【物理】物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律練習(xí)題及答案及解析一、高中物理精講專題測(cè)試牛頓運(yùn)動(dòng)定律1．如圖所示，在傾角為θ=37°的足夠長(zhǎng)斜面上放置一質(zhì)量M=2kg、長(zhǎng)度L=1.5m的極薄平板AB，在薄平板的上端A處放一質(zhì)量m=1kg的小滑塊(視為質(zhì)點(diǎn))，將小滑塊和薄平板同時(shí)無(wú)初速釋放。已知小滑塊與薄平板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0.25、薄平板與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8，取g=10m/s2。求：(1)釋放后，小滑塊的加速度al和薄平板的加速度a2;(2)從釋放到小滑塊滑離薄平板經(jīng)歷的時(shí)間t?！敬鸢浮?1)，；(2)【解析】【詳解】（1）設(shè)釋放后，滑塊會(huì)相對(duì)于平板向下滑動(dòng)，對(duì)滑塊：由牛頓第二定律有：其中，解得：對(duì)薄平板，由牛頓第二定律有：其中，解得：，假設(shè)成立，即滑塊會(huì)相對(duì)于平板向下滑動(dòng)。設(shè)滑塊滑離時(shí)間為，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有：，，解得：2．固定光滑細(xì)桿與地面成一定傾角，在桿上套有一個(gè)光滑小環(huán)，小環(huán)在沿桿方向的推力F作用下向上運(yùn)動(dòng)，推力F與小環(huán)速度v隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，取重力加速度g＝10m/s2．求：（1）小環(huán)的質(zhì)量m；（2）細(xì)桿與地面間的傾角a．【答案】（1）m＝1kg，（2）a＝30°．【解析】【詳解】由圖得：0-2s內(nèi)環(huán)的加速度a==0.5m/s2前2s，環(huán)受到重力、支持力和拉力，根據(jù)牛頓第二定律，有：2s后物體做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件，有：

由圖讀出F1=5.5N，F(xiàn)2=5N聯(lián)立兩式，代入數(shù)據(jù)可解得：m=1kg，sinα=0.5，即α=30°3．地震發(fā)生后，需要向?yàn)?zāi)區(qū)運(yùn)送大量救災(zāi)物資，在物資轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中大量使用了如圖所示的傳送帶已知某傳送帶與水平面成角，皮帶的AB部分長(zhǎng)，皮帶以恒定的速率按圖示方向傳送，若在B端無(wú)初速度地放置一個(gè)質(zhì)量的救災(zāi)物資可視為質(zhì)點(diǎn)，P與皮帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)取，，求：物資P從B端開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度．物資P到達(dá)A端時(shí)的動(dòng)能．【答案】物資P從B端開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度是物資P到達(dá)A端時(shí)的動(dòng)能是900J．【解析】【分析】（1）選取物體P為研究的對(duì)象，對(duì)P進(jìn)行受力分析，求得合外力，然后根據(jù)牛頓第三定律即可求出加速度；（2）物體p從B到A的過(guò)程中，重力和摩擦力做功，可以使用動(dòng)能定律求得物資P到達(dá)A端時(shí)的動(dòng)能，也可以使用運(yùn)動(dòng)學(xué)的公式求出速度，然后求動(dòng)能．【詳解】（1）P剛放上B點(diǎn)時(shí)，受到沿傳送帶向下的滑動(dòng)摩擦力的作用，；其加速度為：（2）解法一：P達(dá)到與傳送帶有相同速度的位移以后物資P受到沿傳送帶向上的滑動(dòng)摩擦力作用根據(jù)動(dòng)能定理：到A端時(shí)的動(dòng)能解法二：P達(dá)到與傳送帶有相同速度的位移以后物資P受到沿傳送帶向上的滑動(dòng)摩擦力作用，P的加速度后段運(yùn)動(dòng)有：，解得：，到達(dá)A端的速度動(dòng)能【點(diǎn)睛】傳送帶問(wèn)題中，需要注意的是傳送帶的速度與物體受到之間的關(guān)系，當(dāng)二者速度相等時(shí)，即保持相對(duì)靜止屬于中檔題目．4．滑雪者為什么能在軟綿綿的雪地中高速奔馳呢？其原因是白雪內(nèi)有很多小孔，小孔內(nèi)充滿空氣．當(dāng)滑雪板壓在雪地時(shí)會(huì)把雪內(nèi)的空氣逼出來(lái)，在滑雪板與雪地間形成一個(gè)暫時(shí)的“氣墊”，從而大大減小雪地對(duì)滑雪板的摩擦．然而當(dāng)滑雪板對(duì)雪地速度較小時(shí)，與雪地接觸時(shí)間超過(guò)某一值就會(huì)陷下去，使得它們間的摩擦力增大．假設(shè)滑雪者的速度超過(guò)4m/s時(shí)，滑雪板與雪地間的動(dòng)摩擦因數(shù)就會(huì)由μ1＝0.25變?yōu)棣?＝0.125．一滑雪者從傾角為θ＝37°的坡頂A由靜止開(kāi)始自由下滑，滑至坡底B(B處為一光滑小圓弧)后又滑上一段水平雪地，最后停在C處，如圖所示．不計(jì)空氣阻力，坡長(zhǎng)為l＝26m，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．求：(1)滑雪者從靜止開(kāi)始到動(dòng)摩擦因數(shù)發(fā)生變化經(jīng)歷的時(shí)間；(2)滑雪者到達(dá)B處的速度；(3)滑雪者在水平雪地上運(yùn)動(dòng)的最大距離．【答案】1s99.2m【解析】【分析】由牛頓第二定律分別求出動(dòng)摩擦因數(shù)恒變化前后的加速度，再由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可求解速度、位移和時(shí)間．【詳解】(1)由牛頓第二定律得滑雪者在斜坡的加速度：a1==4m/s2解得滑雪者從靜止開(kāi)始到動(dòng)摩擦因數(shù)發(fā)生變化所經(jīng)歷的時(shí)間：t==1s(2)由靜止到動(dòng)摩擦因素發(fā)生變化的位移：x1=a1t2=2m動(dòng)摩擦因數(shù)變化后，由牛頓第二定律得加速度：a2==5m/s2由vB2-v2=2a2(L-x1)解得滑雪者到達(dá)B處時(shí)的速度：vB=16m/s(3)設(shè)滑雪者速度由vB=16m/s減速到v1=4m/s期間運(yùn)動(dòng)的位移為x3，則由動(dòng)能定理有：；解得x3=96m速度由v1=4m/s減速到零期間運(yùn)動(dòng)的位移為x4，則由動(dòng)能定理有：；解得x4=3.2m所以滑雪者在水平雪地上運(yùn)動(dòng)的最大距離為x=x3+x4=96+3.2=99.2m5．近年來(lái)，隨著AI的迅猛發(fā)展，自動(dòng)分揀裝置在快遞業(yè)也得到廣泛的普及.如圖為某自動(dòng)分揀傳送裝置的簡(jiǎn)化示意圖，水平傳送帶右端與水平面相切，以v0=2m/s的恒定速率順時(shí)針運(yùn)行，傳送帶的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=7.6m.機(jī)械手將質(zhì)量為1kg的包裹A輕放在傳送帶的左端，經(jīng)過(guò)4s包裹A離開(kāi)傳送帶，與意外落在傳送帶右端質(zhì)量為3kg的包裹B發(fā)生正碰，碰后包裹B在水平面上滑行0.32m后靜止在分揀通道口，隨即被機(jī)械手分揀.已知包裹A、B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.1，取g=10m/s2.求：(1)包裹A與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù);(2)兩包裹碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能;(3)包裹A是否會(huì)到達(dá)分揀通道口.【答案】(1)μ1=0.5(2)△E=0.96J(3)包裹A不會(huì)到達(dá)分揀通道口【解析】【詳解】(1)假設(shè)包裹A經(jīng)過(guò)t1時(shí)間速度達(dá)到v0，由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)有包裹A在傳送帶上加速度的大小為a1,v0=a1t1包裹A的質(zhì)量為mA，與傳輸帶間的動(dòng)摩檫因數(shù)為μ1，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律有:μ1mAg=mAa1解得：μ1=0.5(2)包裹A離開(kāi)傳送帶時(shí)速度為v0，設(shè)第一次碰后包裹A與包裹B速度分別為vA和vB，由動(dòng)量守恒定律有:mAv0=mAvA+mBvB包裹B在水平面上滑行過(guò)程，由動(dòng)能定理有:-μ2mBgx=0-mBvB2解得vA=-0.4m/s，負(fù)號(hào)表示方向向左，大小為0.4m/s兩包裹碰撞時(shí)損失的機(jī)械能:△E=mAv02-mAvA2-mBvB2解得：△E=0.96J(3)第一次碰后包裹A返回傳送帶，在傳送帶作用下向左運(yùn)動(dòng)xA后速度減為零，由動(dòng)能定理可知-μ1mAgxA=0-mAvA2解得xA=0.016m<L，包裹A在傳送帶上會(huì)再次向右運(yùn)動(dòng).設(shè)包裹A再次離開(kāi)傳送帶的速度為vA′μ1mAgxA=mAvA′2解得:vA′=0.4m/s設(shè)包裹A再次離開(kāi)傳送帶后在水平面上滑行的距離為xA-μ2mAgxA′=0-mAvA2解得xA′=0.08mxA′=<0.32m包裹A靜止時(shí)與分揀通道口的距離為0.24m，不會(huì)到達(dá)分揀通道口.6．質(zhì)量m=2kg的物塊自斜面底端A以初速度v0=16m/s沿足夠長(zhǎng)的固定斜面向上滑行，經(jīng)時(shí)間t=2s速度減為零．已知斜面的傾角θ=37°，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．試求：（1）物塊上滑過(guò)程中加速度大?。唬?）物塊滑動(dòng)過(guò)程摩擦力大?。唬?）物塊下滑所用時(shí)間.【答案】（1）8m/s2；（2）4N；（3）s【解析】【詳解】（1）上滑時(shí)，加速度大?。?）上滑時(shí)，由牛頓第二定律，得：解得（3）位移下滑時(shí)，由牛頓第二定律，得解得由，解得=s7．某研究性學(xué)習(xí)小組利用圖a所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物塊在恒力F作用下加速度與斜面傾角的關(guān)系。已知木板OA可繞軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，板足夠長(zhǎng)，板面摩擦可忽略不計(jì)。某次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m=0.1kg的物塊在平行于板面向上、F=0.6N的恒力作用下，得到加速度a與斜面傾角的關(guān)系圖線，如圖b所示，已知圖中a0為圖線與縱軸交點(diǎn)，θ1為圖線與橫軸交點(diǎn)。（重力加速度g取10m/s2）求：（1）a0多大？?jī)A角θ1多大？（2）當(dāng)傾角θ為30°時(shí)，物塊在力F作用下由O點(diǎn)從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，2s后撤去，求物塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的最大距離？【答案】（1）6m/s2，37°；（2）2.4m。【解析】【詳解】（1）由圖象可知，θ=0°，木板水平放置，此時(shí)物塊的加速度為a0由牛頓第二定律：F合=F=ma0解得

a0=6m/s2由圖象可知木板傾角為θ1

時(shí)，物塊的加速度a=0即：F=mgsinθ1解得

θ1=37°（2）當(dāng)木板傾角為θ=30o時(shí)，對(duì)物塊由牛頓第二定律得：F-mgsinθ=ma1解得

a1=1m/s2設(shè)木塊2s末速度為v1，由v1=a1t得

v1=2m/s2s內(nèi)物塊位移s1=a1t2=2m撤去F后，物塊沿斜面向上做勻減速運(yùn)動(dòng)。設(shè)加速度為a2

，對(duì)物塊由牛頓第二定律得：mgsinθ=ma2a2=gsin30°=5m/s2撤去F后，物塊繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)的位移為則物塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的最大距離s=s1+s2=2.4m8．如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為3kg的物體靜止在光滑水平面上．現(xiàn)沿水平方向?qū)ξ矬w施加30N的拉力，（取10m/s2）．求：（1）物體運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大小；（2）物體運(yùn)動(dòng)3s時(shí)速度的大??；（3）物體從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到位移為20m時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間．【答案】（1）10m/s2（2）30m/s（3）2s【解析】【詳解】（1）根據(jù)牛頓第二定律得：；（2）物體運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小為：；（3）由位移與時(shí)間關(guān)系：則：，則：．【點(diǎn)睛】本題是屬性動(dòng)力學(xué)中第一類問(wèn)題，知道受力情況來(lái)確定運(yùn)動(dòng)情況，關(guān)鍵求解加速度，它是聯(lián)系力與運(yùn)動(dòng)的紐帶．9．我國(guó)科技已經(jīng)開(kāi)啟“人工智能”時(shí)代，“人工智能”己經(jīng)走進(jìn)千家萬(wàn)戶．某天，小陳叫了外賣，外賣小哥把貨物送到他家陽(yáng)臺(tái)正下方的平地上，小陳操控小型無(wú)人機(jī)帶動(dòng)貨物，由靜止開(kāi)始豎直向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后，貨物又勻速上升53s，最后再勻減速1s恰好到達(dá)他家陽(yáng)臺(tái)且速度為零．貨物上升過(guò)程中，遙控器上顯示無(wú)人機(jī)在上升過(guò)程的最大速度為1m/s，高度為56m．貨物質(zhì)量為2kg，受到的阻力恒為其重力的0.02倍，重力加速度大小g=10m/s2．求(1)無(wú)人機(jī)勻加速上升的高度；(2)上升過(guò)程中，無(wú)人機(jī)對(duì)貨物的最大作用力．【答案】(1)2.5m；(2)20.8N【解析】【詳解】（1）無(wú)人機(jī)勻速上升的高度：h2＝vt2無(wú)人機(jī)勻減速上升的高度：h3＝t3無(wú)人機(jī)勻加速上升的高度：h1＝h－h(huán)2－h(huán)3聯(lián)立解得：h1＝2.5m（2）貨物勻加速上升過(guò)程：v2＝2ah1貨物勻加速上升的過(guò)程中，無(wú)人機(jī)對(duì)貨物的作用力最大，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：F－mg－0.02mg＝ma聯(lián)立解得：F＝20.8N10．如圖所示，水平軌道與豎直平面內(nèi)的圓弧軌道平滑連接后固定在水平地面上，圓弧軌道B端的切線沿水平方向．質(zhì)量m=1.0kg的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）在水平恒力F=10.0N的作用下，從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)的位移x=0.50m時(shí)撤去力F．已知A、B之間的距離x0=1.0m，滑塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.10，取g=10m/s2．求：（1）在撤去力F時(shí)，滑塊的速度大小；（2）滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能；（3）滑塊通過(guò)B點(diǎn)后，能沿圓弧軌道上升的最大高度h