高考物理牛顿运动定律试题经典及解析

高考物理牛顿运动定律试题经典及解析

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律

1．一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

22131

2

x v t a t =-

木板长度12l x x =+代入数据，16=

m 3

l

2．质量为2kg 的物体在水平推力F 的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F ，其运动的

图象如图所示取

m/s 2，求：

（1）物体与水平面间的动摩擦因数； （2）水平推力F 的大小；

（3）s 内物体运动位移的大小．

【答案】（1）0.2；（2）5.6N ；（3）56m 。

【解析】 【分析】 【详解】

（1）由题意可知，由v-t 图像可知，物体在4～6s 内加速度：

物体在4～6s 内受力如图所示

根据牛顿第二定律有：

联立解得：μ=0.2

（2）由v-t 图像可知：物体在0～4s 内加速度：

又由题意可知：物体在0～4s 内受力如图所示

根据牛顿第二定律有：

代入数据得：F =5.6N

（3）物体在0～14s 内的位移大小在数值上为图像和时间轴包围的面积，则有：

【点睛】

在一个题目之中，可能某个过程是根据受力情况求运动情况，另一个过程是根据运动情况分析受力情况；或者同一个过程运动情况和受力情况同时分析，因此在解题过程中要灵活

处理．在这类问题时，加速度是联系运动和力的纽带、桥梁．

3．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：2

13m/s a =

对木板：122F f f Ma --=

解得：2

25m/s a =

滑块位移：21112

x a t =

，木板的位移：2221

2x a t =

滑落时：21x x L -= 代入数据解得：1s t =

4．如图，有一水平传送带以8m/s 的速度匀速运动，现将一小物块（可视为质点）轻轻放在传送带的左端上，若物体与传送带间的动摩擦因数为0.4，已知传送带左、右端间的距离为4m ，g 取10m/s 2．求：

（1）刚放上传送带时物块的加速度；

（2）传送带将该物体传送到传送带的右端所需时间．

【答案】（1）2

4/a g m s μ==（2）1t s =

【解析】 【分析】

先分析物体的运动情况：物体水平方向先受到滑动摩擦力，做匀加速直线运动；若传送带足够长，当物体速度与传送带相同时，物体做匀速直线运动．根据牛顿第二定律求出匀加速运动的加速度，由运动学公式求出物体速度与传送带相同时所经历的时间和位移，判断以后物体做什么运动，若匀速直线运动，再由位移公式求出时间． 【详解】

（1）物块置于传动带左端时，先做加速直线运动，受力分析，由牛顿第二定律得：

mg ma μ=

代入数据得：2

4/a g m s μ==

（2）设物体加速到与传送带共速时运动的位移为0s

根据运动学公式可得：2

02as v =

运动的位移： 2

0842v s m a

==>

则物块从传送带左端到右端全程做匀加速直线运动，设经历时间为t ，则有

212

l at =

解得 1t s = 【点睛】

物体在传送带运动问题，关键是分析物体的受力情况，来确定物体的运动情况，有利于培养学生分析问题和解决问题的能力．

5．如图所示，在风洞实验室里，粗糙细杆与竖直光滑圆轨AB 相切于A 点，B 为圆弧轨道的最高点，圆弧轨道半径R =1m ，细杆与水平面之间的夹角θ=37°．一个m =2kg 的小球穿在细杆上，小球与细杆间动摩擦因数μ=0.3．小球从静止开始沿杆向上运动，2s 后小球刚好到达A 点，此后沿圆弧轨道运动，全过程风对小球的作用力方向水平向右，大小恒定为40N ．已知g =10m/s 2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：

(1)小球在A 点时的速度大小；

(2)小球运动到B 点时对轨道作用力的大小及方向． 【答案】(1)8m/s (2)12N 【解析】 【详解】

(1)对细杆上运动时的小球受力分析，据牛顿第二定律可得：

cos sin (sin cos )F mg F mg ma θθμθθ--+=

代入数据得：24m/s a =

小球在A 点时的速度8m/s A v at ==