高考物理牛顿运动定律的应用解题技巧及练习题含解析(1)

高考物理牛顿运动定律的应用解题技巧及练习题含解析(1)

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用

1．如图甲所示,质量为1kg m =的物体置于倾角为37θ︒=的固定且足够长的斜面上,对物体

施以平行于斜面向上的拉力F ，10.5s t = 时撤去拉力,物体速度与时间v-t 的部分图象如图乙所示。(2

10/,sin 370.6,cos370.8g m s ︒

︒

===)问： （1）物体与斜面间的动摩擦因数μ为多少？ （2）拉力F 的大小为多少？

【答案】(1)0.5 (2)30N 【解析】 【详解】

（1）由速度时间图象得：物体向上匀减速时加速度大小：

22110-5

m/s 10m/s 0.5

a =

= 根据牛顿第二定律得：

1sin cos mg mg ma θμθ+=

代入数据解得：

0.5μ=

（2）由速度时间图象得：物体向上匀加速时：

2220m /s v

a t

∆=

=∆ 根据牛顿第二定律得：

2sin cos F mg mg ma θμθ--=

代入数据解得：

30N F =

2．质量M ＝0.6kg 的平板小车静止在光滑水面上，如图所示，当t ＝0时，两个质量都为m ＝0.2kg 的小物体A 和B ，分别从小车的左端和右端以水平速度1 5.0v =m/s 和2 2.0v =m/s 同时冲上小车，当它们相对于小车停止滑动时，恰好没有相碰。已知A 、B 两物体与车面的动摩擦因数都是0.20，取g =10m/s 2，求：

（1）A 、B 两物体在车上都停止滑动时车的速度； （2）车的长度是多少？

（3）从A 、B 开始运动计时，经8s 小车离原位置的距离. 【答案】（1）0.6m/s （2）6.8m （3）3.84m 【解析】 【详解】

解：（1）设物体A 、B 相对于车停止滑动时，车速为v ，根据动量守恒定律有：

()()122m v v M m v -=+

代入数据解得：v =0.6m/s ，方向向右．

（2）设物体A 、B 在车上相对于车滑动的距离分别为L 1、L 2，车长为L ，由功能关系有:

()()22

212121

11

2222

mg L L mv mv M m v μ+=+-

+ 又L ≥L 1+L 2

代入数据解得L ≥6.8m ，即L 至少为6.8m

（3）当B 向左减速到零时，A 向右减速，且两者加速度大小都为12a g μ==m/s 2 对小车受力分析可知，小车受到两个大小相等、方向相反的滑动摩擦力作用，故小车没有动

则B 向左减速到零的时间为2

11

1v t a =

=s 此时A 的速度为1113A v v a t =-=m/s

当B 减速到零时与小车相对静止，此时A 继续向右减速，则B 与小车向右加速，设经过t s 达到共同速度v

对B 和小车，由牛顿第二定律有：()2mg m M a μ=+，解得：20.5a =m/s 2 则有：12A v v a t a t =-=，代入数据解得：t =1.2s 此时小车的速度为20.6v a t ==m/s ，位移为2

1210.362

x a t =

=m 当三个物体都达到共同速度后，一起向右做匀速直线运动，则剩下的时间发生的位移为

()28 3.48x v t =-=m

则小车在8s 内走过的总位移为12 3.84x x x =+=m

3．.某校物理课外小组为了研究不同物体水下运动特征， 使用质量m =0.05kg 的流线型人形模型进行模拟实验．实验时让模型从h =0.8m 高处自由下落进入水中．假设模型入水后受到大小恒为F f =0.3N 的阻力和F =1.0N 的恒定浮力，模型的位移大小远大于模型长度，忽略模型在空气中运动时的阻力，试求模型

（1）落到水面时速度v 的大小； （2）在水中能到达的最大深度H ； （3）从开始下落到返回水面所需时间t ． 【答案】（1）4m/s （2）0.5m （3）1.15s 【解析】 【分析】 【详解】

（1）模型人入水时的速度记为v ，自由下落的阶段加速度记为a 1，则a 1=g ；v 2=2a 1h 解得v=4m/s ；

（2）模型人入水后向下运动时，设向下为正，其加速度记为a 2，则：mg-F f -F=ma 2 解得a 2=-16m/s 2

所以最大深度：2

2

00.52v H m a -== （3）自由落体阶段：1t 0.4v

s g

== 在水中下降22

00.25v

t s a -=

= 在水中上升：F-mg-F f =ma 3 解得a 3=4.0m/s 2 所以：33

20.5H

t s a =

= 总时间：t=t 1+t 2+t 3=1.15s

4．如图所示，一速度v =4m/s 顺时针匀速转动的水平传送带与倾角θ=37°的粗糙足长斜面平滑连接，一质量m =2Kg 的可视为质点的物块，与斜面间的动摩擦因数为μ1=0.5，与传送带间的动摩擦因数为µ2=0.4，小物块以初速度v 0=10m/s 从斜面底端上滑求：（g =10m/s 2） （1）小物块以初速度v 0沿斜面上滑的最大距离？

（2）要使物块由斜面下滑到传送带上时不会从左端滑下，传送带至少多长？

（3）若物块不从传送带左端滑下，物块从离传送带右侧最远点到再次上滑到斜面最高点所需时间？

【答案】(1) x 1=5m （2） L =2.5m （3）t =1.525s

【解析】（1）小物块以初速度v 0沿斜面上滑时，以小物块为研究对象，由牛顿第二定律

得： 1sin cos mg mg ma θμθ+=，解得2

110/a m s =

设小物块沿沿斜面上滑距离为x 1，则2

11020a x v -=-，解得15x m =

（2）物块沿斜面下滑时以小物块为研究对象，由牛顿第二定律得：

2sin cos mg mg ma θμθ-=，解得： 222/a m s =

设小物块下滑至斜面底端时的速度为v 1，则2

1212v a x =解得： 125/v m s =

设小物块在传送带上滑动时的加速度为a 3, 由牛顿第二定律得： 23µmg ma =，解得： 234/a m s =

设物块在传送带向左滑动的最大距离为L ，则2

3120a L v -=-，解得： 2.5L m = 传送带至少2.5m 物块不会由传送带左端滑下

（3）设物块从传送带左端向右加速运动到和传送带共速运动的距离为x 2，则2

22ax v =，

解得： 22 2.5x m m =<，故小物体先加速再随传送带做匀速运动。 设小物体加速至与传送带共速用时t 1，则1v at =，解得11t s = 设小物体匀速运动用时t 2，则22L x vt -=，解得20.125t s =

设小物体由底端上滑到斜面最高点所时间t 3，则130v a t =-，解得30.4t s = 物块从离传送带右侧最远点到再次上滑到斜面最高点所需时间123 1.525t t t t s =++=

5．如图所示，长L =10m 的水平传送带以速度v =8m/s 匀速运动。质量分别为2m 、m 的小物块P 、Q ，用不可伸长的轻质细绳，通过固定光滑小环C 相连。小物块P 放在传送带的最左端，恰好处于静止状态，C 、P 间的细绳水平。现在P 上固定一质量为2m 的小物块(图中未画出)，整体将沿传送带运动，已知Q 、C 间距大于10 m ，重力加速度g 取10m/s 2.求：