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1、（物理）物理牛顿运动定律的应用练习题含答案一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用1如图，有一质量为M=2kg的平板车静止在光滑的水平地面上，现有质量均为m=1kg的小物块A和B（均可视为质点），由车上P处开始，A以初速度=2m/s向左运动，同时B以=4m/s向右运动，最终A、B两物块恰好停在小车两端没有脱离小车，两物块与小车间的动摩擦因数都为=0.1，取，求：（1）开始时B离小车右端的距离；（2）从A、B开始运动计时，经t=6s小车离原位置的距离。【答案】（1）B离右端距离（2）小车在6s内向右走的总距离：【解析】(1)设最后达到共同速度v，整个系统动量守恒，能量守恒 解得：，A离左端距离
2、，运动到左端历时，在A运动至左端前，木板静止，解得B离右端距离(2)从开始到达共速历时，解得小车在前静止，在至之间以a向右加速： 小车向右走位移接下来三个物体组成的系统以v共同匀速运动了小车在6s内向右走的总距离：【点睛】本题主要考查了运动学基本公式、动量守恒定律、牛顿第二定律、功能关系的直接应用，关键是正确分析物体的受力情况，从而判断物体的运动情况，过程较为复杂.2一个弹簧测力计放在水平地面上，Q为与轻弹簧上端连在一起的秤盘，P为一重物，已知P的质量M，Q的质量m，弹簧的质量不计，劲度系数k，系统处于静止如图所示，现给P施加一个方向竖直向上的力F，使它从静止开始向上做匀加速运动，已知在前内，
3、F为变力，以后，F为恒力求力F的最大值与最小值取g 【答案】【解析】试题分析：由于重物向上做匀加速直线运动，故合外力不变，弹力减小，拉力增大，所以一开始有最小拉力，最后物体离开秤盘时有最大拉力静止时由物体离开秤盘时以上各式代如数据联立解得该开始向上拉时有最小拉力则解得考点：牛顿第二定律的应用点评：难题本题难点在于确定最大拉力和最小拉力的位置以及在最大拉力位置时如何列出牛顿第二定律的方程，此时的弹簧的压缩量也是一个难点3如图所示，倾角为30的光滑斜面的下端有一水平传送带，传送带正以6m/s的速度运动，运动方向如图所示一个质量为2kg的物体（物体可以视为质点），从h=3.2m高处由静止沿斜面下滑，
4、物体经过A点时，不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面，都不计其动能损失物体与传送带间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g=10m/s2，求：（1）物体第一次到达A点时速度为多大？（2）要使物体不从传送带上滑落，传送带AB间的距离至少多大？（3）物体随传送带向右运动，最后沿斜面上滑的最大高度为多少？【答案】（1）8m/s （2）6.4m （3）1.8m【解析】【分析】（1）本题中物体由光滑斜面下滑的过程，只有重力做功，根据机械能守恒求解物体到斜面末端的速度大小；（2）当物体滑到传送带最左端速度为零时，AB间的距离L最小，根据动能定理列式求解；（3）物体在到达A点前速度与传送带相等，最后以6m/s
5、的速度冲上斜面时沿斜面上滑达到的高度最大，根据动能定理求解即可【详解】（1）物体由光滑斜面下滑的过程中，只有重力做功，机械能守恒，则得：解得：（2）当物体滑动到传送带最左端速度为零时，AB间的距离L最小，由动能能力得：解得：（3）因为滑上传送带的速度是8m/s大于传送带的速度6m/s，物体在到达A点前速度与传送带相等，最后以的速度冲上斜面，根据动能定理得：得：【点睛】该题要认真分析物体的受力情况和运动情况，选择恰当的过程，运用机械能守恒和动能定理解题4如图所示，质量为m=5kg的长木板B放在水平地面上，在木板的最右端放一质量也为m=5kg的物块A（可视为质点）木板与地面间的动摩擦因数1=0.3
6、，物块与木板间的动摩擦因数2.=0.2，现用一水平力F=60N作用在木板上，使木板由静止开始匀加速运动，经过t=1s，撤去拉力，设物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：（1）拉力撤去时，木板的速度vB；（2）要使物块不从木板上掉下，木板的长度L至少为多大；（3）在满足（2）的条件下，物块最终将停在右端多远处【答案】(1)VB=4m/s；(2)L=1.2m；(3)d=0.48m【解析】【分析】对整体运用牛顿第二定律，求出加速度，判断物块与木板是否相对滑动，对物块和系统分别运用动量定理求出拉力撤去时，长木板的速度；从撤去拉力到达到共同速度过程，对物块和长木板分别运用动量定理求出撤去拉力后到
7、达到共同速度的时间t1，分别求出撤去拉力前后物块相对木板的位移，从而求出木板的长度对木板和物块，根据动能定理求出物块和木板的相对位移，再由几何关系求出最终停止的位置 (1)若相对滑动，对木板有：，得：对木块有，所以木块相对木板滑动撤去拉力时，木板的速度，(2)撤去F后，经时间t2达到共同速度v；由动量定理，可得，v=2.4m/s在撤掉F之前，二者的相对位移撤去F之后，二者的相对位移木板长度(3)获得共同速度后，对木块，有，对木板有二者的相对位移木块最终离木板右端的距离【点睛】本题综合性很强，涉及到物理学中重要考点，如牛顿第二定律、动能定理、动量定理、运动学公式，关键是明确木板和木块的运动规律和
8、受力特点5如图所示，一质量M=40kg、长L=2.5m的平板车静止在光滑的水平地面上. 一质量m=10kg可视为质点的滑块，以v0=5m/s的初速度从左端滑上平板车，滑块与平板车间的动摩擦因数=0.4，取g=10m/s2. （1）分别求出滑块在平板车上滑行时，滑块与平板车的加速度大小；（2）计算说明滑块能否从平板车的右端滑出.【答案】（1） ， （2）恰好不会从平板车的右端滑出【解析】根据牛顿第二定律得对滑块，有，解得对平板车，有，解得设经过t时间滑块从平板车上滑出滑块的位移为：平板车的位移为：而且有解得：此时，所以，滑块到达小车的右端时与小车速度相等，恰好不会从平板车的右端滑出答：滑块与平板
9、车的加速度大小分别为和滑块到达小车的右端时与小车速度相等，恰好不会从平板车的右端滑出点睛：对滑块受力分析，由牛顿第二定律可求得滑块的加速度，同理可求得平板车的加速度；由位移关系可得出两物体位移间相差L时的表达式，则可解出经过的时间，由速度公式可求得两车的速度，则可判断能否滑出6如图所示，质量M=8kg的小车放在光滑水平面上，在小车左端加一水平推力F=8N，当小车向右运动的速度达到1.5m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为m=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数为0.2，小车足够长求：（1）小物块刚放上小车时，小物块及小车的加速度各为多大？（2）经多长时间两者达到相同的速度？共
10、同速度是多大？（3）从小物块放上小车开始，经过t=1.5s小物块通过的位移大小为多少？（取g=10m/s2）【答案】（1）2m/s2，0.5m/s2（2）1s，2m/s（3）2.1m【解析】【分析】(1)利用牛顿第二定律求的各自的加速度；(2)根据匀变速直线运动的速度时间公式以及两物体的速度相等列式子求出速度相等时的时间，在将时间代入速度时间的公式求出共同的速度；(3) 根据先求出小物块在达到与小车速度相同时的位移，再求出小物块与小车一体运动时的位移即可【详解】(1) 根据牛顿第二定律可得小物块的加速度：m/s2小车的加速度：m/s2(2)令两则的速度相等所用时间为t，则有：解得达到共同速度的
11、时间：t=1s共同速度为：m/s(3) 在开始1s内小物块的位移m此时其速度：m/s在接下来的0.5s小物块与小车相对静止，一起做加速运动且加速度：m/s2这0.5s内的位移：m则小物块通过的总位移:m【点睛】本题考查牛顿第二定律的应用，解决本题的关键理清小车和物块在整个过程中的运动情况，然后运用运动学公式求解同时注意在研究过程中正确选择研究对象进行分析求解7如图所示，水平传送带长为L=11.5m，以速度v=7.5m/s沿顺时针方向匀速转动在传送带的A端无初速释放一个质量为m=1kg的滑块（可视为质点），在将滑块放到传送带的同时，对滑块施加一个大小为F=5N、方向与水平面成=370的拉力，滑块
12、与传送带间的动摩擦因数为=0.5，重力加速度大小为g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8求滑块从A端运动到B端的过程中: （1）滑块运动的时间；（2）滑块相对传送带滑过的路程【答案】（1）2s（2）4m【解析】【分析】（1）滑块滑上传送带后，先向左匀减速运动至速度为零，以后向右匀加速运动根据牛顿第二定律可求得加速度，再根据速度公式可求出滑块刚滑上传送带时的速度以及速度相同时所用的时间； 再对共速之后的过程进行分析，明确滑块可能的运动情况，再由动力学公式即可求得滑块滑到B端所用的时间，从而求出总时间（2）先求出滑块相对传送带向左的位移，再求出滑块相对传送带向右的位移，即可求出滑
13、块相对于传送带的位移【详解】（1）滑块与传送带达到共同速度前,设滑块加速度为，由牛顿第二定律： 解得： 滑块与传送带达到共同速度的时间： 此过程中滑块向右运动的位移： 共速后,因 ，滑块继续向右加速运动，由牛顿第二定律： 解得： 根据速度位移关系可得： 滑块到达B端的速度： 滑块从共速位置到B端所用的时间： 滑块从A端到B端的时间： （2）01s内滑块相对传送带向左的位移： ，1s2s内滑块相对传送带向右的位移： ，02s内滑块相对传送带的路程：8如图所示，BC为半径rm竖直放置的细圆管，O为细圆管的圆心，在圆管的末端C连接倾斜角为45、动摩擦因数0.6的足够长粗糙斜面，一质量为m0.5kg的
14、小球从O点正上方某处A点以v0水平抛出，恰好能垂直OB从B点进入细圆管，小球过C点时速度大小不变，小球冲出C点后经过s再次回到C点。（g10m/s2）求：（1）小球从O点的正上方某处A点水平抛出的初速度v0为多大？（2）小球第一次过C点时轨道对小球的支持力大小为多少？（3）若将BC段换成光滑细圆管，其他不变，仍将小球从A点以v0水平抛出，且从小球进入圆管开始对小球施加了一竖直向上大小为5N的恒力，试判断小球在BC段的运动是否为匀速圆周运动，若是匀速圆周运动，求出小球对细管作用力大小；若不是匀速圆周运动则说明理由。【答案】（1）2m/s（2）20.9N（3）5N【解析】【详解】（1）小球从A运动到B为平抛运动，有：rsin45v0t在B点有：tan45解以上两式得：v02m/s（2）由牛顿第二定律得：小球沿斜面向上滑动的加速度：a1gsin45+gcos458m/s2小球沿斜面向下滑动的加速度：a2gsin45gcos452m/s2设小球沿斜面向上和向下滑动的时间分别为t1、t2，由位移关系得：a1t12a2t22又因为：t1+t2s解得：t1s，t2s小球从C点冲出的速度：vCa1t13m/s在C点由牛顿第二定律得：Nmgm解得：N20.9N（3）在B点由运动的合成与分解有：vB2m/s因为恒力为5N与重力恰好平衡，小球在圆管中做匀速圆周运动。设细管对小球作用力大
