（高中精品资料）高考物理牛顿运动定律真题汇编(含答案).pdf

1、高高考考物物理理牛牛顿顿运运动动定定律律真真题题汇汇编编( 含含答答案案) 一一、高高中中物物理理精精讲讲专专题题测测试试牛牛顿顿运运动动定定律律 1 如图，有一水平传送带以 8 m/ 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 4 m，g取 1 0 m/ 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 ） 【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，

2、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： 代入数据得： （2 ）设物体加速到与传送带共速时运动的位移为 根据运动学公式可得： 运动的位移： 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 ，则有 解得 【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 2 四旋翼

3、无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应 用一架质量m= 2k g的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F= 3 6N ，运动过程中所 受空气阻力大小恒为f= 4N (g取1 0ms 2 ) ( 1 ) 无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞求在t= 5 s 时离地面的高度h； ( 2 ) 当无人机悬停在距离地面高度H= 1 0 0 m处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而 坠落求无人机坠落到地面时的速度v； ( 3 ) 接( 2 ) 问，无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供向上最大升 力为保证安全着地（到达地面时速度为零），求飞行

4、器从开始下落到恢复升力的最长时 间t 1 【答案】（1 ）7 5 m（2 ）4 0 m/ s （3 ） 【解析】 【分析】 【详解】 （1 ）由牛顿第二定律 F mg f = ma 代入数据解得 a = 6 m/ s 2 上升高度 代入数据解得h = 7 5 m （2 ）下落过程中 mg f = ma1 代入数据解得 落地时速度 v 2 = 2 a1 H ， 代入数据解得v = 4 0 m/ s （3 ）恢复升力后向下减速运动过程 F mg + f = ma2 代入数据解得 设恢复升力时的速度为 vm，则有 由 v m= a1t1 代入数据解得 3 如图所示，在光滑水平面上有一段质量不计，长为

5、 6 m的绸带，在绸带的中点放有两个 紧靠着可视为质点的小滑块 A 、B ，现同时对 A 、B两滑块施加方向相反，大小均为 F = 1 2 N 的水平拉力，并开始计时已知 A滑块的质量 mA = 2 k g ，B滑块的质量 mB = 4 k g ，A 、B滑 块与绸带之间的动摩擦因素均为 = 0 . 5 ，A 、B两滑块与绸带之间的最大静摩擦力等于滑动 摩擦力，不计绸带的伸长，求： （1 ）t = 0时刻，A 、B两滑块加速度的大小； （2 ）0到 3 s 时间内，滑块与绸带摩擦产生的热量 【答案】( 1 ) ；( 2 ) 3 0 J 【解析】 【详解】 ( 1 ) A滑块在绸带上水平向右滑动

6、，受到的滑动摩擦力为， 水平运动，则竖直方向平衡：，；解得： A滑块在绸带上水平向右滑动，0时刻的加速度为， 由牛顿第二定律得： B滑块和绸带一起向左滑动，0时刻的加速度为 由牛顿第二定律得：； 联立解得：，； ( 2 ) A滑块经 滑离绸带，此时滑块发生的位移分别为和 代入数据解得：， 2秒时 A滑块离开绸带，离开绸带后 A在光滑水平面上运动，B和绸带也在光滑水平面上 运动，不产生热量，3秒时间内因摩擦产生的热量为： 代入数据解得： 4 滑雪者为什么能在软绵绵的雪地中高速奔驰呢？其原因是白雪内有很多小孔，小孔内充 满空气当滑雪板压在雪地时会把雪内的空气逼出来，在滑雪板与雪地间形成一个暂时的

7、“ 气垫” ，从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦然而当滑雪板对雪地速度较小时，与雪地接 触时间超过某一值就会陷下去，使得它们间的摩擦力增大假设滑雪者的速度超过 4m/ s 时，滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由 10 . 2 5变为20 . 1 2 5 一滑雪者从倾角为 3 7 的坡顶A由静止开始自由下滑，滑至坡底 B(B处为一光滑小圆弧) 后又滑上一段水平雪 地，最后停在C处，如图所示不计空气阻力，坡长为l2 6m，g取 1 0m/ s 2 ，s i n3 7 0 . 6 ，c o s 3 7 0 . 8 求： ( 1 ) 滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化经历的时间； ( 2 ) 滑雪者到达B

8、处的速度； ( 3 ) 滑雪者在水平雪地上运动的最大距离 【答案】1 s9 9 . 2 m 【解析】 【分析】 由牛顿第二定律分别求出动摩擦因数恒变化前后的加速度，再由运动学知识可求解速度、 位移和时间 【详解】 ( 1 ) 由牛顿第二定律得滑雪者在斜坡的加速度：a1= 4 m/ s 2 解得滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间：t = = 1 s ( 2 ) 由静止到动摩擦因素发生变化的位移：x1=a1t 2 = 2 m 动摩擦因数变化后，由牛顿第二定律得加速度：a2= 5 m/ s 2 由 v B 2 - v 2 = 2 a2( L - x1) 解得滑雪者到达 B处时的速度：v

9、B= 1 6 m/ s ( 3 ) 设滑雪者速度由 v B= 1 6 m / s 减速到 v1= 4 m / s 期间运动的位移为 x3，则由动能定理有： ；解得 x 3= 9 6 m 速度由 v 1= 4 m / s 减速到零期间运动的位移为 x4，则由动能定理有： ；解得 x 4= 3 . 2 m 所以滑雪者在水平雪地上运动的最大距离为 x = x 3+ x4= 9 6 + 3 . 2 = 9 9 . 2 m 5 如图，竖直墙面粗糙，其上有质量分别为mA= 1k g 、mB= 0 . 5k g的两个小滑块A和 B，A在B的正上方，A、B相距h= 2 . 2 5m，A始终受一大小F1= l

10、0N 、方向垂直于墙面的 水平力作用，B始终受一方向竖直向上的恒力F 2作用同时由静止释放A和B，经时间 t= 0 . 5s ，A、B恰相遇已知A、B与墙面间的动摩擦因数均为= 0 . 2 ，重力加速度大小 g= 1 0m/ s 2 求： ( 1 ) 滑块A的加速度大小a A； ( 2 ) 相遇前瞬间，恒力F 2的功率P 【答案】（1 ）；（2 ） 【解析】 【详解】 （1 ）A 、B受力如图所示： A 、B分别向下、向上做匀加速直线运动，对 A ： 水平方向： 竖直方向： 且： 联立以上各式并代入数据解得： （2 ）对A由位移公式得： 对B由位移公式得： 由位移关系得： 由速度公式得B的速度

11、： 对B由牛顿第二定律得： 恒力F 2的功率： 联立解得：P5 0 W 6 如图所示，在风洞实验室里，粗糙细杆与竖直光滑圆轨A B相切于A 点， B为圆弧轨道 的最高点，圆弧轨道半径R= 1 m，细杆与水平面之间的夹角= 3 7 一个m= 2 k g的小球 穿在细杆上，小球与细杆间动摩擦因数= 0 . 3 小球从静止开始沿杆向上运动，2 s 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 4 0 N 已知g= 1 0 m/ s 2 ，s i n 3 7 = 0 . 6 ，c o s 3 7 = 0 . 8 求： ( 1 ) 小球在A点时的速度大小；

12、( 2 ) 小球运动到B点时对轨道作用力的大小及方向 【答案】( 1 ) 8 m/ s ( 2 ) 1 2 N 【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： 代入数据得： 小球在A点时的速度 ( 2 ) 小球沿竖直圆轨道从A到B的过程，应用动能定理得： 解得： 小球在B点时，对小球受力分析，设轨道对球的力竖直向上，由牛顿第二定律知： 解得：FN= 1 2 N ，轨道对球的力竖直向上 由牛顿第三定律得：小球在最高点B对轨道的作用力大小为 1 2 N ，方向竖直向下 7 如图所示，传送带水平部分x a b= 0 . 2 m，斜面部分xb c= 5 . 5 m，

13、b c与水平方向夹角 = 3 7 ，一个小物体A与传送带间的动摩擦因数= 0 . 2 5 ，传送带沿图示方向以速率v= 3 m/ s 运动，若把物体A轻放到a处，它将被传送带送到c点，且物体A不脱离传送带，经 b点 时速率不变( 取g= 1 0 m/ s 2 ，s i n 3 7 = 0 . 6 ) 求： （1 ）物块从 a 运动到 b的时间； （2 ）物块从 b运动到 c 的时间 【答案】（1 ）0 . 4 s ；（2 ）1 . 2 5 s 【解析】 【分析】 根据牛顿第二定律求出在 a b段做匀加速直线运动的加速度，结合运动学公式求出 a 到 b 的运动时间到达 b点的速度小于传送带的速度

14、，根据牛顿第二定律求出在 b c 段匀加速 运动的加速度，求出速度相等经历的时间，以及位移的大小，根据牛顿第二定律求出速度 相等后的加速度，结合位移时间公式求出速度相等后匀加速运动的时间，从而得出 b到 c 的时间 【详解】 （1 ）物体 A轻放在 a 处瞬间，受力分析由牛顿第二定律得： 解得： A与皮带共速需要发生位移： 故根据运动学公式，物体 A从 a 运动到 b ： 代入数据解得： （2 ）到达 b点的速度： 由牛顿第二定律得： 且 代入数据解得： 物块在斜面上与传送带共速的位移是： 代入数据解得： 时间为： 因为，物块继续加速下滑 由牛顿第二定律得： ，且 代入数据解得： 设从共速到下

15、滑至 c 的时间为 t 3，由 ，得： 综上，物块从 b运动到 c 的时间为： 8 5 s 后系统动量守恒，最终达到相同速度 v ，则 解得 v = 0 . 6 m/ s ， 即物块和木板最终以 0 . 6 m/ s 的速度匀速运动. （3 ）物块先相对木板向右运动，此过程中物块的加速度为 a1，木板的加速度为 a2，经 t1 时间物块和木板具有相同的速度 v ， 对物块受力分析： 对木板： 由运动公式： 解得： 此过程中物块相对木板前进的距离： 解得 s = 0 . 5 m； t 1后物块相对木板向左运动，这再经 t2时间滑落，此过程中板的加速度 a3，物块的加速度 仍为 a1，对木板： 由

16、运动公式： 解得 故经过时间物块滑落. 9 水平面上固定着倾角 = 3 7 的斜面，将质量 m= l k g的物块 A从斜面上无初速度释放，其 加速度 a = 3 m/ s 2 。经过一段时间，物块 A与静止在斜面上的质量 M= 2 k g的物块 B发生完 全非弹性碰撞，之后一起沿斜面匀速下滑。已知重力加速度大小 g = 1 0 m/ s 2 ，s i n 3 7 = 0 . 6 ， c o 3 7 = 0 . 8 ，求 ( 1 ) A与斜面之间的动摩擦因数1； ( 2 ) B与斜面之间的动摩擦因数2。 【答案】( 1 )( ) ( 2 )() 【解析】 【分析】 物块 A沿斜面加速下滑，由滑

17、动摩擦力公式和力的平衡条件求解 A与斜面之间的动摩擦因 数； A 、B一起沿斜面下匀速下滑，以整体为研究对象，由滑动摩擦力公式和力的平衡条件求解 B与斜面之间的动摩擦因数。 【详解】 ( 1 ) 物块 A沿斜面加速下滑， 由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得： 由牛顿第二定律得： 解得：； ( 2 ) A 、B一起沿斜面下匀速下滑，以整体为研究对象，由滑动摩擦力公式和力的平衡条件 得： 解得：。 1 0 如图所示，质量为 M= 8 k g的小车停放在光滑水平面上，在小车右端施加一水平恒力 F ，当小车向右运动速度达 到时，在小车的右端轻轻放置一质量 m= 2 k g的小物 块，经过 t1= 2 s

18、 的时间，小物块与小车保持相对静止。已知小物块与小车间的动摩擦因数 0 . 2 ，假设小车足够长，g取 1 0 ms 2 ，求： ( 1 ) 水平恒力 F的大小； ( 2 ) 从小物块放到车上开始经过 t = 4 s 小物块相对地面的位移； ( 3 ) 整个过程中摩擦产生的热量。 【答案】（1 ）8 N （2 ）1 3 . 6 m（3 ）1 2 J 【解析】试题分析：（1 ）设小物块与小车保持相对静止时的速度为 v ，对于小物块，在 t1= 2 s 时间内，做匀加速运动，则有： 对于小车做匀加速运动，则有： 联立以上各式，解得：F = 8 N （2 ）对于小物块，在开始 t1= 2 s 时间内运动的位移为： 此后小物块仍做匀加速运动，加速度大小为，则有 x = x1+ x2 联立以上各式，解得：x = 1 3 . 6 m （3 ）整个过程中只有前 2 s 物块与小车有相对位移 小车位移： 相对位移： 解得：Q = 1 2 J 考点：牛顿第二定律的综合应用.