高中物理试卷物理牛顿运动定律题分类汇编及解析

高中物理试卷物理牛顿运动定律题分类汇编及解析

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律

1．如图甲所示，一长木板静止在水平地面上，在0t =时刻，一小物块以一定速度从左端滑上长木板，以后长木板运动v t -图象如图所示.已知小物块与长木板的质量均为1m kg =，小物块与长木板间及长木板与地面间均有摩擦，经1s 后小物块与长木板相对静止()210/g m s =，求：

()1小物块与长木板间动摩擦因数的值；

()2在整个运动过程中，系统所产生的热量．

【答案】（1）0.7（2）40.5J

【解析】

【分析】

()1小物块滑上长木板后，由乙图知，长木板先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律求出长木板加速运动过程的加速度，木板与物块相对静止时后木板与物块一起匀减速运动，由牛顿第二定律和速度公式求物块与长木板间动摩擦因数的值． ()2对于小物块减速运动的过程，由牛顿第二定律和速度公式求得物块的初速度，再由能量守恒求热量．

【详解】

()1长木板加速过程中，由牛顿第二定律，得

1212mg mg ma μμ-=；

11m v a t =；

木板和物块相对静止，共同减速过程中，由牛顿第二定律得

2222mg ma μ⋅=；

220m v a t =-；

由图象可知，2/m v m s =，11t s =，20.8t s =

联立解得10.7μ=

()2小物块减速过程中，有：

13mg ma μ=；

031m v v a t =-；

在整个过程中，由系统的能量守恒得

2012

Q mv =

联立解得40.5Q J = 【点睛】

本题考查了两体多过程问题，分析清楚物体的运动过程是正确解题的关键，也是本题的易错点，分析清楚运动过程后，应用加速度公式、牛顿第二定律、运动学公式即可正确解题．

2．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 '=

解得匀加速运动的时间：13t s =

（2）设动车组变加速运动的位移为x ，根据动能定理：

221122

m Pt fx mv mv =-'- 解得：x=46.5m

3．如图甲所示，质量为m=2kg 的物体置于倾角为θ=37°的足够长的固定斜面上，t=0时刻对物体施以平行于斜面向上的拉力F ，t 1=0.5s 时撤去该拉力，整个过程中物体运动的速度与时间的部分图象如图乙所示，不计空气阻力，g=10m ／s 2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：

(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ

(2)拉力F 的大小

(3)物体沿斜面向上滑行的最大距离s ．

【答案】(1)μ=0.5 (2) F =15N (3)s =7.5m

【解析】

【分析】

由速度的斜率求出加速度，根据牛顿第二定律分别对拉力撤去前、后过程列式，可拉力和物块与斜面的动摩擦因数为 μ．根据v-t 图象面积求解位移.

【详解】

（1）由图象可知，物体向上匀减速时加速度大小为：2210510/10.5a m s -=

=- 此过程有：mgsinθ+μmgcosθ=ma 2

代入数据解得：μ=0.5

（2）由图象可知，物体向上匀加速时加速度大小为：a 1=

210/0.5

m s =20m/s 2 此过程有：F-mgsinθ-μmgcosθ=ma 1

代入数据解得：F=60N

（3）由图象可知，物体向上滑行时间1.5s ，向上滑行过程位移为： s ＝

12

×10×1.5＝7.5m 【点睛】 本题首先挖掘速度图象的物理意义，由斜率求出加速度，其次求得加速度后，由牛顿第二定律求解物体的受力情况．

4．“复兴号”动车组共有8节车厢，每节车厢质量m=18t ，第2、4、5、7节车厢为动力车厢，第1、3、6、8节车厢没有动力。假设“复兴号”在水平轨道上从静止开始加速到速度v=360km/h ，此过程视为匀加速直线运动，每节车厢受到f=1.25×103N 的阻力，每节动力车厢的牵引电机提供F=4.75×104N 的牵引力。求：

(1)该过程“复兴号”运动的时间；