(物理)物理牛顿运动定律专项习题及答案解析及解析

（物理）物理牛顿运动定律专项习题及答案解析及解析

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律

1．如图甲所示，一倾角为37°，长L=3.75 m的斜面AB上端和一个竖直圆弧形光滑轨道BC 相连，斜面与圆轨道相切于B处，C为圆弧轨道的最高点。t=0时刻有一质量m=1 kg的物块沿斜面上滑，其在斜面上运动的v–t图象如图乙所示。已知圆轨道的半径R=0.5 m。（取g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）求：

(1)物块与斜面间的动摩擦因数μ；

(2)物块到达C点时对轨道的压力F N的大小；

(3)试通过计算分析是否可能存在物块以一定的初速度从A点滑上轨道，通过C点后恰好能落在A点。如果能，请计算出物块从A点滑出的初速度；如不能请说明理由。

【答案】(1)μ=0.5 (2)F'N=4 N (3)

【解析】

【分析】

由图乙的斜率求出物块在斜面上滑时的加速度，由牛顿第二定律求动摩擦因数；由动能定理得物块到达C点时的速度，根据牛顿第二定律和牛顿第三定律求出)物块到达C点时对轨道的压力F N的大小；物块从C到A，做平抛运动，根据平抛运动求出物块到达C点时的速度，物块从A到C，由动能定律可求物块从A点滑出的初速度；

【详解】

解：(1)由图乙可知物块上滑时的加速度大小为

根据牛顿第二定律有：

解得

(2)设物块到达C点时的速度大小为v C，由动能定理得：

在最高点，根据牛顿第二定律则有：

解得：

由根据牛顿第三定律得：

物体在C点对轨道的压力大小为4 N

(3)设物块以初速度v1上滑，最后恰好落到A点

物块从C到A，做平抛运动，竖直方向：

水平方向：

解得

，所以能通过C 点落到A 点

物块从A 到C ，由动能定律可得：

解得：

2．如图所示，传送带的倾角θ=37°，上、下两个轮子间的距离L=3m ，传送带以v 0=2m/s 的速度沿顺时针方向匀速运动．一质量m=2kg 的小物块从传送带中点处以v 1=1m/s 的初速度沿传送带向下滑动．已知小物块可视为质点，与传送带间的动摩擦因数μ=0.8，小物块在传送带上滑动会留下滑痕，传送带两个轮子的大小忽略不计，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g 取10m/s 2．求

(1)小物块沿传送带向下滑动的最远距离及此时小物块在传送带上留下的滑痕的长度． (2)小物块离开传送带时的速度大小． 【答案】（1）1.25m;6m （255

/s 【解析】 【分析】 【详解】

（1）由题意可知0.8tan 370.75μ=>=o ，即小物块所受滑动摩擦力大于重力沿传送带

向下的分力sin 37mg o

，在传送带方向，对小物块根据牛顿第二定律有：

cos37sin 37mg mg ma μ-=o o

解得：20.4/a m s =

小物块沿传送带向下做匀减速直线运动，速度为0时运动到最远距离1x ，假设小物块速度

为0时没有滑落，根据运动公式有：2

112v x a

=

解得：1 1.25x m =，12

L

x <

，小物块没有滑落，所以沿传送带向下滑动的最远距离1 1.25x m =

小物块向下滑动的时间为1

1=v t a

传送带运动的距离101s v t = 联立解得15s m =

小物块相对传送带运动的距离11x s x ∆=+

解得： 6.25x m ∆=，因传送带总长度为26L m =，所以传送带上留下的划痕长度为6m ； （2）小物块速度减小为0后，加速度不变，沿传送带向上做匀加速运动 设小物块到达传送带最上端时的速度大小为2v 假设此时二者不共速，则有：

2

2122L v a x ⎛⎫=+ ⎪⎝

⎭

解得：255

/5

v m s =

20v v <，即小物块还没有与传送带共速，因此，小物块离开传送带时的速度大小为55

/5

m s ．

3．质量为2kg 的物体在水平推力F 的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F ，其运动的

图象如图所示取

m/s 2，求：

（1）物体与水平面间的动摩擦因数； （2）水平推力F 的大小； （3）s 内物体运动位移的大小．

【答案】（1）0.2；（2）5.6N ；（3）56m 。

【解析】 【分析】 【详解】

（1）由题意可知，由v-t 图像可知，物体在4～6s 内加速度：

物体在4～6s 内受力如图所示

根据牛顿第二定律有：

联立解得：μ=0.2

（2）由v-t 图像可知：物体在0～4s 内加速度：

又由题意可知：物体在0～4s 内受力如图所示

根据牛顿第二定律有：

代入数据得：F =5.6N

（3）物体在0～14s 内的位移大小在数值上为图像和时间轴包围的面积，则有：

【点睛】

在一个题目之中，可能某个过程是根据受力情况求运动情况，另一个过程是根据运动情况分析受力情况；或者同一个过程运动情况和受力情况同时分析，因此在解题过程中要灵活

处理．在这类问题时，加速度是联系运动和力的纽带、桥梁．

4．我国的动车技术已达世界先进水平，“高铁出海”将在我国“一带一路”战略构想中占据重要一席．所谓的动车组，就是把带动力的动力车与非动力车按照预定的参数组合在一起．某中学兴趣小组在模拟实验中用4节小动车和4节小拖车组成动车组，总质量为m=2kg ，每节动车可以提供P 0=3W 的额定功率，开始时动车组先以恒定加速度21/a m s =启动做匀加速直线运动，达到额定功率后保持功率不变再做变加速直线运动，直至动车组达到最大速度v m =6m/s 并开始匀速行驶，行驶过程中所受阻力恒定，求： （1）动车组所受阻力大小和匀加速运动的时间；

（2）动车组变加速运动过程中的时间为10s ，求变加速运动的位移． 【答案】（1）2N 3s （2）46.5m 【解析】

（1）动车组先匀加速、再变加速、最后匀速；动车组匀速运动时，根据P=Fv 和平衡条件求解摩擦力，再利用P=Fv 求出动车组恰好达到额定功率的速度，即匀加速的末速度，再利用匀变速直线运动的规律即可求出求匀加速运动的时间；（2）对变加速过程运用动能定理，即可求出求变加速运动的位移．

（1）设动车组在运动中所受阻力为f ，动车组的牵引力为F ，动车组以最大速度匀速运动时：F=

动车组总功率：m P Fv =，因为有4节小动车，故04P P = 联立解得：f=2N