物理牛顿运动定律专项及解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1．如图所示，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v0=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。
已知小滑块与长木板间的动摩擦因数μ=0．2，重力加速度g=10m／s2，小滑块始终未脱离长木板。
求：(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】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：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解得：(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：最终两者的共同速度：小滑块和长木板相对静止时，小滑块距长木板左端的距离：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/s 2．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：212h gt =，2s v t '= 解得：2 1.5m/s 2gv sh== (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/s Mga Mμ==设两木块碰撞前A 的速度大小为v ，根据运动学公式，得0 2.0m/s v v at =-=(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：2Mv Mv mv =+1解得：210.80m/s Mv mv v M-==.3．某研究性学习小组利用图a 所示的实验装置探究物块在恒力F 作用下加速度与斜面倾角的关系。
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a 0为图线与纵轴交点，θ1为图线与横轴交点。
（重力加速度g 取10m /s 2）求：（1）a0多大？倾角θ1多大？（2）当倾角θ为30°时，物块在力F作用下由O点从静止开始运动，2s后撤去，求物块沿斜面运动的最大距离？【答案】（1）6m/s2， 37°；（2）2.4m。
【解析】【详解】（1）由图象可知，θ=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=ma0解得a0=6m/s2由图象可知木板倾角为θ1 时，物块的加速度a=0即：F=mg sinθ1解得θ1=37°（2）当木板倾角为θ=30o时，对物块由牛顿第二定律得：F-mg sinθ=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：mg sinθ=ma2a2=g sin30°=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=2.4m4．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：2210510/10.5a m s -==- 此过程有：mgsinθ+μmgcosθ=ma 2 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：a 1=210/0.5m s =20m/s 2 此过程有：F-mgsinθ-μmgcosθ=ma 1 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．5．质量9kg M =、长1m L =的木板在动摩擦因数10.1μ=的水平地面上向右滑行，当速度02m/s v =时，在木板的右端轻放一质量1kg m =的小物块如图所示.当小物块刚好滑到木板左端时，物块和木板达到共同速度.取210m/s g =，求：（1）从木块放到木板上到它们达到相同速度所用的时间t ； （2）小物块与木板间的动摩擦因数2μ． 【答案】（1）1s （2）0.08 【解析】 【分析】 【详解】（1）设木板在时间t 内的位移为x 1；铁块的加速度大小为a 2，时间t 内的位移为x 2 则有210112x v t a t =-22212x a t =12x L x =+又012v a t a t -=代入数据得t =1s（2）根据牛顿第二定律，有121()M m g mg Ma μμ++=22mg ma μ=解得20.08μ=6．如图所示，斜面体ABC 放在粗糙的水平地面上，滑块在斜面地端以初速度0υ，沿斜面上滑。
斜面倾角037θ=，滑块与斜面的动摩擦因数μ。
整个过程斜面体保持静止不动，已知小滑块的质量m=1kg ，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g 取10 m ／s 2。
试求：（1）若0.8μ=，012.4/m s υ=，求滑块从C 点开始在2s 内的位移。
（2）若0.45μ=，09.6/m s υ=，求滑块回到出发点时的速度大小。
【答案】（1） 6.2x m = （2） 4.8 /v m s ＝ 【解析】 【详解】(1)若0.8μ=，滑块上滑过程中，由牛顿第二定律有：0 mgsin mgcos ma θμθ＋＝ ， 解得滑块上滑过程的加速度大小2012.4 /,a m s ＝上滑时间0001 v t s a =＝， 上滑位移为2002.162x m a t == (2)若0.45μ=，滑块沿斜面上滑过程，由牛顿第二定律：1 mgsin mgcos ma θμθ＋＝ ， 解得219.6 /a m s ＝设滑块上滑位移大小为L ，则由2012v a L ＝ ，解得 4.8 L m ＝滑块沿斜面下滑过程，由牛顿第二定律：2 mgsin mgcos ma θμθ－＝ ，解得22 2.4 /a m s ＝根据222v a L ＝ ，解得滑块回到出发点处的速度大小为 4.8 /v m s ＝7．一物块以一定的初速度沿斜面向上滑动，利用速度传感器可以在计算机屏幕上得到其速度大小随时间的变化的关系如图所示.求: (1)斜面的倾角θ(2)物块与斜面间的动摩擦因μ.【答案】（1）030θ=；（2）3μ 【解析】 【分析】对上滑过程和下滑过程分别运用牛顿第二定律求出斜面的倾角和动摩擦因数。
【详解】物块上滑时做匀减速直线运动，对应于速度图象中0-0.5s 时间段，该段图象的斜率的绝对值就是加速度的大小，即：221480.5m m a ss == 物块下滑时做匀加速直线运动，对应于速度图象中0.5-1.5s 时间段，同理可得：222221m m a ss == 上滑时，根据牛顿第二定律得：m gsinθ+μmgcosθ=ma 1， 下滑时，根据牛顿第二定律得：mgsinθ-μmgcosθ=ma 2， 联立解得：3μ=θ=30°。
【点睛】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，知道图线的斜率表示加速度是解题的关键。
8．素有“陆地冲浪”之称的滑板运动已深受广大青少年喜爱。
如图所示是由足够长的斜直轨道，半径R 1=2m 的凹形圆弧轨道和半径R 2=3.6m 的凸形圆弧轨道三部分组成的模拟滑板组合轨道，这三部分轨道依次平滑连接，且处于同一竖直平面内.其中M 点为凹形圆弧轨道的最低点，N 点为凸形圆弧轨道的最高点，凸形圆弧轨道的圆心O 与M 点在同一水平面上，一可视为质点、质量为m =1kg 的滑板从斜直轨道上的P 点无初速度滑下，经M 点滑向N 点，P 点距水平面的高度h =3.2m ，不计一切阻力，g 取10m/s 2.求：(1)滑板滑至M点时的速度大小；(2)滑板滑至M点时，轨道对滑板的支持力大小；(3)若滑板滑至N点时对轨道恰好无压力，求滑板的下滑点P距水平面的高度.【答案】(1)8 m/s (2)42 N (3)5.4 m【解析】试题分析：（1）对滑板由P点滑至M点，由机械能守恒得mgh＝mv（2分）所以v M＝8 m/s. （1分）（2）对滑板滑至M点时受力分析，由牛顿第二定律得F N－mg＝m（2分）所以F N＝42 N. （1分）（3）滑板滑至N点时对轨道恰好无压力，则有mg＝m（2分）得v N＝6 m/s （1分）滑板从P点到N点机械能守恒，则有mgh′＝mgR2＋mv（3分）解得h′＝5.4 m. （2分）考点：机械能守恒定律【名师点睛】本题考查的是牛顿第二定律和机械能守恒结合的问题。
滑板由P点滑至M 点，只有重力做功，机械能守恒。
然后分别对M和N两点进行受力分析，运用牛顿第二定律。