高中物理牛顿运动定律的应用的技巧及练习题及练习题（含答案）

高中物理牛顿运动定律的应用的技巧及练习题及练习题(含答案)

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用

1．如图所示，质量为2kg的物体在与水平方向成37°角的斜向上的拉力F作用下由静止开始运动．已知力F的大小为5N，物体与地面之间的动摩擦因数μ为0.2，（sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：

(1)物体由静止开始运动后的加速度大小；

(2)8s末物体的瞬时速度大小和8s时间内物体通过的位移大小； (3)若8s末撤掉拉力F，则物体还能前进多远？ 【答案】(1)a=0.3m/s2 (2)x=9.6m (3)x′=1.44m 【解析】

(1)物体的受力情况如图所示：

根据牛顿第二定律，得: Fcos37°-f=ma Fsin37°+FN=mg 又f=μFN

Fcos37o??(mg?Fsin37o)联立得：a=

m代入解得a=0.3m/s2

(2)8s末物体的瞬时速度大小v=at=0.3×8m/s=2.4m/s 8s时间内物体通过的位移大小x?12at?9.6m 2f??mg???g?2.0m/s2 mm(3)8s末撤去力F后，物体做匀减速运动， 根据牛顿第二定律得，物体加速度大小a??v2由v=2a′x′得:x???1.44m

2a?2

【点睛】本题关键是多次根据牛顿第二定律列式求解加速度，然后根据运动学公式列式求解运动学参量．

2．质量为m=0.5 kg、长L=1 m的平板车B静止在光滑水平面上，某时刻质量M=l kg的物体A（视为质点）以v0=4 m/s向右的初速度滑上平板车B的上表面，在A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的拉力．已知A与B之间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度g取10 m/s2．试求：

（1）如果要使A不至于从B上滑落，拉力F大小应满足的条件； （2）若F=5 N，物体A在平板车上运动时相对平板车滑行的最大距离． 【答案】(1)1N?F?3N (2)?x?0.5m 【解析】 【分析】

物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时，A、B具有共同的速度，结合牛顿第二定律和运动学公式求出拉力的最小值．另一种临界情况是A、B速度相同后，一起做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律求出拉力的最大值，从而得出拉力F的大小范围． 【详解】

(1)物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时，A、B具有共同的速度v1，则：

2v0-v12v12?＋L 2aA2aBv0-v1v1= 又： aAaB解得：aB=6m/s2

再代入F＋μMg=maB得：F=1N

若F<1N，则A滑到B的右端时，速度仍大于B的速度，于是将从B上滑落，所以F必须大于等于1N

当F较大时，在A到达B的右端之前，就与B具有相同的速度，之后，A必须相对B静止，才不会从B的左端滑落，则由牛顿第二定律得： 对整体：F=(m＋M)a 对物体A：μMg=Ma 解得：F=3N

若F大于3N，A就会相对B向左滑下 综上所述，力F应满足的条件是1N≤F≤3N

(2)物体A滑上平板车B以后，做匀减速运动，由牛顿第二定律得：μMg=MaA 解得：aA=μg=2m/s2

平板车B做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：F＋μMg=maB 解得：aB=14m/s2

两者速度相同时物体相对小车滑行最远，有：v0－aAt=aBt 解得：t=0.25s

A滑行距离 xA=v0t－B滑行距离：xB=

1215aAt=m 216127aBt=m 216最大距离：Δx=xA－xB=0.5m 【点睛】

解决本题的关键理清物块在小车上的运动情况，抓住临界状态，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解．

3．如图所示，质量M=8kg的小车放在光滑水平面上，在小车左端加一水平推力F=8N，当小车向右运动的速度达到1.5m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为m=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数为0.2，小车足够长．求：

（1）小物块刚放上小车时，小物块及小车的加速度各为多大？ （2）经多长时间两者达到相同的速度？共同速度是多大？

（3）从小物块放上小车开始，经过t=1.5s小物块通过的位移大小为多少？（取g=10m/s2）．

【答案】（1）2m/s2，0.5m/s2（2）1s，2m/s（3）2.1m 【解析】 【分析】

(1)利用牛顿第二定律求的各自的加速度；

(2)根据匀变速直线运动的速度时间公式以及两物体的速度相等列式子求出速度相等时的时间，在将时间代入速度时间的公式求出共同的速度；

(3) 根据先求出小物块在达到与小车速度相同时的位移，再求出小物块与小车一体运动时的位移即可． 【详解】

(1) 根据牛顿第二定律可得 小物块的加速度：

m/s2

小车的加速度：

m/s2

(2)令两则的速度相等所用时间为t，则有：

解得达到共同速度的时间：t=1s 共同速度为：

m/s

(3) 在开始1s内小物块的位移

m

此时其速度：

m/s

在接下来的0.5s小物块与小车相对静止，一起做加速运动且加速度：

m/s2

这0.5s内的位移：

m

则小物块通过的总位移:

m

【点睛】

本题考查牛顿第二定律的应用，解决本题的关键理清小车和物块在整个过程中的运动情况，然后运用运动学公式求解．同时注意在研究过程中正确选择研究对象进行分析求解．

4．如图，一块长度为L?9m、质量为M?1kg的长木板静止放置在粗糙水平地面上．另有质量为m?1kg的小铅块(可看做质点)，以v0?12m/s的水平初速度向右冲上木板．已知铅块与木板间的动摩擦因数为?1?0.4，木板与地面间的动摩擦因数为

?2?0.1，重力加速度取g?10m/s2，求：

?1?铅块刚冲上木板时，铅块与木板的加速度a1、a2的大小； ?2?铅块从木板上滑落所需时间；

?3?为了使铅块不从木板上滑落，在铅块冲上木板的瞬间，对长木板施加一水平向右的恒

定拉力F，求恒力F的范围．

【答案】（1）4m/s2；2m/s2（2）1s（3）2N≤F≤10N 【解析】 【分析】

（1）对铅块、木板根据牛顿第二定律求解加速度大小；（2）从开始到滑落过程，铅块和木板的位移之差等于L，求解时间；（3）根据两种临界态：到右端恰好共速以及共速后不能从左侧滑下求解力F的范围； 【详解】

（1）铅块：?1mg?ma1 解得a1=4m/s2；