高中物理试卷物理牛顿运动定律题分类汇编及解析

高中物理试卷物理牛顿运动定律题分类汇编及解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1.如图甲所示，一长木板静止在水平地面上，在t0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vt图象如图所示.已知小物块与长木板的质量均为m1kg，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g10m/s2,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1mg22mgma1;Vm珀；木板和物块相对静止，共同减速过程中，由牛顿第二定律得22mg2ma2；0Vma2t2；由图象可知，Vm2m/s,t11s,t20.8s联立解得1 0.72小物块减速过程中，有：〔mgma3；VmV0a3t1；在整个过程中，由系统的能量守恒得- 1 2Q mvo2联立解得Q40.5J【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.2.我国的动车技术已达世界先进水平，“高铁出海”将在我国“一带一路”战略构想中占据重要一席.所谓的动车组，就是把带动力的动力车与非动力车按照预定的参数组合在一起.某中学兴趣小组在模拟实验中用 4节小动车和4节小拖车组成动车组，总质量为m=2kg,每节动车可以提供P0=3W的额定功率，开始时动车组先以恒定加速度 a1m/s2启动做匀加速直线运动，达到额定功率后保持功率不变再做变加速直线运动，直至动车组达到最大速度vm=6m/s并开始匀速行驶，行驶过程中所受阻力恒定，求：(1)动车组所受阻力大小和匀加速运动的时间；(2)动车组变加速运动过程中的时间为 10s,求变加速运动的位移.【答案】(1)2N3s(2)46.5m【解析】(1)动车组先匀加速、再变加速、最后匀速；动车组匀速运动时，根据 P=Fv和平衡条件求解摩擦力，再利用P=Fv求出动车组恰好达到额定功率的速度，即匀加速的末速度，再利用匀变速直线运动的规律即可求出求匀加速运动的时间；( 2)对变加速过程运用动能定理，即可求出求变加速运动的位移.(1)设动车组在运动中所受阻力为 f,动车组的牵引力为F,动车组以最大速度匀速运动时：F=动车组总功率：PFVm,因为有4节小动车，故P4P0联立解得：f=2N设动车组在匀加速阶段所提供的牵引力为 F?匀加速运动白^末速度为V由牛顿第二定律有： Ffma动车组总功率： PFv,运动学公式：vat)解得匀加速运动的时间：t13s(2)设动车组变加速运动的位移为 x,根据动能定理：Ptfx1mvjm1mv22 2解得：x=46.5m3.如图甲所示，质量为m=2kg的物体置于倾角为。=3和足够长的固定斜面上，t=0时刻对物体施以平行于余面向上的拉力 F,t1=0.5s时撤去该拉力，整个过程中物体运动的速度与时间的部分图象如图乙所示，不计空气阻力， g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8.求：

(1)物体与斜面间的动摩擦因数 科(2)拉力F的大小(3)物体沿斜面向上滑行的最大距离 s.【答案】(1)尸0.5(2)F=15N(3)s=7.5m【解析】【分析】由速度的斜率求出加速度，根据牛顿第二定律分别对拉力撤去前、后过程列式，可拉力和物块与斜面的动摩擦因数为 科.根据v-t图象面积求解位移.【详解】TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument", 105 “ ，2(1)由图象可知，物体向上匀减速时加速度大小为： a2 10m/s10.5此过程有：mgsin0+(1mgcos。=ma代入数据解得：科=0.5\o"CurrentDocument"10 2 2(2)由图象可知，物体向上匀加速时加速度大小为： a1=——m/s=20m/s20.5止匕过程有：F-mgsin0-科mgcos。=ma代入数据解得：F=60N(3)由图象可知，物体向上滑行时间 1.5s,向上滑行过程位移为：s=1x10X厉.5m2【点睛】本题首先挖掘速度图象的物理意义，由斜率求出加速度，其次求得加速度后，由牛顿第二定律求解物体的受力情况.4.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，每节车厢受到 f=1.25X3M的阻力，每节动力车厢的牵引电机提供F=4.75X14N的牵引力。求：(1)该过程复兴号”运动的时间；

(1)该过程复兴号”运动的时间；(2)第4节车厢和第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节车厢和第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节车厢间的作用力为N,则由牛顿第二定律：2F-4f+N=4ma解得N=0..高铁的开通给出行的人们带来了全新的旅行感受，大大方便了人们的工作与生活.高铁每列车组由七节车厢组成，除第四节车厢为无动力车厢外，其余六节车厢均具有动力系统，设每节车厢的质量均为m,各动力车厢产生的动力相同，经测试，该列车启动时能在时间t内将速度提高到v,已知运动阻力是车重的k倍.求：(1)列车在启动过程中，第五节车厢对第六节车厢的作用力；(2)列车在匀速行驶时，第六节车厢失去了动力，若仍要保持列车的匀速运动状态，则第五节车厢对第六节车厢的作用力变化多大？【答案】(1)—m(—+kg)(2)—kmg3t 15(1)列车启动时做初速度为零的匀加速直线运动，启动加速度为va=-d

t对整个列车，由牛顿第二定律得:设第五节对第六节车厢的作用力为如图所示，由牛顿第二定律得F-k7mg=7ma②设第五节对第六节车厢的作用力为如图所示，由牛顿第二定律得T,对第六、七两节车厢进行受力分析，水平方向受力2F►—6OOOO2F+T-k2mg=2ma,③6

联立①②③得T=-；m(:+kg)④其中产表示实际作用力与图示方向相反，即与列车运动相反.(2)列车匀速运动时，对整体由平衡条件得Ti,则有:F?k7mg=0⑤Ti,则有:设第六节车厢有动力时，第五、六节车厢间的作用力为2F 入 +Ti-k2mg=0⑥6第六节车厢失去动力时，仍保持列车匀速运动，则总牵引力不变，设此时第五、六节车厢间的作用力为T2则有：—+T2-k2mg=0,⑦5联立⑤⑥⑦得1

Ti=--kmg3T2=-kmg因此作用力变化14ZT=T2-Ti=—kmg.一质量为0.25kg的物块静止在水平地面上，从t=0s时刻开始受到一个竖直向上的力F的作用，F随时间t的变化规律如图乙所示，重力加速度 g取10m/s2求：(1)t=2s时,物块速度的大小：(2)t=0至ijt=3s的过程中，物块上升的高度.【答案】(1)2m/s(2)6m【解析】【分析】在0-1s内拉力小于重力，物块静止不动，根据牛顿第二定律求出 1-2s内的加速度，结合速度时间公式求出t=2s时，物块速度的大小；根据牛顿第二定律求出 2-3s内的加速度，根据位移时间公式分别求出 1-2s内和2-3s内的位移，从而求出物块上升的高度 ；【详解】

解：(1)01s内，Fimg,物块静止is2s物块做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得 ：F2mgmaiF2mg 2解得：s1 ———-2m/sm则t=2s时，物块的速度：v21m/s2m/s1 ,2(2)1s2s物块匀加速运动：X1—a〔t1?n22s3s物块匀加速运动，根据牛顿第二定律得 ：F3mgma2解得：a2—3一^mg6m/s2m2 _则有：x2vt2 a2t 5?m则物块上升的高度：hx1x21m5m6m7.如图甲所示，质量m=8kg的物体在水平面上向右做直线运动。过a点时给物体作用一个水平向右的恒力F并开始计时，在4s末撤去水平力F.选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得 v-t图象如图乙所示。(取重力加速度为10m/s2)求：甲 4甲 4(1)8s末物体离a点的距离(2)撤去F后物体的加速度(3)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数 因【答案】(1)48m。(2)—2m/s2。(3)16N,0.2。【解析】【详解】(1)8s末物体离a点的距离等于梯形的面积大小，为： S=---8m=48m2v08 2(2)撤去F后物体的加速度为：a=—— =-2m/s2。t 84(3)撤去F后，根据牛顿第二定律得：f=ma=8%-2)N=-16N,负号表示加速度方向与速度方向相反。撤去F前物体匀速运动，则有：F=|f|=16N物体与水平面间的动摩擦因数为:f16物体与水平面间的动摩擦因数为:f16-=0.2。mg80【点睛】本题关键先根据运动情况求解加速度，确定受力情况后求解出动摩擦因数；再根据受力情况确定加速度并根据运动学公式得到物体的运动规律。8.如图所示为四旋翼无人机，它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=1kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力 F=16N,无人机上升过程中最大速度为6m/s.若无人机从地面以最大升力竖直起飞，打到最大速度所用时间为3s,假设无人机竖直飞行时所受阻力大小不变.(g取10m/s)2.求：(1)无人机以最大升力起飞的加速度；(2)无人机在竖直上升过程中所受阻力 Ff的大小；(3)无人机从地面起飞竖直上升至离地面 h=30m的高空所需的最短时间.【答案】(1)2m/s2(2)f4N(3)6.5s【解析】(1)根据题意可得a—v6m/s02m/s2t3s(2)由牛顿第二定律Ffmgma得f4N2(3)竖直向上加速阶段x1 -at：,Xi9mhx匀速阶段t2 13.5sv故tt1t26.5s2 、，一，，，一-.该球受到的空气3.质量为2 、，一，，，一-.该球受到的空气3所示；球与水平地面相碰后反弹，离开地面时的速度大小为碰撞前的阻力大小恒为f,取g=10m/s2,求:(1)弹性球受到的空气阻力f的大小；(2)弹性球第一次碰撞后反弹的最大高度 h.【答案】(1)0.4N(2)2m7【解析】试题分析：(1)根据图象得试题分析：(1)根据图象得40

0.58m/s2,由牛顿第二定律：mg-f=ma,由牛顿第二定律：mg-f=ma,得f=m(g-a)=0,2X(10-8)=0.4N.(2)由题意反弹速度又由牛顿第二定律:mg+f=ma?,得0.2100.4 又由牛顿第二定律:mg+f=ma?,得0.2100.4 2 12m/s.0.2故反弹高度为：h=2 -2v_32a212考点：v-t图像；牛顿第二定律的应用【名师点睛】本题关键是对图象的应用，由图象的斜率等于物体的加速度得到加速度，然后根据牛顿第二定律列得方程才能得到阻力，进而解答全题.30o角，球与.如图所示，质量30o角，球与杆之间的滑动摩擦因数,3 ……j l…… …杆之间的滑动摩擦因数—,球在竖直向上的拉力F20N作用下沿杆向上滑6(1)求球对杆的压力大小和方向；(2)小球的加速度多大；(3)要使球以相同的加速度沿杆向下加速运动， F