高中物理牛顿运动定律重难点归纳.docx

高中物理牛顿运动定律重难点归纳1单选题1、如图所示，质量为m的滑块Q沿质量为M的斜面P下滑，P、Q接触面光滑，斜面P静止在水平面上，已知重力加速度为g，则在滑块Q下滑的过程中（）A滑块Q重力将减小B滑块Q处于超重状态C水平面对斜面P没有摩擦力D水平面对斜面P的支持力小于(M+m)g答案：D解析：A滑块的重力G=mg与滑块的运动状态无关，故A错误；B滑块沿斜面加速下滑，加速度为a=gsin有向下的分加速度，所以滑块Q处于失重状态，故B错误；C对整体在水平方向，根据牛顿第二定律可得f=M0+macos得f=mgsincos受到的摩擦力向左，故C错误；D对整体在竖直方向，根据牛顿第二定律可得Mg+mg-FN=M0+masin解得FN=(M+m)g-mgsin2故D正确。故选D。2、物理是来源于生活，最后应用服务于生活。在日常生活中，有下面一种生活情境。一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一边与桌的AB边重合，如图。已知盘与桌布间的动摩擦因数大小为0.1，盘与桌面间的动摩擦因数大小为0.2。现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度方向是水平的且垂直于AB边。若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度a至少为多大（g取10m/s2）（）A0.25m/s2B2.5m/s2C0.5m/s2D5m/s2答案：B解析：圆盘在桌布上时做匀加速运动，掉到桌面上后在桌面上做匀减速运动。圆盘在桌布上和桌面上受力情况如图所示根据牛顿第二定律知，圆盘在桌布上加速运动时1mg=ma1解得加速度大小为a1=1g方向向右；圆盘在桌面上运动时，根据牛顿第二定律可得2mg=ma2解得加速度大小为a2=2g方向向左 ；圆盘在桌布和桌面上运动的情境如下图所示设圆盘从桌布上脱离瞬间的速度为v，由匀变速直线运动的规律知，圆盘离开桌布时v2=2a1s1圆盘在桌面上运动时v2=2a2s2盘没有从桌面上掉下的条件是s1+s2=L2联立解得s1=2L21+2 圆盘刚离开桌布时，对桌布根据位移-时间关系可得s=12at2对圆盘有s1=12a1t2而 s=L2+s1由以上各式解得a=1+221g2 带入数据解得a=2.5m/s2故B正确，ACD错误。故选B。3、甲、乙两球质量分别为m1、m2，从同一地点（足够高）同时由静止释放。两球下落过程所受空气阻力大小f仅与球的速率v成正比，与球的质量无关，即fkv（k为正的常量）。两球的vt图象如图所示。落地前，经时间t0两球的速度都已达到各自的稳定值v1、v2。则下列判断正确的是（）A释放瞬间甲球加速度较大Bm1m2v2v1C甲球质量大于乙球质量Dt0时间内两球下落的高度相等答案：C解析：A释放瞬间，两球受到的阻力均为0，此时加速度相同，选项A错误；B运动到最后达到匀速时，重力和阻力大小相等mgkv则m1m2=v1v2选项B错误；C由图象可知v1v2，因此甲球质量大于乙球质量，选项C正确；D下落高度等于图线与时间轴围成的面积，可知甲球下落高度大，选项D错误。故选C。4、如图甲所示，物块的质量m1 kg，初速度v010 m/s，在一水平向左的恒力F作用下，从O点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻恒力F突然反向，大小不变，则整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图象如图乙所示（取g10 m/s2），则下列说法正确的是（）A05 s内物块做匀减速运动B在t1 s时刻恒力F反向C恒力F大小为10ND物块与水平面间的动摩擦因数为0.4答案：B解析：AB由匀变速直线运动规律可得v2-v02=2ax整理得v2=2ax+v02对比图线可知，斜率为2a1=1005m/s2解得物块做匀减速直线运动的加速度大小为a110m/s2减速到零的时间为t1=v0a1=1s故01s内物块做匀减速运动，在t1s时刻恒力F反向，A错误，B正确；CD物块减速到零后做匀加速直线运动的加速度大小满足2a2=6413-5m/s2解得a24m/s2两过程据牛顿第二定律分别可得Ffma1Ffma2联立两式解得F7N，f3N则动摩擦因数为=fmg=0.3CD错误。故选B。5、如图所示，有A、B两物体，mA2mB，用细绳连接后放在光滑的斜面上，在它们下滑的过程中（）A它们的加速度agsinB它们的加速度av1，则（）At2时刻，小物块离A处的距离达到最大Bt2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大C0t2时间内，小物块受到的摩擦力方向一直向右D0t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用答案：BC解析：A相对地面而言，小物块在0t1小时间内，向左做匀减速运动，t1之后反向向右向右运动，故小物块在t1时刻离A处距离最大，A错误；B小物块在0t1小时间内，向左做匀减速运动，相对传送带也是向左运动；t1t2时间内，反向向右做匀加速运动，但速度小于传送带向右速度，仍是相对传送带向左运动，t2时刻两者同速，在t2t3时间内，小物块相对于传送带静止一起向右匀速运动，所以t2时刻小物块相对传送带滑动的距离达到最大值，B正确；C由B中分析可知，0t2时间内，小物块相对传送带一直向左运动，所以受到的摩擦力方向一直向右，C正确；D在0t2时间内，小物块相对传送带一直向左运动，故小物块一直受向右的滑动摩擦力，在t2t3时间内，小物块相对于传送带静止；小物块不受摩擦力作用，故D错误。故选BC。15、如图甲所示，水平面上有一倾角为的光滑斜面，斜面上用一平行于斜面的轻质细绳系一质量为m的小球。斜面以加速度a水平向右做匀加速直线运动，当系统稳定时，细绳对小球的拉力和斜面对小球的支持力分别为T和FN。若Ta图像如图乙所示，AB是直线，BC为曲线，重力加速度为g10 m/s2。则（）Aa403m/s2时，FN0B小球质量m0.1 kgC斜面倾角的正切值为34D小球离开斜面之前，FN0.80.06a(N)答案：ABC解析：A小球离开斜面之前，以小球为研究对象，进行受力分析，可得Tcos FNsin maTsin FNcos mg联立解得FNmgcos masin Tmacos mgsin 所以小球离开斜面之前，Ta图像呈线性关系，由题图乙可知a403m/s2时，小球将要离开斜面，则此时FN0，选项A正确；BC当a0时，T0.6 N，此时小球静止在斜面上，其受力如图1所示，所以mgsin T当a403m/s2时，斜面对小球的支持力恰好为零，其受力如图2所示，所以mgtanma联立可得tan 34m0.1 kg选项B、C正确；D将和m的值代入FNmgcos masin 得FN0.80.06a(N)选项D错误。16、如图甲，足够长的长木板放置在水平地面上，一滑块置于长木板左端。已知滑块和木板的质量均为2kg，现在滑块上施加一个F0.5t（N）的水平变力作用，从t0时刻开始计时，滑块所受摩擦力f随时间t变化的关系如图乙所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（）A图乙中t224sB木板的最大加速度为1m/s2C滑块与木板间的动摩擦因数为0.4D木板与地面间的动摩擦因数为0.1答案：ACD解析：C根据图乙可知，滑块在t2以后受到的摩擦力不变，为8N，根据f1=1mg可得滑块与木板间的动摩擦因数为1=0.4C正确；D在t1时刻木板相对地面开始运动，此时滑块与木板相对静止，则木板与地面间的动摩擦因数为2=f22mg=440=0.1D正确；AB在t2时刻，滑块与木板将要发生相对滑动，此时滑块与木板间的静摩擦力达到最大，且此时二者加速度相同，且木板的加速度达到最大，对滑块有F-1mg=ma对木板有1mg-22mg=ma联立解得a=2m/s2F=12N则木板的最大加速度为2m/s2，根据F=0.5t可求得t2=24sA正确，B错误。故选ACD。填空题17、牛顿第一定律（1）内容：一切物体总保持_状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态（2）意义：揭示了物体的固有属性：一切物体都有_，因此牛顿第一定律又叫_定律；揭示了力与运动的关系：力不是_物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生_的原因答案： 匀速直线运动 惯性 惯性 维持 加速度解析：（1）1内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态（2）23意义：揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律；45揭示了力与运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因18、如图所示，mA=4.0kg，mB=2.0kg，A和B紧靠着放在光滑水平面上，从t=0时刻起，对B施加向右的水平恒力F2=4.0N，同时对A施加向右的水平变力F1=20-20tN，t=_s时A、B将分离，此时B物体的加速度大小为_m/s2。答案： 0.6 2解析：1力F1的表达式F1=20-20t A、B分离时二者没有相互作用力，但二者加速度大小相等，根据加速度相等可得F1mA=F2mB联立并代入数值可得t=0.6s2当t=0.6s时F1=20-20t=8N二者一起加速运动，取整体为研究对象，由牛顿第二定律可得F1+F2=mA+mBa代入数值可得a=2m/s219、作用力和反作用力总是互相_、同时_的，我们可以把其中任何一个力叫作_，另一个力叫作_。答案： 依赖 存在 作用力 反作用力解析：略20、2021年5月15日，天问一号着陆器“祝融号”火星车成功着陆火星乌托邦平原南部预选着陆区，质量为1.3吨的火星车在如此高速下自动精准降速反映了我国科研水平取得的巨大成就。它首先进入火星大气层的狭窄“走廊”，气动减速；打开降落伞使速度进一步减为95m/s；与降落伞分离后，打开发动机约80s，减速至3.6m/s；然后进入悬停避障与缓速下降阶段，经过对着陆点的探测后平稳着陆，其过程大致如图所示。（火星表面的重力加速度约为地球表面的25，地球表面重力加速度取10m/s2。）（1）“祝融号”在火星表面的惯性与地球表面相比_（选填“增大”“减小”或“不变”）。由于勘测需要，火星车走走停停，假如它在一小时内的直线距离是9m，它的平均速度大小约为_m/s。（2）关于着陆器在不同阶段的受力分析，正确的是( )A气动减速段，只受到气体阻力的作用B伞系减速段，重力与气体对它的作用力是一对平衡力C动力减速段，发动机喷火的反作用力作用在火星车上D悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力（3）如果动力减速阶段发动机的推力远大于空气阻力且视作恒定，不考虑火星车的质量变化。请分析说明此阶段火星车的运动性质_，并根据图中所给的数据，估算发动机推力的大小_。答案： 不变 2.510-3 C 匀减速直线运动 6.68103N解析：（1）1惯性大小跟质量有关，“祝融号”的质量不变，则“祝融号”在火星表面的惯性与地球表面相比不变2 平均速度v=xt=93600m/s=2.510-3m/s（2）3A气动减速段，除受到气体阻力的作用外，还受到重力作用，A错误；B伞系减速段，气体对它的作用力大于重力，不是一对平衡力，B错误；C动力减速段，发动机和喷出的火之间的作用是相互作用力，则发动机喷火的反作用力作用在火星车上，C正确；D悬停状态中，发动机喷火的反作用力和重力是平衡力， D错误。故选C。（3）45由于火星车在动力减速所受推力远大于空气阻力，可将空气阻力忽略不计，火星车在推力和重力两个恒力的作用下做匀减速直线运动，根据vt=v0+at 可得火星车在此阶段的加速度a=vt-v0t=3.6-9580m/s2=-1.14m/s2火星车受到的合力火星表面的重力加速度g火=1025m/s2=4m/s2根据牛顿第二定律G-F推=maF推=6.68103N21、在倾角为37足够长的斜面上，一个物体从静止开始下滑，若动摩擦因数为0.25，则物体运动的加速度为_m/s2，它下滑2m时的速度是_m/s。（g取10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8）答案： 4 4解析：12对物体受力分析，由牛顿第二定律得mgsin-mgcos=ma即加速度为a=gsin-gcos=4ms2又由运动学公式v2=2ax解得物体下滑2m时的速度为v=4ms22、小胡同学使用如图甲所示的挂有5根相同弹簧的拉力器训练，已知每根弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，若他对拉力器两端的拉力均为F，则每根弹簧的伸长量为_。如图乙所示，小王同学取下其中两根弹簧，互成120角左右对称的悬挂一质量为m的钢球，系统静止后，突然右侧弹簧连接钢球处断开，则断开瞬间，钢球的加速度大小为_。（忽略弹簧及拉环质量）答案： F5k g解析：1 小胡同学对拉力器两端的拉力均为F，则5根弹簧的弹力为F，每根弹簧的弹力为F5，由胡克定律可知F5=kx则每根弹簧的伸长量x=F5k2 小王同学取下其中两根弹簧，互成120角左右对称的悬挂一质量为m的钢球，系统静止后，根据平衡条件可知弹簧的弹力F1=F2=mg右侧弹簧连接钢球处断开，断开瞬间，小球所受右侧弹簧弹力消失，左侧弹簧弹力不变，则此时小球的合力与消失的弹力等大方向，根据牛顿第二定律mg=ma则a=g23、2021年5月15日，天问一号着陆器“祝融号”火星车成功着陆火星乌托邦平原南部预选着陆区，质量为1.3吨的火星车在如此高速下自动精准降速反映了我国科研水平取得的巨大成就。它首先进入火星大气层的狭窄“走廊”，气动减速；打开降落伞使速度进一步减为95m/s；与降落伞分离后，打开发动机约80s，减速至3.6m/s；然后进入悬停避障与缓速下降阶段，经过对着陆点的探测后平稳着陆，其过程大致如图所示。（火星表面的重力加速度约为地球表面的25，地球表面重力加速度取10m/s2。）（1）“祝融号”在火星表面的惯性与地球表面相比_（选填“增大”“减小”或“不变”）。由于勘测需要，火星车走走停停，假如它在一小时内的直线距离是9m，它的平均速度大小约为_m/s。（2）关于着陆器在不同阶段的受力分析，正确的是( )A气动减速段，只受到气体阻力的作用B伞系减速段，重力与气体对它的作用力是一对平衡力C动力减速段，发动机喷火的反作用力作用在火星车上D悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力（3）如果动力减速阶段发动机的推力远大于空气阻力且视作恒定，不考虑火星车的质量变化。请分析说明此阶段火星车的运动性质_，并根据图中所给的数据，估算发动机推力的大小_。答案： 不变 2.510-3 C 匀减速直线运动 6.68103N解析：（1）1惯性大小跟质量有关，“祝融号”的质量不变，则“祝融号”在火星表面的惯性与地球表面相比不变2 平均速度v=xt=93600m/s=2.510-3m/s（2）3A气动减速段，除受到气体阻力的作用外，还受到重力作用，A错误；B伞系减速段，气体对它的作用力大于重力，不是一对平衡力，B错误；C动力减速段，发动机和喷出的火之间的作用是相互作用力，则发动机喷火的反作用力作用在火星车上，C正确；D悬停状态中，发动机喷火的反作用力和重力是平衡力， D错误。故选C。（3）45由于火星车在动力减速所受推力远大于空气阻力，可将空气阻力忽略不计，火星车在推力和重力两个恒力的作用下做匀减速直线运动，根据vt=v0+at 可得火星车在此阶段的加速度a=vt-v0t=3.6-9580m/s2=-1.14m/s2火星车受到的合力火星表面的重力加速度g火=1025m/s2=4m/s2根据牛顿第二定律G-F推=maF推=6.68103N24、动力学的两类基本问题（1）由物体的受力情况求解运动情况的基本思路先求出几个力的合力，由牛顿第二定律（F合ma）求出_，再由运动学的有关公式求出速度或位移。（2）由物体的运动情况求解受力情况的基本思路，已知加速度或根据运动规律求出_，再由牛顿第二定律求出合力，从而确定未知力。答案： 加速度 加速度解析：（1）1 由物体的受力情况求解运动情况的基本思路先求出几个力的合力，由牛顿第二定律（F合ma）求出加速度，再由运动学的有关公式求出速度或位移（2）2 由物体的运动情况求解受力情况的基本思路，已知加速度或根据运动规律求出加速度，再由牛顿第二定律求出合力，从而确定未知力。解答题25、如图所示，光滑水平桌面上的物体B质量为m2，系一细绳，细绳跨过桌沿的定滑轮后悬挂质量为m1的物体A，先用手使B静止（细绳质量及滑轮摩擦均不计）。（1）求放手后A、B一起运动中绳上的张力FT。（2）若在B上再叠放一个与B质量相等的物体C，绳上张力就增大到32FT，求m1：m2。答案：（1）m1m2m1+m2g；（2）2：1。解析：（1）对A有m1gFT=m1a1对B有FT=m2a1则FT=m1m2m1+m2g（2）对A有m1gFT2=m1a2对B+C有FT2=2m2a2则FT2=2m1m2m1+2m2g由FT2=32FT得2m1m2gm1+2m2=3m1m2g2(m1+m2)所以m1：m2=2：126、如图所示，传送带沿逆时针方向以速度v0=2m/s匀速运动，两皮带轮A、B之间的距离L=8.2m，传送带绷紧与水平方向的夹角=37。将一可视为质点的小物块无初速度地从A端放到传送带上，已知物块与传送带间的动摩擦因数=0.5，物块在与传送带相对滑动时能在传送带上留下白色痕迹。已知sin37=0.6，cos37=0.8，取g=10m/s2。求：（1）物块在传送带上运动的时间t；（2）物块相对传送带的位移x的大小；答案：（1）2.2s；（2）3.8m解析：（1）设物块刚放到传送带上时初速度为0，在物块速度达到v0前的过程中，由牛顿第二定律有mgsin+mgcos=ma1代入数据解得a1=10m/s2经历的时间为t1=v0a1=210s=0.2s物块运动的位移x1=v0t12m=20.22m=0.2m物块的速度达到v0之后，有mgsinmgcos所以物块与传送带共速后继续向下做匀加速运动。由牛顿第二定律可得mgsin-mgcos=ma2代入数据解得a2=2m/s2设物块运动到脱离传送带这一过程经历时间为t2，则有x2=L-x1=v0t2+12a2t22解得t2=2s所以此物块在传送带上运动的时间为t=t1+t2=2.2s（2）传送带运动的位移分别为x1=v0t1=20.2m=0.4mx2=v0t2=4m划出痕迹的长度为L1=x1-x1=0.2mL2=x2-x2=8m-4m=4m物块相对传送带的位移为x=L2-L1=3.8m27、哈利法塔是目前世界最高的建筑。游客乘坐观光电梯从地面开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达观景台只需50秒，运行的最大速度为15m/s。观景台上可以鸟瞰整个迪拜全景，可将棕榈岛、帆船酒店等尽收眼底，颇为壮观。一位游客用便携式拉力传感器测得在加速阶段质量为1kg的物体受到的竖直向上拉力为11N，若电梯加速、减速过程视为匀变速直线运动（g取10m/s2），求：（1）电梯加速阶段的加速度大小及加速运动的时间；（2）若减速阶段与加速阶段的加速度大小相等，求观景台的高度；（3）若电梯设计安装有辅助牵引系统，电梯出现故障，绳索牵引力突然消失，电梯从观景台处自由下落，为防止电梯落地引发人员伤亡，电梯启动辅助牵引装置使其减速到速度为零，牵引力为重力的3倍，下落过程所有阻力不计，则电梯自由下落最长多少时间必须启动辅助牵引装置？答案：（1）1m/s2、15s；（2）525m；（3）70s解析：（1）设电梯加速阶段的加速度大小为a，由牛顿第二定律得：FT-mg=ma解得a=1m/s2由v=v0at解得t=15s（2）匀加速阶段位移x1=12at2=121152m=112.5m匀速阶段位移x2=v（50s-2t）=15（50-215）m=300m匀减速阶段位移x3=v22a=112.5m因此观景台的高度x=x1x2x3=525m（3）由题意知，电梯到地面速度刚好为0。自由落体加速度大小a1=g启动辅助牵引装置后加速度大小a2=F-mgm=3mg-mgm=2g 方向向上则vm22a1+vm22a2=x解得vm=1070m/s则tm=vmg=70s即电梯自由下落最长70s时间必须启动辅助牵引装置。28、如图所示，倾斜传送带长度L=5.8m，倾斜角度=37，传送带与水平面平滑连接，光滑水平面上放置两个用弹簧连接的滑块B和C，传送带以速度v0=4m/s顺时针传动，现将质量m1=1kg的滑块A（可视为质点）轻放在传送带的最高端，已知滑块A与传送带间的动摩擦因数=0.5，滑块B和C的质量分别为m2=2kg、m3=1kg，滑块A与B发生弹性碰撞（碰撞时间极短），重力加速度取10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8，求：（1）滑块A第一次到达传送带底端时速度大小；（2）滑块A与传送带间因摩擦而产生的内能；（3）滑块B、C与弹簧构成的系统在作用过程中，弹簧的最大弹性势能和滑块C的最大动能。答案：（1）6m/s；（2）13.6J；（3）163J，1289J解析：（1）依题意，可得滑块A向下加速的加速度a1=gsin37+gcos37=10m/s2达到传送带速度所用时间t1=v0a1=0.4s下滑位移x1=12v0t1=0.8m此后滑块A的加速度a2=gsin37-gcos37=2m/s2设滑块A下滑到传送带底端时速度为v，则有v2-v02=2a2L-x1解得v=6m/s（2）滑块A第二段加速运动到传送带底端所用时间t2=v-v0a2=1s滑块A第一段加速运动过程与传送带间的相对位移d1=v0t1-x1=0.8m第二段加速运动过程与传送带间的相对位移d2=L-x1-v0t2=1m滑块A与B发生弹性碰撞，有m1v=m1v1+m2v212m1v2=12m1v12+12m2v22解得v1=-2m/s，v2=4m/s可知滑块A沿斜面上滑，然后返回水平面，但追不上滑块B，滑块A向上冲到最高点所用时间t3=v1a1=0.2s再次返回传送带底端所用时间t4=t3=0.2s与传送带相对位移d3=v0t3+t4=1.6m滑块A与传送带间因摩擦而产生的内能E=m1gcos37d1+d2+d3=13.6J（3）滑块B与C作用，当两者达到共同速度时，弹簧弹性势能最大，有m2v2=m2+m3v共解得v共=83m/sEp=12m2v22-12m2+m3v共2=163J当弹簧恢复原长时，滑块C有最大动能，由动量守恒定律和机械能守恒定律得m2v2=m2v4+m3v312m2v22=1