高中物理牛顿运动定律试题(有答案和解析)含解析

高中物理牛顿运动定律试题(有答案和解析)含解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律.如下图,质量M=0.4kg的长木板静止在光滑水平面上,其右侧与固定竖直挡板问的距离L=0.5m,某时刻另一质量m=0.1kg的小滑块(可视为质点)以vo=2m/s的速度向右滑上长木板,一段时间后长木板与竖直挡板发生碰撞,碰撞过程无机械能损失.小滑块与长木板间的动摩擦因数科=02,重力加速度g=10m/s2,小滑块始终未脱离长木板.求：mh»H1J丁一—_……I(1)自小滑块刚滑上长木板开始,经多长时间长木板与竖直挡板相碰；(2)长木板碰撞竖直挡板后,小滑块和长木板相对静止时,小滑块距长木板左端的距离.【答案】(1)1.65m(2)0.928m【解析】【详解】m巩-(m+M)vi解：(1)小滑块刚滑上长木板后,小滑块和长木板水平方向动量守恒:解得：对长木板：得长木板的加速度：自小滑块刚滑上长木板至两者达相同速度：解得：,1长木板位移：解得：两者达相同速度时长木板还没有碰竖直挡板L-x=vili解得：=mvi-Mvi=(ni+M)vz.?=0928mt=ti+ta=1.655(2)长木板碰竖直挡板后,小滑块和长木板水平方向动量守恒:TOC\o"1-5"\h\z最终两者的共同速度：：I111pmgs=品--(m+M)壮小滑块和长木板相对静止时,小滑块距长木板左端的距离：.利用弹簧弹射和传送带可以将工件运送至高处.如下图,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vo=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,均为科=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：弹簧压缩至A点时的弹性势能；工件沿传送带由B点上滑到C点所用的时间；(1)由能量守恒定律得,弹簧的最大弹性势能为: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Ep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ai,由牛顿第二定律得:mgsin37mgcos37解得：a1=10m/s2mai工件与传送带共速需要时间为:Vovt1ai解得：ti=0.4s工件滑行位移大小为:2Vo2al12mgxsin37mgxcos37—mv02解得：x12.4mLa2,那么由于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有:mgsin37mgcos37ma2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,那么运动时间为:t2va2解得：t2=2s工件滑行位移大小为:nnn3?；n2n1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=ti+t2=2.4s(3)第一阶段：工件滑行位移为：xi=2.4m.'传送甲位移x1vt11.6m,相对位移为：Vx10.8m.摩擦生热为：QimgVxicos37解得：Qi=3.2J第二阶段：工件滑行位移为：x2=4m,,传送甲位移为：x2vt28m相对位移为：x24m摩擦生热为：Q2mgx2cos37解得：Q2=i6J总热量为：Q=I9.2J..如下图,质量M2kg的木板静止在光滑水平地面上,一质量mikg的滑块(可视为质点)以vo3m/s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外表滑落.滑块与木板之间动摩擦因数为0.2,重力加速度gi0m/s2,求：—►为(I)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】(i)im/s(2)0.25m(3)i.75m【解析】【详解】(i)滑块与小车动量守恒mvo(mM)v可得vim/si2(2)木板静止后,滑块匀减速运动,根据动能te理有：mgs0—mv2解得s0.25mTOC\o"1-5"\h\zHYPERLINK\l"bookmark31"\o"CurrentDocument"ioio(3)从滑块滑上木板到共速时,由能重寸恒得：一mv0—(mM)vmgsiHYPERLINK\l"bookmark29"\o"CurrentDocument"22故木板的长度Ls&1.75m4.如下图,足够长的木板与水平地面间的夹角.可以调节,当木板与水平地面间的夹角为37.时,一小物块(可视为质点)恰好能沿着木板匀速下滑.假设让该物块以大小vo=10m/s的初速度从木板的底端沿木板上滑,随着.的改变,物块沿木板滑行的距离x将发(2)当.满足什么条件时,物块沿木板向上滑行的距离最小,并求出该最小距离^【答案】⑴0.75(2)4m【解析】【详解】(1)当.=37时,设物块的质量为m,物块所受木板的支持力大小为Fn,对物块受力分析,有：mgsin37=INFn-mgcos37=0解得：尸0.75(2)设物块的加速度大小为a,那么有：mgsin.+mcos0=ma设物块的位移为x,那么有：V02=2ax2…Vo解得：x2gsincos令tana=(i,可知当a+0=90°,即(=53°时x最小最小距离为：xmin=4m.四旋翼无人机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=2kg的无人机,其动力系统所能提供的最大升力F=36N,运动过程中所受空气阻力大小恒为f=4N.(g取10m/s2)(1)无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞.求在t=5s时离地面的高度h;(2)当无人机悬停在距离地面高度H=100m处,由于动力设备故障,无人机忽然失去升力而m222=t增大0.1.假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等？现给木块施加随时间的水平拉力F=3t(N),重力加速度大小g=10m/s2坠落.求无人机坠落到地面时的速度v;(3)接(2)问,无人机坠落过程中,在遥控设备的干预下,动力设备重新启动提供向上最大升力.为保证平安着地(到达地面时速度为零),求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间ti.【答案】(1)75m(2)40m/s(3)5遍s3【解析】【分析】【详解】(1)由牛顿第二定律F-mg-f=ma代入数据解得a=6m/s2上升高度gjat〞代入数据解得h=75m.(2)下落过程中mg-f=mai代入数据解得-।‘落地时速度v2=2aiH,代入数据解得v=40m/s(3)恢复升力后向下减速运动过程F-mg+f=ma2代入数据解得-'-L,l'22设恢复升力时的速度为Vm,那么有40病,由Vm=aitl5赤代入数据解得.如图1所示,在水平面上有一质量为mi=1kg的足够长的木板,其上叠放一质量为=2kg的木块,木块和木板之间的动摩擦因数图=0.3,木板与地面间的动摩擦因数(1)求木块和木板保持相对静止的时间tl;(2)t=10s时,两物体的加速度各为多大；(3)在如图2画出木块的加速度随时间变化的图象(取水平拉力F的方向为正方向,只要求画图,不要求写出理由及演算过程)【答案】(1)木块和木板保持相对静止的时间是4s；(2)t=10s时,两物体的加速度各为3m/s2,12m/s2；【详解】(1)当F<22.(mi+m2)g=3N时,木块和木板都没有拉动,处于静止状态,当木块和木板一起运动时,对mi：fmax—戌(mi+m2)g=miamax,fmax=pim2g解得：amax=3m/S2对整体有：Fmax-5(mi+m2)g=(mi+m2)amax解得：Fmax=12N由Fmax=3t得：t=4s(2)t=10s时,两物体已相对运动,那么有：对mi：国m2g—旧(mi+m2)g=miai解得：ai=3m/s2对m2：F—pim2g=m2a2F=3t=30N解得：a2=i2m/s2(3)图象过(i、0),(4.3),(i0、i2)图象如下图.7.我国科技已经开启人工智能〞时代,入工智能〞已经走进千家万户.某天,东东呼叫了外卖,外卖小哥把货物送到他家阳台正下方的平地上,东东操控小型无人机带动货物,由静止开始竖直向上做匀加速直线运动,一段时间后,货物又匀速上升53s,最后再匀减速1s恰好到达他家阳台且速度为零.货物上升过程中,遥控器上显示无人机在加速、匀速、减速过程中对货物的作用力Fi、F2和F3大小分别为20.8N、20.4N和18.4N,货物受到的阻力恒为其重力的0.02倍.g取10m/s2.计算：(1)货物的质量m；(2)货物上升过程中的最大动能日m及东东家阳台距地面的高度h.2【答案】(1)m=2kg(2)Ekm-mv1Jh=56m2【解析】【分析】【详解】(1)在货物匀速上升的过程中由平衡条件得F2=mg+f其中f=0.02mg解得m=2kg(2)设整个过程中的最大速度为v,在货物匀减速运动阶段由牛顿运动定律得mg+f-F3=ma3由运动学公式得0=va3t3解得v1ms最大动能Ekm1mv21J—,一1减速阶段的位移x3vt30.5m2匀速阶段的位移x2vt253m2加速阶段,由牛顿运动th律得F1-mg-f=ma1,由运动学公式得2a〔xv,解得x1=2.5m阳台距地面的高度hx1x2x356m5s后系统动量守恒,最终到达相同速度v；那么m%Mv?mMv解得v'=0.6m/s即物块和木板最终以0.6m/s的速度匀速运动.(3)物块先相对木板向右运动,此过程中物块的加速度为31,木板的加速度为a2,经t1时间物块和木板具有相同的速度v','对物块受力分析：mgma对木板：FmgMa2由运动公式：vv0a2tlva1tl2m/s3此过程中物块相对木板前进的距离:Vov,Ys11tiHYPERLINK\l"bookmark9"\o"CurrentDocument"22解得s=0.5m；解得：titi后物块相对木板向左运动,这再经t2时间滑落,此过程中板的加速度a3,物块的加速度仍为ai,对木板：F-mgMa31,2,由运动公式：vt2a1t2vt22解得t2mS3故经过时间tt1t2亘」0.91s物块滑落.39.水平面上固定着倾角.二37的斜面,将质量m=lkg的物块A从斜面上无初速度释放,其加速度a=3m/s2.经过一段时间,物块A与静止在斜面上的质量M=2kg的物块B发生完全非弹性碰撞,之后一起沿斜面匀速下滑.重力加速度大小g=10m/s2,sin37=0.6,TOC\o"1-5"\h\z(1)A与斜面之间的动摩擦因数W;(2)B与斜面之间的动摩擦因数必.I3I15|【答案】(1)(।)(2尸「(门r)【解析】【分析】物块A沿斜面加速下滑,由滑动摩擦力公式和力的平衡条件求解A与斜面之间的动摩擦因数；A、B一起沿斜面下匀速下滑,以整体为研究对象,由滑动摩擦力公式和力的平衡条件求解B与斜面之间的动摩擦因数.【详解】(1)物块A沿斜面加速下滑,由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得：八=WMNi=由牛顿第二定律得：mgs\nO-/i=ma解得：收=0.375；(2)A、B一起沿斜面下匀速下滑,以整体为研究对象,由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得：fa-a酒工心=mgcosOmgs\n(l+MgsinG-fi解得：09375.10.草逐渐成为我们浙江一项新兴娱乐活动.某体验者乘坐滑草车运动过程简化为如图所示,滑草车从A点静止滑下,滑到B点时速度大小不变而方向变为水平,再滑过一段水平草坪后从C点水平抛出,最后落在三角形状的草堆上.斜坡AB与水平面的夹角.=37°,长为XAB=15m,水平草坪BC长为xBc=10m.从A点滑到了B点用时3s.该体验者和滑草车的质量m=60kg,运动过程中看成质点,在斜坡上运动时空气阻力不计.(1)求滑草车和草坪之间的动摩擦因数；(2)体验者滑到水平草坪时,恰好受到与速度方向相反的水平恒定风的作用,风速大小为5m/s,风的阻力大小F与风速v满足经验公式F=1.2v2.求体验者滑到C点时的速度大小；(3)三角形的草堆的最高点D与C点等高,且距离C点6m,其左顶点E位于C点正下方3m处.在某次滑草过程中,体验者和滑草车离开C点时速度大小为7m/s,无风力作用,空气阻力忽略不计,求体验者和滑草车落到草堆时的动能.【答案】(1)以二工；(2)七二吗加s汽4.Sw/j;(3)/=2220J3'3【解析】、上…一L,…口_1八试题分析：(1)根据—彳叫『代入数据解得叼=丁力」/2分32gsin8-小皂cos22曜鼻2分代入数据解得H二！1分(2)在BC阶段运动时尸+卬为g=呐处2分231代入数据解得%二二加,「1分占6又47=2生巧^2分代入数据解得丫匚=,国用..■土±4达加.71分(3)根据题意由口=%=匕CD2tana=2分x=1、2分y二不印.一代入数据解得『二0一5工1分又由动能定理:的彳・mgh二Er2分代入数据解得J=60/1分考点：动能定理.