1、物理牛顿运动定律的应用练习题含答案一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用1如图，质量M=4kg的长木板静止处于粗糙水平地面上，长木板与地面的动摩擦因数1=0.1，现有一质量m=3kg的小木块以v0=14m/s的速度从一端滑上木板，恰好未从木板上滑下，滑块与长木板的动摩擦因数2=0.5，g取10m/s2，求：（1）木块刚滑上木板时，木块和木板的加速度大小；（2）木板长度；（3）木板在地面上运动的最大位移。【答案】（1）5m/s2 2m/s2（2）14m（3）12m【解析】【分析】（1）由题意知，冲上木板后木块做匀减速直线运动，木板由静止做匀加速度直线运动，根据牛顿第二定律求解加速度；（2）木
2、块恰好未从木板滑下，当木块运动到木板最右端时，两者速度相等；根据位移关系求解木板的长度；（3）木块木板达到共同速度后将一起作匀减速直线运动，结合运动公式求解木板在地面上运动的最大位移.【详解】（1）由题意知，冲上木板后木块做匀减速直线运动，初速度 v0=14m/s，加速度大小 木板由静止做匀加速度直线运动即 解得 （2）木块恰好未从木板滑下，当木块运动到木板最右端时，两者速度相等。设此过程所用时间为t即 解得 t=2s 木块位移 木板位移 木板长度 （3）木块木板达到共同速度后将一起作匀减速直线运动，分析得木板位移 总位移 2如图所示，质量为m=5kg的长木板B放在水平地面上，在木板的最右端放
3、一质量也为m=5kg的物块A（可视为质点）木板与地面间的动摩擦因数1=0.3，物块与木板间的动摩擦因数2.=0.2，现用一水平力F=60N作用在木板上，使木板由静止开始匀加速运动，经过t=1s，撤去拉力，设物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：（1）拉力撤去时，木板的速度vB；（2）要使物块不从木板上掉下，木板的长度L至少为多大；（3）在满足（2）的条件下，物块最终将停在右端多远处【答案】(1)VB=4m/s；(2)L=1.2m；(3)d=0.48m【解析】【分析】对整体运用牛顿第二定律，求出加速度，判断物块与木板是否相对滑动，对物块和系统分别运用动量定理求出拉力撤去时，长木板的速度；
4、从撤去拉力到达到共同速度过程，对物块和长木板分别运用动量定理求出撤去拉力后到达到共同速度的时间t1，分别求出撤去拉力前后物块相对木板的位移，从而求出木板的长度对木板和物块，根据动能定理求出物块和木板的相对位移，再由几何关系求出最终停止的位置 (1)若相对滑动，对木板有：，得：对木块有，所以木块相对木板滑动撤去拉力时，木板的速度，(2)撤去F后，经时间t2达到共同速度v；由动量定理，可得，v=2.4m/s在撤掉F之前，二者的相对位移撤去F之后，二者的相对位移木板长度(3)获得共同速度后，对木块，有，对木板有二者的相对位移木块最终离木板右端的距离【点睛】本题综合性很强，涉及到物理学中重要考点，如牛
5、顿第二定律、动能定理、动量定理、运动学公式，关键是明确木板和木块的运动规律和受力特点3如图所示，水平传送带长为L=11.5m，以速度v=7.5m/s沿顺时针方向匀速转动在传送带的A端无初速释放一个质量为m=1kg的滑块（可视为质点），在将滑块放到传送带的同时，对滑块施加一个大小为F=5N、方向与水平面成=370的拉力，滑块与传送带间的动摩擦因数为=0.5，重力加速度大小为g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8求滑块从A端运动到B端的过程中: （1）滑块运动的时间；（2）滑块相对传送带滑过的路程【答案】（1）2s（2）4m【解析】【分析】（1）滑块滑上传送带后，先向左匀减速运动
6、至速度为零，以后向右匀加速运动根据牛顿第二定律可求得加速度，再根据速度公式可求出滑块刚滑上传送带时的速度以及速度相同时所用的时间； 再对共速之后的过程进行分析，明确滑块可能的运动情况，再由动力学公式即可求得滑块滑到B端所用的时间，从而求出总时间（2）先求出滑块相对传送带向左的位移，再求出滑块相对传送带向右的位移，即可求出滑块相对于传送带的位移【详解】（1）滑块与传送带达到共同速度前,设滑块加速度为，由牛顿第二定律： 解得： 滑块与传送带达到共同速度的时间： 此过程中滑块向右运动的位移： 共速后,因 ，滑块继续向右加速运动，由牛顿第二定律： 解得： 根据速度位移关系可得： 滑块到达B端的速度：
7、滑块从共速位置到B端所用的时间： 滑块从A端到B端的时间： （2）01s内滑块相对传送带向左的位移： ，1s2s内滑块相对传送带向右的位移： ，02s内滑块相对传送带的路程：4如图所示为货场使用的传送带的模型，传送带倾斜放置，与水平面夹角为=37，传送带AB足够长，传送皮带轮以大小为v=2m/s的恒定速率顺时针转动，一包货物以v0=12m/s的初速度从A端滑上倾斜传送带，若货物与皮带之间的动摩擦因数=0.5，且可将货物视为质点（sin37=0.6，cos37=0.8，g取10m/s2）求：(1)货物刚滑上传送带时加速度的大小和方向；(2)经过多长时间货物的速度和传送带的速度相同？这时货物相对于
8、地面运动了多远？(3)从货物滑上传送带开始计时，货物再次滑回A端共用了多少时间？【答案】（1）10m/s2，方向沿传送带向下；（2）1s；7m.（3）(2+2)s.【解析】【分析】（1）货物刚滑上传送带时，受到重力、传送带的支持力和沿传送带向下的滑动摩擦力，根据牛顿第二定律求解加速度；（2）货物向上做匀减速运动，根据运动学公式求出货物的速度和传送带的速度相同经历的时间和上滑的位移；（3）货物的速度和传送带的速度相同后，继续向上做匀减速运动，滑动摩擦力方向沿传送带向上，由牛顿第二定律求出加速度，由运动学公式求出速度减至零的时间和位移，再求出上滑的总位移，货物到达最高点后将沿传送带匀加速下滑，由下
9、滑位移大小与上滑总位移大小相等，求出下滑的时间，最后求出总时间；【详解】（1）设货物刚滑上传送带时加速度为，货物受力如图所示：沿传送带方向： 垂直传送带方向： ，又 故货物刚滑上传送带时加速度大小，方向沿传送带向下；（2）货物速度从减至传送带速度所用时间设为，位移设为，则根据速度与时间关系有：根据平均速度公式可以得到位移为：（3）当货物速度与传送带速度相等时，由于，即，此后货物所受摩擦力沿传送带向上，设货物加速度大小为，则有设货物再经时间，速度减为零，则：沿传送带向上滑的位移：则货物上滑的总距离为：货物到达最高点后将沿传送带匀加速下滑，下滑加速度等于，设下滑时间为，则，代入解得：所以货物从A端
10、滑上传送带到再次滑回A端的总时间为：【点睛】本题考查了倾斜传送带上物体相对运动问题，分析判断物体的运动情况是难点5如图所示，质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数1=0.1，在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可忽略的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数2=0.4，g取10m/s2，(1)若木板长L=1m，在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N，经过多长时间铁块运动到木板的右端?(2)若在铁块右端施加一个从零开始连续增大的水平向右的力F假设木板足够长，在图中画出铁块受到木板的摩擦力f随拉力F大小变化而变化的图像 【答案】（1）1s；（2）见解析【解析】【分析】【详解】
11、（1）铁块的加速度大小=4m/s2 木板的加速度大小2m/s2 设经过时间t铁块运动到木板的右端，则有 解得： t=1s （2） 6如图所示，质量为m=1kg的滑块，在水平力F作用下静止在倾角为=30的光滑斜面上，斜面的末端处与水平传送带相接(滑块经过此位置滑上皮带时无能量损失)，传送带的运行速度为v0=3m/s，长为L=1.4m，今将水平力撤去，当滑块滑到传送带右端C时，恰好与传送带速度相同滑块与传送带间的动摩擦因数=0.25，g=10m/s2求(1)水平作用力F的大小；(2)滑块开始下滑的高度h；(3)在第(2)问中若滑块滑上传送带时速度大于3m/s，求滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的
12、热量Q【答案】(1) (2)0.1 m或0.8 m(3)0.5 J【解析】【分析】【详解】解：（1）滑块受到水平推力F、重力mg和支持力FN处于平衡，如图所示：水平推力 解得：（2）设滑块从高为h处下滑，到达斜面底端速度为v下滑过程由机械能守恒有：，解得：若滑块冲上传送带时的速度小于传送带速度，则 滑块在带上由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动；根据动能定理有：解得：若滑块冲上传送带时的速度大于传送带的速度，则滑块由于受到向左的滑动摩擦力而做匀减速运动；根据动能定理有：解得：（3）设滑块在传送带上运动的时间为t，则t时间内传送带的位移：s=v0t由机械能守恒有：滑块相对传送带滑动的位移相对滑
13、动生成的热量7如图所示，质量，的木板静止在光滑水平地面上木板右端与竖直墙壁之间距离为，其上表面正中央放置一个质量的小滑块与之间动摩擦因数为，现用大小为的推力水平向右推，两者发生相对滑动，作用后撤去推力通过计算可知，在与墙壁碰撞时没有滑离设与墙壁碰撞时间极短，且无机械能损失，重力加速度求：(1)相对滑动的整个过程中相对向左滑行的最大距离；(2)相对滑动的整个过程中，、系统产生的摩擦热【答案】(1)(2)【解析】【详解】（1）在施加推力F时，方向向右方向向右ls末，F撤去时，A相对B向左滑动的距离撤去F至A、B达到共同速度的过程中，方向向右，方向向左设A、B速度相等经历的时间为t2得在此时间内B运
14、动的位移为s2+s3sB与墙碰前速度相等，A、B的共同速度A相对B向左滑动的距离（2）与墙壁碰后：点睛：此题物理过程较复杂，解决本题的关键理清木块和木板在整个过程中的运动规律，按照物理过程发生的顺序，结合能量守恒定律、动量守恒定律、牛顿第二定律和运动学公式综合求解8总质量为的人和滑雪板沿着倾角为的斜坡向下滑动,如图甲所示，所受的空气阻力与速度成正比今测得滑雪板运动的图象如图乙所示，图中是曲线中点的切线，点坐标为，是曲线的渐近线（ ，取）根据以上信息，计算下列物理量：（1）滑雪板沿斜波下滑的最大速度；（2）空气的阻力系数；（3）滑雪板与斜坡间的动摩擦因数【答案】（1）（2） （3）【解析】【分析
15、】【详解】（1）由v-t图象得，雪撬在斜面上下滑的最大速度为：（2）由v-t图象得： A点vA=5m/s， C点：则A点的瞬时加速度为： 下滑过程中，在A点：当速度最大时，有： 代入数据解得：空气的阻力系数 kg/s（3）雪撬与斜坡间的动摩擦因数为 9如图，在光滑的水平面上静止着足够长、质量为3m的木板，木板上依次排放质量均为m的木块1、2、3，木块与木板间的动摩擦因数均为现同时给木块1、2、3水平向右的初速度、，最后所有的木块与木板相对静止。已知重力加速度为g，求求所有木块都相对静止时的速度；木块3从开始运动到与木板相对静止时位移的大小；木块2在整个运动过程中的最小速度。【答案】；【解析】【
16、分析】当木块3与木板的速度相等时，三个木块与木板的速度均相等，由系统动量守恒求得共同速度。木块3在木板上匀减速运动，由牛顿第二定律和运动学公式结合求解。由动量守恒定律求木块2在整个运动过程中的最小速度。【详解】当木块3与木板的速度相等时，三个木块与木板的速度均相等，且为v。取向右为正方向，系统动量守恒得：解得： 术块3在木板上匀减速运动，由牛顿第二定律：由运动学公式有：解得木块3从开始运动到与木板相对静止时位移的大小：设木块2的最小速度为，此时木块3的速度为，由动量守恒定律 在此过程中，木块3与木块2速度改变量相同解得故本题答案是：；【点睛】本题木块在木板上滑动类型，分析物体的运动过程是解题基
17、础，其次要把握物理过程的物理规律，常常根据动量守恒和能量守恒结合处理。10中华人民共和国道路交通安全法规定：汽车在高速公路上行驶的最高速度不能超过120km/h有一卡车甲在高速公路上发生了故障，警察在距离故障车150m处放置了警告标示牌，以提醒后方的车辆另有一小轿车乙正以120km/h的速度向故障车驶来，司机突然发现了警告标示牌，此时车辆距标示牌距离d=20m，司机立即紧急刹车已知司机的反应时间t=0.3s，路面与轮胎之间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取10m/s2求：(1)在反应时间内轿车的位移大小；(2)刹车过程的加速度大小；(3)计算分析甲、乙两车是否相撞【答案】10m；甲、乙两车不会相撞【解析】【详解】（1）司机的反应时间0.3s内，轿车做匀速直线运动，由题意知：所以在反应时间内轿车的位移大小（2）刹车过程，根据牛顿第二定律得得（3）轿车刹车后做匀减速直线运动，发生位移为当轿车司机发现警告标示牌到刹车停下时通过的总位移为因故轿车乙不会与故障车甲相撞
