(物理)物理牛頓運動定律練習(xí)題含答案

1、(物理)物理牛頓運動定律練習(xí)題含答案一、高中物理精講專題測試牛頓運動定律1.利用彈簧彈射和傳送帶可以將工件運送至高處。如圖所示，傳送帶與水平方向成37度角，順時針勻速運動的速度v=4m/s。B、C分別是傳送帶與兩輪的切點，相距L= 6.4m。傾角也是37的斜面固定于地面且與傳送帶上的B點良好對接。一原長小于斜面長的輕彈簧平行斜面放置，下端固定在斜面底端，上端放一質(zhì)量m=1kg的工件(可視為質(zhì)點)。用力將彈簧壓縮至 A點后由靜止釋放，工件離開斜面頂端滑到B點時速度vo=8m/s, A、B間的距離x= 1m,工件與斜面、傳送帶問的動摩擦因數(shù)相同，均為 科=0.5,工件到達(dá)C點 即為運送過程結(jié)束。

2、g 取 10m/s2, sin37° =0.6, cos37° =0.8,求：(1)彈簧壓縮至A點時的彈性勢能；(2)工件沿傳送帶由 B點上滑到C點所用的時間；(3)工件沿傳送帶由 B點上滑到C點的過程中，工件和傳送帶間由于摩擦而產(chǎn)生的熱 量?！敬鸢浮?1)42J,(2)2.4s,(3)19.2J【解析】【詳解】(1)由能量守恒定律得，彈簧的最大彈性勢能為：12EP mgxsin 37 mgx cos37 mv02解得：Ep=42J(2)工件在減速到與傳送帶速度相等的過程中，加速度為a1，由牛頓第二定律得:mg sin 37 mg cos37ma1解得：a1=10m/s2,

3、v0工件與傳送帶共速需要時間為：L a1解得：t=0.4s22,，、乙 Iv0 V工件滑行位移大小為：K v02a1解得：Xi 2.4m L因為 tan37 ,所以工件將沿傳送帶繼續(xù)減速上滑，在繼續(xù)上滑過程中加速度為a2,則有：mg sin 37 mg cos37ma2解得：a2=2m/s2假設(shè)工件速度減為 0時，工件未從傳送帶上滑落，則運動時間為:t2va2解得：t2= 2sn n n 3?工件滑行位移大小為：；n2n 1解得：X2=4m工件運動到C點時速度恰好為零，故假設(shè)成立。工作在傳送帶上上滑的總時間為：t = ti+t2= 2.4s(3)第一階段：工件滑行位移為：xi=2.4m。傳送甲

4、位移x1 vt1 1.6m ,相對位移為： Vx1 0.8m 。摩擦生熱為：Q1mgVx1cos37解得：Qi = 3.2J第二階段：工件滑行位移為：x2 = 4m, ,傳送甲位移為：x2 vt2 8m相對位移為：x2 4m摩擦生熱為：Q2mg x2 cos37解得：Q2 = 16J總熱量為：Q=19.2J。2.固定光滑細(xì)桿與地面成一定傾角，在桿上套有一個光滑小環(huán)，小環(huán)在沿桿方向的推力 作用下向上運動，推力 F與小環(huán)速度v隨時間變化規(guī)律如圖所示，取重力加速度g =10m/s2.求：(1)小環(huán)的質(zhì)量m;(2)細(xì)桿與地面間的傾角a.【答案】(1) m = 1kg, (2) a=30°.【

5、解析】由圖得：0-2s內(nèi)環(huán)的加速度 a= =0.5m/s2t前2s,環(huán)受到重力、支持力和拉力，根據(jù)牛頓第二定律，有:F1 mg sinma2s后物體做勻速運動，根據(jù)共點力平衡條件，有：F2 mgsin由圖讀出 Fi=5.5N, F2=5N聯(lián)立兩式，代入數(shù)據(jù)可解得：m=1kg, sin a =0.5即a =30°3.如圖所示，質(zhì)量為 M=0.5kg的物體B和質(zhì)量為m=0.2kg的物體C,用勁度系數(shù)為 k=100N/m的豎直輕彈簧連在一起.物體B放在水平地面上，物體 C在輕彈簧的上方靜止不動.現(xiàn)將物體 C豎直向下緩慢壓下一段距離后釋放，物體C就上下做簡諧運動，且當(dāng)物體C運動到最高點時，物

6、體 B剛好對地面的壓力為 0.已知重力加速度大小為 g=10m/s2.試求：i物體C做簡諧運動的振幅；當(dāng)物體C運動到最低點時，物體 C的加速度大小和此時物體 B對地面的壓力大小.【答案】0.07m35m/s214N【解析】【詳解】物體C放上之后靜止時：設(shè)弓t簧的壓縮量為 .對物體C,有：mg kXc解得：X0 =0.02m設(shè)當(dāng)物體C從靜止向下壓縮x后釋放，物體C就以原來的靜止位置為平衡位置上下做簡諧 運動，振幅A=x當(dāng)物體C運動到最高點時，對物體 B,有：Mg k(A X0)解得：A=0.07m當(dāng)物體C運動到最低點時，設(shè)地面對物體B的支持力大小為 F,物體C的加速度大小為a.對物體 C,有：k

7、(A x0) mg ma解得：a=35m/s2對物體B,有：F Mg k(A X0)解得：F=14N所以物體B對地面的壓力大小為 14N4.如圖所示，水平地面上固定著一個高為h的三角形斜面體，質(zhì)量為 M的小物塊甲和質(zhì)量為m的小物塊乙均靜止在斜面體的頂端.現(xiàn)同時釋放甲、乙兩小物塊，使其分別從傾角為“、。的斜面下滑，且分別在圖中P處和Q處停下.甲、乙兩小物塊與斜面、水平面間的動摩擦因數(shù)均為科設(shè)兩小物塊在轉(zhuǎn)彎處均不彈起且不損耗機械能，重力加速度取g.求:小物塊POQ(i)甲沿斜面下滑的加速度；(2)乙從頂端滑到底端所用的時間；(3)甲、乙在整個運動過程發(fā)生的位移大小之比.【答案】(1) g(sin

8、一如 cos a ) (2)2h (3)1:1 g sin sin cos【解析】【詳解】(1)由牛頓第二定律可得F合=Ma甲Mg sin f- Cos oMa 甲a 甲=g(sin 6cos a )v,根據(jù)動能定理得W合二五(2)設(shè)小物塊乙沿斜面下滑到底端時的速度為h 12mgh mgcos 4= mvv=,.2gh 1cos sina 乙=g(sin 4)cos 0 )_ 2h gsin sin cos，一 hhcos 如圖，由動能定理得 Mgh 一 Ms 卻 科- MOP；)=0.hhcos 、一mgh mcos (s7 科 mgOQ- -；)=0OP=OQ根據(jù)幾何關(guān)系得海 h2 OP2

9、 1 一=一x h2 OQ2 15.質(zhì)量M 9kg、長l 1m的木板在動摩擦因數(shù)0.1的水平地面上向右滑行，當(dāng)速度vo 2m/s時，在木板的右端輕放一質(zhì)量m 1kg的小物塊如圖所示.當(dāng)小物塊剛好滑到木板左端時，物塊和木板達(dá)到共同速度.取g 10m/s2,求:(1)從木塊放到木板上到它們達(dá)到相同速度所用的時間t;(2)小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)2 .【答案】(1) 1s (2) 0.08【解析】【分析】【詳解】(1)設(shè)木板在時間t內(nèi)的位移為X1；鐵塊的加速度大小為 a2,時間t內(nèi)的位移為X2 則有,1.2x1 v0ta1t21.2x2a2 t2x1 L x2又v0 a1t a2 t代入數(shù)據(jù)得t=

10、1s(2)根據(jù)牛頓第二定律，有1(M m)g 2mg Ma12mg ma2解得2 0.086.如圖是利用傳送帶裝運煤塊的示意圖.其中，傳送帶的從動輪與主動輪圓心之間的距離為s 3m,傳送帶與水平方向間的夾角37°,煤塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.8,傳送帶的主動輪和從動輪半徑相等，主動輪軸頂端與運煤車底板間的豎直高度H 1.8m ,與運煤車車箱中心的水平距離x 0.6m現(xiàn)在傳送帶底端由靜止釋放一煤塊(可視為質(zhì)點).煤塊恰好在輪的最高點水平拋出并落在車箱中心，取g 10m/s2, sin37o 0.6，cos37o 0.8，求：(1)主動輪的半徑；(2)傳送帶勻速運動的速度；(3)煤塊在

11、傳送帶上直線部分運動的時間.【答案】(1) 0.1m (2) 1m/s； (3) 4.25s【解析】【分析】(1)要使煤塊在輪的最高點做平拋運動，則煤塊到達(dá)輪的最高點時對輪的壓力為零，根據(jù) 平拋運動的規(guī)律求出離開傳送帶最高點的速度，結(jié)合牛頓第二定律求出半徑的大小.(2)根據(jù)牛頓第二定律，結(jié)合運動學(xué)公式確定傳送帶的速度.(3)煤塊在傳送帶經(jīng)歷了勻加速運動和勻速運動，根據(jù)運動學(xué)公式分別求出兩段時間，從 而得出煤塊在傳送帶上直線部分運動的時間.【詳解】(1)由平拋運動的公式，得 x vt , H1 .25 gt代入數(shù)據(jù)解得v=1m/s要使煤塊在輪的最高點做平拋運動，則煤塊到達(dá)輪的最高點時對輪的壓力為

12、零, 由牛頓第二定律，得2vmg m,代入數(shù)據(jù)得R=0.1m(2)由牛頓第二定律得mgcos mgsin ma ,代入數(shù)據(jù)解得2a=0.4m/s2由5v-得S1=1.25m< s,即煤塊到達(dá)頂端之前已與傳送帶取得共同速度,故傳送帶的速度為1m/s .(3)由v=at1解得煤塊加速運動的時間t1=2.5s煤塊勻速運動的位移為s2=s- s1=1.75m,可求得煤塊勻速運動的時間煤塊在傳送帶上直線部分運動的時間t=tl+t2代入數(shù)據(jù)解得t=4.25s7.在水平力F作用下，質(zhì)量為0.4kg的小物塊從靜止開始沿水平地面做勻加速直線運動， 經(jīng)2s運動的距離為6m,隨即撤掉F,小物塊運動一段距離后停

13、止.已知物塊與地面之間 的動摩擦因數(shù) =0.5 g=10m/s2.求：(1)物塊運動的最大速度；(2) F的大?。?3)撤去F后，物塊克服摩擦力做的功【答案】 (1) 6m/s (2) 3.2N (3) 7.2J【解析】【分析】(1)物塊做勻加速直線運動，運動 2s時速度最大.已知時間、位移和初速度，根據(jù)位移 等于平均速度乘以時間，求物塊的最大速度.(2)由公式v=at求出物塊勻加速直線運動的加速度，由牛頓第二定律求F的大小.(3)撤去F后，根據(jù)動能定理求物塊克服摩擦力做的功.【詳解】(1)物塊運動2s時速度最大.由運動學(xué)公式有：x=-t2可得物塊運動的最大速度為：v 2x 26 6m/st

14、2v 6 n(2)物塊勻加速直線運動的加速度為：a= =3m/s .t 2設(shè)物塊所受的支持力為N,摩擦力為f,根據(jù)牛頓第二定律得：F-f=maN-mg=0,又 f=(iN聯(lián)立解得：F=3.2N(3)撤去F后，根據(jù)動能定理得：-Wf=0-lmv22可得物塊克服摩擦力做的功為：Wf=7.2J【點睛】本題考查了牛頓第二定律和運動學(xué)公式的綜合運用，知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運動學(xué)的橋 梁，要注意撤去F前后摩擦力的大小是變化的，但動摩擦因數(shù)不變.8.如圖，t=0時，水平桌面上質(zhì)量為 m=1kg的滑塊獲得v0 2m/s的水平向右初速度，同 時對滑塊施加一個水平向左的恒定拉力，前2s內(nèi)滑塊的速度-時間關(guān)系圖線如

15、圖.圖E圖(1)求前2s內(nèi)滑塊的位移大小和方向；(2)分別求滑塊所受拉力和摩擦力大小；(3)若在t=2s時將拉力撤去，則撤力后滑塊還能滑行多遠(yuǎn)距離？【答案】(1) 0.6m,方向與初速度方向相同；(2) 1.4N和0.6N; (3) 0.53m.【解析】【分析】(1)根據(jù)v-t圖象中圖線與坐標(biāo)軸所圍“面積”表示位移，根據(jù)幾何知識求出位移.(2)速度-時間圖象中直線的斜率等于物體的加速度.根據(jù)數(shù)學(xué)知識求出斜率，得到加速 度.再由牛頓第二定律求拉力和摩擦力.(3)撤去拉力后，由牛頓第二定律和運動學(xué)公式結(jié)合求滑塊能滑行的距離.【詳解】(1)前2s內(nèi)滑塊的位移大小為：x=- x 1 X-2-X 1 x

16、 0.8=0.6m22方向與初速度方向相同.Vv12 c , 2(2) 0-1s內(nèi)加速度大小為：a1 2m/sVt11根據(jù)牛頓第二定律得：F+f=ma1 . 以0.821-2s內(nèi)加速度大小為：a2 0.8m/s Vt21根據(jù)牛頓第一定律得：F-f=ma2聯(lián)立解得：F=1.4N, f=0.6N(3)撤去拉力后，加速度大小為：a3 0.6m/ s2m 1_ _20.822 0.6m 0.53m152還能滑行的距離為：s Y-2a3【點睛】對于速度圖象問題，抓住“斜率”等于加速度，“面積”等于位移是關(guān)鍵.知道加速度 時，根據(jù)牛頓第二定律求力.9 .如圖所示，一個質(zhì)量 m = 2 kg的滑塊在傾角為

17、0= 37。的固定斜面上，受到一個大小為 40 N的水平推力F作用，以v0=20 m/s的速度沿斜面勻速上滑.(sin 37 = 0.6,取g： m/s2)3T(1)求滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)；(2)若滑塊運動到 A點時立即撤去推力 F,求這以后滑塊再返回 A點經(jīng)過的時間.【答案】(1) 0.5; (2)(2 2后)s【解析】【分析】【詳解】(1)滑塊在水平推力作用下沿斜面向上勻速運動時，合力為零，則有Fcos37 ° =mgsin37 °( mgcos37+Fsin37) °代入解得，產(chǎn)0.5(2)撤去F后，滑塊上滑過程：根據(jù)牛頓第二定律得：mgsin37

18、76; +科mgcos37 =ma得，ai=g (sin37 ° +科 coS37 °v0上滑的時間為ti 2sai上滑的位移為x vti 20m2滑塊下滑過程：mgsin37°-mgcos37 =m2a得，a2=g (sin37 -V cos37)°1由于下滑與上滑的位移大小相等，則有x=a2t222解得，t2 = _2 . 5s故 t=t1+t2= (2+2、5 ) s【點睛】本題分析滑塊的受力情況和運動情況是關(guān)鍵，由牛頓第二定律和運動學(xué)公式結(jié)合是處理動 力學(xué)問題的基本方法.10 .如圖，在豎直平面內(nèi)有一個半徑為R的光滑圓弧軌道，半徑 OA豎直、OC水平，一個質(zhì)量為m的小球自C點的正上方P點由靜止開始自由下落，從 C點沿切線進(jìn)入軌道，小球 沿軌道到達(dá)最高點 A時恰好對軌道沒有壓力.重力加速度為 g ,不計一切摩擦和阻 力.求：(1)小球到達(dá)軌道