【物理】物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律練習(xí)題及答案及解析

1、【物理】物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律練習(xí)題及答案及解析一、高中物理精講專題測(cè)試牛頓運(yùn)動(dòng)定律1.如圖所示，質(zhì)量M=0.5kg的長(zhǎng)木板A靜止在粗糙的水平地面上，質(zhì)量m=0.3kg物塊B何視為質(zhì)點(diǎn))以大小vo=6m/s的速度從木板A的左端水平向右滑動(dòng)，若木板A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)M2=0.3,物塊B恰好能滑到木板A的右端.已知物塊B與木板A上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)因=0.6.認(rèn)為各接觸面間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，取g=10m/s2.求：木板A的長(zhǎng)度L;(2)若把A按放在光滑水平地面上，需要給B一個(gè)多大的初速度，B才能恰好滑到A板的右端；(3)在(2)的過(guò)程中系統(tǒng)損失的總能量.【答案】(1)3m(2)2.

2、4、10m/s(3)5.4J【解析】【詳解】(1)A、B之間的滑動(dòng)摩擦力大小為：fk1mg1.8NA板與地面間的最大靜摩擦力為：f2=2Mmg2.4N由于ff2,故A靜止不動(dòng)B向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng).到達(dá)A的右端時(shí)速度為零，有：v22aL1mgma1解得木板A的長(zhǎng)度L3m2 2)A、B系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，取vB為正方向，有mvBmMv物塊B向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)A板勻加速直線運(yùn)動(dòng)1mgMa2v22a2s2位移關(guān)系SS2La22VBv2aSi聯(lián)立解得vB2.4.10m/s(3)系統(tǒng)損失的能量都轉(zhuǎn)化為熱能Q1mgL解得Q5.4J2 .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

3、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(dòng).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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，且當(dāng)物體C運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，物體B剛好對(duì)地面的壓力為0.已知重力加速度大小為g=10m/s2.試求：物體C做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅；當(dāng)物體C運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，物體C的加速度大小和此時(shí)物體B對(duì)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(shí)：設(shè)弓t簧的壓縮量為R.對(duì)物體C,有：mgkXo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(lái)的靜止位置為平衡位置上下做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅A=

4、x當(dāng)物體C運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)物體B,有：Mgk(AX0)解得：A=0.07m當(dāng)物體C運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，設(shè)地面對(duì)物體B的支持力大小為F,物體C的加速度大小為a.對(duì)物體C,有：k(Ax0)mgma解得：a=35m/s2對(duì)物體B,有：FMgk(AX0)解得：F=14N所以物體B對(duì)地面的壓力大小為14N3 .近年來(lái)，隨著AI的迅猛發(fā)展，自動(dòng)分揀裝置在快遞業(yè)也得到廣泛的普及.如圖為某自動(dòng)分揀傳送裝置的簡(jiǎn)化示意圖，水平傳送帶右端與水平面相切，以V0=2m/s的恒定速率順時(shí)針運(yùn)行，傳送帶的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=7.6m.機(jī)械手將質(zhì)量為1kg的包裹A輕放在傳送帶的左端，經(jīng)過(guò)4s包裹A離開(kāi)傳送帶，與意外落在傳送帶右端質(zhì)量為3

5、kg的包裹B發(fā)生正碰，碰后包裹B在水平面上滑行0.32m后靜止在分揀通道口，隨即被機(jī)械手分揀.已知包裹A、B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.1,取g=10m/s2.求：解得：圖=0.5(2)包裹A離開(kāi)傳送帶時(shí)速度為V。，設(shè)第一次碰后包裹A與包裹B速度分別為VA和VB,由動(dòng)量守恒定律有：mAVO=mAVA+mBVB包裹B在水平面上滑行過(guò)程，由動(dòng)能定理有：-M2mBgx=0-mBVB22解得VA=-0.4m/s,負(fù)號(hào)表示方向向左，大小為0.4m/s兩包裹碰撞時(shí)損失的機(jī)械能：/=mAvo2-mAVA2-mBVB2解得：AE=0.96J(3)第一次碰后包裹A返回傳送帶，在傳送帶作用下向左運(yùn)動(dòng)XA后速度減

6、為零,由動(dòng)能定理可知-MimAgXA=0-mAVA22解得xA=0.0i6mL,包裹A在傳送帶上會(huì)再次向右運(yùn)動(dòng)設(shè)包裹A再次離開(kāi)傳送帶的速度為VAi2pimAgXA=mAVA解得：VA=0.4m/s設(shè)包裹A再次離開(kāi)傳送帶后在水平面上滑行的距離為XA-hmAgxA=0-mAVA22解得xA=0.08mX X=0.32m包裹A靜止時(shí)與分揀通道口的距離為0.24m,不會(huì)到達(dá)分揀通道口(3)包裹A是否會(huì)到達(dá)分揀通道口.【答案】(1)國(guó)=0.5(2)E=0.96J(3)【解析】包裹A不會(huì)到達(dá)分揀通道口【詳解】(1)假設(shè)包裹A經(jīng)過(guò)ti時(shí)間速度達(dá)到V0,由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)有V0tiV0(ttjL2包裹A在傳送帶上加

7、速度的大小為ai,vo=aiti包裹A的質(zhì)量為mA,與傳輸帶間的動(dòng)摩榛因數(shù)為國(guó)，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律有：四imAg=mAai4.如圖是利用傳送帶裝運(yùn)煤塊的示意圖.其中，傳送帶的從動(dòng)輪與主動(dòng)輪圓心之間的距離為s3m,傳送帶與水平方向間的夾角37,煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.8,傳送帶的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪半徑相等，主動(dòng)輪軸頂端與運(yùn)煤車底板間的豎直高度H1.8m,與運(yùn)煤車車箱中心的水平距離x0.6m現(xiàn)在傳送帶底端由靜止釋放一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn)).煤塊恰好在輪的最高點(diǎn)水平拋出并落在車箱中心，取g10m/s2,sin37o0.6,cos37o0.8，求：(1)主動(dòng)輪的半徑；(2)傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的速度；(3)煤塊在

8、傳送帶上直線部分運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)，則煤塊到達(dá)輪的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)輪的壓力為零，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求出離開(kāi)傳送帶最高點(diǎn)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)和勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式分別求出兩段時(shí)間，從而得出煤塊在傳送帶上直線部分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.【詳解】,，12(1)由平拋運(yùn)動(dòng)的公式，得xvt,H-gt2代入數(shù)據(jù)解得v=1m/s要使煤塊在輪的最高點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)，則煤塊到達(dá)輪的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)輪的壓力為零,由牛頓第二定律，得

9、2vmgm,，代入數(shù)據(jù)得R=0.1m(2)由牛頓第二定律得mgcosmgsinma,代入數(shù)據(jù)解得22V2a即煤塊到達(dá)頂端之前已與傳送帶取得共同速度,a=0.4m/s故傳送帶的速度為1m/s.(3)由v=ati解得煤塊加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間ti=2.5s煤塊勻速運(yùn)動(dòng)的位移為S2=s-si=1.75m,可求得煤塊勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=1.75s煤塊在傳送帶上直線部分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=tl+t2代入數(shù)據(jù)解得t=4.25s5.2019年1月3日10時(shí)26分.中國(guó)嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功著陸在月球背面南極艾特肯盆地內(nèi)的馮卡門撞擊坑內(nèi)。實(shí)現(xiàn)了人類探測(cè)器在月球背面首次軟著陸，世界震驚，國(guó)人振奮.嫦娥四號(hào)進(jìn)入近月點(diǎn)15km的橢圓

10、軌道后，啟動(dòng)反推發(fā)動(dòng)機(jī)，速度逐漸減小，距月面2.4km時(shí)成像儀啟動(dòng)，掃描著陸區(qū)地形地貌并尋找著陸點(diǎn).距月面100米左右，水平移動(dòng)選定著陸點(diǎn)，緩慢降落，離地面3m時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，探測(cè)器做自由落體運(yùn)動(dòng)著陸，太陽(yáng)翼再次打開(kāi)，探測(cè)器開(kāi)始工作.探測(cè)器質(zhì)量為1.0X103kg,月球表面重力加速度g月=1.6m/s2.求：(1)探測(cè)器著陸前瞬間的動(dòng)能.(2)若探測(cè)器從距月面100m高度處開(kāi)始先做自由落體運(yùn)動(dòng)，然后開(kāi)啟反推發(fā)動(dòng)機(jī)做減速運(yùn)動(dòng)，降落至月球表面時(shí)速度恰好為零.已知反推發(fā)動(dòng)機(jī)使探測(cè)器獲得的反推力大小為8000N.求探測(cè)器從距月球表面100m處開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間.【答案】(1)同=4.8X1叫(2)|

11、ti=1叩【解析】【分析】(1)根據(jù)能量守恒關(guān)系求解探測(cè)器著陸前瞬間的動(dòng)能.(2)探測(cè)器先做自由落體運(yùn)動(dòng)，后做勻減速運(yùn)動(dòng)； 根據(jù)牛頓第二定律求解做減速運(yùn)動(dòng)的加速度， 結(jié)合運(yùn)動(dòng)公式求解做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間.【詳解】(1)探測(cè)器著陸前瞬間的動(dòng)能：=目h=4.8乂1Q3/(2)減速過(guò)程：F-mg=ma解得a=6.4m/s2設(shè)探測(cè)器在自由落體階段和減速階段的位移分別為X1、X2,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：2g月X1=2ax21 1且X1+X2=100,聲目U二聯(lián)立解得探測(cè)器自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1=10s6.如圖甲，圓圈內(nèi)放大的集成塊可以同時(shí)自動(dòng)測(cè)量沿手機(jī)短邊(X軸)、長(zhǎng)邊(y軸)和垂直面板方向(z軸)的加速度，相

12、當(dāng)于在三個(gè)方向上各有一個(gè)如圖乙所示的一維加速度計(jì)，圖中固定在力傳感器上的質(zhì)量塊的質(zhì)量為m.下面僅研究x軸處于水平方向和y軸處于豎直方向的加速度情況.(1)沿x軸方向，若用F表示力傳感器垂直接觸面對(duì)質(zhì)量塊的作用力，取+x軸方向?yàn)榧铀俣日较颍瑢?dǎo)出手機(jī)在水平方向的加速度ax的表達(dá)式；(2)沿y軸方向，若用F表示力傳感器垂直接觸面對(duì)質(zhì)量塊的作用力，取+y軸方向?yàn)榧铀俣日较颍瑢?dǎo)出手機(jī)在豎直方向的加速度ay的表達(dá)式;(3)當(dāng)手機(jī)由豎屏變橫屏?xí)r，為讓手機(jī)感知到這種變化，需要通過(guò)電信號(hào)分別將(1)和(2)中導(dǎo)出的加速度進(jìn)行輸出，但應(yīng)統(tǒng)一輸出項(xiàng)a出，請(qǐng)分別寫(xiě)出水平和豎直方向上輸出項(xiàng)a出的表達(dá)式；(4)當(dāng)手機(jī)

13、由豎屏變橫屏?xí)r，顯示的視頻畫(huà)面會(huì)隨之由窄變寬，請(qǐng)解釋其中的原理.【答案】(1)a*(2)ay-(3)axijj=-axay出二一ayg(4)當(dāng)手mmmm機(jī)豎屏播放視頻時(shí)，ax出=Fax、ay出=aygg將手機(jī)轉(zhuǎn)為橫屏?xí)r，加速mm度計(jì)測(cè)得水平、豎直兩個(gè)方向加速度的值發(fā)生交換；智能手機(jī)據(jù)此做出判斷，將視頻畫(huà)面由窄變寬.(1)質(zhì)量塊在+x軸方向只受力傳感器垂直接觸面對(duì)它的作用力F,由牛頓第二定律得:ax(2)質(zhì)量塊在+y軸方向受重力(mg)、力傳感器垂直接觸面對(duì)它的作用力F兩個(gè)力的作2c2cv33h=-m2a2128考點(diǎn)：v-t圖像；牛頓第二定律的應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是對(duì)圖象的應(yīng)用，由圖象的斜率

14、等于物體的加速度得到加速度，然后根據(jù)牛頓用，由牛頓第二定律得：ayFmg(3)應(yīng)統(tǒng)一設(shè)置水平和豎直方向上通過(guò)力傳感器電信號(hào)輸出的加速度的表達(dá)式為:a出在水平方向的加速度的輸出表達(dá)式：ax出=axm在豎直方向的加速度的輸出表達(dá)式：ay=aygm(4)當(dāng)手機(jī)豎屏播放視頻時(shí)，ax出=ax0、ay出=aygmmg將手機(jī)轉(zhuǎn)為橫屏?xí)r，加速度計(jì)測(cè)得水平、豎直兩個(gè)方向加速度的值發(fā)生交換；智能手機(jī)據(jù)此做出判斷，將視頻畫(huà)面由窄變寬.7.質(zhì)量為0.1kg的彈性球從空中某高度由靜止開(kāi)始下落，該下落過(guò)程對(duì)應(yīng)的v-t圖線如圖所示；球與水平地面相碰后反彈，離開(kāi)地面時(shí)的速度大小為碰撞前的2、，一，、一-.該球受到的空氣3(1

15、)彈性球受到的空氣阻力f的大?。?2)彈性球第一次碰撞后反彈的最大高度【答案】(1)0.4N(2)-m7【解析】一一40試題分析：(1)根據(jù)圖象得a0.5由牛頓第二定律：mg-f=ma,得f=m(g-a)=0.2X(10-8)=0.4N.(2)由題意反彈速度v=v=0v=3m/s.4h.28m/s,又由牛頓第二定律：mg+f=ma,得a0.2100.40.2212m/s.故反彈高度為:第二定律列得方程才能得到阻力，進(jìn)而解答全題.8.如圖，足夠長(zhǎng)的斜面傾角0=37:一個(gè)物體以vo=12m/s的初速度從斜面A點(diǎn)處沿斜面向上運(yùn)動(dòng).物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(1=0.25已知重力加速度g=10m/s2

16、,sin37=0.6,(1)物體沿斜面上滑時(shí)的加速度大小ai；(2)物體沿斜面上滑的最大距離x;(3)物體沿斜面到達(dá)最高點(diǎn)后返回下滑時(shí)的加速度大小出；(4)物體從A點(diǎn)出發(fā)到再次回到A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t.【答案】(1)物體沿斜面上滑時(shí)的加速度大小ai為8m/s2;(2)物體沿斜面上滑的最大距離x為9m；(3)物體沿斜面到達(dá)最高點(diǎn)后返回下滑時(shí)的加速度大小a2為4m/s2;(4)物體從A點(diǎn)出發(fā)到再次回到A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間3.62s.【解析】試題分析：(1)沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得mgsinmgcosma12a1=8m/s(2)物體沿斜面上滑2由v02a1x,得x=9m(3)物體沿斜面返回下滑時(shí)m

17、gsinmgcosma2,則a2=4m/s2(4)物體從A點(diǎn)出發(fā)到再次回到A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t.19沿斜面向上運(yùn)動(dòng)v0a1t,沿斜面向下運(yùn)動(dòng)x-a2t222考點(diǎn)：考查了牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用則t=t1+t2=3(2D2s=362s9.如圖所示，質(zhì)量為M=8kg的小車停放在光滑水平面上，在小車右端施加一水平恒力F,當(dāng)小車向右運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到“0=3m/$時(shí)，在小車的右端輕輕放置一質(zhì)量m=2kg的小物塊，經(jīng)過(guò)t2s的時(shí)間，小物塊與小車保持相對(duì)靜止。已知小物塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)以=0.2,假設(shè)小車足夠長(zhǎng)，g取10m/s2,求：(1)水平恒力F的大??；(2)從小物塊放到車上開(kāi)始經(jīng)過(guò)t=4s小物塊相

18、對(duì)地面的位移；(3)整個(gè)過(guò)程中摩擦產(chǎn)生的熱量?！敬鸢浮?1)8N(2)13.6m(3)12J【解析】試題分析：(1)設(shè)小物塊與小車保持相對(duì)靜止時(shí)的速度為v,對(duì)于小物塊，在ti=2s時(shí)間內(nèi)，做勻加速運(yùn)動(dòng)，則有：=忖=口也對(duì)于小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，則有：尸-舊0=口2Vo+a a2 2tt聯(lián)立以上各式，解得：F=8NXI=刊6(2)對(duì)于小物塊，在開(kāi)始t1=2s時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移為：此后小物塊仍做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為陽(yáng)，則有+II I- -工2-。山。-h)+寸Kt-X=X1+X2聯(lián)立以上各式，解得：x=13.6m(3)整個(gè)過(guò)程中只有前2s物塊與小車有相對(duì)位移r1v?=voti+-azti-azti小車位移：相對(duì)位移：.解得：Q=12J考點(diǎn)：牛頓第二定律的綜合應(yīng)用.10.如圖所示，航空母艦上的水平起飛跑道長(zhǎng)度L=160m.一架質(zhì)量為m=2.0X1(4kg的飛機(jī)從跑道的始端開(kāi)始，在大小恒為F=1.2X15N的動(dòng)力作用下，飛機(jī)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力大小為Ff=2X14N,飛機(jī)可視為質(zhì)點(diǎn)，取g=10m/s2.求：nL-(1)飛機(jī)在水平跑道運(yùn)動(dòng)的加速度大??；(2)若航空母艦靜止不動(dòng)，飛機(jī)加速到跑道末端時(shí)速度大??；(3)若航空母艦沿飛機(jī)起飛的方向以10m/s勻速運(yùn)動(dòng)，飛機(jī)從始端啟動(dòng)到跑道末端離開(kāi).這段時(shí)間內(nèi)航空母艦對(duì)地位移大小