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1、最新高考物理牛顿运动定律的应用常见题型及答题技巧及练习题( 含答案 )一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用1 如图所示，质量为2kg 的物体在与水平方向成37角的斜向上的拉力F 作用下由静止开始运动已知力F 的大小为5N，物体与地面之间的动摩擦因数为0.2，（ sin37 =0.6，cos37 =0.8）求：(1)物体由静止开始运动后的加速度大小；(2)8s 末物体的瞬时速度大小和8s 时间内物体通过的位移大小；(3)若 8s 末撤掉拉力F，则物体还能前进多远？【答案】 (1) a=0.3m/s 2 (2)x=9.6m (3)x=1.44m【解析】(1)物体的受力情况如图所示：根据牛顿第
2、二定律，得: Fcos37-f=maFsin37 +FN=mg又 f=FN联立得 ： a= F cos37 o( mgF sin 37o)m代入解得 a=0.3m/s 2(2)8s 末物体的瞬时速度大小v=at=0.3 8m/s=2.4m/s8s 时间内物体通过的位移大小x1 at 29.6m2(3)8s 末撤去力 F 后，物体做匀减速运动，根据牛顿第二定律得 ，物体加速度大小 afmgg 2.0m/s 2mm由 v2 =2ax得 : xv2 1.44m 2a【点睛 】本题关键是多次根据牛顿第二定律列式求解加速度，然后根据运动学公式列式求解运动学参量2 如图所示，倾角=30的足够长传送带上有一
3、长 L=1.0m，质量 M=0.5kg的薄木板，木板的最右端叠放质量为m=0.3kg 的小木块 .对木板施加一沿传送带向上的恒力F，同时让传送带逆时针转动，运行速度 v=1.0m/s 。已知木板与物块间动摩擦因数=3，木板与传送12带间的动摩擦因数2=3，取 g=10m/s 2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。4(1)若在恒力 F 作用下，薄木板保持静止不动，通过计算判定小木块所处的状态；(2)若小木块和薄木板相对静止，一起沿传送带向上滑动，求所施恒力的最大值Fm ；(3)若 F=10N，木板与物块经过多长时间分离 ?分离前的这段时间内，木板、木块、传送带组成系统产生的热量 Q。【答案】（ 1）木
4、块处于静止状态；（ 2） 9.0N （3） 1s 12J 【解析】【详解】（1）对小木块受力分析如图甲：木块重力沿斜面的分力：mg sin1 mg2斜面对木块的最大静摩擦力：fm1mg cos3 mg4由于： f mmg sin所以，小木块处于静止状态；（2）设小木块恰好不相对木板滑动的加速度为a ，小木块受力如图乙所示，则1 mg cosmg sinma木板受力如图丙所示，则：Fm Mg sin2 M m g cos1 mg cos Ma解得： Fm99.0NM m g8（3）因为 F=10N9N，所以两者发生相对滑动2对小木块有：a1 g cosg sin2.5m/sF Mg sin2M
5、m g cos1mg cos Ma解得 a4.5m/s 2由几何关系有：L1 a t21 at 222解得 t1s全过程中产生的热量有两处，则Q Q1Q21mgL cos2 M m g vt1 a3t 2 cos2解得： Q12J。3 如图所示，在足够高的光滑水平台面上静置一质量为m的长木板AA右端用轻，木板绳绕过光滑的轻质定滑轮与质量也为m 的物体 C 连接当C 从静止开始下落距离h 时，在木板 A 的最右端轻放一质量为 4m的小铁块 B（初速度为0，可视为质点），最终B 恰好未从 A 上滑落， A、B 间的动摩擦因数 0.25最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 g计算：（1） C 由
6、静止下落距离 h 时，木板 A 的速度大小 vA；（2）木板 A 的长度 L；（3）若当铁块B 轻放在木板A 最右端的同时，对B 加一水平向右的恒力F 7mg ，其他条件不变，计算B 滑出 A 时 B 的速度大小vB【答案】（ 1）gh （2 ）2h （ 3） 5gh2【解析】【详解】（1）对 A、 C 分析，有mg 2ma1v2A2a1h解得vAgh（2） B 放在 A 上后，设A、C 仍一起加速，则mg 4 mg 2ma2解得a2 0即 B 放在 A 上后， A、 C 以速度 vA 匀速运动此时，B 匀加速运动，加速度4mggaB14m4设经过时间 t 1， B 的速度达到 vA，且 B
7、刚好运动至木板 A 的左端则有vA aB1t 1木板 A 的长度L SACSB vAt1 1 vAt12解得L 2h（3）加上力F 后， B 的速度达到vA 前， A 和 C 仍匀速， B 仍加速，此时B 的加速度F4 mgaB22g4m加速时间vAght22gaB 2B 相对 A 的位移1hS SA SB vA t22 vAt 24A、 B 共速后都向右加速，设经时间t 3， B 滑出 A有对 B 有aB3 F 4 mg3 g4m2对 A 有aACmg4 mg2mgB 相对 A 的位移SSBSA(vAt31 aB 3t32 )2( vAt31 aAC t32 )2解得hght3ggB 滑出
8、A 时的速度5vB vA aB3t3gh24 传送带以恒定速率 v 4m/s 顺时针运行，传送带与水平面的夹角37.现将质量 m 1kg 的小物块轻放在其底端(小物品可看成质点)，平台上的人通过一根轻绳用恒力F 10N拉小物块，经过一段时间物块被拉到离地高为H 1.8m 的平台上，如图所示已知物块与传送带之间的动摩擦因数 0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取 10m/s 2，已知sin37 0.6， cos37 0.8.求：(1)物块在传送带上运动的时间；(2)若在物块与传送带速度相等的瞬间撤去恒力F，则物块还需多少时间才能脱离传送带？【答案】（ 1） 1s（ 2）【解析】【详解】（1
9、）物体在达到与传送带速度v 4 m/s 相等前，做匀加速直线运动，有：F mgcos37mgsin37 ma1解得 a1 8 m/s 2由 v a1t 1得 t 1 0.5s位移 x1 a1t 12 1m物体与传送带达到共同速度后，因F mgsin 4 N mgcos37故物体在静摩擦力作用下随传送带一起匀速上升位移 x2 x1 2mt 2 0.5s总时间为 t t1 t2 1s（2）在物体与传送带达到同速瞬间撤去恒力F，因为 tan37 ，故有：mgsin37 mgcos37ma2解得： a2 2m/s 2假设物体能向上匀减速运动到速度为零，则通过的位移为x 4 m x2故物体向上匀减速运动
10、达到速度为零前已经滑上平台故x2vt 3- a2 t32解得 t3 （ 2-）s 或 t 3（ 2+） s（舍去）【点睛】本题关键是受力分析后判断物体的运动状态，再根据牛顿第二定律求解出加速度，然后根据运动学公式列式求解时间5 如图所示，五块完全相同的长木板依次紧挨着放在水平地面上，每块木板的长度为0.5m ，质量为0.6kg在第一块长木板的最左端放置一质量为0.98kg 的小物块已知小物块与长木板间的动摩擦因数为0.2，长木板与地面间的动摩擦因数为0.1，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等一颗质量为0.02kg的子弹以的150m/s水平速度击中小物块并立即与小物块一起在长木板表面滑行，重力加速度
11、g 取10m/s2 (结果保留2 位有效数字)(1)分析小物块滑至哪块长木板时，长木板才开始在地面上滑动(2)求整个运动过程中最后一块长木板运动的距离【答案】(1) 物块滑上第五块木板(2) x板0.078m【解析】【分析】【详解】(1)设子弹、小物块、长木板的质量分别为m0 , M , m ,子弹的初速度为v0 子弹击中小物块后二者的共同速度为 v 由动量守恒定律1m0v0Mm0v1 子弹击中小物块后物块的质量为M ，且 MMm0 .设当物块滑至第 n 块木板时，木板才开始运动1M g2 (M (6 n)m) g其中 1,2 分别表示物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数.由式解得n 4.3
12、即物块滑上第五块木板时，木板才开始在地面上滑动.(2) 令物块滑上第五块木板上时，vs 满足 :1 Mm0g 4L1M m0 vs2v12 , vs 1m / s2之后物块继续减速，第五块木板加速直至共速后一起减速，v t 图象如图 :1- 2t12 t1t13 s38v共1 m/s4t2v共1s2 g4x板1311 m5 m 0.078m2844646 如图所示，始终绷紧的水平传送带以的恒定速率沿顺时针方向转动，质量的平板车停在传送带的右端.现把质量可视为质点的行李箱轻轻放到距传送带右端位置行李箱与传送带、平板车间的动摩擦因数分别为、，平板车与水平地面间的动摩擦因数为.（不计空气阻力，g=1
13、0m/s2 ）试求：（ 1）行李箱在传送带上运动的时间（ 2）若行李箱由传送带滑到平板车上时速度不变，要想行李箱恰不从平板车上滑出，平板车的最小长度.【答案】 (1)2.25s(2)见解析【解析】(1) 行李箱在传送带加速时的加速度满足，则行李箱在传送带能加速的时间，能加速的距离速。，所以行李箱在传送带上先加速后匀行李箱在传送带匀速的时间行李箱在传送带上运动的时间(2) 行李箱滑到平板车后，当行李箱速度大于平板车速度时：行李箱做减速运动，由牛顿第二定律可得，行李箱加速度大小满足，解得：平板车做加速运动，由牛顿第二定律可得，平板车加速度大小满足，解得：设行李箱经时间恰好到达平板车右端且两者速度刚
14、好第一次相等为，则：，解得：这种情况下，平板车的长度平板车的最小长度点睛：板块模型是牛顿运动定律部分的典型模型，要注意研究对象的选取，以及临界条件的确定。7 高台滑雪以其惊险刺激而闻名，运动员在空中的飞跃姿势具有很强的观赏性。某滑雪轨道的完整结构可以简化成如图所示的示意图。其中AB 段是助滑坡，倾角=37， BC段是水平起跳台， CD 段是着陆坡，倾角=30， DE 段是停止区，AB 段与 BC段平滑相连，轨道各部分与滑雪板间的动摩擦因数均为=0.03，图中轨道最高点A 处的起滑台距起跳台BC的 直高度 h=47m 。运 同滑雪板的 量 m=60kg，滑雪运 从 A 点由静止开始起滑，通 起跳
15、台从 C 点水平 出，运 在着 坡 CD上的着 位置与 C 点的距离l=120m 。 运 在起跳前不使用雪杖助滑，忽略空气阻力的影响，取重力加速度 g=10m/s2 ，sin37 =0.6， cos37 =0.8。求：（ 1）运 在助滑坡 AB 上运 加速度的大小；（ 2）运 在 C 点起跳 速度的大小；（ 3）运 从起滑台 A 点到起跳台 C 点的 程中克服摩擦力所做的功。【答案】（ 1）（ 2）（ 3）【解析】【 解】（1）运 在助滑坡AB 上运 ，根据牛 第二定律得： mgsin - mgcos =ma解得 ： a=g（ sin -cos） =10（ 0.6-0.03 0）.8 =5.7
16、6m/s 2（2） 运 从C 点起跳后到落到着 坡上的 t， C 点到着 坡上着 点的距离 L运 从C 点起跳后做平抛运 ， 有 直方向： Lsin =gt2水平方向： Lcos=v0t 由 ： 得： tan =解得 t=2s， v0=30m/s（3）运 从起滑台A 点到起跳台C 点的 程，根据 能定理得mgh-Wf = mv 02解得克服摩擦力所做的功Wf =mgh- mv02=60 10 47- 60230=1200J【点睛】本 要分析清楚运 的运 情况，知道运 先做匀加速运 ，后做匀减速运 ，最后平抛运 ，是 能定理和平抛运 的 合，要善于运用斜面的 角研究平抛运 两个分位移之 的关系，
17、求出 8 如 所示， 量m=1kg 的物 ，在沿斜面向上，大小F=15N 的拉力作用下，沿 角 =37的足 斜面由静止开始匀加速上滑， t 1=2s 撤去拉力，已知物 与斜面 的动摩擦因数=0.5，取 g10 m / s2 ， sin37 =0.6， cos37 =0.8，求：(1)拉力 F 作用的时间 t内，物块沿斜面上滑的距离x ；11(2)从撤去拉力起，物块沿斜面滑到最高点的时间t2 ；(3)从撤去拉力起，经时间t=3s 物块到出发点的距离x【答案】 (1) x1 10m(2) t2 1s (3) x 11m【解析】【分析】【详解】(1)物块在时间 t1 内沿斜面匀加速上滑，设加速度大小
18、为a1 ，由牛顿第二定律有F mg sin 37mg cos37ma1解得 a1 5m/ s2在这段时间内物块上滑的距离为12x12a1t1 10m(2)经时间 t1 物块的速度大小为v1a1t210m / s接着物块沿斜面匀速上滑，设加速度大小为a2 ，由牛顿第二定律有：mg sin 37mg cos37ma2解得 a2 10m / s2根据速度公式有： 0 v1 a2t2解得 t2 1s(3)物块在时间 t2 内上滑的距离为 x2 v1t21 a2t 225m ，2沿斜面下滑时间为t3 t t22s设物块沿斜面下滑的加速度大小为a3 ，由牛顿第二定律有：mg sin 37mg cos37m
19、a3解得 a3 = 2m / s2物块在时间 t 3内沿斜面下滑的距离为x31 a3t324m ，2故 x x1 x2x311m【点睛】过程稍多，中间摩擦力方向有变化，要分过程仔细分析，不能盲目套用匀变速直线运动的规律9 总质量为 60kg 的人和滑雪板沿着倾角为370 的斜坡向下滑动 , 如图甲所示，所受的空气阻力与速度成正比今测得滑雪板运动的vt 图象如图乙所示，图中AC 是曲线中 A点的切线， C 点坐标为 4,15 ， BD 是曲线的渐近线（ sin 3700.6cos3700.8 ，g 取 10m / s2 ）根据以上信息，计算下列物理量：（1）滑雪板沿斜波下滑的最大速度vm ；（2
20、）空气的阻力系数k ；（3）滑雪板与斜坡间的动摩擦因数【答案】（ 1） vm10 m/s（ 2） k 30kg /s（ 3）0.125【解析】【分析】【详解】（1）由 v-t 图象得，雪撬在斜面上下滑的最大速度为：vm 10 m/s（2）由 v-t 图象得： A 点 vA=5m/s ， C 点： vc 15m/s则 A 点的瞬时加速度为：aAvA2.5m/s 2tA下滑过程中，在A 点：mg sinmg coskv AmaA当速度最大时，a 0 ，有：mg sinmg coskvm0代入数据解得：空气的阻力系数kmaA30 kg/svm vAmg sin 37kvm0.125（3）雪撬与斜坡间
21、的动摩擦因数为mg cos3710 如图，在水平地面上有一质量为4.0kg 的物块，它与地面的动摩擦因数=0.2，在与水平方向夹角为=30的斜向上的拉力F 作用下，由静止开始运动经过2.0s 的时间物块发生了 4.0m 的位移（ g=10m/s2）试求：（ 1）物块的加速度大小；（ 2）拉力 F 的大小；（3）若拉力F 方向任意而使物块向右做匀速直线运动，则力F 的最小值为多大？【答案】（1）（ 2） 16.6N （ 3）【解析】【分析】【详解】（ 1）由 x= at2 得（ 2）由力的平衡和牛顿第二定律有： Fcos -f=ma FN+Fsin =mgfFN由得： F16.6N（3）由力的平衡条件得解得解之得【点睛】此题是牛顿第二定律的应用已知运动求力的问题，加速度是联系力学和运动学的桥梁，通过加速度，可以根据力求运动，也可以根据运动求力；第（3）问考查学生利用数学知识解决物理问题的能力