【物理】物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用練習(xí)題

1、【物理】物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用練習(xí)題一、高中物理精講專題測試牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用1.如圖，質(zhì)量為m=lkg的滑塊，在水平力作用下靜止在傾角為。=37的光滑斜面上，離斜面末端B的高度h=0.2m,滑塊經(jīng)過B位置滑上皮帶時(shí)無機(jī)械能損失，傳送帶的運(yùn)行速度為vo=3m/s,長為L=1m.今將水平力撤去，當(dāng)滑塊滑到傳送帶右端C時(shí)，恰好與傳送帶速(2)滑塊滑到B點(diǎn)的速度v和傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)叵(3)滑塊在傳送帶上滑行的整個(gè)過程中產(chǎn)生的熱量.【答案】(1)7.5N(2)0.25(3)0.5J【解析】【分析】【詳解】(1)滑塊受到水平推力F.重力mg和支持力Fn而處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可知，水平推力F=mgt

2、an0,代入數(shù)據(jù)得：F=7.5N.(2)設(shè)滑塊從高為h處下滑，到達(dá)斜面底端速度為v,下滑過程機(jī)械能守恒，故有：,12mgh=mv解得v=J2gh=2m/s;滑塊滑上傳送帶時(shí)的速度小于傳送帶速度，則滑塊在傳送帶上由于受到向右的滑動(dòng)摩擦力而做勻加速運(yùn)動(dòng)；根據(jù)動(dòng)能定理有：1212mgL-mv0mv22代入數(shù)據(jù)得：斤0.25(3)設(shè)滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,則t時(shí)間內(nèi)傳送帶的位移為：x=vot對(duì)物體有：vo=v-atma=(img滑塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的位移為:x=L-x相對(duì)滑動(dòng)產(chǎn)生的熱量為:Q=wmgx代值解得:Q=0.5J【點(diǎn)睛】對(duì)滑塊受力分析，由共點(diǎn)力的平衡條件可得出水平作用力的大小；根據(jù)機(jī)械能

3、守恒可求滑塊滑上傳送帶上時(shí)的速度；由動(dòng)能定理可求得動(dòng)摩擦因數(shù)；熱量與滑塊和傳送帶間的相對(duì)位移成正比，即Q=fs,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求得傳送帶通過的位移，即可求得相對(duì)位移.2.如圖，有一質(zhì)量為M=2kg的平板車靜止在光滑的水平地面上，現(xiàn)有質(zhì)量均為m=1kg的小物塊A和B(均可視為質(zhì)點(diǎn))，由車上P處開始，A以初速度刃=2m/s向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)B以也=4m/s向右運(yùn)動(dòng)，最終A、B兩物塊恰好停在小車兩端沒有脫離小車，兩物塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為尸0.1,取g=求：(1)開始時(shí)B離小車右端的距離；(2)從AB開始運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)，經(jīng)t=6s小車離原位置的距離?！敬鸢浮?1)B離右端距離=(2)小車在6s內(nèi)向右走的總距

4、離:x=S+S,=1.625m【解析】(1)設(shè)最后達(dá)到共同速度V,整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量守恒，能量守恒,mvz-mvi=(2m+M)vI1113UmgL=jznvf4-mvi-(2rn+解得：廿=°，5m/s,L=9-5mA離左端距離冷,運(yùn)動(dòng)到左端歷時(shí)I在A運(yùn)動(dòng)至左端前，木板靜止伊mg=rnaA解得h=2s,x】=2mB離右端距離粒=5x=75e(2)從開始到達(dá)共速歷時(shí)%叫=解得小車在以前靜止，在、至之間以a向右加速：卜飛二(M+m)a小車向右走位移.1接下來三個(gè)物體組成的系統(tǒng)以v共同勻速運(yùn)動(dòng)了S'=叩小車在6s內(nèi)向右走的總距離：x=v+=1.625m【點(diǎn)睛】本題主要考查了運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公

5、式、動(dòng)量守恒定律、牛頓第二定律、功能關(guān)系的直接應(yīng)用，關(guān)鍵是正確分析物體的受力情況，從而判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況，過程較為復(fù)雜3.如圖，質(zhì)量分別為mA=2kg、mB=4kg的A、B小球由輕繩貫穿并掛于定滑輪兩側(cè)等高H=25m處，兩球同時(shí)由靜止開始向下運(yùn)動(dòng)，已知兩球與輕繩間的最大靜摩擦力均等于其重力的0.5倍，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.兩側(cè)輕繩下端恰好觸地，取g=10m/s2,不計(jì)細(xì)繩與滑輪間的摩擦，求：，(1)A、B兩球開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度.(2)A、B兩球落地時(shí)的動(dòng)能.(3)A、B兩球損失的機(jī)械能總量.【答案】(1)aA5m/s2aB7.5m/s2(2)EkB850J(3)250J(1)由于是輕繩

6、，所以A、B兩球?qū)?xì)繩的摩擦力必須等大，又A得質(zhì)量小于B的質(zhì)量，所以兩球由靜止釋放后A與細(xì)繩間為滑動(dòng)摩擦力，B與細(xì)繩間為靜摩擦力，經(jīng)過受力分析可得：對(duì)A：mAgfAmAaA對(duì)B：mBgfBmBaBfAfBfA0.5mAg2_.2聯(lián)立以上方程得：aA5m/saB7.5m/s(2)設(shè)A球經(jīng)ts與細(xì)繩分離，此時(shí)，A、B下降的高度分別為hA、hB,速度分別為Va、Vb,因?yàn)樗鼈兌甲鰟蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng)1 2.12則有：hAaAthBaBtHhAhBVaaAtVbaBt2 2聯(lián)立得：t2s,hA10m,hB15m,VA10m/s,VB15m/sA、B落地時(shí)的動(dòng)能分別為EkA、EkB,由機(jī)械能守恒，則有:12E

7、kA-mAVAmAg(H2-mBV2mBg(H2hA)EkA400JhB)EkB850J(3)兩球損失的機(jī)械能總量為E，E(mAmB)gHE5EkB代入以上數(shù)據(jù)得：E250J(1)輕質(zhì)物體兩端的力相同判斷A、B摩擦力的性質(zhì)，再結(jié)合受力分析得到.(2)根據(jù)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和動(dòng)能定理可得到.(3)由能量守恒定律可求出.4.皮帶傳輸裝置示意圖的一部分如下圖所示，傳送帶與水平地面的夾角37,A、B兩端相距12m,質(zhì)量為M=1kg的物體以Vo=14.Om/s的速度沿AB方向從A端滑上傳送帶，物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,傳送帶順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度v=4.0m/s(g取10m/s2),試求:(1)物體從A點(diǎn)到

8、達(dá)B點(diǎn)所需的時(shí)間；(2)若物體能在傳送帶上留下痕跡，物體從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)的過程中在傳送帶上留下的劃痕長度.【答案】(1)2s(2)5m【解析】【分析】(1)開始時(shí)物體的初速度大于傳送帶的速度，根據(jù)受力及牛頓第二定律求出物體的加速度，當(dāng)物體與傳送帶共速時(shí)，求解時(shí)間和物體以及傳送帶的位移；物體與傳送帶共速后，物體向上做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度，幾何運(yùn)動(dòng)公式求解到達(dá)B點(diǎn)的時(shí)間以及傳送帶的位移；(2)開始時(shí)物體相對(duì)傳送帶上滑，后來物體相對(duì)傳送帶下滑，結(jié)合位移關(guān)系求解劃痕長度【詳解】(1)物體剛滑上傳送帶時(shí)因速度vo=14.0m/s大于傳送帶的速度v=4m/s,則物體相對(duì)斜面向上運(yùn)動(dòng)，物體的加

9、速度沿斜面向下，根據(jù)牛頓第二定律有：Mgsine+pMgcos=Ma解得：a二gsin0+gc0s=10m/S當(dāng)物體與傳送帶共速時(shí)：V0-at1=v解得t1=1s此過程中物體的位移x1v0Vt19m傳送帶的位移：x2vt14m當(dāng)物體與傳送帶共速后，由于F0.5<tan370=0.75,則物體向上做減速運(yùn)動(dòng)，加速度為：Mgsin+MgcosO=Ma解得a2=2m/s2物體向上減速運(yùn)動(dòng)si=L-xi=3m,.1c根據(jù)位移公式：Si=vt232t222解得：t2=1S(t2=3S舍去)則物體從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)所需的時(shí)間：t=ti+t2=2s(2)物體減速上滑時(shí)，傳送帶的位移：S2vt24m則物體相

10、對(duì)傳送帶向下的位移sS2Si1m因物體加速上滑時(shí)相對(duì)傳送帶向上的位移為：xx1x25m則物體從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)的過程中在傳送帶上留下的劃痕長度為5m.【點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律在傳送帶問題中的應(yīng)用問題；關(guān)鍵是分析物體的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度，根據(jù)運(yùn)動(dòng)公式求解時(shí)間和位移等；其中的關(guān)鍵點(diǎn)是共速后物體如何運(yùn)動(dòng).5 .如圖所示，質(zhì)量為m=5kg的長木板B放在水平地面上，在木板的最右端放一質(zhì)量也為m=5kg的物塊A(可視為質(zhì)點(diǎn)).木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)Wi=0.3,物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)科2.=0.2,現(xiàn)用一水平力F=60N作用在木板上，使木板由靜止開始勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過t=1s,撤去拉力，

11、設(shè)物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g10m/S2,求：(1)拉力撤去時(shí)，木板的速度VB；(2)要使物塊不從木板上掉下，木板的長度L至少為多大；(3)在滿足(2)的條件下，物塊最終將停在右端多遠(yuǎn)處.【答案】(1)VB=4m/s；(2)L=1.2m;(3)d=0.48m【解析】【分析】對(duì)整體運(yùn)用牛頓第二定律，求出加速度，判斷物塊與木板是否相對(duì)滑動(dòng)，對(duì)物塊和系統(tǒng)分別運(yùn)用動(dòng)量定理求出拉力撤去時(shí)，長木板的速度；從撤去拉力到達(dá)到共同速度過程，對(duì)物塊和長木板分別運(yùn)用動(dòng)量定理求出撤去拉力后到達(dá)到共同速度的時(shí)間t1,分別求出撤去拉力前后物塊相對(duì)木板的位移，從而求出木板的長度對(duì)木板和物塊，根據(jù)動(dòng)能定理求

12、出物塊和木板的相對(duì)位移，再由幾何關(guān)系求出最終停止的位置.(1)若相對(duì)滑動(dòng)，對(duì)木板有：F2mg12mgmaB,2得：aB4m/s對(duì)木塊有2mgmaA,aA2m/s2所以木塊相對(duì)木板滑動(dòng)撤去拉力時(shí)，木板的速度VbaBt4m/s,vAaAt2m/s2mgt2mvmvB(2)撤去F后，經(jīng)時(shí)間t2達(dá)到共同速度v；由動(dòng)量定理22mgt21mgt2mvmvB,可得t20.2s,v=2.4m/s在撤掉F之前，二者的相對(duì)位移x19t19t122撤去F之后，二者的相對(duì)位移X2"vt2匕一vt222木板長度Lx1x21.2m12狄得共同速度后，對(duì)木塊，有2mgXA0-mv,12對(duì)木板有2mg21mgxB0

13、mv2二者的相對(duì)位移x3xAxB木塊最終離木板右端的距離dx1x2x30.48m【點(diǎn)睛】本題綜合性很強(qiáng)，涉及到物理學(xué)中重要考點(diǎn)，如牛頓第二定律、動(dòng)能定理、動(dòng)量定理、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，關(guān)鍵是明確木板和木塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力特點(diǎn).6 .如圖所示，地面上有一固定的斜面體ABCD,其AB邊的長度S2m,斜面傾角為370.光滑水平地面上有一塊質(zhì)量M3kg的足夠長的木板緊挨著斜面體靜止放置.質(zhì)量為m1kg物體由A點(diǎn)靜止滑下，然后從B點(diǎn)滑上長木板(由斜面滑至長木板時(shí)速度大小不變)，已知物體與斜面體的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25,物體與長木板的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3,g10m/s2,sin3700.6,cos3700.8.求：(

14、1)物體到達(dá)斜面底端B點(diǎn)時(shí)的速度大??；(2)物體從B點(diǎn)滑上長木板時(shí)，物體和長木板的加速度大??；(3)物體在長木板上滑行的最大距離.22【答案】(1)4m/s(2)a13m/s；a21m/s(3)2m【分析】該題是應(yīng)用牛頓第二定律解決運(yùn)動(dòng)問題中的物體在粗糙斜面上滑行問題和板塊模型的結(jié)合題.分別根據(jù)兩種題型的解答思路和方法，求解即可.【詳解】對(duì)沿斜面下滑的物體受力分析，據(jù)牛頓第二定律得：mgsin370imgcos370ma解得：物體沿斜面下滑的加速度a4m/s2對(duì)物塊沿斜面下滑的過程，應(yīng)用速度位移公式得：v202aS解得：物體到達(dá)斜面底端B點(diǎn)時(shí)的速度vB4ms(2)物體剛滑上長木板，對(duì)物體受力分

15、析，由牛頓第二定律可得：2mgmai解得：物體滑上長木板后物體的加速度a13m/s2,方向水平向左物體剛滑上長木板，對(duì)長木板受力分析，由牛頓第二定律可得：2mgMa22解得：物體滑上長木板后長木板的加速度a21m/s,方向水平向右(3)設(shè)經(jīng)過時(shí)間t,物體和長木板的速度相等，則：Vbaita2t解得：tis1 212這段時(shí)間內(nèi)物體的位移X|vBta1t4131m2.5m2 21 212這段時(shí)間內(nèi)長木板的位移x2a2t11m0.5m2 2物體在長木板上滑行的最大距離dX1X22m7 .如圖所示，光滑水平面上放有光滑直角斜面體，傾角打30。，質(zhì)量M=2.5kg.平行于斜面的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端與質(zhì)

16、量m=1.5kg的鐵球相連，靜止時(shí)彈簧的伸長量以o=2cm.重力加速度g取10m/s2.現(xiàn)用向左的水平力F拉著斜面體向左運(yùn)動(dòng)，鐵球與斜面體保持相對(duì)靜止，當(dāng)鐵球?qū)τ嗝骟w的壓力為0時(shí)，求：777777777777777777777(1)水平力F的大??；(2)彈簧的伸長量從【答案】(1)4073N(2)8cm【解析】【分析】斜面M物體m在水平推力作用下一起加速，由牛頓第二定律可求出它們的加速度，然后結(jié)合質(zhì)量可算出物體m的合力，最后利用物體的重力與合力可求出F和彈簧的彈力.【詳解】(1)當(dāng)鐵球與斜面體一起向左加速運(yùn)動(dòng)，對(duì)斜面體壓力為。時(shí)，彈簧拉力為T,鐵球受力如圖：ZZAZZAWZ1rEg由平衡條件、

17、牛頓第二定律得：TsinmgTcosma對(duì)鐵球與斜面體整體，由牛頓第二定律得：F(Mm)a聯(lián)立以上兩式并代入數(shù)據(jù)得：F40J3N(2)鐵球靜止時(shí)，彈簧拉力為T),鐵球受力如圖：mg由平衡條件得：T0mgsin由胡克定律得：TokloTkl聯(lián)立以上兩式并代入數(shù)據(jù)得：l8Cm【點(diǎn)睛】從整體與隔離兩角度對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，同時(shí)掌握運(yùn)用牛頓第二定律解題方法.8 .如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一傾角9=37。的傳送帶BC.已知傳送帶沿順時(shí)針方向運(yùn)行的速度v=4m/s,B、C兩點(diǎn)的距離L=6m。一質(zhì)量m=0.2kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從傳送帶上端B點(diǎn)的右上方比B點(diǎn)高h(yuǎn)=0.45m處的A點(diǎn)水平拋出，恰好從B

18、點(diǎn)沿BC方向滑人傳送帶，滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)月0.5,取重力加速度g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8。求：(1)滑塊水平拋出時(shí)的速度V0；(2)在滑塊通過傳送帶的過程中，傳送帶和滑塊克服摩擦力做的總功W.【答案】(1)vo=4m/s(2)W=8J【解析】【詳解】(1)滑塊做平拋運(yùn)動(dòng)在B點(diǎn)時(shí)豎直方向的分速度為：%=丫.平拋后恰好沿BC方向滑人傳送帶，可知B點(diǎn)的平拋速度方向與傳送帶平行，tan。="由幾何關(guān)系及速度分解有：劭解得：1%(2)滑塊在B點(diǎn)時(shí)的速度大小為CQ5&面3滑塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中，由牛頓第二定律有：網(wǎng)gsinC-rmgcosf，二

19、ma可得加速度&設(shè)滑塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小為vc,有：泥一通=2必解得：VC-口Ht-=15此過程所經(jīng)歷的時(shí)間為：G故滑塊通過傳送帶的過程中，以地面為參考系，滑塊的位移xi=L=6m,傳送帶的位移X2=vt=4m；傳送帶和滑塊克服摩擦力所做的總功為：代入數(shù)據(jù)解得：【點(diǎn)睛】此題需注意兩點(diǎn)，(1)要利用Vt塊沿BC射入來求解滑塊到B點(diǎn)的速度；(2)計(jì)算摩擦力對(duì)物體做的功時(shí)要以地面為參考系來計(jì)算位移。9.如圖所示，質(zhì)量M=4a，2=4.0l的木板fX靜止在光滑水平地面上.木板右端與豎直墻壁之間距離為s=6.01，其上表面正中央放置一個(gè)質(zhì)量m=1.0b的小滑塊A.A與B之間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,

20、現(xiàn)用大小為F18N的推力水平向右推B,兩者發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，作用t1s后撤去推力F.通過計(jì)算可知，在B與墻壁碰撞時(shí).A沒有滑離B.設(shè)B與墻壁碰撞時(shí)間極短，且無機(jī)械能損失，重力加速度g10m/s2.求:(1)A相對(duì)B滑動(dòng)的整個(gè)過程中.A相對(duì)B向左滑行的最大距離;(2)A相對(duì)B滑動(dòng)的整個(gè)過程中，A、B系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦熱.【答案】(1)Y(2)|一【解析】【詳解】(1)在施加推力F時(shí)，口】=，片=2方向向右Fmg2、，aB4m/s萬向向右M1s末，F(xiàn)撤去時(shí)，匕=仃/二2"t1aAt121m2二口/1=4用1.2電aBt12m2.A相對(duì)B向左滑動(dòng)的距離笛-撤去F至A、B達(dá)到共同速度的過程中/二2m

21、!，方向向右4=0.5m?，方向向左設(shè)a、b速度相等經(jīng)歷的時(shí)間為t2VaaAt2VbAbIz得，=0,g在此時(shí)間內(nèi)B運(yùn)動(dòng)的位移為s2+s3Vs，.B與墻碰前速度相等，A、B的共同速度夕=3.6仃ri卅fA相對(duì)B向左滑動(dòng)的距離必二08212AB1(M噸(2)與墻壁碰后：MVabmVAB(mM)V共、，1，mg7s(Mm)V2'一、,'.p飛工廠£生-點(diǎn)睛：此題物理過程較復(fù)雜，解決本題的關(guān)鍵理清木塊和木板在整個(gè)過程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，按照物理過程發(fā)生的順序，結(jié)合能量守恒定律、動(dòng)量守恒定律、牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式綜合求解.10.如圖甲所示，長木板A靜止在水平地面上，其右端疊放著物塊B,左端恰好在。點(diǎn),水平面以。點(diǎn)為界，左側(cè)光滑、右側(cè)粗糙。物塊C(可以看作質(zhì)點(diǎn))和D間夾著一根被壓縮的彈簧，并用細(xì)線鎖住，兩者以共同速度V0=8m/s向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻細(xì)線突然斷開，C和彈簧分離后，撤去D,C與A碰撞并與A粘連(碰撞時(shí)間極短)，此后，AC及B的速度時(shí)間圖象如圖乙所示。已知AB、C、D的