高考物理牛顿运动定律真题汇编含答案doc.docx
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高考物理牛顿运动定律真题汇编含答案doc
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．如图，有一水平传送带以8m/s的速度匀速运动，现将一小物块（可视为质点）轻轻放
在传送带的左端上，若物体与传送带间的动摩擦因数为0.4，已知传送带左、右端间的距离
为4m，g取10m/s2．求：
（1）刚放上传送带时物块的加速度；
（2）传送带将该物体传送到传送带的右端所需时间．
【答案】
（1）a
g4m/s2
（2）t1s
【解析】
【分析】
先分析物体的运动情况：
物体水平方向先受到滑动摩擦力，做匀加速直线运动；若传送带足够长，当物体速度与传送带相同时，物体做匀速直线运动．根据牛顿第二定律求出匀加速运动的加速度，由运动学公式求出物体速度与传送带相同时所经历的时间和位移，判断以后物体做什么运动，若匀速直线运动，再由位移公式求出时间．
【详解】
（1）物块置于传动带左端时，先做加速直线运动，受力分析，由牛顿第二定律得：
mgma
代入数据得：
ag4m/s2
（2）设物体加速到与传送带共速时运动的位移为s0
根据运动学公式可得：
2as0v2
运动的位移：
v
2
s0
84m
2a
则物块从传送带左端到右端全程做匀加速直线运动，设经历时间为t，则有
l1at2
2
解得t1s
【点睛】
物体在传送带运动问题，关键是分析物体的受力情况，来确定物体的运动情况，有利于培养学生分析问题和解决问题的能力．
2．四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=36
N，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
（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，无人机突然失去升力而
h；
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．为保证安全着地（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t1．
【答案】
（1）75m
（2）40m/s（3）55s
3
【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
代入数据解得h=75m．
（2）下落过程中mg﹣f=ma1
代入数据解得
落地时速度v2=2a1H，
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
设恢复升力时的速度为vm，则有
由vm=a1t1
代入数据解得．
3．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）a11m
s
2,a2
0.5m2；
（2）30J
s
【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
fA，
水平运动，则竖直方向平衡：
NAmg，fA
NA；解得：
fAmg——①
A滑块在绸带上水平向右滑动，
0时刻的加速度为
a1，
由牛顿第二定律得：
FfA
mAa1——②
B滑块和绸带一起向左滑动，0时刻的加速度为a2
由牛顿第二定律得：
F
fB
mBa2——③；
联立①②③解得：
a11m/s2
，a2
0.5m/s2
；
（2）A滑块经t滑离绸带，此时A、B滑块发生的位移分别为
x1和x2
x1
x2
L
2
x1
1a1t2
2
x
1at2
2
2
2
代入数据解得：
x1
2m
，x2
1m
，t2s
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：
Q
fAx1x2
代入数据解得：
Q
30J
．
4．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
4m/s
时，滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由
μ
2
1
＝0.25变为μ＝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＝26m，g取10m/s2，sin
37°＝0.6，cos37＝°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
1
=4m/s
2
：
a=
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：
1
1
2
=2m
x=at
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
5．如图，竖直墙面粗糙，其上有质量分别为
mA=1kg、mB=0.5kg的两个小滑块A和B，A
在B的正上方，A、B相距h=2.25m，A始终受一大小
F1=l0N、方向垂直于墙面的水平力
作用，B始终受一方向竖直向上的恒力
F2作用．同时由静止释放
A和B，经时间t=0.5s，
A、B恰相遇．已知A、B与墙面间的动摩擦因数均为
μ=0.2，重力加速度大小g=10
m/s2．求：
（1）滑块A的加速度大小
aA；
（2）相遇前瞬间，恒力F2
的功率P．
【答案】
（1）aA8m/s2；
（2）P50W
【解析】
【详解】
（1）A、B受力如图所示：
A、B分别向下、向上做匀加速直线运动，对A：
水平方向：
FNF1
竖直方向：
mAgfmAaA
且：
fFN
联立以上各式并代入数据解得：
aA8m/s2
（2）对A由位移公式得：
xA
1
aAt
2
2
对B由位移公式得：
xB
1
aBt
2
2
由位移关系得：
xBhxA
由速度公式得
B的速度：
vB
aBt
对B由牛顿第二定律得：
F2
mBg
mBaB
恒力F2的功率：
PF2vB
联立解得：
P＝50W
6．如图所示，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
的最高点，圆弧轨道半径R=1m，细杆与水平面之间的夹角
θ=37°．一个m=2kg的小球穿
在细杆上，小球与细杆间动摩擦因数μ=0.3．小球从静止开始沿杆向上运动
，2s后小球刚
好到达A点，此后沿圆弧轨道运动，全过程风对小球的作用力方向水平向右
，大小恒定为
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：
Fcosmgsin
（Fsin
mgcos）ma
代入数据得：
a
4m/s2
小球在A点时的速度vAat
8m/s
（2）小球沿竖直圆轨道从A到B的过程，应用动能定理得：
FRsin37
mgR（1cos37）
1mvB2
1mvA2
2
2
解得：
vB
2m/s
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：
vB2
mgFNm
R
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．
7．如图所示，传送带水平部分
xab=0.2m，斜面部分xbc=5.5m，bc与水平方向夹角α=37°，
一个小物体A与传送带间的动摩擦因数
μ=0.25，传送带沿图示方向以速率
v=3m/s运动，
若把物体A轻放到a处，它将被传送带送到
c点，且物体A不脱离传送带，经b点时速率
不变．（取g=10m/s2，sin37=0°.6）求：
（1）物块从a运动到b的时间；
（2）物块从b运动到c的时间．【答案】
（1）0.4s；
（2）1.25s．
【解析】
【分析】
根据牛顿第二定律求出在ab段做匀加速直线运动的加速度，结合运动学公式求出a到b的
运动时间．到达b点的速度小于传送带的速度，根据牛顿第二定律求出在bc段匀加速运动
的加速度，求出速度相等经历的时间，以及位移的大小，根据牛顿第二定律求出速度相等
后的加速度，结合位移时间公式求出速度相等后匀加速运动的时间，从而得出b到c的时
间．
【详解】
（1）物体A轻放在a处瞬间，受力分析由牛顿第二定律得：
mgma1
解得：
a12.5m/s2
A与皮带共速需要发生位移：
x共
v2
9m
1.8m0.2m
2a1
5
故根据运动学公式，物体
A从a运动到b：
xab
1
a1t12
2
代入数据解得：
t10.4s
（2）到达b点的速度：
vba1t11m/s3m/s
由牛顿第二定律得：
mgsin37f2ma2
N2mgcos37且f2N2
代入数据解得：
a28m/s2
物块在斜面上与传送带共速的位移是：
s共
代入数据解得：
v2vb2
2a2
s共0.5m5.5m
时间为：
t2
vvb
3
1s
0.25s
a2
8
因为gsin37
6m/s2＞gcos37
2m/s2，物块继续加速下滑
由牛顿第二定律得：
mgsin37
f2
ma3
N2
mgcos37
，且f2N2
代入数据解得：
a3
4m/s2
设从共速到下滑至
c的时间为t3，由xbc
s共
vt3
1a3t32，得：
2
t3
1s
综上，物块从b运动到c的时间为：
t2
t3
1.25s
8．5s后系统动量守恒，最终达到相同速度v′，则mv1Mv2mMv
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a1，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：
mgma1
对木板：
FmgMa2
由运动公式：
vv0a2t1
va1t1
解得：
t1
1sv
2m/s
3
3
此过程中物块相对木板前进的距离：
解得s=0.5m；
s
v0
vt1
vt1
2
2
t1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a1，对木板：
F-mgMa3
由运动公式：
vt2
1a1t22
vt2
1a3t22
s
2
2
3
s
解得t2
3
故经过时间t
t1
3
1
t2
0.91s物块滑落.
3
9．水平面上固定着倾角θ=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。
已知重力加速度大小
g=10m/s2，sin37°=0.6，
co37°=0.8，求
（1）A与斜面之间的动摩擦因数
μ；
1
（2）B与斜面之间的动摩擦因数
μ。
2
【答案】
（1）
（
）
（2）
（
）
【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：
由牛顿第二定律得：
解得：
；
（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：
解得：
。
10．如图所示，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10m／s2，求：
（1）水平恒力F的大小；
（2）从小物块放到车上开始经过t=4s小物块相对地面的位移；
（3）整个过程中摩擦产生的热量。
【答案】
（1）8N
（2）13.6m（3）12J
【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"
（2）对于小物块，在开始t1=2s时间内运动的位移为：
此后小物块仍做匀加速运动，加速度大小为，则有
x=x1+x2
联立以上各式，解得：
x=13.6m
（3）整个过程中只有前2s物块与小车有相对位移
小车位移：
相对位移：
解得：
Q=12J
考点：
牛顿第二定律的综合应用.
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