《2022年物理牛顿运动定律的应用经典例题大集合》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年物理牛顿运动定律的应用经典例题大集合（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学习必备欢迎下载高一物理牛顿运动定律的应用经典例题大集合例 1物体 B放在物体A上， A 、 B的上下表面均与斜面平行（如图），当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时，A A受到 B的摩擦力沿斜面方向向上。B A受到 B的摩擦力沿斜面方向向下。C A、B之间的摩擦力为零。D A、B之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质。C 例 2、如图所示是我国某优秀跳水运动员在跳台上腾空而起的英姿. 跳台距水面高度为10 m，此时她恰好到达最高位置，估计此时她的重心离跳台台面的高度为1 m，当她下降到手触及水面时要伸直双臂做一个翻掌压水花的动作，这时她的重心离水面也是1 m.( 取g
2、=10 m/s2)求：(1) 从最高点到手触及水面的过程中其重心可以看作是自由落体运动，她在空中完成一系列动作可利用的时间为多长? (2) 忽略运动员进入水面过程中受力的变化，入水之后， 她的重心能下沉到离水面约2.5 m 处，试估算水对她的平均阻力约是她自身重力的几倍? 解： （1）这段时间人重心下降高度为10 m 空中动作时间t=gh2代入数据得t=2 s=1.4 s (2) 运动员重心入水前下降高度h+h=11 m 据动能定理mg(h+h+h水)=fh水整理并代入数据得527mgf=5.4例 3跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉住，如图所示已知人的质量为70，吊板的质量为
3、10，绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计取重力加速度 10当人以440的力拉绳时，人与吊板的加速度和人对吊板的压力分别为A 10， 260B 10， 330C 30， 110D 30， 50B例 4、有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁高速行驶，做匀速圆周运动。图2 中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h。下列说法中正确的是（D） A、h 越高，摩托车对侧壁的压力将越大； B、h 越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大； C、h 越高，摩托车做圆周运动的周期将越小；h 图 2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -
4、- - - - -第 1 页，共 9 页学习必备欢迎下载 D、h 越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大。例 5、如图所示，质量为0.02kg 的小球 a、b，球 b 置于水平桌面的右边缘上(但不落下)，带有 0.1C的正电荷。 a 球从半径为 R=0.8m 的 l 4 光滑圆弧顶端由静止滚下，到M点进入水平桌面MP ，其中 MN段长久 2.0m，是粗糙的，动摩擦因数为0.1 。NP段光滑。当a到达 P点时与 b 正碰，并粘合在一起进人互相正交的电磁场区域内，匀强电场方向竖直向上，匀强磁场方向水平指向读者，粘合体在H点速度方向竖直向下。设场强大小 E 4 ON C，磁感强度大小 B 0 5T。取
5、 g 10m s2，试求： (1)a、b 粘合体在磁场中运动的时间。 (2)水平桌面的高度。 (3)在整个运动过程中，a、 b系统的机械能损失了多少？解： （18 分） a 运动到 P点与 b 碰撞，粘合体在电磁场区受三个力：重力 2mg 0.4N；电场力qE0.4N，方向竖直向上；磁场力 f=quB ，方向垂直于速度方向。因 2mg qE二 0 ， 故 a、 b 粘合体只在磁场力即洛仑兹力的作用下做匀速圆周运动。（2 分）由题意知PQ=QH=r=qBmvp2（2 分）对小球 a 从圆弧顶端运动到N点的过程应用动能定理得mgR-mgMN=12mvN2小球 a 与 b 正碰，有mvN=2mvP
6、（2 分）由以上三式解得vP=3m/s （2 分）水平桌面的高度PQ=r=43/5 （2 分）a、b 粘合体在电磁场中运动时间t=T/4=2 s/5 （ 3 分）整个过程中系统损失的机械能E=Mg （R+r）+mgr-1/2 2mvP2=0.65J （3 分）例 6、在竖直平面内有一圆形绝缘轨道，半径R=1m ，处于垂直于轨道平面向里的匀强磁场中，一质量为m=1103kg，带电量为q = -3 102C 的小球，可在内壁滑动现在最低点处给小球一个水平初速度v0，使小球在竖直平面内逆时针做圆周运动，图甲是小球在竖直平面内做圆周运动的速率v随时间变化的情况， 图乙是小球所受轨道的弹力F随时间变化的
7、情况，已知小球能有两次到达圆形轨道的最高点. 结合图象所给数据，g取 10m/s2求：（1）磁感应强度的大小 （2）小球从开始运动至图甲中速度为2m/s 的过程中，摩擦力对小球做的功甲t/s 乙t/s 2 8.0 10-20 v/m s -10 v0精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页学习必备欢迎下载例 6解： （1）从甲图可知，小球第二次过最高点时，速度大小为2m/s，而由乙图可知，此时轨道与球间弹力为零，RmvqvBmg/2代入数据，得B=0.1T (2) 从乙图可知，小球第一次过最低点时，轨道与球面之间的弹力为F
8、=8.0 10 2N，根据牛顿第二定律，RmvBqvmgF/200代入数据，得v0=7m/s. 以上过程，由于洛仑兹力不做功, 由动能定理可得: -mg2R+Wf = mv2/2 - mv02/ 2代入数据得 : Wf =-2.5 10-3J 例 6A、 B 两木块叠放在竖直轻弹簧上，如图所示。已知木块A、B 质量分别为M=0.42kg 和 m=0.40kg ，弹簧的劲度系数k=100N/m，若在木块 A上作用一个向上的力 F， 使 A由静止开始以a=0.5m/s2加速度竖直向上作匀加速运动，求：（g 取 10m/s2）(1) 使木块 A竖直作匀加速运动的过程中，力F 的最大值；(2) 木块由
9、静止开始作匀加速运动，直到A、B分离的过程中，弹簧的弹性势能减少了 0.248J ，求这一过程中F 对木块做的功。提示 ： （1）如图所示，平衡时对AB有 kx=(m+M)g可求出 x=0.082m； 对 A施加力 F 后，对 A有 F NMg=Ma ， 对 B有 kx Nmg=ma ， （加速过程中x， N）在 N 0 时 AB有共同加速度a，且 N，F，当 N=0时 A、B分离此时F 最大为 Fm，对 A有 Fm=M(ag)=4.4N 。分离时弹簧压缩量x，对 B有 kx=m(ga)， 可得 x=0.042m，此时 AB共同速度v=)(2xxa=0.2m/s ，这一过程对AB应用动能定理：
10、 WFW弹 （M m ） g(x x) =21(Mm)v2，可解出 WF=9.5410_2J。例 7.1986 年 2 月 20 日发射升空的“和平号”空间站，在服役15 年后于 20XX年 3 月23 日坠落在南太平洋. “和平号”风风雨雨15 年铸就了辉煌业绩，已成为航天史上的永恒篇章 . “和平号”空间站总质量137 t ，工作容积超过400 m3，是迄今为止人类探索太空规模最大的航天器，有“人造天宫”之称. 在太空运行的这一“庞然大物”按照地面指令准确坠落在预定海域，这在人类历史上还是第一次. “和平号”空间站正常运行时，距离地面的平均高度大约为350 km.为保证空间站最终安全坠毁，
11、俄罗斯航天局地面控制中心对空间站的运行做了精心安排和控制. 在坠毁前空间站已经顺利进入指定的低空轨道，此时“和平号”距离地面的高度大约为240 km.设“和平号”沿指定的低空轨道运行时，其轨道高度平均每昼夜降低2.7 km. 设“和平号”空间站正常运转时沿高度为350 km 圆形轨道运行，在坠落前沿高度为240km的指定圆形低空轨道运行，而且沿指定的低空轨道运行时，每运行一周空间站高度变化很小，因此计算时对空间站的每一周的运动都可以作为匀速圆周运动处理. （1）简要说明，为什么空间站在沿圆轨道正常运行过程中，其运动速率是不变的. （2）空间站沿正常轨道运行时的加速度与沿指定的低空轨道运行时加速
12、度大小的比值多大？计算结果保留2 位有效数字 . （3）空间站沿指定的低空轨道运行时，每运行一周过程中空间站高度平均变化多大？计算中取地球半径R=6.4 103 km，计算结果保留1 位有效数字 . 命题意图：考查阅读摄取信息并结合原有知识解决新情景问题的创新能力，B级要求 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页学习必备欢迎下载解题方法与技巧： （ 1）空间站沿圆轨道运行过程中，仅受万有引力作用，所受到的万有引力与空间站运行方向垂直，引力对空间站不做功，因此空间站沿圆轨道运行过程中，其运动速率是不变的. （2）不论空
13、间站沿正常轨道运行，还是沿指定的低空轨道运行时，都是万有引力恰好提供空间站运行时所需要的向心力，根据万有引力定律和牛顿第二定律有G2rMm=ma空间站运行时向心加速度是a=G2rM空间站沿正常轨道运行时的加速度与在沿指定的低空轨道运动时加速度大小的比值是2212221)75. 664. 6(rraa=0.9842=0.97 （3）万有引力提供空间站运行时的向心力，有G2rMm=mr224T不计地球自转的影响，根据G2RMm =mg，有 GM=R2g则指定的低空轨道空间站运行的周期为T=2r=GMr=2rgRr2=grRr2=s104.66104.61064.614.324665.3 103s
14、设一昼夜的时间t，则每昼夜空间站在指定的低空轨道绕地球运行圈数为n=Tt空间站沿指定的低空轨道运行时，每运行一周过程中空间站高度平均减小h=2.7 km/n=2.7 km/17=0.2 km 练习：1理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是经验事实，其余是推论。减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面作持续的匀速运动请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列（只要写序号即可）在上述
15、的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论。下列关于事实和推论的分类正确的是A是事实，是推论B 是事实，是推论C是事实，是推论D 是事实，是推论50、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页学习必备欢迎下载B 2、在轨道上为了将燃料已烧完的推进火箭和载人航天飞机分开，采用引爆爆炸螺栓中的炸药，炸断螺栓，同时将推进火箭和载人航天飞机分别向后和向前推，在此以后：（B）A、火箭和航天飞机仍在同一轨道上飞行B、火箭将进入较低轨道，而航天飞机将进入较高轨道C、火箭将进入较高轨道，而航天飞机将进入较低轨道D、火箭将做自由落
16、体而坠毁，而航天飞机仍在原轨道上运行分析：此题学生主要错在硬套公式V=rGM，认为载人航天飞机的速度增大，轨道半径减小，推进火箭速度减少，轨道半径增大。其实，这是一个变轨道过程，不能套公式。载人航天飞机的速度增大后，由于离心作用，其轨道半径将增大，而在轨道半径增大的过程中，速度又逐渐减小，推进火箭的情况则相反，所以正确的答案是(B) 3、放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F 的作用， F 的大小与时t 的关系和物块速度与时间t 的关系如图所示。 取重力加速度g=10m/g2。由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数分别为【A】Am=0.5 kg ， =0.4 B.
17、m=1.5 kg， =152Cm=0.5 kg ， =0.2 D.m=1 kg， =0.2 4、物体甲乙都静止在同一水平面上，他们的质量为m甲、m乙它们与水平面间的摩擦因数分别为甲、乙，用平行于水平面的拉力F 分别拉两物体加速度与拉力F 的关系分别如图所示，由图可知：A、甲=乙m甲 m乙B、甲乙m甲 m乙C、甲乙m甲=m乙D、甲乙m甲 m乙解析：由牛顿第二定律得；加速度表达式为：a=1/mF-g 由数学知识知：图象的斜率是1/m 所以m甲m乙图象在横轴上的截距是mg 所以甲乙答案为 D 5、水平推力F1、F2分别作用于水平面上等质量的ab 两物体上，作用一段时间后撤去推力，物体将继续运动一段时
18、间后停下来。两物体的 v-t图线如右图，图中线段AB平行于 CD ，则：F1的冲量大于F2的冲量F1的冲量等于F2的冲量两物体受到的摩擦力大小相等甲乙a F t v o A C 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页学习必备欢迎下载两物体受到的摩擦力大小不等解析：物体在加速阶段水平方向受到推力F 和摩擦力f 的作用，在减速阶段水平方向只受摩擦力作用。由题意得，减速阶段v-t图线平行，所以两物体的加速度相等。由f=ma，且 m相等，所以摩擦力相等对两物体的整体运动过程由动量定理：Ft-ft=0 而且摩擦力相等，t2大于 t
19、1所以应选A、C 6如图 2-3 所示，一带电粒子以竖直向上的初速度0v，自 A处进入电场强度为E、方向水平向右的匀强电场，它受到的电场力恰与重力大小相等。当粒子到达图中B处时，速度大小仍为0v，但方向变为水平向右，那么A、B之间的电势差等于多少？从A到 B经历的时间为多长？解带电粒子从AB的过程中，竖直分速度减小，水平分速度增大，表明带电粒子的重力不可忽略，且带正电荷，受电场力向右。依题意有Eqmg根据动能定理：)(动能不变mghqUAB在竖直方向上做竖直上抛运动，则gtvghv020,20解得：gvtgvh0,22。gEvgqEqvgvqmgqmghUAB2222020207、在测定匀变速
20、运动的实验中，打点计时器使用的交流电频率为50Hz，记录小车做匀变速运动的纸带如图21-5 所示，在纸带上选择标出05 的 6 个计数点， 相邻的两个计数点之间还有4 个点没有画出纸带旁并排摆放着最小刻度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出1、3、 5 三个计数点与“0”点的距离1d、3d、5d，将它们填入表格中距离1d2d3d测量值（ cm ）图 21-5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页学习必备欢迎下载计算小车通过计数点“4”的瞬时速度为 _m/s，小车的加速度是_2s/m151d1.20cm
21、3d 5.30cm 5d12.00 0.34 0.65 8、如图 22 所示，一摆长为L 的摆，摆球质量为m ，带电量为 q，如果在悬点A放一正电荷 q，要使摆球能在竖直平面内做完整的圆周运动，则摆球在最低点的速度最小值应为多少？错解：摆球运动到最高点时，最小速度为gLV， 由于摆在运动过程中，只有重力做功，故机械能守恒。据机械能守恒定律得：22021221mVmgLmV解得：gLV50。分析纠错 ：摆球运动到最高点时，受到重力mg 、库仑力22LqKF、绳的拉力T作用，根据向心力公式可得：LVmLqKmgT222，由于0T, 所以有：mLqKgLV2由于摆在运动过程中，只有重力做功，故机械能
22、守恒。据机械能守恒定律得：22021221mVmgLmV解得：mLKqgLV/520。9. 据报道：我国航天员在俄国训练时曾经“在1.5 万米高空，连续飞了个抛物线。俄方的一个助理教练半途就吐得一塌糊涂，我们的小伙子是第一次做这种实际飞行实验，但一路却神情自若，失重时都纷纷飘起来，还不断做着穿、脱宇航服等操作。”设飞机的运动轨迹是如图所示的一个抛物线接着一段120 度的圆弧再接着一个抛物线；飞机的最大速度是900km/h，在圆弧段飞机速率保持不变；被训航天员所能承受的最大示重是 8g。 求：（1） 在这十个连续的动作中被训航天员处于完全失重状态的时间是多少？（2）圆弧的最小半径是多少？（实际上
23、由于飞机在这期间有所调整和休息，所花总时间远大于这个时间，约是一小时）（3）完成这些动作的总时间至少是多少？（4）期间飞机的水平位移是多少？（提示：抛物线部分左右对称， 上升阶段和下降阶段时间相等，水平位移相等，加速度相同，飞机在抛物线的顶端时速度在水平方向）（取 g=9.75m/s2）V0 Lq图 22精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页学习必备欢迎下载解： （1）在飞机沿着抛物线运动时被训人员处于完全失重状态，加速度为g 抛物线的后一半是平抛运动在抛物线的末端飞机速度最大，为v=250m/s 竖直方向的分量vy=2
24、50cos30o=216.5m/s 水平方向的分量vx=250sin30o=125m/s 平抛运动的时间t=vy/g=22.2s 水平方向的位移是s=vxt=2775m 被训航天员处于完全失重状态的总时间是t总=102t=444s （2）T-mg=mv2/r 由题意得T=8mg r=v2/7g=915.7m （3）每飞过一个120o的圆弧所用时间t=（2r/v ） /3=7.67s t总=10 t+t总=76.7+444=520.7s （4）s总=20s+102rsin60o=55500+15859=71359m 10、如图所示，火箭内的平台上放有测试仪器，火箭从地面上启动后，始终以地球表面处
25、的重力加速度g 的一半竖直向上做匀加速直线运动，升到某一个高度时，该处的重力加速 g/=g/4 （1）测试仪器对平台的压力是在离开地面前静止时对平台压力的多少？（2）在这一高度时，测试仪器处于状态答： 3/4 倍超重11 （20XX年全国卷）太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和H11、He42等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是HeH4e24211释放的核能， 这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的H11核数目从现有数减少10，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和H11核组成。
26、（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R6.4 106 m ，地球质量m6.0 1024 kg ，日地中心的距离r1.5 1011 m，地球表面处的重力加速度g10 m/s2，1 年约为 3.2 107秒，试估算目前太阳的质量M。（2）已知质子质量mp1.6726 1027 kg ，He42质量m6.6458 1027 kg ，电子质精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页学习必备欢迎下载量me0.9 1030kg，光速c3108m/s。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。（3）又知地球
27、上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w1.35 103W/m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。（估算结果只要求一位有效数字。 ）考题：25 (20 分) 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为1，盘与桌面间的动摩擦因数为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满足的条件是什么？( 以g表示重力加速度) 5. 答案：25 （20 分）解：设圆盘的质量为m ，桌长为l，在桌布从圆盘上抽出的过程中，盘的加速度为1a，有11mam
28、g桌布抽出后，盘在桌面上作匀减速运动，以a2表示加速度的大小，有22mamg设盘刚离开桌布时的速度为v1，移动的距离为x1，离开桌布后在桌面上再运动距离x2后便停下，有11212xav22212xav盘没有从桌面上掉下的条件是1221xlx设桌布从盘下抽出所经历时间为t ，在这段时间内桌布移动的距离为x，有atx2121121tax而121xlx9、火车以速度v1 匀速行驶， 司机发现前方同轨道上相距s 上有另一火车沿同方向以v2（对地，且 v1v2）做匀速运动，司机立即以加速度a 紧急刹车要使两车不相撞，a 应满足什么条件？由以上各式解得ga12212ABa精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页
