高中物理牛顿运动定律专项训练100(附答案)及解析

1、高中物理牛顿运动定律专项训练100(附答案)及解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.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f-占图象如图所示心取10m/s2,求：(2)水平推力F的大小；(3) °14s内物体运动位移的大小.【答案】(1) 0.2; (2) 5.6N; (3) 56m。【解析】【分析】(1)由题意可知，由 v-t图像可知，物体在 46s内加速度:8 rQi = = = 2m/sz物体在46s内受力如图所示根据牛顿第二定律有:ling - may联立解得：户0.2(2)由v-t图像可知：物体在 04s内加速度：Av

2、 8又由题意可知：物体在 04s内受力如图所示根据牛顿第二定律有：F - 口 mg = m©代入数据得：F=5.6N(3)物体在014s内的位移大小在数值上为图像和时间轴包围的面积，则有:IIx = _ x 9 x 14m = 56m【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.2 .如图所示为工厂里一种运货过程的简化模型，货物 (可视为质点质量 m 4kg ,以初速度V0 10m/s滑上静止在光滑轨道 OB上

3、的小车左端，小车质量为 M 6kg ,高为h 0.8m。在光滑的轨道上 A处设置一固定的障碍物，当小车撞到障碍物时会被粘住不动，而货物继续运动，最后恰好落在光滑轨道上的B点。已知货物与小车上表面的动摩擦因数 0.5,货物做平抛运动的水平距离 AB长为1.2m,重力加速度g取10m/s2。O1求货物从小车右端滑出时的速度;2若已知OA段距离足够长，导致小车在碰到A之前已经与货物达到共同速度，则小车的长度是多少？【答案】(1)3m/s ; (2)6.7m【解析】【详解】1设货物从小车右端滑出时的速度为vx,滑出之后做平抛运动,，一、一，12在竖直方向上：h gt ,水平方向：1AB vxt解得：v

4、x 3m / s2在小车碰撞到障碍物前，车与货物已经到达共同速度，以小车与货物组成的系统为研究对象，系统在水平方向动量守恒, 由动量守恒定律得：mv0 m M解得：V共 4m/s,由能量守恒定律得:Q mg守目对1 mv2 1m M v2 , 22解得：球目对 6 m当小车被粘住之后,物块继续在小车上滑行，直到滑出过程，对货物，由动能定理得:mgs' ；mv：1 2一 mv共，2s' 6.7m；解得：s' 0.7m,车的最小长度：故 L S相对3 .某研究性学习小组利用图 a所示的实验装置探究物块在恒力F作用下加速度与斜面倾角的关系。已知木板 OA可绕轴O在竖直平面内转

5、动，板足够长，板面摩擦可忽略不计。某次实验中，质量 m=0.1kg的物块在平行于板面向上、F=0.6N的恒力作用下，得到加速度 a与斜面倾角的关系图线，如图b所示，已知图中ao为图线与纵轴交点，。1为图线与横轴交点。(重力加速度 g取10m/s2)求：(2)当倾角。为30。时，物块在力F作用下由O点从静止开始运动，2 s后撤去，求物块沿 斜面运动的最大距离？【答案】(1) 6m/s2, 37 ; (2) 2.4m。【解析】【详解】(1)由图象可知，。=0,木板水平放置，此时物块的加速度为a0由牛顿第二定律：F合=F=ma。解得 a0=6m/s2由图象可知木板倾角为a时，物块的加速度 a=0即：

6、F=mgsin 1解得91=37 °(2)当木板倾角为 。=30时，对物块由牛顿第二定律得：F-mgsin 0ma1解得 a=1m/s2设木块2 s末速度为Vi,由v1=a1t得 v1=2m/s2s内物块位移 si= a1t2=2m2撤去F后，物块沿斜面向上做匀减速运动。设加速度为a2,对物块由牛顿第二定律得:mgsin 0ma2a2=gsin30 = 5m/s22撤去F后，物块继续向上运动的位移为s 2 0.4m2 a2则物块沿斜面运动的最大距离s=s1+s2=2.4m4. 5s后系统动量守恒，最终达到相同速度 v；则mvi MV2m M v解得 v' =0.6m/s即物块

7、和木板最终以 0.6m/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ai,木板的加速度为a2,经ti时间物块和木板具有相同的速度 v/对物块受力分析：mg m对木板：F mg Ma2由运动公式： v v0 a2tlv a1t1一，12,解得：t1 s v -m / s33此过程中物块相对木板前进的距离：s 3v-t1 1122解得 s=0.5m；ti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：F - mg Ma3由运动公式：v t21.22 a1t2t22 a3t2s解得t2 立s3故经过时间tt1t20.91s

8、物块滑落.5.如图所示，一段平直的马路上，一辆校车从一个红绿灯口由静止开始做匀加速直线运动，经36 m速度达到43.2 km/h;随后保持这一速度做匀速直线运动，经过20 s,行驶到下一个路口时，司机发现前方信号灯为红灯便立即刹车，校车匀减速直线行驶36 m后恰好停止.(1)求校车匀加速运动的加速度大小a 1;(2)若校车总质量为4 500 kg,求校车刹车时所受的阻力大小;(3)若校车内坐有一质量为 30 kg的学生，求该学生在校车加速过程中座椅对学生的作用力F的大小.(取g=10 m/s2,结果可用根式表示)【答案】(1) 2m/s2 (2) 9000N (3) 60V26N【解析】【分析

9、】(1)根据匀加速运动的速度位移关系可求加速度；(2)根据匀减速运动的速度位移关系可求加速度；根据牛顿第二定律可求阻力；(3)座椅对学生的作用力的水平分力等于mg, F的竖直分力的竖直分力等于重力，水平分力提供加速度.根据力的合成可求.【详解】(1)由匀加速直线运动公式可知v2=2aixi,得加速度ai = 2 m/s 2(2)由匀减速直线运动公式得：0v2=2a2X3解得 a2= 2 m/s 25阻="2=9000 N.(3)匀加速运动过程中，座椅对学生的作用力为F, F的竖直分力等于 mg, F的水平分力由牛顿第二定律可得 F水平=maF= . mg 2 ma1 2得 F= 60

10、 26 N.6.在水平力F作用下，质量为0.4kg的小物块从静止开始沿水平地面做匀加速直线运动， 经2s运动的距离为6m,随即撤掉F,小物块运动一段距离后停止.已知物块与地面之间 的动摩擦因数 w=0.5 g=10m/s2.求：(1)物块运动的最大速度；(2) F的大小；(3)撤去F后，物块克服摩擦力做的功【答案】(1) 6m/s (2) 3.2N (3) 7.2J【解析】【分析】(1)物块做匀加速直线运动，运动2s时速度最大.已知时间、位移和初速度，根据位移等于平均速度乘以时间，求物块的最大速度.(2)由公式v=at求出物块匀加速直线运动的加速度，由牛顿第二定律求F的大小.(3)撤去F后，根

11、据动能定理求物块克服摩擦力做的功.【详解】(1)物块运动2s时速度最大.由运动学公式有：x=-t2可得物块运动的最大速度为：v 以 26 6m/st 2v 62(2)物块匀加速直线运动的加速度为：a=- - =3m/s2.t 2设物块所受的支持力为 N,摩擦力为f,根据牛顿第二定律得：F-f=maN-mg=0,又 f=(iN联立解得：F=3.2N(3)撤去F后，根据动能定理得：-Wf=0-1mv22可得物块克服摩擦力做的功为：Wf=7.2J【点睛】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥 梁，要注意撤去F前后摩擦力的大小是变化的，但动摩擦因数不变.7. 一

12、种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重.一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处 ，然后让座舱自由落下.落到一定位置时，制动系统启动，到 地面时刚好停下.已知座舱开始下落时的高度为75m,当落到离地面30m的位置时开始制动座舱均匀减速.重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力.(1)求座舱下落的最大速度；(2)求座舱下落的总时间；(3)若座舱中某人用手托着重 30N的铅球，求座舱下落过程中球对手的压力.【答案】 (1) 30m/s (2) 5s. (3) 75N. 【解析】试题分析：(1) v2=2gh;vm= 30m/s12座舱在自由下落阶段所用时间为：h -gt

13、；t1=3s2h 座舱在匀减速下落阶段所用的时间为：t2= V =2s2所以座舱下落的总时间为：t= t1+ t2=5s对球，受重力 mg和手的支持力N作用，在座舱自由下落阶段，根据牛顿第二定律有mgN = mg解得：N= 0根据牛顿第三定律有：N =N=0,即球对手的压力为零在座舱匀减速下落阶段，卞据牛顿第二定律有mg-N = ma0 v2-根据匀变速直线运动规律有：a= 15m/s22h2解得：N= 75N (2分)根据牛顿第三定律有：N =N=75N,即球对手的压力为 75N考点：牛顿第二及第三定律的应用8 . 2019年1月3日10时26分.中国嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面南极艾特

14、肯盆 地内的冯卡门撞击坑内。实现了人类探测器在月球背面首次软着陆，世界震惊，国人振 奋.嫦娥四号进入近月点 15km的椭圆轨道后，启动反推发动机，速度逐渐减小，距月面9 .4km时成像仪启动，扫描着陆区地形地貌并寻找着陆点.距月面100米左右，水平移动选定着陆点，缓慢降落，离地面 3m时关闭发动机，探测器做自由落体运动着陆，太阳翼 再次打开，探测器开始工作.探测器质量为1.0X103kg.月球表面重力加速度 g月=1.6m/s2.求：(1)探测器着陆前瞬间的动能.(2)若探测器从距月面100m高度处开始先做自由落体运动，然后开启反推发动机做减速运 动，降落至月球表面时速度恰好为零.已知反推发动

15、机使探测器获得的反推力大小为 8000N.求探测器从距月球表面100m处开始做自由落体运动时间.【答案】(1)同=4.8 X 10叭 (2) ti= I 05【解析】【分析】(1)根据能量守恒关系求解探测器着陆前瞬间的动能.(2)探测器先做自由落体运动，后做匀减速运动；根据牛顿第二定律求解做减速运动的加速度，结合运动公式求解做自由 落体运动时间.【详解】(1)探测器着陆前瞬间的动能：=(2)减速过程：F-mg ji=ma解得 a=6.4m/s2设探测器在自由落体阶段和减速阶段的位移分别为X1、X2,根据运动学公式：2g 月 X1=2ax21且 X1+X2=100,或月好=Hl联立解得探测器自由

16、落体运动的时间t1 = 10S9.如图甲所示，一质量为 m的带电小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静 止时悬线与竖直方向成。角.小球位于 A点，某时刻突然将细线剪断，经过时间t小球运动到B点(图中未画出)已知电场强度大小为E,重力加速度为 g,求：(1)小球所带的电荷量 q；(2) A、B两点间的电势差U.【答案】(1)mgtan ； (2)1Egt2tan 9E2【解析】试题分析：(1)小球处于静止状态，分析受力，作出受力图，根据平衡条件和电场力公式求解电荷量 q； (2)将细线突然剪断小球将沿细线方向做匀加速直线运动，根据 牛顿第二定律求解加速度 a,再根据匀变速直线运动求解位移，再计算A、B两点间的电势差U.静止时有qE tan ,解得q mgtan mgEmg将细线剪断后，根据牛顿第二定律可得F合 mg- ma,解得口 cos2,1 g .2 . Egt tan故 U ab E1 sin 2 cos210.光滑水平桌面上有一个静止的物体，其质量为7kg,在14N的水平恒力作用下向右做