1、（物理）牛顿运动定律练习题含答案一、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，滑块会相对于平板向下
2、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某物理兴趣小组设计了一个货物传送装置模型，如图所示。水平面左端A处有一固定挡板，连接一轻弹簧，右端B处与一倾角的传送带平滑衔接。传送带BC间距，以顺时针运转。两个转动轮O1、O2的半径均为，半径O1B、O2C均与传送带上表面垂直。用力将一个质量为的小滑块（可视为质点）向左压弹簧至位置K，撤去外力由静止释放滑块，最终使滑块恰好能从C点抛出（即滑块在C点所受弹力恰为零）。已知传送带与滑块间动摩擦因数，释放滑块时弹簧的弹性势能为1J
3、，重力加速度g取，不考虑滑块在水平面和传送带衔接处的能量损失。求：（1）滑块到达B时的速度大小及滑块在传送带上的运动时间（2）滑块在水平面上克服摩擦所做的功【答案】（1）1s （2）0.68J【解析】【详解】解：(1)滑块恰能从C点抛出，在C点处所受弹力为零，可得：解得： 对滑块在传送带上的分析可知：故滑块在传送带上做匀速直线运动，故滑块到达时的速度为：滑块在传送带上运动时间： 解得：(2)滑块从K至B的过程，由动能定理可知：根据功能关系有： 解得：3质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的图象如图所示取m/s2，求：（1）物体与水平面间的动摩擦因数
4、；（2）水平推力F的大小；（3）s内物体运动位移的大小【答案】（1）0.2；（2）5.6N；（3）56m。【解析】【分析】【详解】（1）由题意可知，由v-t图像可知，物体在46s内加速度：物体在46s内受力如图所示根据牛顿第二定律有：联立解得：=0.2（2）由v-t图像可知：物体在04s内加速度：又由题意可知：物体在04s内受力如图所示根据牛顿第二定律有：代入数据得：F=5.6N（3）物体在014s内的位移大小在数值上为图像和时间轴包围的面积，则有：【点睛】在一个题目之中，可能某个过程是根据受力情况求运动情况，另一个过程是根据运动情况分析受力情况；或者同一个过程运动情况和受力情况同时分析，因此
5、在解题过程中要灵活处理在这类问题时，加速度是联系运动和力的纽带、桥梁4我国的动车技术已达世界先进水平，“高铁出海”将在我国“一带一路”战略构想中占据重要一席所谓的动车组，就是把带动力的动力车与非动力车按照预定的参数组合在一起某中学兴趣小组在模拟实验中用4节小动车和4节小拖车组成动车组，总质量为m=2kg，每节动车可以提供P0=3W的额定功率，开始时动车组先以恒定加速度启动做匀加速直线运动，达到额定功率后保持功率不变再做变加速直线运动，直至动车组达到最大速度vm=6m/s并开始匀速行驶，行驶过程中所受阻力恒定，求：（1）动车组所受阻力大小和匀加速运动的时间；（2）动车组变加速运动过程中的时间为1
6、0s，求变加速运动的位移【答案】（1）2N 3s（2）46.5m【解析】（1）动车组先匀加速、再变加速、最后匀速；动车组匀速运动时，根据P=Fv和平衡条件求解摩擦力，再利用P=Fv求出动车组恰好达到额定功率的速度，即匀加速的末速度，再利用匀变速直线运动的规律即可求出求匀加速运动的时间；（2）对变加速过程运用动能定理，即可求出求变加速运动的位移（1）设动车组在运动中所受阻力为f，动车组的牵引力为F，动车组以最大速度匀速运动时：F=动车组总功率：，因为有4节小动车，故 联立解得：f=2N 设动车组在匀加速阶段所提供的牵引力为F，匀加速运动的末速度为由牛顿第二定律有：动车组总功率：，运动学公式：解得
7、匀加速运动的时间：（2）设动车组变加速运动的位移为x，根据动能定理：解得：x=46.5m5在机场可以看到用于传送行李的传送带，行李随传送带一起前进运动。如图所示，水平传送带匀速运行速度为v=2m/s，传送带两端AB间距离为s0=10m，传送带与行李箱间的动摩擦因数=0.2，当质量为m=5kg的行李箱无初速度地放上传送带A端后，传送到B端，重力加速度g取10m/2；求：(1)行李箱开始运动时的加速度大小a；(2)行李箱从A端传送到B端所用时间t；(3)整个过程行李对传送带的摩擦力做功W。【答案】(1) (2) (3) 【解析】【分析】行李在传送带上先做匀加速直线运动，当速度达到传送带的速度，和传
8、送带一起做匀速直线运动，根据牛顿第二定律及运动学基本公式即可解题行李箱开始运动时的加速度大小和行李箱从A端传送到B端所用时间；根据做功公式求解整个过程行李对传送带的摩擦力做功；【详解】解：(1)行李在传送带上加速，设加速度大小为a(2) 行李在传送带上做匀加速直线运动，加速的时间为t1所以匀加速运动的位移为：行李随传送带匀速前进的时间：行李箱从A传送到B所需时间：(3) t1传送带的的位移为：根据牛顿第三定律可得传送带受到行李摩擦力为：整个过程行李对传送带的摩擦力做功：6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
9、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
10、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： ；解得x3=96m速度由v1=4m/s减速到零期间运动的位移为x
11、4，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=99.2m7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：（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
12、运动的纽带8素有“陆地冲浪”之称的滑板运动已深受广大青少年喜爱。如图所示是由足够长的斜直轨道，半径R1=2m的凹形圆弧轨道和半径R2=3.6m的凸形圆弧轨道三部分组成的模拟滑板组合轨道，这三部分轨道依次平滑连接，且处于同一竖直平面内.其中M点为凹形圆弧轨道的最低点，N点为凸形圆弧轨道的最高点，凸形圆弧轨道的圆心O与M点在同一水平面上，一可视为质点、质量为m=1kg的滑板从斜直轨道上的P点无初速度滑下，经M点滑向N点，P点距水平面的高度h=3.2m，不计一切阻力，g取10m/s2.求：(1)滑板滑至M点时的速度大小；(2)滑板滑至M点时，轨道对滑板的支持力大小；(3)若滑板滑至N点时对轨道恰好无
13、压力，求滑板的下滑点P距水平面的高度.【答案】(1)8 m/s (2)42 N (3)5.4 m【解析】试题分析：（1）对滑板由P点滑至M点，由机械能守恒得mghmv（2分）所以vM8 m/s. （1分）（2）对滑板滑至M点时受力分析，由牛顿第二定律得FNmgm（2分）所以FN42 N. （1分）（3）滑板滑至N点时对轨道恰好无压力，则有mgm（2分）得vN6 m/s （1分）滑板从P点到N点机械能守恒，则有 mghmgR2mv（3分）解得h5.4 m. （2分）考点：机械能守恒定律【名师点睛】本题考查的是牛顿第二定律和机械能守恒结合的问题。滑板由P点滑至M点，只有重力做功，机械能守恒。然后分
14、别对M和N两点进行受力分析，运用牛顿第二定律。此题便可很快解出。9如图甲所示，质量m=8kg的物体在水平面上向右做直线运动。过a点时给物体作用一个水平向右的恒力F并开始计时，在4s末撤去水平力F选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得vt图象如图乙所示。（取重力加速度为10m/s2）求：（1）8s末物体离a点的距离（2）撤去F后物体的加速度（3）力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数。【答案】（1）48m。（2）2m/s2。（3）16N，0.2。【解析】【详解】（1）8s末物体离a点的距离等于梯形的面积大小，为：S=48m（2）撤去F后物体的加速度为：a=2m/s2。（
15、3）撤去F后，根据牛顿第二定律得：f=ma=8（2）N=16N，负号表示加速度方向与速度方向相反。撤去F前物体匀速运动，则有：F=|f|=16N物体与水平面间的动摩擦因数为：=0.2。【点睛】本题关键先根据运动情况求解加速度，确定受力情况后求解出动摩擦因数；再根据受力情况确定加速度并根据运动学公式得到物体的运动规律。10如图所示，航空母舰上的水平起飞跑道长度L=160m一架质量为m=2.0104kg的飞机从跑道的始端开始，在大小恒为F=1.2105N的动力作用下，飞机做匀加速直线运动，在运动过程中飞机受到的平均阻力大小为Ff=2104N飞机可视为质点，取g=10m/s2求：（1）飞机在水平跑道
16、运动的加速度大小；（2）若航空母舰静止不动，飞机加速到跑道末端时速度大小；（3）若航空母舰沿飞机起飞的方向以10m/s匀速运动，飞机从始端启动到跑道末端离开这段时间内航空母舰对地位移大小【答案】（1）（2）（3）【解析】【分析】【详解】（1）飞机在水平跑道上运动时，水平方向受到推力与阻力作用，设加速度大小为a，由牛顿第二定律可得F合=FFf=ma代入数据得 a1=5.0 m/s2 （2）由运动学公式可知 v2=2aL代入数据得飞机到达倾斜跑道末端时的速度大小v=40 m/s（3）对于飞机对于航空母舰有 x2=v0t由几何关系：x1x2=L即有代入数据解得t=8s飞机离开航空母舰时，航空母舰的对地位移大小x2=v0t=80m【点评】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的基本运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁
