【物理】 高考物理牛顿运动定律的应用专项训练100(附答案)含解析
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，长木板B质量为m2＝1．0 kg，静止在粗糙的水平地面上，长木板左侧区域光滑．质量为m3＝1．0 kg、可视为质点的物块C放在长木板的最右端．质量m1＝0．5 kg的物块A，以速度v0＝9 m／s与长木板发生正碰（时间极短），之后B、C发生相对运动．已知物块C与长木板间的动摩擦因数μ1＝0．1，长木板与地面间的动摩擦因数为μ2＝0．2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程物块C始终在长木板上，g取10 m／s2．
（1）若A、B相撞后粘在一起，求碰撞过程损失的机械能． （2）若A、B发生弹性碰撞，求整个过程物块C相对长木板的位移．
【答案】（1）13.5J （2）2.67m 【解析】
（1）若A、B相撞后粘在一起，由动量守恒定律得
m1v0?(m1?m2)v
由能量守恒定律得 ?E?112m1v0?(m1?m2)v2 222m1m2v0?13.5J 解得损失的机械能 ?E?2(m1?m2)（2）A、B发生完全弹性碰撞，由动量守恒定律得
m1v0?m1v1?m2v2
由机械能守恒定律得联立解得 v1?11122m1v0?m1v12?m2v2 222m1?m22m1v0??3m/s， v2?v0?6m/s
m1?m2m1?m2之后B减速运动，C加速运动，B、C达到共同速度之前，由牛顿运动定律， 对长木板： -?2(m2?m3)g??1m3g?m2a1 对物块C： ?1m3g?m3a2
设达到共同速度过程经历的时间为t，v2?a1t?a2t 这一过程的相对位移为?x1?v2t?1212a1t?a2t?3m 22B、C达到共同速度之后，因?1??2，二者各自减速至停下，由牛顿运动定律， 对长木板： -?2(m2?m3)g??1m3g?m2a3 对物块C：-?1m3g?m3a4
(a2t)2(a2t)21??m 这一过程的相对位移为 ?x2??2a4?2a33整个过程物块与木板的相对位移为 ?x??x1??x2?8m?2.67m 3点睛：此题是多研究对象、多过程问题，过程复杂，分析清楚物体的运动过程，应用牛顿第二定律、运动学公式、动量守恒定律、机械能守恒定律即可正确解题．
2．如图所示，质量为M=10kg的小车停放在光滑水平面上．在小车右端施加一个F=10N的水平恒力．当小车向右运动的速度达到2.8m/s时，在其右端轻轻放上一质量m=2.0kg的小黑煤块（小黑煤块视为质点且初速度为零），煤块与小车间动摩擦因数μ＝0.20．假定小车足够长．
（1）求经过多长时间煤块与小车保持相对静止 （2） 求3s内煤块前进的位移 （3）煤块最终在小车上留下的痕迹长度 【答案】(1) 2s (2) 8.4m (3) 2.8m 【解析】 【分析】
分别对滑块和平板车进行受力分析，根据牛顿第二定律求出各自加速度，物块在小车上停止相对滑动时，速度相同，根据运动学基本公式即可以求出时间．通过运动学公式求出位移． 【详解】
(1)根据牛顿第二定律，刚开始运动时对小黑煤块有：
?FN?ma1
FN-mg=0
代入数据解得：a1=2m/s2 刚开始运动时对小车有：
F??FN?Ma2
解得：a2=0.6m/s2
经过时间t，小黑煤块和车的速度相等，小黑煤块的速度为：
v1=a1t
车的速度为：
v2=v+a2t
解得：t=2s；
(2)在2s内小黑煤块前进的位移为：
1x1?a1t2?4m
22s时的速度为：
v1?a1t1?2?2m/s?4m/s
此后加速运动的加速度为：
a3?F5?m/s2 M?m6然后和小车共同运动t2=1s时间，此1s时间内位移为：
12x2?v1t2?a3t2?4.4m
2所以煤块的总位移为：
x1?x2?8.4m
(3)在2s内小黑煤块前进的位移为：
1x1?a1t2?4m
2小车前进的位移为：
1x??v1t?a1t2?6.8m
2两者的相对位移为：
?x?x??x1?2.8m
即煤块最终在小车上留下的痕迹长度2.8m． 【点睛】
该题是相对运动的典型例题，要认真分析两个物体的受力情况，正确判断两物体的运动情况，再根据运动学基本公式求解．
A、B两端3．皮带传输装置示意图的一部分如下图所示,传送带与水平地面的夹角??37?，相距12m,质量为M=1kg的物体以v0=14.0m/s的速度沿AB方向从A端滑上传送带,物体与传送带间的动摩擦因数为0.5，传送带顺时针运转动的速度v=4.0m/s(g取10m/s2)，试求:
(1)物体从A点到达B点所需的时间；
(2)若物体能在传送带上留下痕迹,物体从A点到达B点的过程中在传送带上留下的划痕长度．
【答案】（1）2s（2）5m 【解析】 【分析】
（1）开始时物体的初速度大于传送带的速度，根据受力及牛顿第二定律求出物体的加速
【物理】 高考物理牛顿运动定律的应用专项训练100(附答案)含解析
