(物理)物理牛顿运动定律练习题20篇

(2)小球沿竖直圆轨道从 A 到 B 的过程，应用动能定理得：
FRsin37
mgR(1
cos37)
1 2
mvB2
1 2
mvA2
解得： vB 2m/s
小球在 B 点时，对小球受力分析，设轨道对球的力竖直向上，由牛顿第二定律知：
mg
FN
m
vB2 R
解得：FN=12N，轨道对球的力竖直向上 由牛顿第三定律得：小球在最高点 B 对轨道的作用力大小为 12N，方向竖直向下．
(1)在第 1 末，小球的速率；
(2)在第 2s 末，小球的位移；
(3)要使小球在第 3s 末的速度变为零所加的恒力 F(保留两位有效数字)
【答案】（1）2m/s（2） 10m （3）2.8×10-2N
【解析】
【分析】
【详解】
（1）根据牛顿第二定律 F0=ma 在第 1s 末，根据速度时间关系 v1=at 解得：v1=2m/s；
xA
1 2
aAt 2
对
B
由位移公式得：
xB
1 2
aBt 2
由位移关系得： xB h xA
由速度公式得 B 的速度： vB aBt
对 B 由牛顿第二定律得： F2 mB g mBaB
恒力 F2 的功率： P F2vB
联立解得：P＝50W
5．如图所示，在风洞实验室里，粗糙细杆与竖直光滑圆轨 AB 相切于 A 点，B 为圆弧轨道 的最高点，圆弧轨道半径 R=1m，细杆与水平面之间的夹角 θ=37°．一个 m=2kg 的小球穿 在细杆上，小球与细杆间动摩擦因数 μ=0.3．小球从静止开始沿杆向上运动，2s 后小球刚 好到达 A 点，此后沿圆弧轨道运动，全过程风对小球的作用力方向水平向右，大小恒定为 40N．已知 g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
(2)列车匀速运动时，对整体由平衡条件得
F′-k·7mg=0 ⑤
设第六节车厢有动力时，第五、六节车厢间的作用力为 T1，则有：
2F
+T1-k·2mg=0
⑥
6
第六节车厢失去动力时，仍保持列车匀速运动，则总牵引力不变，设此时第五、六节车厢
间的作用力为 T2， 则有：
联立⑤⑥⑦得
F +T2-k·2mg=0， ⑦ 5
所加恒力一定与速度方向相反，小球沿
x
轴方向加速度 ax
v1 t
沿
y
轴方向加速度 ay
v2 t
小球的加速度 a ax2 ay2
根据牛顿第二定律 F=ma 联立解得 F=2.8×10-2N 【点睛】 （1）根据牛顿第二定律和速度时间关系联立求解； （2）第 2s 内，小球从 x 轴正方向开始做类平抛运动，分别求出 x 方向和 y 方向的位移， 根据勾股定理求解小球的位移； （3）分别根据 x 方向和 y 方向求出小球的加速度，根据勾股定理求解小球总的加速度，根 据牛顿第二定律求小球受到的力．
=4m/s2
解得滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间：t= =1s
(2)由静止到动摩擦因素发生变化的位移：x1= a1t2=2m
动摩擦因数变化后，由牛顿第二定律得加速度：a2=
=5m/s2
由 vB2-v2=2a2(L-x1) 解得滑雪者到达 B 处时的速度：vB=16m/s (3)设滑雪者速度由 vB=16m/s 减速到 v1=4m/s 期间运动的位移为 x3，则由动能定理有：
；解得 x3=96m
速度由 v1=4m/s 减速到零期间运动的位移为 x4，则由动能定理有：
；解得 x4=3.2m
所以滑雪者在水平雪地上运动来自百度文库最大距离为 x=x3+x4=96+ 3.2=99.2m
4．如图，竖直墙面粗糙，其上有质量分别为 mA =1 kg、mB =0.5 kg 的两个小滑块 A 和 B，A 在 B 的正上方，A、B 相距 h=2. 25 m，A 始终受一大小 F1=l0 N、方向垂直于墙面的水平力 作用，B 始终受一方向竖直向上的恒力 F2 作用．同时由静止释放 A 和 B，经时间 t=0.5 s， A、B 恰相遇．已知 A、B 与墙面间的动摩擦因数均为 μ=0.2，重力加速度大小 g=10 m/s2．求： (1)滑块 A 的加速度大小 aA； (2)相遇前瞬间，恒力 F2 的功率 P．
（2）在第 1s 末，根据位移时间关系 x1= 1 at2 2
在第 2s 内，小球从 x 轴正方向开始做类平抛运动：
在 x 方向：x2=v1t
在
y
方向：
y2
1 2
at 2
位移：x= (x1 x2 )2 y22 联立解得 x= 10m ，
设位移与 X 轴正方向的夹角为 θ，sinθ= 10 10
（3）在第 2s 末，沿 x 轴正方向速度仍为 v1=2m/s 在 y 方向分速度为 v2=at=2m/s，此时速度与 x 轴正方向的夹角为 45°
对整个列车，由牛顿第二定律得：
a= v ① t
F-k·7mg=7ma ② 设第五节对第六节车厢的作用力为 T，对第六、七两节车厢进行受力分析，水平方向受力
如图所示，由牛顿第二定律得
联立①②③得
2F +T-k·2mg=2ma， ③ 6
1v
T=- m( +kg)
④
3t
其中“-”表示实际作用力与图示方向相反，即与列车运动相反．
(1)物块与斜面间的动摩擦因数 μ； (2)物块到达 C 点时对轨道的压力 FN 的大小； (3)试通过计算分析是否可能存在物块以一定的初速度从 A 点滑上轨道，通过 C 点后恰好能 落在 A 点。如果能，请计算出物块从 A 点滑出的初速度；如不能请说明理由。
【答案】(1)μ=0.5 (2) F'N=4 N (3) 【解析】 【分析】 由图乙的斜率求出物块在斜面上滑时的加速度，由牛顿第二定律求动摩擦因数；由动能定 理得物块到达 C 点时的速度，根据牛顿第二定律和牛顿第三定律求出)物块到达 C 点时对轨 道的压力 FN 的大小；物块从 C 到 A，做平抛运动，根据平抛运动求出物块到达 C 点时的速 度，物块从 A 到 C，由动能定律可求物块从 A 点滑出的初速度； 【详解】 解：(1)由图乙可知物块上滑时的加速度大小为 根据牛顿第二定律有： 解得 (2)设物块到达 C 点时的速度大小为 vC，由动能定理得：
3．滑雪者为什么能在软绵绵的雪地中高速奔驰呢？其原因是白雪内有很多小孔，小孔内充 满空气．当滑雪板压在雪地时会把雪内的空气逼出来，在滑雪板与雪地间形成一个暂时的 “气垫”，从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦．然而当滑雪板对雪地速度较小时，与雪地接 触时间超过某一值就会陷下去，使得它们间的摩擦力增大．假设滑雪者的速度超过 4 m/s 时，滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由 μ1＝0.25 变为 μ2＝0.125．一滑雪者从倾角为 θ＝37°的坡顶 A 由静止开始自由下滑，滑至坡底 B(B 处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平 雪地，最后停在 C 处，如图所示．不计空气阻力，坡长为 l＝26 m，g 取 10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8．求：
6．如图所示，在足够大的光滑水平桌面上，有一个质量为 10－2kg 的小球，静止在该水平 桌面内建立的直角坐标系 xOy 的坐标原点 O．现突然沿 x 轴正方向对小球施加大小为 2×10 －2N 的外力 F0，使小球从静止开始运动，在第 1s 末所加外力 F0 大小不变，方向突然变为沿 y 轴正方向，在第 2s 后，所加外力又变为另一个不同的恒力 F．求：
(1)小球在 A 点时的速度大小； (2)小球运动到 B 点时对轨道作用力的大小及方向． 【答案】(1)8m/s (2)12N 【解析】 【详解】
(1)对细杆上运动时的小球受力分析，据牛顿第二定律可得：
Fcos mgsin (Fsin mgcos ) ma
代入数据得： a 4m/s2
小球在 A 点时的速度 vA at 8m/s
（物理）物理牛顿运动定律练习题 20 篇 一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律
1．如图甲所示，一倾角为 37°，长 L=3.75 m 的斜面 AB 上端和一个竖直圆弧形光滑轨道 BC 相连，斜面与圆轨道相切于 B 处，C 为圆弧轨道的最高点。t=0 时刻有一质量 m=1 kg 的物 块沿斜面上滑，其在斜面上运动的 v–t 图象如图乙所示。已知圆轨道的半径 R=0.5 m。（取 g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）求：
(1)列车在启动过程中，第五节车厢对第六节车厢的作用力；
(2)列车在匀速行驶时，第六节车厢失去了动力，若仍要保持列车的匀速运动状态，则第五
节车厢对第六节车厢的作用力变化多大？
【答案】（1） 1 m( v +kg) （2） 14 kmg
3t
15
【解析】
【详解】
(1)列车启动时做初速度为零的匀加速直线运动，启动加速度为
【答案】(1) a1 1m s2 , a2 0.5 m s2 ；(2)30J
【解析】
【详解】
(1)A 滑块在绸带上水平向右滑动，受到的滑动摩擦力为 f A ，
水平运动，则竖直方向平衡： N A mg ， fA NA ；解得： f A mg ——①
A 滑块在绸带上水平向右滑动，0 时刻的加速度为 a1 ，
在最高点，根据牛顿第二定律则有： 解得： 由根据牛顿第三定律得： 物体在 C 点对轨道的压力大小为 4 N (3)设物块以初速度 v1 上滑，最后恰好落到 A 点
物块从 C 到 A，做平抛运动，竖直方向：
水平方向：
解得
，所以能通过 C 点落到 A 点
物块从 A 到 C，由动能定律可得：
解得：
2．如图所示，在光滑水平面上有一段质量不计，长为 6m 的绸带，在绸带的中点放有两个 紧靠着可视为质点的小滑块 A、B，现同时对 A、B 两滑块施加方向相反，大小均为 F=12N 的水平拉力，并开始计时．已知 A 滑块的质量 mA=2kg，B 滑块的质量 mB=4kg，A、B 滑块 与绸带之间的动摩擦因素均为 μ=0.5，A、B 两滑块与绸带之间的最大静摩擦力等于滑动摩 擦力，不计绸带的伸长，求： （1）t=0 时刻，A、B 两滑块加速度的大小； （2）0 到 3s 时间内，滑块与绸带摩擦产生的热量．
【答案】（1） aA 8m/s2 ；（2） P 50W
【解析】 【详解】 （1）A、B 受力如图所示：
A、B 分别向下、向上做匀加速直线运动，对 A：
水平方向： FN F1
竖直方向： mAg f mAaA
且： f FN
联立以上各式并代入数据解得： aA 8m/s2
（2）对
A
由位移公式得：
7．高铁的开通给出行的人们带来了全新的旅行感受，大大方便了人们的工作与生活．高铁
每列车组由七节车厢组成，除第四节车厢为无动力车厢外，其余六节车厢均具有动力系
统，设每节车厢的质量均为 m，各动力车厢产生的动力相同，经测试，该列车启动时能在
时间 t 内将速度提高到 v，已知运动阻力是车重的 k 倍．求：
1
T1=- kmg
3
因此作用力变化
3
T2= kmg
5
14
ΔT=T2-T1= kmg
15
8．素有“陆地冲浪”之称的滑板运动已深受广大青少年喜爱。如图所示是由足够长的斜直轨 道，半径 R1=2m 的凹形圆弧轨道和半径 R2=3.6m 的凸形圆弧轨道三部分组成的模拟滑板组 合轨道，这三部分轨道依次平滑连接，且处于同一竖直平面内.其中 M 点为凹形圆弧轨道 的最低点，N 点为凸形圆弧轨道的最高点，凸形圆弧轨道的圆心 O 与 M 点在同一水平面 上，一可视为质点、质量为 m=1kg 的滑板从斜直轨道上的 P 点无初速度滑下，经 M 点滑 向 N 点，P 点距水平面的高度 h=3.2m，不计一切阻力，g 取 10m/s2.求：
(1)滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化经历的时间；
(2)滑雪者到达 B 处的速度；
(3)滑雪者在水平雪地上运动的最大距离．
【答案】1s
99.2m
【解析】
【分析】
由牛顿第二定律分别求出动摩擦因数恒变化前后的加速度，再由运动学知识可求解速度、
位移和时间．
【详解】
(1)由牛顿第二定律得滑雪者在斜坡的加速度：a1=
x1
x2
L 2
x1
1 2
a1t 2
x2
1 2
a2t 2
代入数据解得： x1 2m ， x2 1m ， t 2s
2 秒时 A 滑块离开绸带，离开绸带后 A 在光滑水平面上运动，B 和绸带也在光滑水平面上
运动，不产生热量，3 秒时间内因摩擦产生的热量为： Q fA x1 x2
代入数据解得： Q 30J ．
由牛顿第二定律得： F f A mAa1——②
B 滑块和绸带一起向左滑动，0 时刻的加速度为 a2
由牛顿第二定律得： F fB mBa2 ——③； 联立①②③解得： a1 1m / s2 ， a2 0.5m / s2 ； (2)A 滑块经 t 滑离绸带，此时 A、B 滑块发生的位移分别为 x1 和 x2