组成动车组，总质量为m=2kg ，每节动车可以提供P 0=3W 的额定功率，开始时动车组先以恒定加速度21/a m s =启动做匀加速直线运动，达到额定功率后保持功率不变再做变加速直线运动，直至动车组达到最大速度v m =6m/s 并开始匀速行驶，行驶过程中所受阻力恒定，求： （1）动车组所受阻力大小和匀加速运动的时间；

（2）动车组变加速运动过程中的时间为10s ，求变加速运动的位移． 【答案】（1）2N 3s （2）46.5m 【解析】

（1）动车组先匀加速、再变加速、最后匀速；动车组匀速运动时，根据P=Fv 和平衡条件求解摩擦力，再利用P=Fv 求出动车组恰好达到额定功率的速度，即匀加速的末速度，再利用匀变速直线运动的规律即可求出求匀加速运动的时间；（2）对变加速过程运用动能定理，即可求出求变加速运动的位移．

（1）设动车组在运动中所受阻力为f ，动车组的牵引力为F ，动车组以最大速度匀速运动时：F=

动车组总功率：m P Fv =，因为有4节小动车，故04P P = 联立解得：f=2N

设动车组在匀加速阶段所提供的牵引力为Fʹ，匀加速运动的末速度为v ' 由牛顿第二定律有：F f ma '-=

动车组总功率：P F v =''，运动学公式：1v at '=