高中物理高考物理牛顿运动定律的应用(一)解题方法和技巧及练习题

高中物理高考物理牛顿运动定律的应用(一)解题方法和技巧及练习题

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用

1．如图所示，长木板B 质量为m 2＝1．0 kg ，静止在粗糙的水平地面上，长木板左侧区域光滑．质量为m 3＝1．0 kg 、可视为质点的物块C 放在长木板的最右端．质量m 1＝0．5 kg 的物块A ，以速度v 0＝9 m ／s 与长木板发生正碰（时间极短），之后B 、C 发生相对运动．已知物块C 与长木板间的动摩擦因数μ1＝0．1，长木板与地面间的动摩擦因数为μ2＝0．2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程物块C 始终在长木板上，g 取10 m ／s 2．

（1）若A 、B 相撞后粘在一起，求碰撞过程损失的机械能． （2）若A 、B 发生弹性碰撞，求整个过程物块C 相对长木板的位移．

【答案】（1）13.5J （2）2.67m 【解析】

（1）若A 、B 相撞后粘在一起，由动量守恒定律得

1012()m v m m v =+

由能量守恒定律得 22101211()22

E m v m m v ∆=

-+ 解得损失的机械能 2120

1213.52()

m m v E J m m ∆=

=+ （2）A 、B 发生完全弹性碰撞，由动量守恒定律得

101122m v m v m v =+

由机械能守恒定律得222101122111222

m v m v m v =+ 联立解得 1210123/m m v v m s m m -=

=-+， 12012

26/m v v m s m m ==+

之后B 减速运动，C 加速运动，B 、C 达到共同速度之前，由牛顿运动定律， 对长木板： 2231321-()m m g m g m a μμ+-= 对物块C ： 1332m g m a μ=

设达到共同速度过程经历的时间为t ，212v a t a t += 这一过程的相对位移为22

121211322

x v t a t a t m ∆=+

-= B 、C 达到共同速度之后，因12μμ<，二者各自减速至停下，由牛顿运动定律， 对长木板： 2231323-()m m g m g m a μμ++= 对物块C ：1334-m g m a μ=

这一过程的相对位移为 2222243()()1

223

a t a t x m a a ∆=

-=-- 整个过程物块与木板的相对位移为 128

2.673

x x x m m ∆=∆-∆=

= 点睛：此题是多研究对象、多过程问题，过程复杂，分析清楚物体的运动过程，应用牛顿第二定律、运动学公式、动量守恒定律、机械能守恒定律即可正确解题．

2．如图所示，质量M=2kg 足够长的木板静止在水平地面上，与地面的动摩擦因数μ1=0．1，另一个质量m=1kg 的小滑块，以6m/s 的初速度滑上木板，滑块与木板之间的动摩擦因数μ2=0．5，g 取l0m/s 2．

（1）若木板固定，求小滑块在木板上滑过的距离．

（2）若木板不固定，求小滑块自滑上木板开始多长时间相对木板处于静止． （3）若木板不固定，求木板相对地面运动位移的最大值．

【答案】（1）20

3.6m 2v x a

==（2）t=1s （3）121x x m +=

【解析】 【分析】 【详解】

试题分析：（1）2

25m /s a g μ==

20 3.6m 2v x a

==

（2）对m ：2

125/a g m s μ==，

对M ：221()Ma mg m M g μμ=-+，

221m /s a =

012v a t a t -=

t=1s

（3）木板共速前先做匀加速运动2

110.52

x at m == 速度121m /s v a t ==

以后木板与物块共同加速度a 3匀减速运动

231/a g m s μ==，

2231

0.52

x vt a t m =+=

X=121x x m +=

考点：牛顿定律的综合应用

3．如图所示，质量为M =2kg 、长度5

6

L m =

的长木板静置于光滑水平面上，在长木板右端B 处放置一质量为m =1kg 的小物块(可视为质点)，小物块与木板间动摩擦因数μ=0.1．现对木板施水平向右的推力F =5N ，经过时间t 撤去F ，最后小物块恰好能运动到木板左端A 处，重力加速度取g =10m/s 2．求： （1）小物块与木板系统生热Q ； （2）力F 作用时间t ； （3）力F 做功W ．

【答案】（1）5

J 6

Q =；（2）1s t =；（3）5J W =。 【解析】 【分析】 【详解】

（1）小物块与木板系统生热Q ，则有：

Q mgL μ=

代入数据解得：56

Q =

J （2）由题分析知，小物块与木板相对运动时，设小物块加速度为1a ，根据牛顿第二定律有：

1mg ma μ=

解得：2

11m/s a =

木板加速度为2a ，根据牛顿第二定律有：

2F mg Ma μ-=

解得：2

22m/s a =

撤去F 瞬时小物块速度为1v ，则有：

11v a t t ==

木板速度为2v ，则有：

222v a t t ==

该过程木板相对小物块位移：

22

212111222

t x a t a t =-=