高考物理牛顿运动定律专题训练答案

高考物理牛顿运动定律专题训练答案

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律

1．如图所示，一足够长木板在水平粗糙面上向右运动。某时刻速度为v 0＝2m/s ，此时一质量与木板相等的小滑块（可视为质点）以v 1＝4m/s 的速度从右侧滑上木板，经过1s 两者速度恰好相同，速度大小为v 2＝1m/s ，方向向左。重力加速度g ＝10m/s 2，试求：

（1）木板与滑块间的动摩擦因数μ1

（2）木板与地面间的动摩擦因数μ2

（3）从滑块滑上木板，到最终两者静止的过程中，滑块相对木板的位移大小。

【答案】（1）0.3（2）

120（3）2.75m 【解析】

【分析】

（1）对小滑块根据牛顿第二定律以及运动学公式进行求解；

（2）对木板分析，先向右减速后向左加速，分过程进行分析即可；

（3）分别求出二者相对地面位移，然后求解二者相对位移；

【详解】

（1）对小滑块分析：其加速度为：2221114/3/1

v v a m s m s t --===-，方向向右 对小滑块根据牛顿第二定律有：11mg ma μ-=，可以得到：10.3μ=；

（2）对木板分析，其先向右减速运动，根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到： 0121

2v mg mg m t μμ+⋅= 然后向左加速运动，根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到： 21222v mg mg m

t μμ-⋅= 而且121t t t s +== 联立可以得到：2120μ=

，10.5s t =，20.5t s =； （3）在10.5s t =时间内，木板向右减速运动，其向右运动的位移为：

01100.52

v x t m +=⋅=，方向向右； 在20.5t s =时间内，木板向左加速运动，其向左加速运动的位移为：

22200.252

v x t m +=⋅=，方向向左； 在整个1t s =时间内，小滑块向左减速运动，其位移为：12 2.52v v x t m +=

⋅=，方向向左 则整个过程中滑块相对木板的位移大小为：12 2.75x x x x m ∆=+-=。

【点睛】

本题考查了牛顿第二定律的应用，分析清楚小滑块与木板的运动过程和受力情况是解题的前提，应用牛顿第二定律与运动学公式即可解题。

2．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）023

sin 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：202A A v a L =

解得：02sin A v gL θ=所用时间由：1v A at =，解得：012sin 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：2221111222A 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：2212A A x a t =

22B x v t =

第二次相碰：A B x x =

解得：0222sin 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：023sin L t g θ

=

3．一长木板置于粗糙水平地面上，木板右端放置一小物块，如图所示。木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，物块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4。t=0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向墙壁运动，当t=1s 时，木板以速度v 1=4m/s 与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反。运动过程中小物块第一次减速为零时恰好从木板上掉下。已知木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g 取10m/s 2。求：

(1)t=0时刻木板的速度；

(2)木板的长度。

【答案】（1）05/v m s =（2）163

l m =

【解析】

【详解】

（1）对木板和物块：()()11M m g M m a μ+=+

令初始时刻木板速度为0v 由运动学公式：101v v a t =+

代入数据求得：0=5m/s v

（2）碰撞后，对物块：22mg ma μ= 对物块，当速度为0时，经历时间t ，发生位移x 1，则有21112v x a =，112

v x t = 对木板，由牛顿第二定律：()213mg M m g Ma μμ++=

对木板，经历时间t ，发生位移x 2

221312x v t a t =- 木板长度12l x x =+代入数据，16=m 3

l

4．如图，水平桌面上静止放置一质量1kg M =、长为1m L =的木板板上最右端放一质量2kg m =的滑块可看做质点，以20N F =的水平力拉木板，将其从滑块下面抽出来．若所有接触面间的动摩擦因数均为0.3μ=，210m/s g =.

（1）求滑块与木板间的摩擦力1f 多大，木板与桌面间的摩擦力2f 多大；

（2）求滑块从木板上掉下的时间t 为多少？

【答案】（1）6N ；9N （2）1s

【解析】

【详解】

解：(1)滑块与木板之间的摩擦力10.3210N 6N f mg μ==⨯⨯=

木板与桌面间的摩擦力2()0.3(12)10N 9N f M m g μ=+=⨯+⨯=

(2)当滑块与木板间的摩擦力达到最大静摩擦力，木板将从物体下面抽出，

对滑块，根据牛顿第二定律得：11f ma =

解得：213m/s a =

对木板：122F f f Ma --=

解得：225m/s a =

滑块位移：21112

x a t =，木板的位移：22212x a t = 滑落时：21x x L -=

代入数据解得：1s t =

5．如图1所示，在水平面上有一质量为m 1＝1kg 的足够长的木板，其上叠放一质量为m 2＝2kg 的木块，木块和木板之间的动摩擦因数μ1＝0.3，木板与地面间的动摩擦因数μ2＝0.1．假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等・现给木块施加随时间t 增大的水平拉力F ＝3t （N ），重力加速度大小g ＝10m/s 2