高中物理牛顿运动定律总结(重点).docx

高中物理牛顿运动定律总结(重点)超详细

1

单选题
1、我国将于2022年前后完成空间站在轨组装工程，空间站由核心舱、实验舱等构成。其中核心舱全长约18.1m，有5个对接口用于载人飞船、货运飞船及其他飞行器访问空间站。关于本材料中的物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．空间站在太空“漂浮”时没有惯性
B．货运飞船与核心舱对接时可看成质点
C．“18.1m”中的m是国际单位制中的基本单位
D．货运飞船与核心舱对接时，以地球为参考系它是静止的
答案：C
解析：
A．惯性仅与物体的质量有关，与运动状态无关，故A错误；
B．货运飞船与核心舱对接时，货运飞船的形状和大小不能忽略，不可以看成质点，故B错误；
C．“18.1m”中的m是国际单位制中的基本单位，故C正确；
D．货运飞船与核心舱对接时，以地球为参考系它是运动的，故D错误。
故选C。
2、图示为河北某游乐园中的一个游乐项目“大摆锤”，该项目会让游客体会到超重与失重带来的刺激。以下关于该项目的说法正确的是（　　）

A．当摆锤由最高点向最低点摆动时，游客会体会到失重
B．当摆锤由最高点向最低点摆动时，游客会体会到超重
C．当摆锤摆动到最低点时，游客会体会到明显的超重
D．当摆锤摆动到最低点时，游客会体会到完全失重
答案：C
解析：
当摆锤由最高点向最低点摆动时，先具有向下的加速度分量，后有向上的加速度分量，即游客先体会到失重后体会到超重。当摆锤摆动到最低点时，具有方向向上的最大加速度，此时游客体会到明显的超重。
故选C。
3、质量为2kg的物体在水平面上沿直线运动，受阻力大小恒定。经某点开始沿运动方向的水平拉力F与运动距离x的关系如图所示，0~3m物体做匀速直线运动。下列对图示过程的说法正确的是（　　）

A．在x=5m处物体加速度大小为3m/s2
B．0~7m物体克服阻力做功为28J
C．0~7m拉力对物体做功为45J
D．0~7m合力对物体做功为68J
答案：B
解析：
A．0~3m物体做匀速直线运动，水平拉力与阻力等大反向，由题图可知物体受到的阻力为4N。在x=5m处物体受到的拉力为
F=(4+10-44×2)N=7N
物体的加速度为
a=F-fm=7-42m/s2=1.5m/s2
故A错误；
B．0~7m物体克服阻力做功为
Wf=fx=4×7J=28J
故B正确；
C．F-x图线与坐标轴所围面积表示拉力所做的功，则0~7m拉力对物体做功为
W=(3×4+4+102×4)J=40J
故C错误；
D．0~7m合力对物体做功为
W合=W-Wf=12J
故D错误。
故选B。
4、现在城市的滑板运动非常流行，在水平地面上一名滑板运动员双脚站在滑板上以一定速度向前滑行，在横杆前起跳并越过杆，从而使人与滑板分别从杆的上方、下方通过，如图所示，假设人和滑板运动过程中受到的各种阻力忽略不计，若运动员顺利地完成了该动作，最终仍落在滑板原来的位置上，则下列说法错误的是（　　）

A．运动员起跳时，双脚对滑板作用力的合力竖直向下
B．起跳时双脚对滑板作用力的合力向下偏后
C．运动员在空中最高点时处于失重状态
D．运动员在空中运动时，单位时间内速度的变化相同
答案：B
解析：
AB．运动员竖直起跳，由于本身就有水平初速度，所以运动员既参与了水平方向上的匀速直线运动，又参与了竖直上抛运动。各分运动具有等时性，水平方向的分运动与滑板的运动情况一样，运动员最终落在滑板的原位置。所以水平方向受力为零，则起跳时，滑板对运动员的作用力竖直向上，运动员对滑板的作用力应该是竖直向下，故A正确，不符合题意；B错误，符合题意；
C．运动员在空中最高点时具有向下的加速度g，处于失重状态，故C正确，不符合题意；
D．运动员在空中运动时，加速度恒定，所以单位时间内速度的变化量相等，故D正确，不符合题意。
故选B。
5、塔吊吊着某建筑材料竖直向上运动时的速度-时间图像如图所示，由图像可知，该建筑材料（　　）

A．前15s内先上升后下降
B．前15s内速度先增加后减小
C．前5s内处于失重状态
D．整个上升过程中的平均速度小于0.5m/s
答案：B
解析：
A．v-t图像的纵坐标表示速度，其正负表示速度的方向，故前15s内速度一直为正，即一直上升，故A错误；
B．v-t图像的纵坐标的数值表示速度的大小，则前15s内速度先增加后减小，故B正确；
C．前5s内建筑材料正在向上加速，加速度向上，则建筑材料处于超重状态，故C错误；
D．若构造上升过程为匀加速直线运动和匀减速直线运动，则
v=0+vm2=0.5m/s
而实际图像描述的在相同的时间内做变加速直线运动的面积大于匀变速直线运动的面积，由v=xt可知整个上升过程中的平均速度大于0.5m/s，故D错误。
故选B。
6、如图所示，倾角为θ=37°的传送带以速度v1=2m/s顺时针匀速转动。将一物块以v2=8m/s的速度从传送带的底端滑上传送带。已知小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，传送带足够长，取sin37°=0.6,cos37°=0.8， g=10m/s2，下列说法正确的是（       ）

A．小物块向上运动过程中的加速度大小为10m/s2
B．小物块向上运动的时间为1. 2s
C．小物块向上滑行的最远距离为4m
D．小物块最终将随传送带一起向上匀速运动
答案：C
解析：
ABD．由于物块的速度大于传送带的速度，所以物块相对传送带向上运动，物块受重力和沿斜面向下的滑动摩擦力，沿斜面方向有根据牛顿第二定律
mgsinθ+μmgcosθ=ma1
代入数据解得
a1=10m/s2
方向沿斜面向下。
设物体减速到传送带速度需要的时间为t1，有
t1=v1-v2-a1=0.6s
由于物体所受重力沿斜面方向的分力大于滑动摩擦力，因此物体相对传送带向下运动，受到的滑动摩擦力沿斜面向上，沿斜面方向根据牛顿第二定律有
mgsinθ-μmgcosθ=ma2
代入数据解得：
a2=2m/s2
方向沿斜面向下；最后减速到速度为零的时间为
t2=v1a2=1s
故小物块向上运动的时间为1.6s。故ABD错误。
C．小物块向上滑行的最远距离为
x=v1+v22t1+v12t2=2+82×0.6+22×1m=4m
故C正确。
故选C。
7、在光滑的水平地面上有两个完全相同的滑块A、B，两滑块之间用原长为l0的轻质弹簧相连，在外力F1、F2的作用下运动，且F1>F2。以A、B为一个系统，如图甲所示，F1、F2向相反方向拉A、B两个滑块，当运动达到稳定时，弹簧的长度为（l0+△l1），系统的加速度大小为a1；如图乙所示，F1、F2相向推A、B两个滑块，当运动达到稳定时，弹簧的长度为（l0﹣△l2），系统的加速度大小为a2。则下列关系式正确的是（　　）

A．△l1=△l2，a1=a2B．△l1>△l2，a1=a2
C．△l1=△l2，a1>a2D．△l1＜△l2，a1＜a2
答案：A
解析：
A、B完全相同，设它们的质量都是m，对图甲所示情况的整体有
F1-F2=2ma1
对图甲中的A有
F1-kΔl1=ma1
对图乙所示情况的整体有
F1-F2=2ma2
对图乙中的A有
F1-kΔl2=ma2
联立以上各式，有
a1=a2，Δl1=Δl2
故选A。
8、如图甲所示，用体重计研究运动与力的关系，测量者先静止站在体重计上，然后完成下蹲动作。该过程中体重计示数的变化情况如图乙所示。则（　　）

A．测量者经历了加速、减速、再加速、再减速四个阶段
B．测量者在t1~t2时间内表现为失重
C．测量者在t3时刻速度最小
D．测量者在t4时刻加速度最小
答案：B
解析：
A．根据图像可知，体重计示数与受支持力大小相等，由图乙可知，支持力先小于重力，后大于重力，故先失重后超重，即经历先加速下降后减速下降，故A错误；
B．由图乙可知，测量者在t1∼t2时间内表现为失重，因为支持力小于重力，合力向下，加速度向下，故B正确；
C．由图乙可知，测量者在t3时刻之前，合力一直向下，向下加速，t3时刻速度最大，故C错误；
D．由图乙可知，测量者在t4时刻合力最大，根据牛顿第二定律可知，加速度最大，故D错误。
故选B。
多选题
9、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F＝0.5t（N）的水平变力作用，从t＝0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t2＝24sB．木板的最大加速度为1m/s2
C．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=μ1mg
可得滑块与木板间的动摩擦因数为
μ1=0.4
C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
μ2=f22mg=440=0.1
D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-μ1mg=ma
对木板有
μ1mg-2μ2mg=ma
联立解得
a=2m/s2
F=12N
则木板的最大加速度为2m/s2，根据
F=0.5t
可求得
t2=24s
A正确，B错误。
故选ACD。
10、如图所示，质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1，与物体1相连接的绳与竖直方向成θ角，则（物体1和物体2相对车厢静止，重力加速度大小为g）（　　）

A．车厢的加速度大小为gtanθ
B．绳对物体1的拉力大小为m1gcosθ
C．底板对物体2的支持力大小为m2-m1g
D．物体2所受底板的摩擦力大小为m2gsinθ
答案：AB
解析：
AB．对物体1进行受力分析，且把拉力FT沿水平方向、竖直方向分解，有

FTcosθ=m1g
FTsinθ=m1a
得
FT=m1gcosθ
a=gtanθ
所以AB正确；

CD．对物体2进行受力分析有
FN+FT'=m2g
Ff静=m2a
且有
FT'=FT
解得
FN=m2g-m1gcosθ
Ff静=m2gtanθ
故CD错误。
故选AB。
11、一质量为M的斜面体静置于水平地面上，左，右两底角分别为45°和30°，现有两个质量均为m的相同物块a，b从斜面顶端由静止同时释放，沿左、右两侧面加速下滑，斜面体始终保持不动。下列说法正确的是（　　）

A．沿倾角为45°的侧面加速下滑的物块最先到达底端
B．物块a到达A点的速率大于物块b到达C点的速率
C．斜面体与地面之间没有摩擦力作用
D．斜面受到地面的支持力等于斜面和两物块所受重力之和
答案：AB
解析：
A.设物块与斜面间的动摩擦因数为μ，物块受力分析如图所示，由牛顿第二定律可得
G1-f=ma
F=G2
且
f=μF
以上三式联立可得
a=gsinθ-μcosθ
故沿倾角为45°的侧面加速下滑的物块a的加速度最大，又由匀加速直线运动规律
x=12at2
可知，沿倾角为45°的侧面加速下滑的物块最先到达底端，故A正确；
B.设斜面的高为h，由几何关系可得物块沿斜面下滑的位移
x=hsinθ
由
v2=2ax=2gh-2μgh1tanθ
可知物块a到达A点的速率大于物块b到达C点的速率，故B正确；
C. 在两物块到达底端前，水平方向由于
a1cos45°-a2cos30°=12-34+14μg>0
故斜面受到地面向左的摩擦力作用，故C错误；
D.以斜面和物块整体为研究对象，将两物块的加速度分别分解，两物块在竖直方向均有竖直向下的加速度分量，即两物块处于失重状态，则斜面受到地面的支持力小于斜面和两物块所受重力之和，故D错误。
故选AB。

12、如图所示，轻弹簧放在倾角37º的斜面体上，轻弹簧的下端与斜面底端的挡板连接，上端与斜面上b点对齐，质量为m的物块在斜面上的a点由静止释放，物块下滑后，压缩弹簧至c点时速度刚好为零，物块被反弹后返回b点时速度刚好为零，已知ab长为L，bc长为L4，重力加速度为g，sin37º=0.6，cos37º=0.8。则（　　）

A．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
B．物块接触弹簧后，速度先减小后增大
C．弹簧具有的最大弹性势能为0.5mgL
D．物块在上述过程因摩擦产生的热量为0.6mgL
答案：AD
解析：
AD．物块由a点静止释放，压缩弹簧至c点，被反弹后返回b点时速度刚好为零，对整个过程应用动能定理得
mgsinθL-μmgcosθL+L4+L4=0
解得
μ=0.5
则整个过程因摩擦产生得热量为
Q=μmgcosθL+L4+L4=0.6mgL
故AD正确；
B．物块接触弹簧后，向下运动时，开始由于
mgsinθ>μmgcosθ+F弹
物块继续向下加速，F弹继续变大，当
mgsinθ<μmgcosθ+F弹
时，物块将向下减速，则物块向下运动时先加速后减速，向上运动时，由于在c点和b点的速度都为零，则物块先加速后减速，故B错误；
C．设弹簧的最大弹性势能为Epm，物块由a点到c点的过程中，根据能量守恒定理得
mgsinθL+L4=μmgcosθL+L4+Epm
解得
Epm=0.25mgL
故C错误。
故选AD。
13、如图所示，一质量为m的物块，在水平地面上原来静止，现在对物体施加一个斜向上与水平方向成θ的拉力F，使物体向右在地面上匀加速直线运动，已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则下列分析正确的是（　　）

A．地面对物体的支持力大小为mg-Fsinθ
B．地面对物体的支持力大小为mg
C．物体运动的加速度大小为Fcosθm
D．物体运动的加速度大小为Fcosθ-μ（mg-Fsinθ）m
答案：AD
解析：
AB．物体的受力如图所示

由竖直方向的平衡可得，地面对物体的支持力大小为
FN=mg-Fsinθ
A正确，B错误；
CD．水平方向由牛顿第二定律可得
Fcosθ-μFN=ma
联立解得，物体运动的加速度大小为
a=Fcosθ-μ（mg-Fsinθ）m
C错误，D正确。
故选AD。
14、如图所示，质量为m的某同学在背越式跳高过程中，恰好越过高度为h的横杆，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A．人起跳阶段地面对人的弹力做正功
B．人起跳阶段地面对人的弹力不做功
C．人跳起后在空中处于完全失重状态
D．人在过杆时重心不可能低于横杆
答案：BC
解析：
AB．在起跳过程中人不能看作质点，但地面对人脚底的支持力的位移为零，所以做功为零，故A错误，B正确；
C．人跳起后，在空中只受重力作用，处于完全失重状态，故C正确；
D．在过杆时，人可拆成两段，头到腰一段，腰以下一段，这两段在人过杆时重心都压在杆之下，合重心在杆之下，故D错误。
故选BC。
15、如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时测力计的示数为10N。在某时刻测力计的示数变为8N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g取10m/s2）（　　）

A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为2m/s2B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2m/s2
C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为2m/s2D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2m/s2
答案：BC
解析：
电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10N，知重物的重力等于10N。对重物有
mg-F=ma
解得
a=2m/s2
方向竖直向下，则电梯的加速度大小为2m/s2，方向竖直向下。电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动。故BC正确，AD错误。
故选BC。
16、如图所示，质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根绳BC系住，当小球静止时，橡皮筋处在水平方向上。下列判断中正确的是（　　）

A．在AC被突然剪断的瞬间，BC对小球的拉力不变
B．在AC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsinθ
C．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gcosθ
D．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsinθ
答案：BC
解析：
AB．设小球静止时BC绳的拉力为F，AC橡皮筋的拉力为T，由平衡条件可得
Fcosθ=mg，Fsinθ=T
解得
F=mgcosθ，T=mgtanθ
在AC被突然剪断的瞬间，BC上的拉力F发生了突变，小球的加速度方向沿与BC垂直的方向且斜向下，大小为
a=gsinθ
B正确，A错误；
CD．在BC被突然剪断的瞬间，橡皮筋AC的拉力不变，小球的合力大小与BC被剪断前拉力的大小相等，方向沿BC方向斜向下，故加速度
a=gcosθ
C正确，D错误。
故选BC。
填空题
17、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。
18、一物体从倾角为θ的固定长直斜面顶端由静止开始下滑，已知斜面与物体间的动摩擦因数μ与物体离开斜面顶端距离x之间满足μ=kx（k为已知量）。物体刚下滑时加速度大小为______，当下滑距离为______时，物体有最大速度。（重力加速度为g）
答案：     gsinθ     tanθk
解析：
[1]x=0时，动摩擦因数为零，则物体不受摩擦力，所以加速度大小为
a=gsinθ
[2]速度最大时，加速度为零，有
μmgcosθ=mgsinθ
此时
kxcosθ=sinθ
解得
x=sinθkcosθ=tanθk
19、如图所示，质量为3kg的一只长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数μ1为0.2。此时有一个质量为1kg的物块静止在空铁箱内壁上，如图所示，物块与铁箱内壁间的动摩擦因数为μ2为0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块对铁箱压力的大小为______N，水平拉力F的大小为______。

答案：     20     88
解析：
[1]物块和铁箱保持静止，则一起向右匀加速，设加速度为a，铁箱对物块的支持力为N，对物块受力分析，竖直方向根据平衡条件
μ2N=mg
水平方向，根据牛顿第二定律
N=ma
联立解得
a=20ms2，N=20N
根据牛顿第三定律可知，物块对铁箱压力的大小为20N。
[2]把物块和铁箱看成整体，水平方向，根据牛顿第二定律
F-μ1M+mg=M+ma
代入数据解得
F=88N
20、“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下，将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动，从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，人的动量___________，（填“先增大后减小”或者“一直增大”） 人的动能___________，（填“先增大后减小”或者“一直增大”）加速度等于零时（即绳对人的拉力等于人所受的重力时），动量和动能___________（填“最大”或者“最小”）。
答案：     先增大后减小     先增大后减小     最大
解析：
解：[1] 从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，人下降的速度先增大后减小，因此人的动量先增大后减小。
[2] 人下降的速度先增大后减小，由动能公式可知，人的动能先增大后减小。
[3]加速度等于零时（即绳对人的拉力等于人所受的重力时），人的速度最大，人的动量和动能最大。
21、（1）钢球由静止开始做自由落体运动，落地时的速度为40m/s，g=10m/s2。则它在最后1s内下落的高度为______m；
（2）动车车厢内悬吊着一个质量为m的小球，动车匀加速行驶时，悬线偏离竖直方向的角度为θ并相对车厢保持静止，重力加速度为g。则动车的加速度大小为______；
（3）如图所示，光滑斜面上有一个重力为70N的小球被轻绳拴住悬挂在天花板上，已知绳子与竖直方向的夹角为45°，斜面倾角为37°，整个装置处于静止状态。sin37°=0.6，cos37°=0.8。则斜面对小球支持力的大小为______N。

答案：     35     gtanθ     50
解析：
（1）[1] 因为钢球由静止开始做自由落体运动，落地时的速度为40m/s，则钢球落地前最后一秒初的速度为
v1=v-gt=(40-10×1)ms=30ms
所以落地前最后一秒的平均速度为
v=v1+v2=35ms
所以落地前最后一秒的位移为
x=vt=35m
（2）[2]对小球受力分析，由牛顿第二定律得
mgtanθ=ma
故
a=gtanθ
（3）[3]对小球受力分析如图，将拉力和支持力沿水平方向和竖直方向分解得
Tsin45°=FNsin37°
Tcos45°+FNcos37°=mg
联立解得
FN=50N

22、牛顿第三定律
（1）实验探究：如图所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手拉测力计A，结果发现两个弹簧测力计的示数是___________的。改变拉力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个弹簧测力计的示数总是___________的，方向___________。

（2）牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小___________，方向___________，作用在___________。
答案：     相等     相等     相反     相等     相反     同一条直线上
解析：
（1）[1][2][3]实验探究：如图所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手拉测力计A，结果发现两个弹簧测力计的示数是相等的，改变拉力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个弹簧测力计的示数总是相等的，方向相反；
（2）[4][5][6]根据牛顿第三定律的定义可知，两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
23、沿水平直路向右行驶的车内悬一小球，悬线与竖直线之间夹一大小恒定的角θ，如图所示，已知小球在水平底板上的投影为O点，小球距O点的距离为h。，若烧断悬线，则小球在底板上的落点P应在O点的___________侧；P点与O点的距离为___________。

答案：     左     htanθ
解析：
[1][2]烧断悬线前，悬线与竖直方向的夹角θ，小球所受合力
F=mgtanθ
根据牛顿第二定律知，车与球沿水平向右做匀加速运动，其加速度为
a=Fm=gtanθ
烧断悬线后，小球将做平抛运动，设运动时间为t，则有
h=12gt2
小球在水平方向上的位移为
s1=vt=v2hg
对小车
s2=vt+12at2=v2hg+12gtanθ⋅2hg
球对车的水平位移
Δs=s1-s2=-h⋅tanθ
负号表示落点应在点的左侧，距离OP为h⋅tanθ。
24、力和运动的关系
牛顿第二定律确定了物体___________和力的关系：加速度的大小与物体所受合力的大小成正比，与物体的___________成反比；加速度的方向与物体___________的方向相同。
答案：     加速度     质量     合外力
解析：
[1][2][3]根据牛顿第二定律可知，物体加速度和力的关系为：加速度的大小与物体所受合力的大小成正比，与物体的质量成反比；加速度的方向与物体合外力的方向相同。
解答题
25、2022年北京冬季奥运会将于2022年2月4日在北京开幕，在冬奥会上跳台滑雪是非常具有观赏性的项目。某段直滑道的示意图如下，O，M，N，P为滑道上的四个点，其中MN段的长度l1=200m，NP段的长度为l2=300m，运动员从O点由静止开始匀加速下滑，已知运动员经过MN段所用的时间和经过NP段所用的时间相同，求：
（1）滑道OM段的长度l；
（2）若滑道的倾角θ=30°，忽略一切阻力，求运动员经过OM段的时间t。

答案：（1）112.5m；（2）35s或6.7s
解析：
（1）运动员经过MN段所用的时间为t，运动员的加速度为a，根据匀变速直线运动的推论可得
l2-l1=at2
vN=l1+l22t
又
l=vN22a-l1
联立解得
l=112.5m
（2）根据牛顿第二定律，可得
mgsinθ=ma
根据匀变速直线运动位移时间公式可得
l=12at2
代入数据，解得
t=35s=6.7s
26、如图甲所示，倾角 α = 37° 的光滑斜面固定在水平地面上，斜面长 LAB = 3 m，斜面底端 A 处有一质量 m = 1 kg 的小滑块，在平行于斜面向上的力F作用下由静止开始运动。已知 F 随位移 s （以 A 为起点）变化的关系如图乙所示，以水平地面为零重力势能面（g 取10 m/s2，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8）。求：
（1）小滑块在通过前 1 m 位移过程中的加速度；
（2）小滑块通过第 2 m 位移所用的时间；
（3）小滑块在位移 s = 1 m 处时的机械能；
（4）在图丙上画出小滑块的机械能 E 随位移 s（0≤s≤3 m）变化的大致图线。

答案：（1）6 m/s2；（2）36s；（3）12 J；（4）
解析：
（1）在通过前 1 m位移的过程中，运用牛顿第二定律，有
F-mgsinα=ma
a = Fm-gsinα=121-10×0.6 = 6 m/s2
（2）对于前 1 m位移的过程，有
v2=2as1
v=2as1=2×6×1=23m/s
对于第2m位移的过程，有F=6N，mgsinα=6Ν，所以小滑块所受合为为零，小滑块作匀速运动
t2=s2v=123=36s
所以小滑块通过第 2 m位移所用的时间为36s。
（3）小滑块在位移 s = 1 m 处时
Ek=12mv2=12×1×(23)2=6J
Ep=mgssinα=1×10×1×0.6=6J
E = Ek + Ep = 12 J
（4）如图

27、平直的公路上有两个停止线相距187.5m的红绿灯，在沿某一方向行驶时前一个红绿灯变为绿灯后经10s，后一个红绿灯变为红灯，该路段限速为108km/h。一辆汽车在前一红绿灯停止线处停车等红绿灯，在该红绿灯变为绿灯时立即加速向前驶出，达到限速后匀速行驶，在后一个红绿灯变为红灯时恰好通过。汽车的质量为1.0t，行驶时所受阻力为车重的0.05倍，加速和减速过程中可近似看成是匀变速直线运动，且加速过程中所受牵引力与减速过程中所受制动力大小恒定且相等，汽车遵守交通规则行驶。重力加速度g取10m/s2，忽略汽车自身长度。
（1）汽车加速时的加速度为多大？
（2）若该汽车司机因为低头看手机并未及时驶出，只能在后一个红绿灯停止线前减速停车，请问汽车减速时的加速度为多大？
（3）在（2）问中请问该司机在两红绿灯间行驶的时间为多长？
答案：（1）4m/s2；（2）5m/s2；（3）1532s
解析：
（1）加速和匀速总位移
v2t1+vt2=x
加速和匀速总时间
t1+t2=t
解得
t1=7.5s
加速段加速度为
a1=v1t1=4m/s2
（2）加速段由牛顿第二定理可得
F-kmg=ma1
减速段由牛顿第二定理可得
F+kmg=ma2
可得
a2=5m/s2
（3）若加速和减速过程能达到最大速度30m/s，则加速和减速阶段总位移为
x'=v22a1+v22a2=202.5m>x
因此不能加速到最大速度30m/s，且中间没有匀速阶段
x'=v22a1+v22a2
v=5033m/s
在两红绿灯间行驶时间为
t=va1+va2=1532s
28、如图所示为滑沙游戏，游客从顶端A点由静止滑下8s后，操纵刹车手柄使滑沙车匀速下滑至底端B点，在水平滑道上继续滑行直至停止。已知游客和滑沙车的总质量m=60kg，倾斜滑道AB长lAB=128m，倾角θ=37°，滑沙车底部与沙面间的动摩擦因数μ=0.5.滑沙车经过B点前后的速度大小不变，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力。求：
（1）游客匀速下滑时的速度大小；
（2）若游客在水平滑道BC段的最大滑行距离为16m，则他在此处滑行时，需对滑沙车施加多大的水平制动力。

答案：（1）16m/s；（2）180N
解析：
（1）由牛顿第二定律得
mgsinθ-µmgcosθ=ma
解得游客从顶端A点由静止加速下滑时的加速度大小
a=2m/s2
游客匀速下滑时的速度大小
v=at1=16m/s
（2）设游客在BC段的加速度大小为a′，由公式
0-v2=-2a′x
解得
a'=8m/s2
由牛顿第二定律得
F＋µmg=ma′
解得制动力
F=180N
29、如图所示，斜面AC长L=4m，倾角θ=37°，CD段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m=1kg的小物块从斜面顶端A点由静止开始滑下。小物块与斜面、地面间的动摩擦因数均为μ=0.5，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
（1）小物块滑到斜面底端C点时的速度大小v；
（2）小物块在斜面和水平面上滑行的总时间t。

答案：（1）4m/s；（2）2.8s
解析：
(1)沿斜面下滑，根据牛顿第二定律有
mgsinθ-μmgcosθ=ma1
从A到C根据速度位移公式有
2a1L=v2-0
解得小物块滑到斜面底端C点时的速度大小
v=4m/s
(2)从斜面下滑阶段有
v=a1t1
解得
t1=2s
水平段，根据牛顿第二定律有
μmg=ma2
根据速度时间公式
0=v-a2t2
解得
t2=0.8s
所以总时间为
t=t1+t2=2.8s
30、如图所示，质量为3m的小球甲用长为L=1.8m的不可伸长的轻绳悬挂在O点正下方。在光滑水平地面上有一质量为2m的长木板丙，在长木板的最左端有一质量为m的小滑块乙，乙和丙一起向左匀速运动，小球甲刚好和小滑块乙在同一水平线上。在运动过程中，甲与乙只发生一次弹性碰撞，且碰撞前乙的速度为v0=12m/s。已知小滑块乙与长木板丙间的动摩擦因数μ=0.6，重力加速度g=10m/s2，甲、乙均可视为质点。
（1）求甲与乙发生弹性碰撞后，小球甲上升的最大高度；
（2）求木板长度为多少时，乙不会从木板上掉落；
（3）若木板最右端有一弹性挡板，木板与地面间的动摩擦因数为0.2，请判断是否存在合适的木板长度使乙与挡板碰后瞬间丙的速度变为零，若存在，请求出木板的长度，若不存在，请说明理由。（其余条件不变）

答案：（1）1.8m；（2）18m；（3）不存在
解析：
（1）以向左为正方向，甲与乙发生弹性碰撞，二者组成的系统水平方向动量守恒，设碰撞后瞬间甲、乙的速度分别为v1、v2，则根据动量守恒定律和机械能守恒定律得
mv0=mv2+3mv1
12mv02=12mv22+12×3mv12
解得
v1=6m/s，v2=-6m/s
对小球根据机械能守恒定律有
3mgh=3mv122
解得
h=1.8m=L
（2）对于滑块和长木板，设满足条件的长木板的最小长度为L1，最终二者共同速度为v3，则根据动量守恒定律和能量守恒定律得
2mv0+mv2=(2m+m)v3
μmgL1=12×2mv02+12mv22-122m+mv32
解得
v3=6m/s，L1=18m
即木板长度大于18m时，乙不会从木板上掉落。
（3）设木板的长度为L2，则甲、乙碰后到乙与挡板碰前，对二者受力分析结合牛顿第二定律，对乙有
a乙1=-6m/s2
对丙有
a丙1=-6m/s2
设乙与挡板碰前瞬间乙的速度为v4，丙的速度为v5，碰后瞬间乙速度为v6，丙速度为v7，碰撞过程有
mv4+2mv5=mv6+2mv7
12mv42+12×2mv52=12mv62+12×2mv72
解得
v6=m-2mv4+4mv5m+2m=-v4+4v53
v7=2m-mv5+2mv4m+2m=v5+2v43
若要v7=0，可得
v5+2v4=0
即
(12-6t)m/s+2(-6+6t)m/s=0
解得
t=0
故不存在木板长度使碰后瞬间木板速度变为零。
31、“高台滑雪”一直受到一些极限运动爱好者的青睐。挑战者以某一速度从某曲面飞出，在空中表演各种花式动作，飞跃障碍物（壕沟）后，成功在对面安全着陆。某实验小组在实验室中利用物块演示分析该模型的运动过程：如图所示，ABC为一段半径为R=5m的光滑圆形轨道，B为圈形轨道的最低点。P为一倾角θ=37°的固定斜面，为减小在斜面上的滑动距离，在斜面顶端表面处铺了一薄层防滑木板DE，木板上边缘与斜面顶端D重合，圆形轨道末端C与斜面顶端D之间的水平距离为x=0.32m。一物块以某一速度从A端进入，沿圆形轨道运动后从C端沿圆弧切线方向飞出，再经过时间t=0.2s时恰好以平行于薄木板的方向从D端滑上薄木板，物块始终未脱离薄木板，斜面足够长。已知物块质量m=3kg，薄木板质量M=1kg，木板与斜面之间的动摩擦因数μ1=1924，木板与物块之间的动摩擦因数μ2=56，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，不计空气阻力，求：
（1）物块滑到圆轨道最低点B时，对轨道的压力（计算结果可以保留根号）；
（2）物块相对于木板运动的距离；
（3）整个过程中，系统由于摩擦产生的热量。

答案：（1）FN=91.92-245N；（2）1.5m；（3）87J
解析：
（1）物块由C到D，做抛体运动
水平方向
v水平=xt=1.6m/s
物块恰好以平行于薄木板的方向从D端滑上薄木板，则在D的速度
v=v水平cosθ=2m/s
v'竖直=vsinθ=1.2m/s
物块在C点
v'竖直=v竖直-gt=-0.8m/s
vC=v水平2+v竖直2
由B到C
12mvB2=12mvC2+mgR1-cosα
其中cosα=v水平vC，在B点
F支-mg=mvB2R
由牛顿第三定律得
FN=F支=91.92-245N
（2）物块刚滑上木板时：
对物块
μ2mgcosθ-mgsinθ=mam
am=23m/s2
做匀减速直线运动
对木板
μ2mgcosθ+mgsinθ-μ1M+mgcosθ=Mam
aM=23m/s2
做匀加速直线运动
设两者经时间t1达到共速v共
v-amt1=aMt1
t1=1.5s
v共=1m/s
此过程中
S物=v+v共2t1=94m
S板=v共2t1=34m
物块相对于木