1、【物理】物理牛顿运动定律练习题及答案及解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1如图所示，在倾角为 = 37的足够长斜面上放置一质量M = 2kg 、长度L = 1.5m的极薄平板 AB ，在薄平板的上端A处放一质量m=1kg的小滑块(视为质点)，将小滑块和薄平板同时无初速释放。已知小滑块与薄平板之间的动摩擦因数为1=0.25、薄平板与斜面之间的动摩擦因数为2=0.5,sin37=0.6,cos37=0.8，取g=10m/s2。求：(1)释放后，小滑块的加速度al和薄平板的加速度a2;(2)从释放到小滑块滑离薄平板经历的时间t。【答案】(1)，；(2)【解析】【详解】（1）设释放后，滑块会相对
2、于平板向下滑动，对滑块：由牛顿第二定律有：其中，解得：对薄平板，由牛顿第二定律有：其中，解得：，假设成立，即滑块会相对于平板向下滑动。设滑块滑离时间为，由运动学公式，有：，解得：2固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动，推力F与小环速度v随时间变化规律如图所示，取重力加速度g10m/s2求：（1）小环的质量m；（2）细杆与地面间的倾角a【答案】（1）m1kg，（2）a30【解析】【详解】由图得：0-2s内环的加速度a=0.5m/s2前2s，环受到重力、支持力和拉力，根据牛顿第二定律，有： 2s后物体做匀速运动，根据共点力平衡条件，有： 由图读
3、出F1=5.5N，F2=5N联立两式，代入数据可解得：m=1kg，sin=0.5，即=303地震发生后，需要向灾区运送大量救灾物资，在物资转运过程中大量使用了如图所示的传送带已知某传送带与水平面成角，皮带的AB部分长，皮带以恒定的速率按图示方向传送，若在B端无初速度地放置一个质量的救灾物资可视为质点，P与皮带之间的动摩擦因数取，求：物资P从B端开始运动时的加速度物资P到达A端时的动能【答案】物资P从B端开始运动时的加速度是物资P到达A端时的动能是900J【解析】【分析】（1）选取物体P为研究的对象，对P进行受力分析，求得合外力，然后根据牛顿第三定律即可求出加速度；（2）物体p从B到A的过程中，
4、重力和摩擦力做功，可以使用动能定律求得物资P到达A端时的动能，也可以使用运动学的公式求出速度，然后求动能【详解】（1）P刚放上B点时，受到沿传送带向下的滑动摩擦力的作用，；其加速度为：（2）解法一：P达到与传送带有相同速度的位移以后物资P受到沿传送带向上的滑动摩擦力作用根据动能定理：到A端时的动能解法二：P达到与传送带有相同速度的位移以后物资P受到沿传送带向上的滑动摩擦力作用，P的加速度后段运动有：，解得：，到达A端的速度动能【点睛】传送带问题中，需要注意的是传送带的速度与物体受到之间的关系，当二者速度相等时，即保持相对静止属于中档题目4滑雪者为什么能在软绵绵的雪地中高速奔驰呢？其原因是白雪内
5、有很多小孔，小孔内充满空气当滑雪板压在雪地时会把雪内的空气逼出来，在滑雪板与雪地间形成一个暂时的“气垫”，从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦然而当滑雪板对雪地速度较小时，与雪地接触时间超过某一值就会陷下去，使得它们间的摩擦力增大假设滑雪者的速度超过4 m/s时，滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由10.25变为20.125一滑雪者从倾角为37的坡顶A由静止开始自由下滑，滑至坡底B(B处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平雪地，最后停在C处，如图所示不计空气阻力，坡长为l26 m，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8求：(1)滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化经历的时间；(2)滑雪者
6、到达B处的速度；(3)滑雪者在水平雪地上运动的最大距离【答案】1s 99.2m【解析】【分析】由牛顿第二定律分别求出动摩擦因数恒变化前后的加速度，再由运动学知识可求解速度、位移和时间【详解】(1)由牛顿第二定律得滑雪者在斜坡的加速度：a1=4m/s2解得滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间：t=1s(2)由静止到动摩擦因素发生变化的位移：x1=a1t2=2m动摩擦因数变化后，由牛顿第二定律得加速度：a2=5m/s2由vB2-v2=2a2(L-x1)解得滑雪者到达B处时的速度：vB=16m/s(3)设滑雪者速度由vB=16m/s减速到v1=4m/s期间运动的位移为x3，则由动能定理有
7、： ；解得x3=96m速度由v1=4m/s减速到零期间运动的位移为x4，则由动能定理有：；解得 x4=3.2m所以滑雪者在水平雪地上运动的最大距离为x=x3+x4=96+ 3.2=99.2m5近年来，随着AI的迅猛发展，自动分拣装置在快递业也得到广泛的普及.如图为某自动分拣传送装置的简化示意图，水平传送带右端与水平面相切，以v0=2m/s的恒定速率顺时针运行，传送带的长度为L=7.6m.机械手将质量为1kg的包裹A轻放在传送带的左端，经过4s包裹A离开传送带，与意外落在传送带右端质量为3kg的包裹B发生正碰，碰后包裹B在水平面上滑行0.32m后静止在分拣通道口，随即被机械手分拣.已知包裹A、B
8、与水平面间的动摩擦因数均为0.1，取g=10m/s2.求：(1)包裹A与传送带间的动摩擦因数;(2)两包裹碰撞过程中损失的机械能;(3)包裹A是否会到达分拣通道口.【答案】(1)1=0.5(2)E=0.96J (3)包裹A不会到达分拣通道口【解析】【详解】(1)假设包裹A经过t1时间速度达到v0，由运动学知识有包裹A在传送带上加速度的大小为a1,v0=a1t1 包裹A的质量为mA，与传输带间的动摩檫因数为1，由牛顿运动定律有:1mAg=mAa1解得：1=0.5(2)包裹A离开传送带时速度为v0，设第一次碰后包裹A与包裹B速度分别为vA和vB，由动量守恒定律有:mAv0=mAvA+mBvB 包裹
9、B在水平面上滑行过程，由动能定理有:-2mBgx=0-mBvB2 解得vA=-0.4m/s，负号表示方向向左，大小为0.4m/s 两包裹碰撞时损失的机械能:E=mAv02 -mAvA2-mBvB2 解得：E=0.96J(3)第一次碰后包裹A返回传送带，在传送带作用下向左运动xA后速度减为零，由动能定理可知-1mAgxA=0-mAvA2 解得xA=0.016mL，包裹A在传送带上会再次向右运动.设包裹A再次离开传送带的速度为vA1mAgxA=mAvA2 解得:vA =0.4m/s设包裹A再次离开传送带后在水平面上滑行的距离为xA-2mAgxA=0-mAvA2 解得 xA=0.08mxA=0.32
10、m 包裹A静止时与分拣通道口的距离为0.24m，不会到达分拣通道口.6质量m=2kg的物块自斜面底端A以初速度v0=16m/s沿足够长的固定斜面向上滑行，经时间t=2s速度减为零已知斜面的倾角=37，重力加速度g取10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8试求：（1）物块上滑过程中加速度大小；（2）物块滑动过程摩擦力大小；（3）物块下滑所用时间. 【答案】（1）8m/s2；（2）4N；（3）s【解析】【详解】（1）上滑时，加速度大小 （2）上滑时，由牛顿第二定律，得： 解得 （3）位移 下滑时，由牛顿第二定律，得 解得 由，解得=s7某研究性学习小组利用图a所示的实验装置探究物块在恒
11、力F作用下加速度与斜面倾角的关系。已知木板OA可绕轴O在竖直平面内转动，板足够长，板面摩擦可忽略不计。某次实验中，质量m=0.1kg的物块在平行于板面向上、F=0.6N的恒力作用下，得到加速度a与斜面倾角的关系图线，如图b所示，已知图中a0为图线与纵轴交点，1为图线与横轴交点。（重力加速度g取10m/s2）求：（1）a0多大？倾角1多大？（2）当倾角为30时，物块在力F作用下由O点从静止开始运动，2s后撤去，求物块沿斜面运动的最大距离？【答案】（1）6m/s2， 37；（2）2.4m。【解析】【详解】（1）由图象可知，=0，木板水平放置，此时物块的加速度为a0由牛顿第二定律：F合=F=ma0解
12、得a0=6m/s2由图象可知木板倾角为1时，物块的加速度a=0即：F=mgsin1解得1=37（2）当木板倾角为=30o时，对物块由牛顿第二定律得：F-mgsin=ma1解得a1=1m/s2设木块2s末速度为v1，由v1=a1t得v1=2m/s2s内物块位移s1=a1t2=2m撤去F后，物块沿斜面向上做匀减速运动。设加速度为a2，对物块由牛顿第二定律得：mgsin=ma2a2=gsin30=5m/s2撤去F后，物块继续向上运动的位移为则物块沿斜面运动的最大距离s=s1+s2=2.4m8如图所示，一个质量为3kg的物体静止在光滑水平面上现沿水平方向对物体施加30N的拉力，（取10m/s2）求：（
13、1）物体运动时加速度的大小；（2）物体运动3s时速度的大小；（3）物体从开始运动到位移为20m时经历的时间【答案】（1）10m/s2（2）30m/s （3）2s【解析】【详解】（1）根据牛顿第二定律得：；（2）物体运动时速度的大小为 ：；（3）由位移与时间关系：则：，则：【点睛】本题是属性动力学中第一类问题，知道受力情况来确定运动情况，关键求解加速度，它是联系力与运动的纽带9我国科技已经开启“人工智能”时代，“人工智能”己经走进千家万户某天，小陈叫了外卖，外卖小哥把货物送到他家阳台正下方的平地上，小陈操控小型无人机带动货物，由静止开始竖直向上做匀加速直线运动，一段时间后，货物又匀速上升53s，
14、最后再匀减速1s恰好到达他家阳台且速度为零货物上升过程中，遥控器上显示无人机在上升过程的最大速度为1m/s，高度为56m货物质量为2kg，受到的阻力恒为其重力的0.02倍，重力加速度大小g=10m/s2求(1)无人机匀加速上升的高度；(2)上升过程中，无人机对货物的最大作用力【答案】(1)2.5m；(2)20.8N【解析】【详解】（1）无人机匀速上升的高度：h2vt2 无人机匀减速上升的高度：h3t3 无人机匀加速上升的高度：h1hh2h3 联立解得：h12.5 m（2）货物匀加速上升过程：v22ah1货物匀加速上升的过程中，无人机对货物的作用力最大，由牛顿运动定律得：Fmg0.02mgma
15、联立解得：F20.8 N10如图所示，水平轨道与竖直平面内的圆弧轨道平滑连接后固定在水平地面上，圆弧轨道B端的切线沿水平方向质量m=1.0kg的滑块（可视为质点）在水平恒力F=10.0N的作用下，从A点由静止开始运动，当滑块运动的位移x=0.50m时撤去力F已知A、B之间的距离x0=1.0m，滑块与水平轨道间的动摩擦因数=0.10，取g=10m/s2求：（1）在撤去力F时，滑块的速度大小；（2）滑块通过B点时的动能；（3）滑块通过B点后，能沿圆弧轨道上升的最大高度h=0.35m，求滑块沿圆弧轨道上升过程中克服摩擦力做的功【答案】（1）30m/s；（2）40J；（3）050J【解析】试题分析：（1）滑动摩擦力（1分）设滑块的加速度为a1，根据牛顿第二定律（1分）解得（1分）设滑块运动位移为时的速度大小为，根据运动学公式（2分）解得（1分）（2）设滑块通过B点时的动能为从A到B运动过程中，依据动能定理有， （4分）解得（2分）（3）设滑块沿圆弧轨道上升过程中克服摩擦力做功为，根据动能定理（3分）解得（1分）考点：牛顿运动定律 功能关系
