最新高考物理牛顿运动定律练习题及答案

最新高考物理牛顿运动定律练习题及答案

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律

1．如图所示，在倾角为θ = 37°的足够长斜面上放置一质量M = 2kg 、长度L = 1.5m 的极薄平板 AB ，在薄平板的上端A 处放一质量m =1kg 的小滑块(视为质点)，将小滑块和薄平板同时无初速释放。已知小滑块与薄平板之间的动摩擦因数为μ1=0.25、薄平板与斜面之间的动摩擦因数为μ2=0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8，取g=10m/s 2。求：

(1)释放后，小滑块的加速度a l 和薄平板的加速度a 2;

(2)从释放到小滑块滑离薄平板经历的时间t 。

【答案】(1)24m/s ，21m/s ；(2)1s t =

【解析】

【详解】

（1）设释放后，滑块会相对于平板向下滑动，

对滑块m ：由牛顿第二定律有：011sin 37mg f ma -=

其中01cos37N F mg =，111N f F μ=

解得：00211sin 37cos374/a g g m s μ=-=

对薄平板M ，由牛顿第二定律有：0122sin 37Mg f f Ma +-=

其中002cos37cos37N F mg Mg =+，222N f F μ=

解得：221m/s a =

12a a >，假设成立，即滑块会相对于平板向下滑动。

设滑块滑离时间为t ，由运动学公式，有：21112x a t =

，22212

x a t =，12x x L -= 解得：1s t =

2．如图所示，在光滑的水平面上有一足够长的质量M=4kg 的长木板，在长木板右端有一质量m=1kg 的小物块，长木板与小物块间的动擦因数μ=0.2，开始时长木板与小物块均静止．现用F=14N 的水平恒力向石拉长木板，经时间t=1s 撤去水平恒力F ，g=10m/s 2．求

(1)小物块在长木板上发生相对滑幼时，小物块加速度a 的大小；

(2)刚撤去F 时，小物块离长木板右端的距离s ；

(3)撒去F 后，系统能损失的最大机械能△E ．

【答案】（1）2m/s 2（2）0.5m （3）0.4J

【解析】

【分析】

（1）对木块受力分析，根据牛顿第二定律求出木块的加速度；

（2）先根据牛顿第二定律求出木板的加速度，然后根据匀变速直线运动位移时间公式求出长木板和小物块的位移，二者位移之差即为小物块离长木板右端的距离；

（3）撤去F 后，先求解小物块和木板的速度，然后根据动量守恒和能量关系求解系统能损失的最大机械能△E ．

【详解】

（1）小物块在长木板上发生相对滑动时，小物块受到向右的滑动摩擦力，则：µmg=ma 1， 解得a 1=µg=2m/s 2

（2）对木板，受拉力和摩擦力作用，

由牛顿第二定律得，F-µmg=Ma 2，

解得：a 2= 3m/s 2．

小物块运动的位移：x 1=

12a 1t 2=12×2×12m=1m ， 长木板运动的位移：x 2=12a 2t 2=12

×3×12m=1.5m ， 则小物块相对于长木板的位移：△x=x 2-x 1=1.5m-1m=0.5m ．

（3）撤去F 后，小物块和木板的速度分别为：v m =a 1t=2m/s v=a 2t=3m/s

小物块和木板系统所受的合外力为0，动量守恒：()m mv Mv M m v +=+'

解得 2.8/v m s ='

从撤去F 到物体与木块保持相对静止，由能量守恒定律：

222111()222

m mv Mv E M m v +=∆'++ 解得∆E=0.4J

【点睛】

该题考查牛顿第二定律的应用、动量守恒定律和能量关系；涉及到相对运动的过程，要认真分析物体的受力情况和运动情况，并能熟练地运用匀变速直线运动的公式．

3．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．