高考物理试题真题分类汇编物理牛顿运动定律含解析

高考物理试题真题分类汇编物理牛顿运动定律含解析

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律

1．如图所示，倾角的足够长的斜面上，放着两个相距L0、质量均为m的滑块A和B，滑块A的下表面光滑，滑块B与斜面间的动摩擦因数tan．由静止同时释放A和B，此后若A、B发生碰撞，碰撞时间极短且为弹性碰撞．已知重力加速度为g，求：

（1）A与B开始释放时，A、B的加速度Aa和Ba；

（2）A与B第一次相碰后，B的速率Bv；

（3）从A开始运动到两滑块第二次碰撞所经历的时间t．

【答案】（1）sinAag；0Ba（2）02singL（3）023sinLg

【解析】

【详解】

解：(1)对B分析：sincosBmgmgma

0Ba，B仍处于静止状态

对A分析，底面光滑，则有：mgsinAma

解得：sinAag

(2) 与B第一次碰撞前的速度，则有：202AAvaL

解得：02sinAvgL

所用时间由：1vAat，解得：012sinLgt

对AB，由动量守恒定律得：1ABmvmvmv

由机械能守恒得：2221111222ABmvmvmv

解得：100,2sinBvvgL

(3)碰后，A做初速度为0的匀加速运动，B做速度为2v的匀速直线运动，设再经时间2t发生第二次碰撞，则有：2212AAxat

22Bxvt 第二次相碰：ABxx

解得：0222sinLtg

从A开始运动到两滑块第二次碰撞所经历的的时间：12ttt

解得：023sinLtg

2．如图所示.在距水平地面高h=0.80m的水平桌面一端的边缘放置一个质量m=0.80kg的木块B，桌面的另一端有一块质量M=1.0kg的木块A以初速度v0=4.0m/s开始向着木块B滑动，经过时间t=0.80s与B发生碰撞，碰后两木块都落到地面上，木块B离开桌面后落到地面上的D点．设两木块均可以看作质点，它们的碰撞时间极短，且已知D点距桌面边缘的水平距离s=0.60m，木块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.25，重力加速度取g=10m/s2．求：

(1)木块B离开桌面时的速度大小；

(2)两木块碰撞前瞬间，木块A的速度大小；

(3)两木块碰撞后瞬间，木块A的速度大小．

【答案】(1) 1.5m/s (2) 2.0m/s (3) 0.80m/s

【解析】

【详解】

(1)木块离开桌面后均做平抛运动，设木块B离开桌面时的速度大小为2v，在空中飞行的时间为t′．根据平抛运动规律有：212hgt，2svt

解得：21.5m/s2gvsh

(2)木块A在桌面上受到滑动摩擦力作用做匀减速运动，根据牛顿第二定律，木块A的加速度：

22.5m/sMgaM

设两木块碰撞前A的速度大小为v，根据运动学公式，得

02.0m/svvat

(3)设两木块碰撞后木块A的速度大小为1v，根据动量守恒定律有：

2MvMvmv1 解得：210.80m/sMvmvvM.

3．滑雪者为什么能在软绵绵的雪地中高速奔驰呢？其原因是白雪内有很多小孔，小孔内充满空气．当滑雪板压在雪地时会把雪内的空气逼出来，在滑雪板与雪地间形成一个暂时的“气垫”，从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦．然而当滑雪板对雪地速度较小时，与雪地接触时间超过某一值就会陷下去，使得它们间的摩擦力增大．假设滑雪者的速度超过4 m/s时，滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由μ1＝0.25变为μ2＝0.125．一滑雪者从倾角为θ＝37°的坡顶A由静止开始自由下滑，滑至坡底B(B处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平雪地，最后停在C处，如图所示．不计空气阻力，坡长为l＝26 m，g取10 m/s2，sin

37°＝0.6，cos 37°＝0.8．求：

(1)滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化经历的时间；

(2)滑雪者到达B处的速度；

(3)滑雪者在水平雪地上运动的最大距离．

【答案】1s 99.2m

【解析】

【分析】

由牛顿第二定律分别求出动摩擦因数恒变化前后的加速度，再由运动学知识可求解速度、位移和时间．

【详解】

(1)由牛顿第二定律得滑雪者在斜坡的加速度：a1==4m/s2

解得滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间：t==1s

(2)由静止到动摩擦因素发生变化的位移：x1=a1t2=2m

动摩擦因数变化后，由牛顿第二定律得加速度：a2==5m/s2

由vB2-v2=2a2(L-x1)

解得滑雪者到达B处时的速度：vB=16m/s

(3)设滑雪者速度由vB=16m/s减速到v1=4m/s期间运动的位移为x3，则由动能定理有：

；解得x3=96m

速度由v1=4m/s减速到零期间运动的位移为x4，则由动能定理有：

；解得 x4=3.2m

所以滑雪者在水平雪地上运动的最大距离为x=x3+x4=96+ 3.2=99.2m

4．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a1；

(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）22/ms （2）9000N（3）6026N

【解析】

【分析】

（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＝2a1x1，

得加速度a1＝2 m/s2

(2)由匀减速直线运动公式得：0－v2＝－2a2x3

解得a2＝2 m/s2

F阻＝Ma2＝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＝ma1

F＝221mgma

得F＝6026 N.

5．如图甲所示，质量为m=2kg的物体置于倾角为θ=37°的足够长的固定斜面上，t=0时刻对物体施以平行于斜面向上的拉力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μ

(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)μ=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 μ．根据v-t图象面积求解位移.

【详解】

（1）由图象可知，物体向上匀减速时加速度大小为：2210510/10.5ams

此过程有：mgsinθ+μmgcosθ=ma2

代入数据解得：μ=0.5

（2）由图象可知，物体向上匀加速时加速度大小为：a1=210/0.5ms=20m/s2

此过程有：F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1

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＝12×10×1.5＝7.5m

【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．

6．现有甲、乙两汽车正沿同一平直马路同向匀速行驶，甲车在前，乙车在后，它们行驶的速度均为10m/s．当两车快要到一十字路口时，甲车司机看到绿灯已转换成了黄灯，于是紧急刹车（反应时间忽略不计），乙车司机为了避免与甲车相撞也紧急刹车，但乙车司机反应较慢（反应时间为0.5s）．已知甲车紧急刹车时制动力为车重的0.4倍，乙车紧急刹车时制动力为车重的0.5倍，g取10m/s2．

（1）若甲车司机看到黄灯时车头距警戒线15m，他采取上述措施能否避免闯警戒线？

（2）为保证两车在紧急刹车过程中不相撞，甲、乙两车行驶过程中至少应保持多大距离？

【答案】（1）见解析（2）2.5m 【解析】

【分析】

（1）根据甲车刹车时的制动力求出加速度，再根据位移时间关系求出刹车时的位移，从而比较判定能否避免闯红灯；

（2）根据追及相遇条件，由位移关系分析安全距离的大小．

【详解】

（1）甲车紧急刹车的加速度为210.44/agms

甲车停下来所需时间0112.5vtsa

甲滑行距离 20112.52vxma

由于12.5 m＜15 m，所以甲车能避免闯红灯；

（2）乙车紧急刹车的加速度大小为：220.55/agms

设甲、乙两车行驶过程中至少应保持距离0x，在乙车刹车2t时刻两车速度相等，

0120022()vattvat

解得22.0ts

此过程中乙的位移： 220002121152xvtvtatm

甲的位移：210021021()()12.52xvttattm

所以两车安全距离至少为：0122.5xxxm

【点睛】

解决本题的关键利用牛顿第二定律求出加速度，再根据运动学公式进行求解．注意速度大者减速追速度小者，判断能否撞上，应判断速度相等时能否撞上，不能根据两者停下来后比较两者的位移去判断．

7．如图是利用传送带装运煤块的示意图.其中，传送带的从动轮与主动轮圆心之间的距离为3sm，传送带与水平方向间的夹角37o，煤块与传送带间的动摩擦因数0.8，传送带的主动轮和从动轮半径相等，主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖直高度1.8Hm，与运煤车车箱中心的水平距离0.6.xm现在传送带底端由静止释放一煤块(可视为质点).煤块恰好在轮的最高点水平抛出并落在车箱中心，取210/gms，sin370.6o，cos370.8o，求：