(物理)物理牛顿运动定律练习题含答案含解析

1、(物理)物理牛顿运动定律练习题含答案含解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律1 .如图所示，质量 M=0. 4kg的长木板静止在光滑水平面上，其右侧与固定竖直挡板问的 距离L=0. 5m,某时刻另一质量 m=0. 1kg的小滑块(可视为质点)以vo=2m/s的速度向右 滑上长木板，一段时间后长木板与竖直挡板发生碰撞，碰撞过程无机械能损失。已知小滑 块与长木板间的动摩擦因数科=0 2,重力加速度g=10m/s2,小滑块始终未脱离长木板。求：m h»H1J丁 一 _I(1)自小滑块刚滑上长木板开始，经多长时间长木板与竖直挡板相碰；(2)长木板碰撞竖直挡板后，小滑块和长木板相对静止时，小

2、滑块距长木板左端的距离。【答案】(1) 1.65m (2) 0.928m 【解析】【详解】m巩-(m + M)v i解：(1)小滑块刚滑上长木板后，小滑块和长木板水平方向动量守恒: 解得：对长木板： 得长木板的加速度：自小滑块刚滑上长木板至两者达相同速度：解得： ,1长木板位移：解得：两者达相同速度时长木板还没有碰竖直挡板L-x = vili解得：=mvi - Mvi = (ni + M)vz.? = 0928mt = ti + ta = 1.655(2)长木板碰竖直挡板后，小滑块和长木板水平方向动量守恒:最终两者的共同速度：I 111pmgs =品-(m + M)壮小滑块和长木板相对静止时，

3、小滑块距长木板左端的距离：2 .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37°角，皮带的AB部分长L 5.8m,皮带以恒定的速率v 4m/s按图示方向传送，若在 B端无初速度地放置一个质量m 50 kg的救灾物资1物资P从B端开始运动时的加速度.0.5(取 g 10m/s2, sin37o 0.6),2物资P到达A端时的动能.【答案】1物资P从B端开始运动时的加速度是 10m/s2. 2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

4、即可求出加速度；(2)物体p从B到A的过程中，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，mgsin F ma；2Fn mgcos F Fn 其加速度为： a gsin gcos 10m/ s2(2)解法一：P达到与传送带有相同速度的位移s 0.8m2a以后物资p受到沿传送带向上的滑动摩擦力作用1 212根据动能 te 理：mgsin F L smvAmv2 21 2到A端时的动能EkA mvA 900J22解法二：P达到与传送带有相同速度的位移 s - 0.8m2

5、a以后物资P受到沿传送带向上的滑动摩擦力作用，2P 的加速度 a2 gsin gcos 2m/s1 2后段运动有：L s vt2a2t2,2解得：t2 1s,到达A端的速度vA v a2t2 6m/s12动能 EkAmvA 900 J2【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.3.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

6、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四 1=0.25变为理=0.125. 一滑雪者从倾角为9= 37。的坡顶A由静止开始自由下滑，滑至坡底蜕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 l = 26 m, g取10 m/s2, sin(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 6'上.目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

7、可求解速度 位移和时间.【详解】m骐场ff-/Zjmcos 0(1)由牛顿第二定律得滑雪者在斜坡的加速度：a1=m=4m/s2v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="=1sI(2)由静止到动摩擦因素发生变化的位移：x1=ja1t2=2m动摩擦因数变化后，由牛顿第二定律得加速度：a2= ''=5m/s2m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:1 1 ?-j -；解得 X3=96m速度由V1=4m/s减速到零期间

8、运动的位移为 X4,则由动能定理有:x=X3+X4=96+ 3.2=99.2m-= 0 - -mvf;解得 x 4=3.2m所以滑雪者在水平雪地上运动的最大距离为4 .如图，光滑固定斜面上有一楔形物体Ao A的上表面水平，A上放置一物块 Bo已知斜),面足够长、倾角为 aA的质量为M , B的质量为m, A、B间动摩擦因数为一-sinr?最大静擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为go现对A施加一水平推力。求:(1)物体A、B保持静止时，水平推力的大小Fi；(2)水平推力大小为 F2时，物体A、B 一起沿斜面向上运动，运动距离 x后撒去推力,A、B一起沿斜面上滑，整个过程中物体上滑的最大距离L;(3

9、)为使A、B在推力作用下能一起沿斜面上滑，推力F应满足的条件。【答案】(1)+ 白(2) -(3)(m +(M +<F <-网n。【解析】【分析】先以AB组成的整体为研究的对象，得出共同的加速度，然后以B为研究的对象，结合牛顿第二定律和运动学公式联合求解，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁。 【详解】(1) A和B整体处于平衡状态，则Ficos& (M + 疝?解得：F=+ 叫；(2) A和B整体上滑过程由动能定理有IFzxcosff - (m + M)gLsim0 = 0解得：二L,tkT ,1；(3) A和B间恰好不滑动时，设推力为F0,上滑的加速度为 a, A对B的弹

10、力为N对A和B整体有Focosff - (m + MJgsinff - (m +对 B 有：/m = V = macos0朴- rng = masinf/(m + Af)(sin + #a)M)目解得：同二COS0 -闾0日则为使A、B在推力作用下能一起沿斜面上滑，推力应满足的条件(nt +cnsfi5 .质量M 9kg、长L 1m的木板在动摩擦因数10.1的水平地面上向右滑行，当速度V0 2m/s时，在木板的右端轻放一质量m 1kg的小物块如图所示.当小物块刚好滑到木板左端时，物块和木板达到共同速度.取g 10m/s2 ,(1)从木块放到木板上到它们达到相同速度所用的时间求:t；【答案】(1

11、) 1s (2) 0.08【解析】【分析】【详解】(1)设木板在时间t内的位移为 则有X1；铁块的加速度大小为a2,时间t内的位移为X2(2)小物块与木板间的动摩擦因数,1.2x1v0t a1t2X2It22XiL x2aita2 t代入数据得t=1s(2)根据牛顿第二定律，有i(M m)g2mg Ma12mgma2解得0.086 .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

12、圆弧轨道的最高点，凸形圆弧轨道的圆心。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: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 mgh=|mV| (2分)所以 vm = 8 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

13、Fnmg = m (2分)所以 Fn = 42 N. (1 分)(3)滑板滑至N点时对轨道恰好无压力，则有mg=m3 (2分)Ri得 vn= 6 m/s (1 分)滑板从P点到N点机械能守恒，则有 mgh'= mgQ+gmv； (3分)解得 h'=5.4 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。7 .在水平长直的轨道上，有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度vo做匀速直线运动.某时刻将一质量为 m的小滑

14、块轻放到车面的中点，滑块与车面间的动摩擦因数为此时调节外力，使平板车仍做速度为vo的匀速直线运动. m, vo表vo=4m/s ,取F,要(1)若滑块最终停在小车上，滑块和车之间因为摩擦产生的内能为多少？(结果用 示)(2)已知滑块与车面间动摩擦因数尸0.2,滑块质量 m=1kg,车长L=2m,车速g=10m/s2,当滑块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力 保证滑块不能从车的左端掉下，恒力F大小应该满足什么条件？12【答案】(1) 2mV0 (2) F 6N【解析】解：根据牛顿第二定律，滑块相对车滑动时的加速度a ggm滑块相对车滑动的时间：t v0a2滑块相对车滑动的距

15、离 s v0t 也2g滑块与车摩擦产生的内能 Q mgs12由上述各式斛得Q mv0 (与动摩擦因数无关的te值)2(2)设恒力F取最小值为Fi ,滑块加速度为 ai,此时滑块恰好达到车的左端，则: vo滑块运动到车左端的时间 tl -al由几何关系有：V0tl -0 一22由牛顿定律有： Fimg ma!联立可以得到：b 0.5s, F1 6N则恒力F大小应该满足条件是：F 6N .8. 2019年1月3日10时26分.中国嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面南极艾特肯盆地内的冯卡门撞击坑内。实现了人类探测器在月球背面首次软着陆，世界震惊，国人振 奋.嫦娥四号进入近月点15km的椭圆轨道后，启动

16、反推发动机，速度逐渐减小，距月面2.4km时成像仪启动，扫描着陆区地形地貌并寻找着陆点.距月面 100米左右，水平移动 选定着陆点，缓慢降落，离地面3m时关闭发动机，探测器做自由落体运动着陆，太阳翼再次打开，探测器开始工作.探测器质量为1.0X103kg.月球表面重力加速度 g月=1.6m/s2.求：(1)探测器着陆前瞬间的动能.(2)若探测器从距月面100m高度处开始先做自由落体运动，然后开启反推发动机做减速运 动，降落至月球表面时速度恰好为零.已知反推发动机使探测器获得的反推力大小为8000N.求探测器从距月球表面100m处开始做自由落体运动时间.【答案】(1) * = 4.8x1叫 (2

17、) h = 。可【解析】【分析】(1)根据能量守恒关系求解探测器着陆前瞬间的动能.(2)探测器先做自由落体运动，后做匀减速运动；根据牛顿第二定律求解做减速运动的加速度，结合运动公式求解做自由 落体运动时间.【详解】(1)探测器着陆前瞬间的动能：林=印8月八二4*乂1球/(2)减速过程：F-mg =maXi、X2,根据运动学公式:解得 a=6.4m/s2设探测器在自由落体阶段和减速阶段的位移分别为2g 月xi=2ax21且 xl+X2=100,/月珏=X1联立解得探测器自由落体运动的时间tl = 10s9.质量为5.0kg的物体，从离地面 36m高处，由静止开始匀加速下落，经 3s落地，g取10

18、m/s2,求：(1)物体下落的加速度的大小；(2)下落过程中物体所受阻力的大小。【答案】(1)8m/s2(2)10N【解析】试题分析：根据匀变速直线运动的公式求出物体下落的加速度，根据牛顿第二定律求出阻力的大小.解：(1)由1 匕曰得,a=之一g e -om/ s .故物体下落的加速度大小为 8m/s2.(2)根据牛顿第二定律得，mg - f=ma贝U f=mg - ma=50 - 5X 8N=10N故下落过程中物体所受阻力的大小为10N.答：(1)物体下落的加速度的大小 8m/s2; (2)下落过程中物体所受阻力的大小10N【点评】解决本题的关键知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，通过加速度，可以根据力求运动，也可以根据运动求力.10.光滑水平桌面上有一个静止的物