牛顿运动定律练习题含答案

牛顿运动定律练习题含答案一、高中物理精讲专題测试牛顿运动定律1.以以下图，一足够长木板在水平粗糙面上向右运动。某时刻速度为vo=2m/s,此时一质量与木板相等的小滑块（可视为质点）以v,=4m/s的速度从右侧滑上木板，经过Is两者速度恰好相同，速度大小为v2=lm/s,方向向左。重力加速度g=10m/s2,试求：V1（1）木板与滑块间的动摩擦因数P,（2）木板与地面间的动摩擦因数"2（3）从滑块滑上木板，到最后两者靜止的过程中，滑块相对木板的位移大小。【答案】（1）0.3（2）丄（3）2.75/??20【解析】【解析】（1）对小滑块依照牛顿第二定律以及运动学公式进行求解；（2）对木板解析，先向右减速后向左加速，分过程进行解析即可；（3）分别求出两者相对地面位移，尔后求解两者相对位移；【详解】（1）对小滑块解析：其加速度为：6/,==^m/s2=-3m/52,方向向右对小滑块依照牛顿第二定律有:一丛吨=叫,可以获取：//,=0.3；（2）对木板解析，其先向右减速运动，依照牛顿第二定律以及运动学公式可以获取:^mg+^2-2mg=my-尔后向左加速运动，依照牛顿第二定律以及运动学公式可以获取：佝mg_“2?2ing=m￥■而且人+t2=t=\s联立可以获取：“2=鶴，A=0.5s,t2=0.55；（3）在乙=0.5$时间内，木板向右减速运动，其向右运动的位移为：X=0+5?f=0?5也,方向向右；2在t2=0.5s时间内，木板向左加速运动，其向左加速运动的位移为：=0?25加，方向向左;禺=匕??人?2「在整个t=\s时间内，小滑块向左减速运动，其位移为：x=字?r=2?5〃?，方向向左2则整个过程中滑块相对木板的位移大小为：Av=A+X,-x2=2.75/??。【点睛】本题观察了牛顿第二定律的应用，解析清楚小滑块与木板的运动过程和受力情况是解題的前提，应用牛顿第二定律与运动学公式即可解題。2.如图，水平桌面上静止放置一质量M=lkg、长为L=lm的木板板上最右端放一质量加=2kg的滑块可看做质点，以F=20N的水平力拉木板，将其从滑块下面抽出来.若所有接触面间的动摩擦因数均为“=0.3,g=10m/s「（1）求滑块与木板间的摩擦力厶多大，木板与桌面间的摩擦力厶多大；（2）求滑块从木板上掉下的时间/为多少【答案】（1）6N；9N（2）Is【解析】【详解】解：（1）滑块与木板之间的摩擦力/1=0.3x2xl0N=6N木板与桌面间的摩擦力厶=“（M+in）g=0.3x（l+2）xl0N=9N2）当滑块与木板间的摩擦力达到最大靜摩擦力，木板将从物体下面抽出,对滑块，依照牛顿第二定律得：Z=ma.解得：a}=3m/s2对木板：fx-f2=Ma2解得：a2=5m/s2滑块位移：尤［=亍。厂’木板的位移：兀2=于"2厂滑落时：x2-xx=L代入数据解得：Z=ls3.如图，有一水平传达带以8m/s的速度匀速运动，现将一小物块（可视为质点）轻轻放送带的左端上，若物体与传达带间的动縻擦因数为，已知传达带左、右端间的距离为lOm/s'.求：

在传4m,g取刚放上传达带时物块的加速度；传达带将该物体传达到传达带的右端所需时间.【答案】(1)a=jL/g=4m/s2(2)t=\s【解析】【解析】先解析物体的运动情况：物体水平方向先碰到滑动?摩擦力，做匀加速直线运动足；若传达带够长，当物体速度与传达带相同时，物体做匀速直线运动.依照牛顿第二定律求出匀加速运动的加速度，由运动学公式求出物体速度与传达带相同时所经历的时间和位移，判断今后物体做什么运动，若匀速直线运动，再由位移公式求出时间.￥【详解】物块置于传动带左端时，先做加速直线运动，受力解析，由牛顿第二定律得：HKI代入数据得：a=pg=4mls2设物体加速到与传达带共速时运动的位移为％依照运动学公式可得：2?5()=V22运动的位移:=—=8>4/2/2a则物块从传达带左端到右端全程做匀加速直线运动，设经历时间为/,则有\l=-at22解得t=\s【点睛】物体在传达带运动问题，要点是解析物体的受力情况，来确定物体的运动情况，有利于培育学生解析问题和解决问題的能力.4.四旋翼无人机是一种可以垂直起降的小型遥控翱翔器，目前正获取越来越广泛的应

用.一架质量庐2kg的无人机，其动力系统所能供应的最大升力忙恒为住4N.(g取10m/s2)(1)无人机在地面上从靜止开始，以最大升力竖直向上腾跃

36N,.求在

运动过程中所受空气阻力大小Q5s时离地面的高度h;(2)当无人机悬停在距离地面高度

/^lOOm

处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而

坠落.求无人机坠落到地面时的速度

n(3)接(2)问，无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动供应向上最大

升力.为保证安全着地

(到达地面时速度为零

)，求翱翔器从开始下落到恢复升力的最长

时间【答案】

(1)75m(2)40m/s(3)

s3【解析】【解析】【详解】由牛顿第二定律F-mg-f=ma代入数据解得a=6m/s219上升高度代入数据解得h=75m.下落过程中mg-仁ma】代入数据解得a^Ws2落地时速度v2=2a,H,代入数据解得v=40m/s恢复升力后向下减速运动过程F-mg+f=ma2代入数据解得a2=10in/s2v2v2设恢复升力时的速度为v?，则有二丄十严二H2312Q2岳/由v.=aiti代入数据解得5.我国科技已经开启“人工智能”时代，“人工智能”已经走进千家万户.某天，东东呼喊了外卖，外卖小哥把货物送到他家天台正下方的平川上，东东控制小型无人机带动货物，由靜止开始竖直向上做匀加速直线运动，一段时间后，货物又匀速上升

53s,最后再匀减速

Is

恰好到达他家天台且速度为零

.货物上升过程中，遥控器上显示无人机在加速、

匀速、减速过程中对货物的作用力人、尺和月大小分别为、和，货物碰到的阻力恒为其重

力的倍?

g取

10m/s

2.计算：货物的质量血货物上升过程中的最大动能及东店东天台距地面的高度h.【答案】⑴=2kg(2)km12=\JA=56m刃E=}-niv厶【解析】【解析】【详解】在货物匀速上升的过程中由平衡条件得耳=〃咚+/其中/=0.02〃农解得加=2kg(2)设整个过程中的最大速度为『，在货物匀减速运动阶段由牛顿运动定律得加g+/—坊=由运动学公式得0=卩一"也解得卩最大动能鼻=卩宀1J减速阶段的位移W=￡^3=0.5m匀速阶段的位移X?=vt2=53m加速阶段，由牛顿运动定律得由运动学公式得2a{x}=v2，解得X]=2?5m天台距地面的高度h=X[+x2+x3=56m6?如图甲所示，质量为m=2kg物体施以平行于斜面向上的拉力求象如图乙所示，不计空气阻力，

的物体置于倾角为0=37°的足够长的固定斜面上，t=O时刻对F,tL时撤去该拉力，整个过程中物体运动的速度与时间的部分g=10m/s2,sin37=,°cos37°求=.：n/(m?』)3）物体沿斜面向上滑行的最大距离s.【答案】（1）“=（2）F15N（3）歹【解析】【解析】由速度的斜率求出加速度，依照牛顿第二定律分别对拉力撤去前、后过程列式，可拉力和物块与斜面的动摩擦因数为U.依照v-t图象面积求解位移.【详解】（1）由图象可知，物依向上匀减速时加速度大小为：=1-j=10/n/521—0.5此过程有:mgsinO+iimgcos6=ma2代入数据解得：n=（2）由图象可知，物体向上匀加速时加速度大小为：a^—m/s2=20m/s20.5此过程有:F-mgsin0-umgcos0=ma>代入数据解得：F=60N3）由图象可知，物体向上滑行时间，向上滑行过程位移为：1s=—X10X=2【点睛】本题第一挖掘速度图象的物理意义，由斜率求出加速度，其次求得加速度后，由牛顿第二定律求解物体的受力情况.7.质tM=9kg,长厶=lm的木板在动摩擦因数"=0.1的水平川面上向右滑行，当速度v（）=2m/s时，在木板的右端轻放一质量m=1kg的小物块以以下图?当小物块恰好滑木到板左端时，物块和木板达到共同速度?取求：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2）小物块与木板间的动摩擦因数“2.【答案】（1）1S（2）【解析】【解析】【详解】（1）设木板在时间r内的位移为山；铁块的加速度大小为血，时间r内的位移为砸则有%_W=“2/f=ls1x}=L+X2又（2）依照牛顿第二定律，有“（M+m）g+jLi2mg=Max代入数据得Ajmg=ma2解得“2=0.088.某天.张叔叔在上班途中沿人行道向一公交车站走去，发现一辆公交车正从身旁的平直公路驶过，此时，张叔叔的速度是lm/s,公交车的速度是lSm/s,他们距车站的距离为50m.假设公交车行家驶到距车站25m处开始刹车.恰好到车站停下，停车10s后公交车又启动向前开去.张叔叔的最大速度是6m/s,最大起跑加速度为s',为了安全乘上该公交车，他用力向前跑去，求：(1)公交车刹车过程视为匀减速运动，其加速度大小是多少.(2)解析张叔叔能否在该公交车停在车站时安全上车.【答案】⑴￡(2)能【解析】0-v.2,试题解析：(1)公交车的加速度q=小?=一4?5〃〃丁2儿所以其加速度大小为4.5m/s2x-X]5(2)汽车从相遇处到开始刹车时用时：“=---------儿30-v.10汽车刹车过程中用时：6=一=—^ax3张叔叔以最大加速度达到最大速度用时：G=-―=2sU7张叔叔加速过程中的位移:寸3=2x—x43以最大速度跑到车站的时间“匚亠石因r3+r4vq+o+lOs,张叔叔可以在汽车还停在车站时安全上车.考点：本题观察了牛顿第二定律、匀变速直线运动的规律.9.以以下图，质量为m=lkg的长方依金属滑块夹在竖直挡板M、N之间，氐N与金属滑块间动摩擦因数均为U=,金属滑块与一劲度系数为k=200N/m的轻弹簧相连接，轻弹簧下端固定，挡板M固定不动，挡板N与一智能调治装置相连接(调整挡板与滑块间的压力).开初滑块静止，档板与滑块间的压力为0?现有一质量也为m的物体从距滑块L=20cm处自由落下，与滑块刹时完成碰撞后粘在一起向下运动.为保证滑块下滑过程中做匀减速运动，且下移距离为1=10cm时速度减为0,档板对滑块的压力需随滑块下移而变化，不计空气阻力，弹簧向来在弹g取10m/s123,性限度内.求：下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能；■2当滑块下移距离为d=5cm时挡板对滑块压力的大小；3已知弹簧的弹性势能的表达式为Ep=ikx2(式中k为弹簧劲度系数，x为弹簧的伸长或压缩量)，求滑块速度减为零的过程中，档板对滑块的摩擦力所做的功.【答案】(1)1J(2)25N(3)-1J【解析】设物体与滑块碰撞前刹时速度为Vo,对物体下落过程由机械能守恒定律得设碰后共同速度为Vu由动量守恒定律得2〃卩=/nv0依照能量守恒定律，下落物体与滑块碰撞过程中损失的机械能AE=-mvj-l-2AMv12上式联立数据带入得AE=1J.设滑块下移时加速度为a,由运动学公式得0-叶=2川开初滑块靜止时，有=当滑块下移距离为d=5cm时弹簧的弹力F=k(Axl+d)对其受力解析以以下图所示，由牛顿第二定律得2〃?g—(F+2巧)=2心滑动摩擦力F(=pF”解得￡M=25N?m(3)由功能关系可得丄+/)'-—Arzkxfx2/nVj2=2mgl+W222解得W=—1J.答：(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能是1J;当滑块下移距离为d=5cm时挡板对滑块压力的大小是25N；滑块速度减为零的过程中，挡板对滑块的摩擦力所做的功是-1J.10.以以下图，在圆滑的水平川面上，相距

￡

=10m

的/、〃两个小球均以旳

=10m/s

向右运动，随后两球接踵滑上倾角为

30。的足够长的圆滑斜坡