物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用練習(xí)題含答案

物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用練習(xí)題含答案一、高中物理精講專題測(cè)試牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用1．如圖，質(zhì)量M=4kg的長(zhǎng)木板靜止處于粗糙水平地面上，長(zhǎng)木板與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1，現(xiàn)有一質(zhì)量m=3kg的小木塊以v0=14m/s的速度從一端滑上木板，恰好未從木板上滑下，滑塊與長(zhǎng)木板的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.5，g取10m/s2，求：（1）木塊剛滑上木板時(shí)，木塊和木板的加速度大小；（2）木板長(zhǎng)度；（3）木板在地面上運(yùn)動(dòng)的最大位移?！敬鸢浮浚?）5m/s22m/s2（2）14m（3）12m【解析】【分析】（1）由題意知，沖上木板后木塊做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，木板由靜止做勻加速度直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度；（2）木塊恰好未從木板滑下，當(dāng)木塊運(yùn)動(dòng)到木板最右端時(shí)，兩者速度相等；根據(jù)位移關(guān)系求解木板的長(zhǎng)度；（3）木塊木板達(dá)到共同速度后將一起作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)公式求解木板在地面上運(yùn)動(dòng)的最大位移.【詳解】（1）由題意知，沖上木板后木塊做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，初速度v0=14m/s，加速度大小木板由靜止做勻加速度直線運(yùn)動(dòng)即解得（2）木塊恰好未從木板滑下，當(dāng)木塊運(yùn)動(dòng)到木板最右端時(shí)，兩者速度相等。設(shè)此過(guò)程所用時(shí)間為t即解得t=2s木塊位移木板位移木板長(zhǎng)度（3）木塊木板達(dá)到共同速度后將一起作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，分析得木板位移總位移2．如圖所示，質(zhì)量為m=5kg的長(zhǎng)木板B放在水平地面上，在木板的最右端放一質(zhì)量也為m=5kg的物塊A（可視為質(zhì)點(diǎn)）．木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.3，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2.=0.2，現(xiàn)用一水平力F=60N作用在木板上，使木板由靜止開(kāi)始勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t=1s，撤去拉力，設(shè)物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，，求：（1）拉力撤去時(shí)，木板的速度vB；（2）要使物塊不從木板上掉下，木板的長(zhǎng)度L至少為多大；（3）在滿足（2）的條件下，物塊最終將停在右端多遠(yuǎn)處．【答案】(1)VB=4m/s；(2)L=1.2m；(3)d=0.48m【解析】【分析】對(duì)整體運(yùn)用牛頓第二定律，求出加速度，判斷物塊與木板是否相對(duì)滑動(dòng)，對(duì)物塊和系統(tǒng)分別運(yùn)用動(dòng)量定理求出拉力撤去時(shí)，長(zhǎng)木板的速度；從撤去拉力到達(dá)到共同速度過(guò)程，對(duì)物塊和長(zhǎng)木板分別運(yùn)用動(dòng)量定理求出撤去拉力后到達(dá)到共同速度的時(shí)間t1，分別求出撤去拉力前后物塊相對(duì)木板的位移，從而求出木板的長(zhǎng)度對(duì)木板和物塊，根據(jù)動(dòng)能定理求出物塊和木板的相對(duì)位移，再由幾何關(guān)系求出最終停止的位置．(1)若相對(duì)滑動(dòng)，對(duì)木板有：，得：對(duì)木塊有，所以木塊相對(duì)木板滑動(dòng)撤去拉力時(shí)，木板的速度，(2)撤去F后，經(jīng)時(shí)間t2達(dá)到共同速度v；由動(dòng)量定理，可得，v=2.4m/s在撤掉F之前，二者的相對(duì)位移撤去F之后，二者的相對(duì)位移木板長(zhǎng)度(3)獲得共同速度后，對(duì)木塊，有，對(duì)木板有二者的相對(duì)位移木塊最終離木板右端的距離【點(diǎn)睛】本題綜合性很強(qiáng)，涉及到物理學(xué)中重要考點(diǎn)，如牛頓第二定律、動(dòng)能定理、動(dòng)量定理、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，關(guān)鍵是明確木板和木塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力特點(diǎn)．3．如圖所示，水平傳送帶長(zhǎng)為L(zhǎng)=11.5m，以速度v=7.5m/s沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)．在傳送帶的A端無(wú)初速釋放一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），在將滑塊放到傳送帶的同時(shí)，對(duì)滑塊施加一個(gè)大小為F=5N、方向與水平面成θ=370的拉力，滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5，重力加速度大小為g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求滑塊從A端運(yùn)動(dòng)到B端的過(guò)程中:（1）滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；（2）滑塊相對(duì)傳送帶滑過(guò)的路程．【答案】（1）2s（2）4m【解析】【分析】（1）滑塊滑上傳送帶后，先向左勻減速運(yùn)動(dòng)至速度為零，以后向右勻加速運(yùn)動(dòng)．根據(jù)牛頓第二定律可求得加速度，再根據(jù)速度公式可求出滑塊剛滑上傳送帶時(shí)的速度以及速度相同時(shí)所用的時(shí)間；再對(duì)共速之后的過(guò)程進(jìn)行分析，明確滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況，再由動(dòng)力學(xué)公式即可求得滑塊滑到B端所用的時(shí)間，從而求出總時(shí)間．

（2）先求出滑塊相對(duì)傳送帶向左的位移，再求出滑塊相對(duì)傳送帶向右的位移，即可求出滑塊相對(duì)于傳送帶的位移．【詳解】（1）滑塊與傳送帶達(dá)到共同速度前

,

設(shè)滑塊加速度為，由牛頓第二定律：解得：滑塊與傳送帶達(dá)到共同速度的時(shí)間：此過(guò)程中滑塊向右運(yùn)動(dòng)的位移：共速后

,

因

，滑塊繼續(xù)向右加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律：解得：根據(jù)速度位移關(guān)系可得：滑塊到達(dá)

B

端的速度：

滑塊從共速位置到

B

端所用的時(shí)間：

滑塊從

A

端到

B

端的時(shí)間：（2）0～1s

內(nèi)滑塊相對(duì)傳送帶向左的位移：

，1s～2s

內(nèi)滑塊相對(duì)傳送帶向右的位移：

，0～2s

內(nèi)滑塊相對(duì)傳送帶的路程：

4．如圖所示為貨場(chǎng)使用的傳送帶的模型，傳送帶傾斜放置，與水平面夾角為θ=37°，傳送帶AB足夠長(zhǎng)，傳送皮帶輪以大小為v=2m/s的恒定速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，一包貨物以v0=12m/s的初速度從A端滑上傾斜傳送帶，若貨物與皮帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，且可將貨物視為質(zhì)點(diǎn)．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）求：(1)貨物剛滑上傳送帶時(shí)加速度的大小和方向；(2)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間貨物的速度和傳送帶的速度相同？這時(shí)貨物相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)了多遠(yuǎn)？(3)從貨物滑上傳送帶開(kāi)始計(jì)時(shí)，貨物再次滑回A端共用了多少時(shí)間？【答案】（1）10m/s2，方向沿傳送帶向下；（2）1s；7m.（3）(2+2)s.【解析】【分析】（1）貨物剛滑上傳送帶時(shí)，受到重力、傳送帶的支持力和沿傳送帶向下的滑動(dòng)摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度；（2）貨物向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出貨物的速度和傳送帶的速度相同經(jīng)歷的時(shí)間和上滑的位移；（3）貨物的速度和傳送帶的速度相同后，繼續(xù)向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，滑動(dòng)摩擦力方向沿傳送帶向上，由牛頓第二定律求出加速度，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出速度減至零的時(shí)間和位移，再求出上滑的總位移，貨物到達(dá)最高點(diǎn)后將沿傳送帶勻加速下滑，由下滑位移大小與上滑總位移大小相等，求出下滑的時(shí)間，最后求出總時(shí)間；【詳解】（1）設(shè)貨物剛滑上傳送帶時(shí)加速度為，貨物受力如圖所示：沿傳送帶方向：垂直傳送帶方向：，又故貨物剛滑上傳送帶時(shí)加速度大小，方向沿傳送帶向下；（2）貨物速度從減至傳送帶速度所用時(shí)間設(shè)為，位移設(shè)為，則根據(jù)速度與時(shí)間關(guān)系有：根據(jù)平均速度公式可以得到位移為：（3）當(dāng)貨物速度與傳送帶速度相等時(shí)，由于，即，此后貨物所受摩擦力沿傳送帶向上，設(shè)貨物加速度大小為，則有設(shè)貨物再經(jīng)時(shí)間，速度減為零，則：沿傳送帶向上滑的位移：則貨物上滑的總距離為：貨物到達(dá)最高點(diǎn)后將沿傳送帶勻加速下滑，下滑加速度等于，設(shè)下滑時(shí)間為，則，代入解得：．所以貨物從A端滑上傳送帶到再次滑回A端的總時(shí)間為：．【點(diǎn)睛】本題考查了傾斜傳送帶上物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，分析判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況是難點(diǎn)．5．如圖所示，質(zhì)量M=1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1，在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m=1kg、大小可忽略的鐵塊，鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.4，g取10m/s2，(1)若木板長(zhǎng)L=1m，在鐵塊上加一個(gè)水平向右的恒力F=8N，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的右端?(2)若在鐵塊右端施加一個(gè)從零開(kāi)始連續(xù)增大的水平向右的力F假設(shè)木板足夠長(zhǎng)，在圖中畫(huà)出鐵塊受到木板的摩擦力f隨拉力F大小變化而變化的圖像．【答案】（1）1s；（2）見(jiàn)解析【解析】【分析】【詳解】（1）鐵塊的加速度大小=4m/s2木板的加速度大小2m/s2設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的右端，則有解得：t=1s（2）6．如圖所示，質(zhì)量為m=1kg的滑塊，在水平力F作用下靜止在傾角為θ=30°的光滑斜面上，斜面的末端處與水平傳送帶相接(滑塊經(jīng)過(guò)此位置滑上皮帶時(shí)無(wú)能量損失)，傳送帶的運(yùn)行速度為v0=3m/s，長(zhǎng)為L(zhǎng)=1.4m，今將水平力撤去，當(dāng)滑塊滑到傳送帶右端C時(shí)，恰好與傳送帶速度相同．滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25，g=10m/s2．求(1)水平作用力F的大?。?2)滑塊開(kāi)始下滑的高度h；(3)在第(2)問(wèn)中若滑塊滑上傳送帶時(shí)速度大于3m/s，求滑塊在傳送帶上滑行的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Q．【答案】(1)(2)0.1m或0.8m(3)0.5J【解析】【分析】【詳解】解：（1）滑塊受到水平推力F、重力mg和支持力FN處于平衡，如圖所示：水平推力①解得：②（2）設(shè)滑塊從高為h處下滑，到達(dá)斜面底端速度為v下滑過(guò)程由機(jī)械能守恒有：，解得：③若滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度小于傳送帶速度，則滑塊在帶上由于受到向右的滑動(dòng)摩擦力而做勻加速運(yùn)動(dòng)；根據(jù)動(dòng)能定理有：④解得：⑤若滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度大于傳送帶的速度，則滑塊由于受到向左的滑動(dòng)摩擦力而做勻減速運(yùn)動(dòng)；根據(jù)動(dòng)能定理有：⑥解得：⑦（3）設(shè)滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則t時(shí)間內(nèi)傳送帶的位移：s=v0t由機(jī)械能守恒有：⑧⑨滑塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的位移⑩相對(duì)滑動(dòng)生成的熱量??7．如圖所示，質(zhì)量，的木板靜止在光滑水平地面上．木板右端與豎直墻壁之間距離為，其上表面正中央放置一個(gè)質(zhì)量的小滑塊．與之間動(dòng)摩擦因數(shù)為，現(xiàn)用大小為的推力水平向右推，兩者發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，作用后撤去推力．通過(guò)計(jì)算可知，在與墻壁碰撞時(shí)．沒(méi)有滑離．設(shè)與墻壁碰撞時(shí)間極短，且無(wú)機(jī)械能損失，重力加速度．求：(1)相對(duì)滑動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中．相對(duì)向左滑行的最大距離；(2)相對(duì)滑動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，、系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦熱．【答案】(1)(2)【解析】【詳解】（1）在施加推力F時(shí)，方向向右方向向右ls末，F(xiàn)撤去時(shí)，∴A相對(duì)B向左滑動(dòng)的距離撤去F至A、B達(dá)到共同速度的過(guò)程中，方向向右，方向向左設(shè)A、B速度相等經(jīng)歷的時(shí)間為t2得在此時(shí)間內(nèi)B運(yùn)動(dòng)的位移為∵s2+s3<s∴B與墻碰前速度相等，A、B的共同速度A相對(duì)B向左滑動(dòng)的距離（2）與墻壁碰后：∴∵∴點(diǎn)睛：此題物理過(guò)程較復(fù)雜，解決本題的關(guān)鍵理清木塊和木板在整個(gè)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，按照物理過(guò)程發(fā)生的順序，結(jié)合能量守恒定律、動(dòng)量守恒定律、牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式綜合求解．8．總質(zhì)量為的人和滑雪板沿著傾角為的斜坡向下滑動(dòng),如圖甲所示，所受的空氣阻力與速度成正比．今測(cè)得滑雪板運(yùn)動(dòng)的圖象如圖乙所示，圖中是曲線中點(diǎn)的切線，點(diǎn)坐標(biāo)為，是曲線的漸近線．（，?。└鶕?jù)以上信息，計(jì)算下列物理量：（1）滑雪板沿斜波下滑的最大速度；（2）空氣的阻力系數(shù)；（3）滑雪板與斜坡間的動(dòng)摩擦因數(shù)．【答案】（1）（2）（3）【解析】【分析】【詳解】（1）由v-t圖象得，雪撬在斜面上下滑的最大速度為：（2）由v-t圖象得：A點(diǎn)vA=5m/s，C點(diǎn)：則A點(diǎn)的瞬時(shí)加速度為：下滑過(guò)程中，在A點(diǎn)：當(dāng)速度最大時(shí)，，有：代入數(shù)據(jù)解得：空氣的阻力系數(shù)kg/s（3）雪撬與斜坡間的動(dòng)摩擦因數(shù)為9．如圖，在光滑的水平面上靜止著足夠長(zhǎng)、質(zhì)量為3m的木板，木板上依次排放質(zhì)量均為m的木塊1、2、3，木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為現(xiàn)同時(shí)給木塊1、2、3水平向右的初速度、、，最后所有的木塊與木板相對(duì)靜止。已知重力加速度為g，求求所有木塊都相對(duì)靜止時(shí)的速度；木塊3從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到與木板相對(duì)靜止時(shí)位移的大??；木塊2在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最小速度?！敬鸢浮?；；【解析】【分析】當(dāng)木塊3與木板的速度相等時(shí)，三個(gè)木塊與木板的速度均相等，由系統(tǒng)動(dòng)量守恒求得共同速度。木塊3在木板上勻減速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合求解。由動(dòng)量守恒定律求木塊2在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最小速度。【詳解】當(dāng)木塊3與木板的速度相等時(shí)，三個(gè)木塊與木板的速度均相等，且為v。取向右為正方向，系統(tǒng)動(dòng)量守恒得：解得：術(shù)塊3在木板上勻減速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：解得木塊3從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到與木板相對(duì)靜止時(shí)位移的大?。涸O(shè)木塊2的最小速度為，此時(shí)木塊3的速度為，由動(dòng)量守恒定律在此過(guò)程中，木塊3與木塊2速度改變量相同

解得故本題答案是：；；【點(diǎn)睛】本題木塊在木板上滑動(dòng)類型，分析物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是解題基礎(chǔ)，其次要把握物理過(guò)程的物理規(guī)律，常常根據(jù)動(dòng)量守恒和能量守恒結(jié)合處理。10．《中華人民共和國(guó)道路交通安全法》規(guī)定：汽車在高速公路上行駛的最高速度不能超過(guò)120km/h．有一卡車甲在高速公路上發(fā)生了故障，警察在距離故障車150m處放置了警告標(biāo)示牌，以提醒后方的車輛．另有一小轎車乙正以120km/h的速度向故障車駛來(lái)，司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)了警告標(biāo)示牌，此時(shí)車輛距標(biāo)示