最新高考物理牛顿运动定律真题汇编(含答案)

最新高考物理牛顿运动定律真题汇编(含答案)

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律

1．利用弹簧弹射和传送带可以将工件运送至高处。如图所示，传送带与水平方向成37度角，顺时针匀速运动的速度v＝4m/s。B、C分别是传送带与两轮的切点，相距L＝6.4m。倾角也是37的斜面固定于地面且与传送带上的B点良好对接。一原长小于斜面长的轻弹簧平行斜面放置，下端固定在斜面底端，上端放一质量m＝1kg的工件（可视为质点）。用力将弹簧压缩至A点后由静止释放，工件离开斜面顶端滑到B点时速度v0＝8m/s，A、B间的距离x＝1m，工件与斜面、传送带问的动摩擦因数相同，均为μ＝0.5，工件到达C点即为运送过程结束。g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：

（1）弹簧压缩至A点时的弹性势能；

（2）工件沿传送带由B点上滑到C点所用的时间；

（3）工件沿传送带由B点上滑到C点的过程中，工件和传送带间由于摩擦而产生的热量。

【答案】(1)42J,(2)2.4s,(3)19.2J

【解析】

【详解】

（1）由能量守恒定律得，弹簧的最大弹性势能为：

2P01sin37cos372Emgxmgxmv

解得：Ep＝42J

（2）工件在减速到与传送带速度相等的过程中，加速度为a1，由牛顿第二定律得：

1sin37cos37mgmgma

解得：a1＝10m/s2

工件与传送带共速需要时间为：011vvta

解得：t1＝0.4s

工件滑行位移大小为：220112vvxa

解得：12.4xmL

因为tan37，所以工件将沿传送带继续减速上滑，在继续上滑过程中加速度为a2，则有： 2sin37cos37mgmgma

解得：a2＝2m/s2

假设工件速度减为0时，工件未从传送带上滑落，则运动时间为：

22vta

解得：t2＝2s

工件滑行位移大小为：2 3? 1nnnnn

解得：x2＝4m

工件运动到C点时速度恰好为零，故假设成立。

工作在传送带上上滑的总时间为：t＝t1+t2＝2.4s

（3）第一阶段：工件滑行位移为：x1＝2.4m。

传送带位移'111.6mxvt，相对位移为：10.8mxV。

摩擦生热为：11cos37QmgxV

解得：Q1＝3.2J

第二阶段：工件滑行位移为：x2＝4m，

传送带位移为：'228mxvt

相对位移为：24mx

摩擦生热为： 22cos37Qmgx

解得：Q2＝16J

总热量为：Q＝19.2J。

2．一长木板置于粗糙水平地面上，木板右端放置一小物块，如图所示。木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，物块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4。t=0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向墙壁运动，当t=1s时，木板以速度v1=4m/s与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反。运动过程中小物块第一次减速为零时恰好从木板上掉下。已知木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2。求：

(1)t=0时刻木板的速度；

(2)木板的长度。

【答案】（1）05/vms（2）163lm

【解析】

【详解】

（1）对木板和物块：11MmgMma 令初始时刻木板速度为0v由运动学公式：101vvat

代入数据求得：0=5m/sv

（2）碰撞后，对物块：22mgma

对物块，当速度为0时，经历时间t，发生位移x1，则有21112vxa，112vxt

对木板，由牛顿第二定律：213mgMmgMa

对木板，经历时间t，发生位移x2

221312xvtat

木板长度12lxx代入数据，16=m3l

3．某物理兴趣小组设计了一个货物传送装置模型，如图所示。水平面左端A处有一固定挡板，连接一轻弹簧，右端B处与一倾角37o的传送带平滑衔接。传送带BC间距0.8Lm，以01/vms顺时针运转。两个转动轮O1、O2的半径均为0.08rm，半径O1B、O2C均与传送带上表面垂直。用力将一个质量为1mkg的小滑块（可视为质点）向左压弹簧至位置K，撤去外力由静止释放滑块，最终使滑块恰好能从C点抛出（即滑块在C点所受弹力恰为零）。已知传送带与滑块间动摩擦因数0.75，释放滑块时弹簧的弹性势能为1J，重力加速度g取210/ms，cos370.8o，sin370.6o，不考虑滑块在水平面和传送带衔接处的能量损失。求：

（1）滑块到达B时的速度大小及滑块在传送带上的运动时间

（2）滑块在水平面上克服摩擦所做的功

【答案】（1）1s （2）0.68J

【解析】

【详解】

解：(1)滑块恰能从C点抛出，在C点处所受弹力为零，可得：2vmgcosθmr

解得： v0.8m/s

对滑块在传送带上的分析可知：mgsinθμmgcosθ

故滑块在传送带上做匀速直线运动，故滑块到达B时的速度为：v0.8m/s 滑块在传送带上运动时间：Ltv

解得：t1s

(2)滑块从K至B的过程，由动能定理可知：2f1WWmv2弹

根据功能关系有： pWE弹

解得：fW0.68J

4．如图所示，质量2kgM的木板静止在光滑水平地面上，一质量1kgm的滑块（可视为质点）以03m/sv的初速度从左侧滑上木板水平地面右侧距离足够远处有一小型固定挡板，木板与挡板碰后速度立即减为零并与挡板粘连，最终滑块恰好未从木板表面滑落．已知滑块与木板之间动摩擦因数为0.2，重力加速度210m/sg，求：

（1）木板与挡板碰撞前瞬间的速度v？

（2）木板与挡板碰撞后滑块的位移s？

（3）木板的长度L？

【答案】（1）1m/s（2）0.25m（3）1.75m

【解析】

【详解】

（1）滑块与小车动量守恒0()mvmMv可得1m/sv

（2）木板静止后，滑块匀减速运动，根据动能定理有：2102mgsmv

解得0.25ms

（3）从滑块滑上木板到共速时，由能量守恒得：220111()22mvmMvmgs

故木板的长度11.75mLss

5．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21/ams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）2N 3s（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：mPFv，因为有4节小动车，故04PP

联立解得：f=2N

设动车组在匀加速阶段所提供的牵引力为Fʹ，匀加速运动的末速度为v

由牛顿第二定律有：Ffma

动车组总功率：PFv，运动学公式：1vat

解得匀加速运动的时间：13ts

（2）设动车组变加速运动的位移为x，根据动能定理：

221122mPtfxmvmv

解得：x=46.5m

6．如图所示，在光滑水平面上有一段质量不计，长为6m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=12N的水平拉力，并开始计时．已知A滑块的质量mA=2kg，B滑块的质量mB=4kg，A、B滑块与绸带之间的动摩擦因素均为μ=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3s时间内，滑块与绸带摩擦产生的热量．

【答案】(1)22121,0.5mmaass；(2)30J

【解析】

【详解】

(1)A滑块在绸带上水平向右滑动，受到的滑动摩擦力为Af，

水平运动，则竖直方向平衡：ANmg，AAfN；解得：Afmg ——①

A滑块在绸带上水平向右滑动，0时刻的加速度为1a ，

由牛顿第二定律得：1AAFfma——② B滑块和绸带一起向左滑动，0时刻的加速度为2a

由牛顿第二定律得：2BBFfma——③；

联立①②③解得：211m/sa，220.5m/sa；

(2)A滑块经t滑离绸带，此时AB、滑块发生的位移分别为1x和2x

1221122221212Lxxxatxat

代入数据解得：12mx，21mx，2st

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：12AQfxx

代入数据解得：30JQ．

7．地震发生后，需要向灾区运送大量救灾物资，在物资转运过程中大量使用了如图所示的传送带.已知某传送带与水平面成37o角，皮带的AB部分长5.8Lm，皮带以恒定的速率4/vms按图示方向传送，若在B端无初速度地放置一个质量50mkg的救灾物资(P可视为质点)，P与皮带之间的动摩擦因数0.5(取210/gms，sin370.6)o，求：

1物资P从B端开始运动时的加速度．

2物资P到达A端时的动能．

【答案】1物资P从B端开始运动时的加速度是210/.2ms物资P到达A端时的动能是900J．

【解析】

【分析】

（1）选取物体P为研究的对象，对P进行受力分析，求得合外力，然后根据牛顿第三定律即可求出加速度；

（2）物体p从B到A的过程中，重力和摩擦力做功，可以使用动能定律求得物资P到达A端时的动能，也可以使用运动学的公式求出速度，然后求动能．