高中物理牛顿运动定律解题技巧讲解及练习题(含答案)

1、高中物理牛顿运动定律解题技巧讲解及练习题（含答案）高中物理牛顿运动定律解题技巧讲解及练习题（含答案）一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.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04已知传送带左、右端间的距离 为 4m, g 取 10m/s2.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）a =（2） / = 15【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

2、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：卜 ung = nui代入数据得：a = pg=4m/s2（2）设物体加速到与传送带共速时运动的位移为外根据运动学公式可得：2,=产2运动的位移：5（） = = 8 > 4m2a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l = -af2解得t = ls【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

3、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.如图甲所示，一长木板静止在水平地面上，在7=0时刻，一小物块以一定速度从左端 滑上长木板，以后长木板运动图象如图所示已知小物块与长木板的质量均为? = 1依，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=求：甲乙(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

4、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，得纣ng_ 242mg =，叫；% =卬:木板和物块相对静止，共同减速过程中，由牛顿第二定律得/4 2?g = 2ma2 ：° = %2：由图象可知， =2"s,，=ls, G=O8s联立解得必=0.7(2)小物块减速过程中，有："Mg = ma3 ；%=%-加：在整个过程中，由系统的能量守恒得c 12° = 5叫联立解得。= 40.5

5、/【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.3.如图所示,传送带水平部分Xo*0.2m,斜面部分Xbc=5.5m , be与水平方向夹角a=37。， 一个小物体八与传送带间的动摩擦因数0=0.25,传送带沿图示方向以速率v=3m/s运动， 若把物体八轻放到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=10m/s2 , sin37°=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

6、.4s ； ( 2 ) 1.25s .【解析】【分析】根据牛顿第二定律求出在ab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，根据牛顿第二定律求出在be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：% = 2.5m/s2A与皮带共速需要发生位移：v2 9A'p - m 1.8m > 0.2 m2a1 5故根据运动学公式，物体A从a运

7、动到b ：1 / % = 5卬1代入数据解得：八=0.4s(2)到达b点的速度：vh = a/= lni/s < 3m/s由牛顿第二定律得：mg sin 370 + f2= 叫N? = mg cos 37° 且%="N?代入数据解得：% = 8m/s2物块在斜而上与传送带共速的位移是：v2 -V.2代入数据解得：%, = 0.5m < 5.5m时间为：a = E = 0.25sa2 8因为gsin37° = 6nVs2>/cos370 = 2m/s2,物块继续加速下滑 由牛顿第二定律得：mg sin 37° 一 /；= 必N? = mg

8、 cos 37°，且 /； =代入数据解得：生=4m/s2设从共速到下滑至c的时间为t3，由%一”.=1%，得：2t3 = Is综上，物块从b运动到C的时间为：+13 = 1.25s4.如图所示，斜面体ABC放在粗糙的水平地而上，滑块在斜面地端以初速度以,沿斜而 上滑。斜而倾角6 = 37°，滑块与斜面的动摩擦因数整个过程斜而体保持静止不动， 已知小滑块的质量 m=lkg, sin37°=0.6, cos37°=0.8, gMX10m/s2,试求：(1)若=。.8,必= 12.4?/s,求滑块从C点开始在2s内的位移。(2)若4 = 0.45,%=96/

9、s,求滑块回到出发点时的速度大小,【答案】(1) x = 6.2m (2) v=4.8mis【解析】【详解】(1)若 = 0.8,滑块上滑过程中，由牛顿第二定律有：?gsi歼gc%8=?4),解得滑块上滑过程的加速度大小为=12.4 m/s2,上滑时间A)=* = ls,上滑位移为X =；卬：=6.2m(2)若 = 0.45,滑块沿斜而上滑过程，由牛顿第二定律：吆s?6+"?gcos6=?4， 解得 q=9.6 m / 52设滑块上滑位移大小为L,则由%2=2°也,解得L=4.8团滑块沿斜而下滑过程，由牛顿第二定律：mgsin 0 pm geos 0 ma2 ,解得见=2.

10、4 mis?根据/=2。2乙，解得滑块回到出发点处的速度大小为尸486/s5.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U=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

11、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，根据动能定理求物块克服摩擦力做的功.【详解】V(1)物块运动2s时速度最大.由运动学公式有：x=-t22x 2x6可得物块运动的最大速度为：v = = = 6ml st 2v 6(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=O ,又 f=pN联立解得：F=3.2N（3）撤去F后，根据动能定理得：-Wf=O-Lm/2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

12、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.6.我国科技已经开启"人工智能"时代，"人工智能”己经走进千家万户.某天，小陈叫了外 卖，外卖小哥把货物送到他家阳自正下方的平地上，小陈操控小型无人机带动货物，由静 止开始竖直向上做匀加速直线运动，一段时间后，货物又匀速上升53s,最后再匀减速Is 恰好到达他家阳台且速度为零.货物上升过程中，遥控器上显示无人机在上升过程的最大 速度为lm/s,高度为56m.货物质量为2kg,受到的阻力恒为其重力的0.02倍，重力加速 度大小g=10m/s2.求无人机匀加速上升的高度：上升过程中，无人机

13、对货物的最大作用力.【答案】（l）2.5m：20.8N【解析】【详解】（1）无人机匀速上升的高度：h2=vt2无人机匀减速上升的高度：h3=-t32无人机匀加速上升的高度：k = h-h2 f联立解得：hi=2.5m（2）货物匀加速上升过程：货物匀加速上升的过程中，无人机对货物的作用力最大，由牛顿运动定律得：F mg - 0.02mg =ma联立解得：f=20.8 N 7 .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

14、受到f=1.25xlO3N的阻力，每节动力车 厢的牵引电机提供F=4.75xlO4N的牵引力。求：该过程"复兴号"运动的时间；第4由车厢和第5节车厢之间的相互作用力的大小。【答案】（1）80s （2） 0【解析】【分析】（1）以动车组为研究对象，根据牛顿第二定律结合运动公式求解该过程“复兴号”运动的时 间；（2）以前4节车厢为研究对象，由牛顿第二定律列式求解第4行车厢和第5节车厢之 间的相互作用力的大小.【详解】（1）以动车组为研究对象，由牛顿第二定律：4F-8f=8ma动车组做匀加速运动，则v=at解得t=80s（2）以前4节.车厢为研究对象，假设第4、5 fi车厢间的作

15、用力为N,则由牛顿第二定律：2F-4f+N=4ma解得N=0.8. 一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75?，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,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】（l）30m/s（2）5s. （ 3 ） 75N .【解析】试题分析：（1） v?=2gh;V

16、m = 30m/s座舱在自由下落阶段所用时间为：a=；gf h=3s_ h座舱在匀减速下落阶段所用的时间为：t2= = T=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mg-N = 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，根据牛顿第二定律有mg-N = ma根据匀变速直线运动规律有：a=? = -15m/s2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9. 一物块以一定的初速度

17、沿斜面向上滑动，利用速度传感器可以在计算机屏幕上得到其速 度大小随时间的变化的关系如图所示.求：斜面的倾角9物块与斜而间的动摩擦因上【答案】(1) 6 = 30。； (2) =半【解析】【分析】对上滑过程和下滑过程分别运用牛顿第二定律求出斜面的倾角和动摩擦因数。【详解】物块上滑时做匀减速直线运动，对应于速度图象中0-0.5s时间段，该段图象的斜率的绝对 值就是加速度的大小，即: 物块下滑时做匀加速直线运动，对应于速度图象中0.5-l,5s时间段，同理可得：% 3% =2%上滑时，根据牛顿第二定律得：mgsm0+j.ungcos9=mai,下滑时，根据牛顿第二定律得：mgsm6-j.ungcos9=ma2,联立解得：=乎，0=30°.【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，知道图线的斜率表示加速度是解题的关键。10.如图所示，质量7 = 1依的小球套在细斜杆上，斜杆与水平方向成a = 30角，球与杆之间的滑动摩擦因数=正，球在竖直向上的拉力尸= 20N作用下沿杆向上滑6动.(g = 0m/ s2)求：（1）求球对杆的压力大小和方向：（