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1、物理牛顿运动定律的应用练习题20篇含解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用1如图所示，长木板B质量为m210 kg，静止在粗糙的水平地面上，长木板左侧区域光滑质量为m310 kg、可视为质点的物块C放在长木板的最右端质量m105 kg的物块A，以速度v09 ms与长木板发生正碰（时间极短），之后B、C发生相对运动已知物块C与长木板间的动摩擦因数101，长木板与地面间的动摩擦因数为202，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程物块C始终在长木板上，g取10 ms2（1）若A、B相撞后粘在一起，求碰撞过程损失的机械能（2）若A、B发生弹性碰撞，求整个过程物块C相对长木板的位移【答案】（1）1
2、3.5J （2）2.67m【解析】（1）若A、B相撞后粘在一起，由动量守恒定律得 由能量守恒定律得 解得损失的机械能 （2）A、B发生完全弹性碰撞，由动量守恒定律得由机械能守恒定律得 联立解得 ， 之后B减速运动，C加速运动，B、C达到共同速度之前，由牛顿运动定律，对长木板： 对物块C： 设达到共同速度过程经历的时间为t， 这一过程的相对位移为 B、C达到共同速度之后，因，二者各自减速至停下，由牛顿运动定律，对长木板： 对物块C： 这一过程的相对位移为 整个过程物块与木板的相对位移为 点睛：此题是多研究对象、多过程问题，过程复杂，分析清楚物体的运动过程，应用牛顿第二定律、运动学公式、动量守恒定
3、律、机械能守恒定律即可正确解题2如图所示，有1、2、3三个质量均为m=1kg的物体，物体2与物体3通过不可伸长轻绳连接，跨过光滑的定滑轮，设长板2到定滑轮足够远，物体3离地面高H=5.75m，物体1与长板2之间的动摩擦因数=O.2.长板2在光滑的桌面上从静止开始释放，同时物体1(视为质点)在长板2的左端以v=4m/s的初速度开始运动，运动过程中恰好没有从长板2的右端掉下(取g=10m/s)求：(1)长板2开始运动时的加速度大小；(2)长板2的长度；(3)当物体3落地时，物体1在长板2的位置【答案】（1）（2）1m （3）1m【解析】【分析】【详解】设向右为正方向（1）物体1： -mg = ma
4、1 a1=g = -2m/s2物体2：T+mg= ma2物体3：mgT= ma3且a2= a3由以上两式可得：=6m/s2（2）设经过时间t1二者速度相等v1=v+a1t=a2t代入数据解t1=05s v1=3m/s=175m=075m所以木板2的长度L0=x1-x2=1m（3）此后，假设物体123相对静止一起加速T=2ma mgT=ma 即mg=3ma得对1分析：f静=ma=33NFf=mg=2N，故假设不成立，物体1和物体2相对滑动物体1： a3=g=2m/s2物体2：Tmg= ma4物体3：mgT= ma5且a4= a5得：=4m/s2整体下落高度h=Hx2=5m 根据解得t2=1s物体
5、1的位移=4mh-x3=1m 物体1在长木板2的最左端【点睛】本题是牛顿第二定律和运动学公式结合，解题时要边计算边分析物理过程，抓住临界状态：速度相等是一个关键点3如图所示，质量为M=10kg的小车停放在光滑水平面上在小车右端施加一个F=10N的水平恒力当小车向右运动的速度达到2.8m/s时，在其右端轻轻放上一质量m=2.0kg的小黑煤块（小黑煤块视为质点且初速度为零），煤块与小车间动摩擦因数0.20假定小车足够长（1）求经过多长时间煤块与小车保持相对静止（2） 求3s内煤块前进的位移（3）煤块最终在小车上留下的痕迹长度【答案】(1) 2s (2) 8.4m (3) 2.8m【解析】【分析】分
6、别对滑块和平板车进行受力分析，根据牛顿第二定律求出各自加速度，物块在小车上停止相对滑动时，速度相同，根据运动学基本公式即可以求出时间通过运动学公式求出位移【详解】(1)根据牛顿第二定律，刚开始运动时对小黑煤块有：FN-mg=0代入数据解得：a1=2m/s2刚开始运动时对小车有：解得：a2=0.6m/s2经过时间t，小黑煤块和车的速度相等，小黑煤块的速度为：v1=a1t车的速度为：v2=v+a2t解得：t=2s；(2)在2s内小黑煤块前进的位移为：2s时的速度为：此后加速运动的加速度为：然后和小车共同运动t2=1s时间，此1s时间内位移为：所以煤块的总位移为：(3)在2s内小黑煤块前进的位移为：
7、小车前进的位移为：两者的相对位移为：即煤块最终在小车上留下的痕迹长度2.8m【点睛】该题是相对运动的典型例题，要认真分析两个物体的受力情况，正确判断两物体的运动情况，再根据运动学基本公式求解4.某校物理课外小组为了研究不同物体水下运动特征， 使用质量m=0.05kg的流线型人形模型进行模拟实验实验时让模型从h=0.8m高处自由下落进入水中假设模型入水后受到大小恒为Ff=0.3N的阻力和F=1.0N的恒定浮力，模型的位移大小远大于模型长度，忽略模型在空气中运动时的阻力，试求模型（1）落到水面时速度v的大小；（2）在水中能到达的最大深度H；（3）从开始下落到返回水面所需时间t【答案】（1）4m/s
8、（2）0.5m（3）1.15s【解析】【分析】【详解】（1）模型人入水时的速度记为v，自由下落的阶段加速度记为a1，则a1=g；v2=2a1h解得v=4m/s；（2）模型人入水后向下运动时，设向下为正，其加速度记为a2，则：mg-Ff-F=ma2解得a2=-16m/s2所以最大深度： （3）自由落体阶段： 在水中下降在水中上升：F-mg-Ff=ma3解得a3=4.0m/s2所以： 总时间：t=t1+t2+t3=1.15s5如图所示,质量为M=1kg的木板静止在光滑水平面上,质量为m=1kg的物块以初速度v0=2.0m/s滑上木板的左端,物块与木板之间的动摩擦因数为在物块滑上木板的同时,给木板施
9、加一个水平向右的恒力F，当恒力F取某一值时,物块在木板上相对于木板滑动的路程为给木板施加不同大小的恒力F,得到的关系如图所示，当恒力F=0N时,物块恰不会从木板的右端滑下将物块视为质点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2，试求: (1)求木板长度；(2)要使物块不从木板上滑下,恒力F的范围；(3)图中CD为直线,求该段的的函数关系式【答案】（1）0.5m（2）F4N；（3）【解析】【分析】（1）当恒力F=0N时，物块恰不会从木板的右端滑下，根据动能定理牛顿第二定律求解物块和木板的加速度，当两物体共速时，物块相对木板的位移恰为木板的长度；（2）当F=0时，物块恰能滑到木板右端
10、，当F增大时，物块减速、木板加速，两者在木板上某一位置具有共同速度；当两者共速后能保持相对静止（静摩擦力作用）一起以相同加速度a做匀加速运动，根据牛顿第二定律求解F的最大值；（2）当0FFm时，随着F力增大，S减小，当F=Fm时，出现S突变，说明此时物块、木板在达到共同速度后，恰好再次发生相对运动，物块将会从木板左端掉下对二者恰好发生相对运动时，由牛顿第二定律列式结合运动公式即可求解【详解】（1）当恒力F=0N时，物块恰不会从木板的右端滑下，则物块的加速度 ；木板的加速度：；物块与木板共速时v0-a1t1=a2t1 解得t1=0.5s，则木板的长度： （2）当F=0时，物块恰能滑到木板右端，当
11、F增大时，物块减速、木板加速，两者在木板上某一位置具有共同速度；当两者共速后能保持相对静止（静摩擦力作用）一起以相同加速度a做匀加速运动，则：，而f=ma，由于静摩擦力存在最大值，所以：ffmax=mg=2N，联立解得：F4N；（3）当0F4N时，最终两物体达到共速，并最后一起相对静止加速运动，对应着图（b)中的AB段，当F4N时对应（b)中的CD段，当两都速度相等后，物块相对于木板向左滑动，木板上相对于木板滑动的路程为s=2x当两者具有共同速度v，历时t，则： amg2m/s2根据速度时间关系可得：v0-amt=aMt根据位移关系可得：xv0tamt2aMt2s=2x联立 F函数关系式解得：
12、【点睛】本题考查牛顿运动定律滑块问题是物理模型中非常重要的模型，是学生物理建模能力培养的典型模型滑块问题的解决非常灵活，针对受力分析、运动分析以及牛顿第二定律的掌握，还有相对运动的分析，特别是摩擦力的变化与转型，都是难点所在本题通过非常规的图象来分析滑块的运动，能从图中读懂物体的运动6如图所示，始终绷紧的水平传送带以的恒定速率沿顺时针方向转动，质量的平板车停在传送带的右端.现把质量可视为质点的行李箱轻轻放到距传送带右端位置行李箱与传送带、平板车间的动摩擦因数分别为、，平板车与水平地面间的动摩擦因数为.（不计空气阻力，g=10m/s2）试求：（1）行李箱在传送带上运动的时间（2）若行李箱由传送带
13、滑到平板车上时速度不变，要想行李箱恰不从平板车上滑出，平板车的最小长度.【答案】(1)2.25s (2)见解析【解析】(1) 行李箱在传送带加速时的加速度满足，则行李箱在传送带能加速的时间，能加速的距离，所以行李箱在传送带上先加速后匀速。行李箱在传送带匀速的时间行李箱在传送带上运动的时间(2)行李箱滑到平板车后，当行李箱速度大于平板车速度时：行李箱做减速运动，由牛顿第二定律可得，行李箱加速度大小满足，解得：平板车做加速运动，由牛顿第二定律可得，平板车加速度大小满足，解得：设行李箱经时间恰好到达平板车右端且两者速度刚好第一次相等为，则：，解得：这种情况下，平板车的长度平板车的最小长度 点睛：板块
14、模型是牛顿运动定律部分的典型模型，要注意研究对象的选取，以及临界条件的确定。7水平的浅色长传送带上放置一质量为0.5kg的煤块煤块与传送带之间的动摩擦因数=0.2初始时，传送带与煤块都是静止的现让传送带以恒定的加速度a0=3m/s2开始运动，其速度达到v=6m/s后，便以此速度做匀速运动经过一段时间，煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后，煤块相对传送带不再滑动，求：（1）求煤块所受滑动摩擦力的大小（2）求黑色痕迹的长度（3）摩擦力对传送带做的功【答案】（1）1N（2）3m（3）12J【解析】【分析】传送带与煤块均做匀加速直线运动，黑色痕迹为相对滑动形成的；分别求出有相对运动时，煤块及传送带的位移则可以求出相对位移根据能量关系求解摩擦力对传送带做的功【详解】（1）煤块所受滑动摩擦力的大小f=mg=0.25N=1N（2）煤块运动的加速度为a=g=2m/s2；煤块与传送带相对静止所用时间，通过的位移；在煤块与传送带相对滑动的时间内：传送带由静止加速到6m/s所用时间在相对滑动过程中，传送带匀速运动的时间t2=t-t1=1s，则传送带的位移xt1+vt22+61m12m，则相对滑动的位移x=x-x=12-9m=3m由于煤块与传送带之间的发生相对滑动产生黑色痕迹，黑色痕迹即为相对滑动的
