(物理)物理牛頓運動定律練習題20篇

1、(物理)物理牛頓運動定律練習題 20篇一、高中物理精講專題測試牛頓運動定律1.如圖甲所示，一傾角為 37°,長L=3.75 m的斜面AB上端和一個豎直圓弧形光滑軌道 BC 相連，斜面與圓軌道相切于B處，C為圓弧軌道的最高點。t=0時刻有一質量 m=1 kg的物塊沿斜面上滑，其在斜面上運動的v式圖象如圖乙所示。已知圓軌道的半徑 R=0.5 m。(取g=10 m/s2, sin 37=0.6, cos 37=0：8)求：甲乙(1)物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)工(2)物塊到達C點時對軌道的壓力 Fn的大??；(3)試通過計算分析是否可能存在物塊以一定的初速度從A點滑上軌道，通過 C點后恰好能落在

2、A點。如果能，請計算出物塊從A點滑出的初速度；如不能請說明理由。vi 二【答案】(1)戶0.5 (2) F'n=4 N (3)【解析】 【分析】由圖乙的斜率求出物塊在斜面上滑時的加速度，由牛頓第二定律求動摩擦因數(shù)；由動能定理得物塊到達C點時的速度，根據(jù)牛頓第二定律和牛頓第三定律求出)物塊到達C點時對軌道的壓力Fn的大??；物塊從C到A,做平拋運動，根據(jù)平拋運動求出物塊到達 C點時的速 度，物塊從A到C,由動能定律可求物塊從 A點滑出的初速度；【詳解】解：(1)由圖乙可知物塊上滑時的加速度大小為& = 10m"'根據(jù)牛頓第二定律有：解得(2)設物塊到達C點時的速度

3、大小為 vc,由動能定理得1 1 -mg(Lsirt37° 4- L8R) - fAmgLcosl70 =mg +F.%在最高點，根據(jù)牛頓第二定律則有：解得：尸N = 4 N由根據(jù)牛頓第三定律得：用=八=你物體在C點對軌道的壓力大小為 4 N(3)設物塊以初速度vi上滑，最后恰好落到物塊從C到A,做平拋運動，豎直方向：水平方向：口照37。-而加37° n吧 然二百附/s解得,所以能通過C點落到A點物塊從A到C,由動能定律可得:1 1 -+ L8R) - mgLcos370 - -mv-解得:2.如圖所示，在光滑水平面上有一段質量不計，長為 6m的綢帶，在綢帶的中點放有兩個

4、緊靠著可視為質點的小滑塊A、B,現(xiàn)同時對A、B兩滑塊施加方向相反，大小均為F=12N的水平拉力，并開始計時.已知A滑塊的質量 mA=2kg, B滑塊的質量mB=4kg, A、B滑塊與綢帶之間的動摩擦因素均為科=0.5 A、B兩滑塊與綢帶之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，不計綢帶的伸長，求：(1) t=0時刻，A、B兩滑塊加速度的大小;(2) 0到3s時間內，滑塊與綢帶摩擦產生的熱量.F【答案】(1)ai 1吸2e2 0.5ms2 ； (2)30J【解析】【詳解】(1)A滑塊在綢帶上水平向右滑動，受到的滑動摩擦力為fA,水平運動，則豎直方向平衡：NA mg , fA NA ;解得：fAmg A滑

5、塊在綢帶上水平向右滑動，0時刻的加速度為ai ,由牛頓第二定律得：F fA mAaiB滑塊和綢帶一起向左滑動，0時刻的加速度為a2由牛頓第二定律得：F fB mBa2 ；聯(lián)立解得：a1 1m/s2, a2 0.5m/s2；(2)A滑塊經t滑離綢帶，此時 A、B滑塊發(fā)生的位移分別為 為和X2LXi X2 一21 2x1a1t21 .2x2a2t2代入數(shù)據(jù)解得：x1 2m , x2 1m, t 2s2秒時A滑塊離開綢帶，離開綢帶后 A在光滑水平面上運動， B和綢帶也在光滑水平面上運動，不產生熱量，3秒時間內因摩擦產生的熱量為：Q fA Xi X2代入數(shù)據(jù)解得：Q 30J .3.滑雪者為什么能在軟綿

6、綿的雪地中高速奔馳呢？其原因是白雪內有很多小孔，小孔內充滿空氣.當滑雪板壓在雪地時會把雪內的空氣逼出來，在滑雪板與雪地間形成一個暫時的氣墊”，從而大大減小雪地對滑雪板的摩擦.然而當滑雪板對雪地速度較小時，與雪地接觸時間超過某一值就會陷下去，使得它們間的摩擦力增大.假設滑雪者的速度超過4 m/s時，滑雪板與雪地間的動摩擦因數(shù)就會由因=0.25變?yōu)檎?0.125. 一滑雪者從傾角為9= 37。的坡頂A由靜止開始自由下滑，滑至坡底蛻B(tài)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.不計空氣阻力，坡長為 l = 26 m, g取10 m/s2, sin(1)滑雪者從靜止開始到動摩擦因

7、數(shù)發(fā)生變化經歷的時間；(2)滑雪者到達B處的速度；(3)滑雪者在水平雪地上運動的最大距離.【答案】1s 聲司 99.2m【解析】【分析】由牛頓第二定律分別求出動摩擦因數(shù)恒變化前后的加速度，再由運動學知識可求解速度 位移和時間.【詳解】(1)由牛頓第二定律得滑雪者在斜坡的加速度：a1=m=4m/s2解得滑雪者從靜止開始到動摩擦因數(shù)發(fā)生變化所經歷的時間：t= =1sII(2)由靜止到動摩擦因素發(fā)生變化的位移：X1=?a1t2=2m動摩擦因數(shù)變化后，由牛頓第二定律得加速度：a2= '_ 1=5m/s2m由 VB2-v2=2a2(L-X1)解得滑雪者到達 B處時的速度：VB=16m/s(3)設

8、滑雪者速度由VB=16m/s減速到V1=4m/s期間運動的位移為 X3,則由動能定理有: 1 1 -mmgxi - -Tnvjj ；解得 X3=96m速度由V1=4m/s減速到零期間運動的位移為X4,則由動能定理有：1 I= 0-£血討；解得 x 4=3.2m所以滑雪者在水平雪地上運動的最大距離為x=X3+X4=96+ 3.2=99.2m4.如圖，豎直墻面粗糙，其上有質量分別為mA =1 kg、mB =0.5 kg的兩個小滑塊 A和B, A在B的正上方，A、B相距h=2. 25 m, A始終受一大小 Fi=l0 N、方向垂直于墻面的水平力 作用，B始終受一方向豎直向上的恒力F2作用.

9、同時由靜止釋放 A和B,經時間t=0.5 s,A、B恰相遇.已知 A、B與墻面間的動摩擦因數(shù)均為=0.2,重力加速度大小 g=10m/s2.求：滑塊A的加速度大小aA；(2)相遇前瞬間，恒力 F2的功率P.2【答案】(1) aA 8m/s ； (2) P 50W【解析】【詳解】(1) A、B受力如圖所示：A、B分別向下、向上做勻加速直線運動，對 A:水平方向：Fn F1豎直方向：mAg f mAaA且：f Fn2聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)解得：aA 8m/s12(2)對A由位移公式得：Xa -3a1,，一、12對B由位移公式得： xB aBt22由位移關系得：Xb h Xa由速度公式得B的速度：v

10、B aBt對B由牛頓第二定律得：F2 mBg mBaB恒力E的功率：P F2vB聯(lián)立解得：P= 50W5.如圖所示，在風洞實驗室里，粗糙細桿與豎直光滑圓軌 AB相切于A點，B為圓弧軌道 的最高點，圓弧軌道半徑 R=1m,細桿與水平面之間的夾角 9=37°. 一個m=2kg的小球穿 在細桿上，小球與細桿間動摩擦因數(shù) 斤0.3.小球從靜止開始沿桿向上運動 ，2s后小球剛 好到達A點，此后沿圓弧軌道運動，全過程風對小球的作用力方向水平向右，大小恒定為40N.已知 g=10m/s2, sin37=0.6, cos37°=0.8.求：(1)小球在A點時的速度大?。?2)小球運動到B點

11、時對軌道作用力的大小及方向.【答案】(1)8m/s (2)12N【解析】【詳解】(1)對細桿上運動時的小球受力分析，據(jù)牛頓第二定律可得：Fcos mgsin (Fsin mgcos ) ma代入數(shù)據(jù)得：a 4m/s2小球在A點時的速度vA at 8m/s(2)小球沿豎直圓軌道從 A到B的過程，應用動能定理得：1 212FRsin37 mgR(1 cos37 ) mvB mvA 22解得：vB 2m/s小球在B點時，對小球受力分析，設軌道對球的力豎直向上，由牛頓第二定律知: 2vBmg Fn m R解得：Fn=12N,軌道對球的力豎直向上由牛頓第三定律得：小球在最高點B對軌道的作用力大小為 12

12、N,方向豎直向下.6 .如圖所示，在足夠大的光滑水平桌面上，有一個質量為102kg的小球，靜止在該水平桌面內建立的直角坐標系xOy的坐標原點。.現(xiàn)突然沿x軸正方向對小球施加大小為2X102N的外力Fo,使小球從靜止開始運動，在第 1s末所加外力Fo大小不變，方向突然變?yōu)檠貀軸正方向，在第2s后，所加外力又變?yōu)榱硪粋€不同的恒力F.求：八凡,. 一0H在第1末，小球的速率；(2)在第2s末，小球的位移；要使小王在第3s末的速度變?yōu)榱闼拥暮懔(保留兩位有效數(shù)字)【答案】(1) 2m/s (2) 7T0m (3) 2.8X10-2N【解析】【分析】【詳解】(1)根據(jù)牛頓第二定律 Fo=ma在第1s

13、末，根據(jù)速度時間關系 v產at解得：v=2m/s ; 12(2)在第1s末，根據(jù)位移時間關系 x1=-at在第2s內，小球從x軸正方向開始做類平拋運動 ：在x方向：x2=V1t在y方向：y2 at2 2位移：x= J(x_x27y2聯(lián)立解得x=Aj1om ,設位移與X軸正方向的夾角為0, sin 9 叵10(3)在第2s末，沿x軸正方向速度仍為 V1=2m/s在y方向分速度為V2=at=2m/s ,此時速度與x軸正方向的夾角為 45°所加恒力一定與速度方向相反，小球沿x軸方向加速度ax vt沿y軸方向加速度av vt小球的加速度a a2 a；根據(jù)牛頓第二定律 F=ma聯(lián)立解得F=2.

14、8X10-2N【點睛】(1)根據(jù)牛頓第二定律和速度時間關系聯(lián)立求解；(2)第2s內，小球從x軸正方向開始做類平拋運動 ，分別求出x方向和y方向的位移， 根據(jù)勾股定理求解小球的位移；(3)分別根據(jù)x方向和y方向求出小球的加速度，根據(jù)勾股定理求解小球總的加速度，根據(jù)牛頓第二定律求小球受到的力.7 .高鐵的開通給出行的人們帶來了全新的旅行感受，大大方便了人們的工作與生活.高鐵 每列車組由七節(jié)車廂組成，除第四節(jié)車廂為無動力車廂外，其余六節(jié)車廂均具有動力系 統(tǒng)，設每節(jié)車廂的質量均為m,各動力車廂產生的動力相同，經測試，該列車啟動時能在時間t內將速度提高到v,已知運動阻力是車重的 k倍.求：(1)列車在啟

15、動過程中，第五節(jié)車廂對第六節(jié)車廂的作用力；(2)列車在勻速行駛時，第六節(jié)車廂失去了動力，若仍要保持列車的勻速運動狀態(tài)，則第五 節(jié)車廂對第六節(jié)車廂的作用力變化多大？【答案】(1) m( +kg) (2) / kmg【解析】【詳解】(1)列車啟動時做初速度為零的勻加速直線運動，啟動加速度為對整個列車，由牛頓第二定律得：F-k 7mg =7ma 設第五節(jié)對第六節(jié)車廂的作用力為T,對第六、七兩節(jié)車廂進行受力分析，水平方向受力如圖所示，由牛頓第二定律得2F6+T-k 2mg =2ma,OOOO聯(lián)立得T=- 3 m( ； +kg)其中-°'表示實際作用力與圖示方向相反，即與列車運動相反.

16、(2)列車勻速運動時，對整體由平衡條件得F'-k 7mg=0 設第六節(jié)車廂有動力時，第五、六節(jié)車廂間的作用力為Ti,則有:2F+Ti-k 2mg=0 6第六節(jié)車廂失去動力時，仍保持列車勻速運動，則總牽引力不變，設此時第五、六節(jié)車廂 間的作用力為丁2, 則有：F+T2-k 2mg=05聯(lián)立得1Ti=- 3 kmg3T2= - kmg因此作用力變化14H=T2-Ti = kmg158 .素有陸地沖浪”之稱的滑板運動已深受廣大青少年喜愛。如圖所示是由足夠長的斜直軌道，半徑Ri=2m的凹形圓弧軌道和半徑 R2=3.6m的凸形圓弧軌道三部分組成的模擬滑板組合軌道，這三部分軌道依次平滑連接，且處于

17、同一豎直平面內.其中M點為凹形圓弧軌道的最低點，N點為凸形圓弧軌道的最高點，凸形圓弧軌道的圓心。與M點在同一水平面上，一可視為質點、質量為 m=1kg的滑板從斜直軌道上的 P點無初速度滑下，經 M點滑 向N點，P點距水平面的高度 h=3.2m,不計一切阻力，g取10m/s2.求：滑板滑至M點時的速度大小；(2)滑板滑至M點時，軌道對滑板的支持力大小；(3)若滑板滑至N點時對軌道恰好無壓力，求滑板的下滑點P距水平面的高度.【答案】(1)8 m/s (2)42 N (3)5.4 m【解析】試題分析：(1)對滑板由P點滑至M點，由機械能守恒得 mgh =| mv? (2分)所以 vm = 8 m/s

18、. 11 分)(2)對滑板滑至 M點時受力分析，由牛頓第二定律得FN-mg = mr (2分)所以 Fn = 42 N. （1 分）（3）滑板滑至N點時對軌道恰好無壓力，則有mg=m （2分）Ri得 vn= 6 m/s 11 分）滑板從P點到N點機械能守恒，則有 mghi = mgR2+|mv; （3分）解得 h'=5.4 m. （2 分）考點：機械能守恒定律【名師點睛】本題考查的是牛頓第二定律和機械能守恒結合的問題。滑板由P點滑至M點，只有重力做功，機械能守恒。然后分別對 M和N兩點進行受力分析，運用牛頓第二定 律。此題便可很快解出。9 .草逐漸成為我們浙江一項新興娛樂活動。某體驗者

19、乘坐滑草車運動過程簡化為如圖所示，滑草車 從A點靜止滑下，滑到 B點時速 度大小不變而方向變?yōu)樗剑倩^一段水平草坪后從C點水平拋 出，最后落在三角形狀的草堆上。已知斜坡AB與水平面的夾角。=37° ,長為XAB=15m,水平草坪B C長為XBC=10m。從A點滑到了 B點用時3s。該體驗者 和滑草車的質量m =60kg,運動過程中看成質點，在斜坡上運動時空氣阻力不計。（sin37 =0.6, cos37 =0.8,重力加速度 g=10m/s2）（1）求滑草車和草坪之間的動摩擦因數(shù);（2）體驗者滑到水平草坪時，恰好受到與速度方向相反的水平恒定風的作用，風速大小為5m/s,已知風的阻

20、力大小F與風速v滿足經驗公式F=1.2v2。求體驗者滑到 C點時的速度大 ??；（3）已知三角形的草堆的最高點 D與C點等高，且距離 C點6m,其左頂點E位于C點正 下方3m處。在某次滑草過程中，體驗者和滑草車離開 C點時速度大小為7m/s,無風力作 用，空氣阻力忽略 不計，求體驗者和滑草車落到草堆時的動能。17210【答案】（1） "二二；（2）%二- 試題分析：（1）根據(jù)三卷=:口F、口 10:八代入數(shù)據(jù)解得勺=力一'丁 2分*12g sin 夕一際皂 cos 2 =- 2iax 2 分代入數(shù)據(jù)解得以=h分3(2)在BC階段運動時F +卬盟g二吶處2分代入數(shù)據(jù)解得%二二用，1 1分占 6又應一 W二24Kse 2分% = 口百=10加15 1分代入數(shù)據(jù)解得(3)根據(jù)題意由弭=%CD 2tan a =2分x =、金 t1 ：2分，=