最新高考物理牛顿运动定律试题类型及其解题技巧.docx

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1、最新高考物理牛顿运动定律试题类型及其解题技巧最新高考物理牛顿运动定律试题类型及其解题技巧一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1如图甲所示，质量为m的A放在足够高的平台上，平台外表光滑质量也为m的物块B放在水平地面上，物块B与劲度系数为k的轻质弹簧相连，弹簧与物块A用绕过定滑轮的轻绳相连，轻绳恰好绷紧现给物块A施加水平向右的拉力F未知，使物块A做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为a，重力加速度为,gAB、均可视为质点1当物块B恰好要离开地面时，拉力F的大小及物块A的速度大小分别为多少；2若将物块A换成物块C，拉力F的方向与水平方向成037=角，如图乙所示，开场时轻绳也恰好要绷紧，要使物块B离开

2、地面前，物块C一直以大小为a的加速度做匀加速度运动，则物块C的质量应知足什么条件？0sin370.6,cos370.8=【答案】12;amgFmamgvk=+=2343Cmgmga-【解析】【分析】【详解】1当物块B恰好要离开地面时，设弹簧的伸长量为x，物块A的速度大小为v，对物块B受力分析有mgkx=，得：mgxk=根据22vax=解得：22amgvaxk=对物体A:FTma-=;对物体B:T=mg，解得F=ma+mg；2设某时刻弹簧的伸长量为x对物体C，水平方向:1cosCFTma-=，其中1Tkxmg=；竖直方向：sinCFmg；联立解得343Cmgmga-2某研究性学习小组利用图a所示

3、的实验装置探究物块在恒力F作用下加速度与斜面倾角上一页下一页的关系。已知木板OA可绕轴O在竖直平面内转动，板足够长，板面摩擦可忽略不计。某次实验中，质量m=0.1kg的物块在平行于板面向上、F=0.6N的恒力作用下，得到加速度a与斜面倾角的关系图线，如图b所示，已知图中a0为图线与纵轴交点，1为图线与横轴交点。重力加速度g取10m/s2求：1a0多大？倾角1多大？2当倾角为30时，物块在力F作用下由O点从静止开场运动，2s后撤去，求物块沿斜面运动的最大距离？【答案】16m/s2，37；22.4m。【解析】【详解】1由图象可知，=0，木板水平放置，此时物块的加速度为a0由牛顿第二定律：F合=F=

4、ma0解得a0=6m/s2由图象可知木板倾角为1时，物块的加速度a=0即：F=mgsin1解得1=372当木板倾角为=30o时，对物块由牛顿第二定律得：F-mgsin=ma1解得a1=1m/s2设木块2s末速度为v1，由v1=a1t得v1=2m/s2s内物块位移s1=12a1t2=2m撤去F后，物块沿斜面向上做匀减速运动。设加速度为a2，对物块由牛顿第二定律得：mgsin=ma2a2=gsin30=5m/s2撤去F后，物块继续向上运动的位移为21220.4m2vsa=则物块沿斜面运动的最大距离s=s1+s2=2.4m3如下图，在风洞实验室里，粗糙细杆与竖直光滑圆轨AB相切于A点，B为圆弧轨道的

5、最高点，圆弧轨道半径R=1m，细杆与水平面之间的夹角=37一个m=2kg的小球穿在细杆上，小球与细杆间动摩擦因数=0.3小球从静止开场沿杆向上运动，2s后小球恰好到达A点，此后沿圆弧轨道运动，全经过风对小球的作用力方向水平向右，大小恒定为上一页下一页40N已知g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8求： (1)小球在A点时的速度大小；(2)小球运动到B点时对轨道作用力的大小及方向【答案】(1)8m/s(2)12N【解析】【详解】(1)对细杆上运动时的小球受力分析，据牛顿第二定律可得：cossin(sincos)FmgFmgma-+=代入数据得：24m/sa=小球在A点时的速度8

6、m/sAvat=(2)小球沿竖直圆轨道从A到B的经过，应用动能定理得：2211sin37(1cos37)22BAFRmgRmvmv-?-+?=-解得：2m/sBv=小球在B点时，对小球受力分析，设轨道对球的力竖直向上，由牛顿第二定律知：2NBvmgFmR-=解得：FN=12N，轨道对球的力竖直向上由牛顿第三定律得：小球在最高点B对轨道的作用力大小为12N，方向竖直向下4某种弹射装置的示意图如下图，光滑的水平导轨MN右端N处于倾斜传送带理想连接，传送带长度L=15.0m，皮带以恒定速率v=5m/s顺时针转动，三个质量均为m=1.0kg的滑块A、B、C置于水平导轨上，B、C之间有一段轻弹簧恰好处于

7、原长，滑块B与轻弹簧连接，C未连接弹簧，B、C处于静止状态且离N点足够远，现让滑块A以初速度v0=6m/s沿B、C连线方向向B运动，A与B碰撞后粘合在一起碰撞时间极短，滑块C脱离弹簧后滑上倾角=37的传送带，并从顶端沿传送带方向滑出斜抛落至地面上，已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数=0.8，重力加速度g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8上一页下一页1滑块A、B碰撞时损失的机械能；2滑块C在传送带上因摩擦产生的热量Q；3若每次实验开场时滑块A的初速度v0大小不一样，要使滑块C滑离传送带后总能落至地面上的同一位置，则v0的取值范围是什么？结果可用根号表示【答案】(1)9JE?=

8、(2)8JQ=03313m/s397m/s22v【解析】试题分析：1A、B碰撞经过水平方向的动量守恒，由此求出二者的共同速度；由功能关系即可求出损失的机械能；2A、B碰撞后与C作用的经过中ABC组成的系统动量守恒，应用动量守恒定律与能量守恒定律能够求出C与AB分开后的速度，C在传送带上做匀加速直线运动，由牛顿第二定律求出加速度，然后应用匀变速直线运动规律求出C相对于传送带运动时的相对位移，由功能关系即可求出摩擦产生的热量3应用动量守恒定律、能量守恒定律与运动学公式能够求出滑块A的最大速度和最小速度1A与B位于光滑的水平面上，系统在水平方向的动量守恒，设A与B碰撞后共同速度为1v，选取向右为正方

9、向，对A、B有：012mvmv=碰撞时损失机械能()220201222Emvmv?=-解得：9EJ?=2设A、B碰撞后，弹簧第一次恢复原长时AB的速度为Bv，C的速度为Cv由动量守恒得：122BCmvmvmv=+由机械能守恒得：()()222111122222BCmvmvmv=+解得：4/cvms=C以cv滑上传送带，假设匀加速的直线运动位移为x时与传送带共速由牛顿第二定律得：210.4/agcosgsinms=-=由速度位移公式得：2212Cvvax-=联立解得：x=11.25mL加速运动的时间为t，有：12.5Cvvtsa-=所以相对位移xvtx?=-代入数据得：1.25xm?=上一页下一

10、页摩擦生热8QmgcosxJ=?=3设A的最大速度为maxv，滑块C与弹簧分离时C的速度为1cv，AB的速度为1Bv，则C在传送带上一直做加速度为2a的匀减速直线运动直到P点与传送带共速则有：22212cvvaL-=根据牛顿第二定律得：2212.4/agsingcosms=-=-联立解得：1397/cvms=设A的最小速度为minv，滑块C与弹簧分离时C的速度为2Cv，AB的速度为1Bv，则C在传送带上一直做加速度为1a的匀加速直线运动直到P点与传送带共速则有：22112cvvaL-=解得：213/cvms=对A、B、C和弹簧组成的系统从AB碰撞后到弹簧第一次恢复原长的经过中系统动量守恒，则有

11、：112maxBCmvmvmc=+由机械能守恒得：()()22211111122222BCmvmvmv=+解得：133397/22maxcvvms=同理得：313/2minvms=所以03313/397/22msvms5如图，光滑固定斜面上有一楔形物体A。A的上外表水平，A上放置一物块B。已知斜面足够长、倾角为，A的质量为M，B的质量为m，A、B间动摩擦因数为()，最大静擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现对A施加一水平推力。求：1物体A、B保持静止时，水平推力的大小F1；2水平推力大小为F2时，物体A、B一起沿斜面向上运动，运动距离x后撒去推力，A、B一起沿斜面上滑，整个经过中物体上滑的最

12、大距离L；3为使A、B在推力作用下能一起沿斜面上滑，推力F应知足的条件。【答案】123上一页下一页【解析】【分析】先以AB组成的整体为研究的对象，得出共同的加速度，然后以B为研究的对象，结合牛顿第二定律和运动学公式联合求解，知道加速度是联络力学和运动学的桥梁。【详解】(1)A和B整体处于平衡状态，则解得：；(2)A和B整体上滑经过由动能定理有解得：；(3)A和B间恰好不滑动时，设推力为F0，上滑的加速度为a，A对B的弹力为N对A和B整体有对B有：解得：则为使A、B在推力作用下能一起沿斜面上滑，推力应知足的条件6如下图，在足够大的光滑水平桌面上，有一个质量为102kg的小球，静止在该水平桌面内建

13、立的直角坐标系xOy的坐标原点O现忽然沿x轴正方向对小球施加大小为2102N的外力F0，使小球从静止开场运动，在第1s末所加外力F0大小不变，方向忽然变为沿y轴正方向，在第2s后，所加外力又变为另一个不同的恒力F求： (1)在第1末，小球的速率；(2)在第2s末，小球的位移；(3)要使小球在第3s末的速度变为零所加的恒力F(保留两位有效数字)【答案】12m/s210m32.810-2N【解析】【分析】【详解】上一页下一页1根据牛顿第二定律F0=ma在第1s末，根据速度时间关系v1=at解得：v1=2m/s；2在第1s末，根据位移时间关系x1=212at在第2s内，小球从x轴正方向开场做类平抛运

14、动：在x方向：x2=v1t在y方向：2212yat=位移：联立解得，设位移与X轴正方向的夹角为，sin=103在第2s末，沿x轴正方向速度仍为v1=2m/s在y方向分速度为v2=at=2m/s，此时速度与x轴正方向的夹角为45所加恒力一定与速度方向相反，小球沿x轴方向加速度1xvat=沿y轴方向加速度2yvat=小球的加速度a=根据牛顿第二定律F=ma联立解得F=2.810-2N【点睛】1根据牛顿第二定律和速度时间关系联立求解；2第2s内，小球从x轴正方向开场做类平抛运动，分别求出x方向和y方向的位移，根据勾股定理求解小球的位移；3分别根据x方向和y方向求出小球的加速度，根据勾股定理求解小球总

15、的加速度，根据牛顿第二定律求小球遭到的力7如图，在竖直平面内有一个半径为R的光滑圆弧轨道，半径OA竖直、OC水平，一个质量为m的小球自C点的正上方P点由静止开场自由下落，从C点沿切线进入轨道，小球沿轨道到达最高点A时恰好对轨道没有压力重力加速度为g，不计一切摩擦和阻力求：上一页下一页1小球到达轨道最高点A时的速度大小；2小球到达轨道最低点B时对轨道的压力大小【答案】1AvgR=26mg【解析】试题分析：1设小球在A点速度大小为Av，小球到达A点由重力提供向心力得：2AvmgmR=2分可得：AvgR=2分设小球在B点速度大小为Bv，从B到A由机械能守恒得：2211(2)22BAmvmvmgR=+

16、?2分在B点由牛顿第二定律可得：2BvFmgmR-=2分由计算可得：6Fmg=1分在B点，小球对轨道的压力为F，由牛顿第三定律可得：6FFmg=1分考点：考察了机械能守恒定律，圆周运动，牛顿运动定律8如下图为四旋翼无人机，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，无人机上升经过中最大速度为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10ms2求： (1)无人机以最大升力起飞的加速度；(2)无人机在竖直上升经过中所受阻力Ff的大小；(3)无人

17、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】122/ms24fN=36.5s上一页下一页【解析】1根据题意可得26/02/3vmsamsts?-=?2由牛顿第二定律Ffmgma-=得4fN=3竖直向上加速阶段21112xat=，19xm=匀速阶段123.5hxtsv-=故126.5ttts=+=9如下图，固定的凹槽水平外表光滑，其内放置U形滑板N，滑板两端为半径R=045m的1/4圆弧面A和D分别是圆弧的端点，BC段外表粗糙，其余段外表光滑小滑块P1和P2的质量均为m滑板的质量M=4m，P1和P2与BC面的动摩擦因数分别为1=010和2=020，最大静摩擦力近似等于滑动摩

18、擦力开场时滑板紧靠槽的左端，P2静止在粗糙面的B点，P1以v0=40m/s的初速度从A点沿弧面自由滑下，与P2发生弹性碰撞后，P1处在粗糙面B点上当P2滑到C点时，滑板恰好与槽的右端碰撞并与槽牢固粘连，P2继续运动，到达D点时速度为零P1与P2视为质点，取g=10m/s2问：1P1和P2碰撞后霎时P1、P2的速度分别为多大？2P2在BC段向右滑动时，滑板的加速度为多大？3N、P1和P2最终静止后，P1与P2间的距离为多少？【答案】110v=、25m/sv=2220.4m/sa=3S=147m【解析】试题分析：1P1滑到最低点速度为v1，由机械能守恒定律有：22020122mvmgRmv+=解得

19、：v1=5m/sP1、P2碰撞，知足动量守恒，机械能守恒定律，设碰后速度分别为1v、2v则由动量守恒和机械能守恒可得：112mvmvmv=+222112111222mvmvmv=+解得：10v=、25m/sv=2P2向右滑动时，假设P1保持不动，对P2有：f2=2mg=2m向左设P1、M的加速度为a2；对P1、M有：f=m+Ma22220.4m/s5fmamMm=+上一页下一页此时对P1有：f1=ma2=04mfm=10m，所以假设成立故滑块的加速度为04m/s2；3P2滑到C点速度为2v，由2212mgRmv=得23m/sv=P1、P2碰撞到P2滑到C点时，设P1、M速度为v，由动量守恒定律

20、得：22()mvmMvmv=+解得：v=040m/s对P1、P2、M为系统：222211()22fLmvmMv=+代入数值得：L=38m滑板碰后，P1向右滑行距离：2110.08m2vsa=P2向左滑行距离：22222.25m2vsa=所以P1、P2静止后距离：S=L-S1-S2=147m考点：考察动量守恒定律；匀变速直线运动的速度与位移的关系；牛顿第二定律；机械能守恒定律【名师点睛】此题为动量守恒定律及能量关系结合的综合题目，难度较大；要求学生能正确分析经过，并能灵敏应用功能关系；合理地选择研究对象及经过；对学生要求较高10如下图，质量为M=8kg的小车停放在光滑水平面上，在小车右端施加一水

21、平恒力F，当小车向右运动速度达到时，在小车的右端轻轻放置一质量m=2kg的小物块，经过t1=2s的时间，小物块与小车保持相对静止。已知小物块与小车间的动摩擦因数0.2，假设小车足够长，g取10ms2，求： (1)水平恒力F的大小；(2)从小物块放到车上开场经过t=4s小物块相对地面的位移；(3)整个经过中摩擦产生的热量。【答案】18N213.6m312J【解析】试题分析：1设小物块与小车保持相对静止时的速度为v，对于小物块，在t1=2s时间内，做匀加速运动，则有：对于小车做匀加速运动，则有：联立以上各式，解得：F=8N上一页下一页当前位置：文档视界最新高考物理牛顿运动定律试题类型及其解题技巧最新高考物理牛顿运动定律试题类型及其解题技巧