最新物理牛顿运动定律练习题含答案

最新物理牛顿运动定律练习题含答案

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律

1．如图所示，一足够长木板在水平粗糙面上向右运动。某时刻速度为v 0＝2m/s ，此时一质量与木板相等的小滑块（可视为质点）以v 1＝4m/s 的速度从右侧滑上木板，经过1s 两者速度恰好相同，速度大小为v 2＝1m/s ，方向向左。重力加速度g ＝10m/s 2，试求：

（1）木板与滑块间的动摩擦因数μ1

（2）木板与地面间的动摩擦因数μ2

（3）从滑块滑上木板，到最终两者静止的过程中，滑块相对木板的位移大小。

【答案】（1）0.3（2）

120（3）2.75m 【解析】

【分析】

（1）对小滑块根据牛顿第二定律以及运动学公式进行求解；

（2）对木板分析，先向右减速后向左加速，分过程进行分析即可；

（3）分别求出二者相对地面位移，然后求解二者相对位移；

【详解】

（1）对小滑块分析：其加速度为：2221114/3/1

v v a m s m s t --===-，方向向右 对小滑块根据牛顿第二定律有：11mg ma μ-=，可以得到：10.3μ=；

（2）对木板分析，其先向右减速运动，根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到： 0121

2v mg mg m t μμ+⋅= 然后向左加速运动，根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到： 21222v mg mg m

t μμ-⋅= 而且121t t t s +== 联立可以得到：2120μ=

，10.5s t =，20.5t s =； （3）在10.5s t =时间内，木板向右减速运动，其向右运动的位移为：

01100.52

v x t m +=⋅=，方向向右； 在20.5t s =时间内，木板向左加速运动，其向左加速运动的位移为：

22200.252

v x t m +=⋅=，方向向左； 在整个1t s =时间内，小滑块向左减速运动，其位移为：12 2.52v v x t m +=

⋅=，方向向左 则整个过程中滑块相对木板的位移大小为：12 2.75x x x x m ∆=+-=。

【点睛】

本题考查了牛顿第二定律的应用，分析清楚小滑块与木板的运动过程和受力情况是解题的前提，应用牛顿第二定律与运动学公式即可解题。

2．利用弹簧弹射和传送带可以将工件运送至高处。如图所示，传送带与水平方向成37度角，顺时针匀速运动的速度v ＝4m/s 。B 、C 分别是传送带与两轮的切点，相距L ＝6.4m 。倾角也是37︒的斜面固定于地面且与传送带上的B 点良好对接。一原长小于斜面长的轻弹簧平行斜面放置，下端固定在斜面底端，上端放一质量m ＝1kg 的工件（可视为质点）。用力将弹簧压缩至A 点后由静止释放，工件离开斜面顶端滑到B 点时速度v 0＝8m/s ，A 、B 间的距离x ＝1m ，工件与斜面、传送带问的动摩擦因数相同，均为μ＝0.5，工件到达C 点即为运送过程结束。g 取10m/s 2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：

（1）弹簧压缩至A 点时的弹性势能；

（2）工件沿传送带由B 点上滑到C 点所用的时间；

（3）工件沿传送带由B 点上滑到C 点的过程中，工件和传送带间由于摩擦而产生的热量。

【答案】(1)42J,(2)2.4s,(3)19.2J

【解析】

【详解】

（1）由能量守恒定律得，弹簧的最大弹性势能为：

2P 01sin 37cos372

E mgx mgx mv μ︒︒=++ 解得：E p ＝42J

（2）工件在减速到与传送带速度相等的过程中，加速度为a 1，由牛顿第二定律得： 1sin 37cos37mg mg ma μ︒︒+=

解得：a 1＝10m/s 2

工件与传送带共速需要时间为：011

v v t a -=

解得：t 1＝0.4s

工件滑行位移大小为：22

011

2v v x a -= 解得：1 2.4x m L =<

因为tan 37μ︒

<，所以工件将沿传送带继续减速上滑，在继续上滑过程中加速度为a 2，则有： 2sin 37cos37mg mg ma μ︒︒-=

解得：a 2＝2m/s 2

假设工件速度减为0时，工件未从传送带上滑落，则运动时间为：

22

v t a = 解得：t 2＝2s 2 3? 1

解得：x 2＝4m

工件运动到C 点时速度恰好为零，故假设成立。

工作在传送带上上滑的总时间为：t ＝t 1+t 2＝2.4s

（3）第一阶段：工件滑行位移为：x 1＝2.4m 。

传送带位移'11 1.6m x vt ==，相对位移为：10.8m x =。 摩擦生热为：11cos37Q mg x μ︒=

解得：Q 1＝3.2J

第二阶段：工件滑行位移为：x 2＝4m ，

传送带位移为：'228m x vt ==

相对位移为：24m x ∆=

摩擦生热为： 22cos37Q mg x μ︒=∆

解得：Q 2＝16J

总热量为：Q ＝19.2J 。

3．如图所示，倾角θ的足够长的斜面上，放着两个相距L 0、质量均为m 的滑块A 和B ，滑块A 的下表面光滑，滑块B 与斜面间的动摩擦因数tan μθ=．由静止同时释放A 和B ，此后若A 、B 发生碰撞，碰撞时间极短且为弹性碰撞．已知重力加速度为g ，求：

（1）A 与B 开始释放时，A 、B 的加速度A a 和B a ；

（2）A 与B 第一次相碰后，B 的速率B v ；

（3）从A 开始运动到两滑块第二次碰撞所经历的时间t ．

【答案】（1）sin A a g θ=；0B a =（202sin gL θ3）023

sin L g θ

【解析】

【详解】

解：(1)对B 分析：sin cos B mg mg ma θμθ-= 0B a =，B 仍处于静止状态

对A 分析，底面光滑，则有：mg sin A ma θ=

解得：sin A a g θ=

(2) 与B 第一次碰撞前的速度，则有：202A A v a L = 解得：02sin A v gL θ=所用时间由：1v A at =，解得：012sin L g t θ=

对AB ，由动量守恒定律得：1A B mv mv mv =+ 由机械能守恒得：

2221111222A B mv mv mv =+ 解得：100,2sin B v v gL θ==(3)碰后，A 做初速度为0的匀加速运动，B 做速度为2v 的匀速直线运动，设再经时间2t 发生第二次碰撞，则有：2212A A x a t =

22B x v t =

第二次相碰：A B x x = 解得：0222sin L t g θ

=从A 开始运动到两滑块第二次碰撞所经历的的时间：12t t t =+