物理牛顿运动定律练习题含答案及解析
一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律
1．如图所示，一足够长木板在水平粗糙面上向右运动。某时刻速度为v 0＝2m/s ，此时一质量与木板相等的小滑块（可视为质点）以v 1＝4m/s 的速度从右侧滑上木板，经过1s 两者速度恰好相同，速度大小为v 2＝1m/s ，方向向左。重力加速度g ＝10m/s 2，试求：
（1）木板与滑块间的动摩擦因数μ1 （2）木板与地面间的动摩擦因数μ2
（3）从滑块滑上木板，到最终两者静止的过程中，滑块相对木板的位移大小。 【答案】（1）0.3（2）1
20
（3）2.75m 【解析】 【分析】
（1）对小滑块根据牛顿第二定律以及运动学公式进行求解； （2）对木板分析，先向右减速后向左加速，分过程进行分析即可； （3）分别求出二者相对地面位移，然后求解二者相对位移； 【详解】
（1）对小滑块分析：其加速度为：2221114
/3/1
v v a m s m s t --=
==-，方向向右 对小滑块根据牛顿第二定律有：11mg ma μ-=，可以得到：10.3μ=；
（2）对木板分析，其先向右减速运动，根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到：
1212v mg mg m
t μμ+⋅= 然后向左加速运动，根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到：
2
122
2v mg mg m
t μμ-⋅= 而且121t t t s +== 联立可以得到：21
20
μ=，10.5s t =，20.5t s =； （3）在
1
0.5s t
=时间内，木板向右减速运动，其向右运动的位移为：
1100.52
v x t m +=
⋅=，方向向右； 在20.5t s =时间内，木板向左加速运动，其向左加速运动的位移为：
2220
0.252
v x t m +=
⋅=，方向向左； 在整个1t s =时间内，小滑块向左减速运动，其位移为：12
2.52
v v x t m +=
⋅=，方向向左 则整个过程中滑块相对木板的位移大小为：12 2.75x x x x m ∆=+-=。 【点睛】
本题考查了牛顿第二定律的应用，分析清楚小滑块与木板的运动过程和受力情况是解题的前提，应用牛顿第二定律与运动学公式即可解题。
2．如图所示为工厂里一种运货过程的简化模型，货物(可视为质点质量4m kg =，以初速度010/v m s =滑上静止在光滑轨道OB 上的小车左端，小车质量为6M kg =，高为
0.8h m =。在光滑的轨道上A 处设置一固定的障碍物，当小车撞到障碍物时会被粘住不
动，而货物继续运动，最后恰好落在光滑轨道上的B 点。已知货物与小车上表面的动摩擦因数0.5μ=，货物做平抛运动的水平距离AB 长为1.2m ，重力加速度g 取210/m s 。
()1求货物从小车右端滑出时的速度；
()2若已知OA 段距离足够长，导致小车在碰到A 之前已经与货物达到共同速度，则小车
的长度是多少？
【答案】(1)3m/s ；(2)6.7m 【解析】 【详解】
()1设货物从小车右端滑出时的速度为x v ，滑出之后做平抛运动，
在竖直方向上：2
12
h gt =
， 水平方向：AB x l v t = 解得：3/x v m s =
()2在小车碰撞到障碍物前，车与货物已经到达共同速度，以小车与货物组成的系统为研
究对象，系统在水平方向动量守恒， 由动量守恒定律得：()0mv m M v =+共， 解得：4/v m s =共，
由能量守恒定律得：()2201122
Q mgs mv m M v μ==
-+共相对，
解得：6s m =相对，
当小车被粘住之后，物块继续在小车上滑行，直到滑出过程，对货物，由动能定理得：
22
11'22
x mgs mv mv 共μ-=
-， 解得：'0.7s m =，
车的最小长度：故L ' 6.7s s m =+=相对；
3．在机场可以看到用于传送行李的传送带，行李随传送带一起前进运动。如图所示，水平传送带匀速运行速度为v=2m/s ，传送带两端AB 间距离为s 0=10m ，传送带与行李箱间的动摩擦因数μ=0.2，当质量为m=5kg 的行李箱无初速度地放上传送带A 端后，传送到B 端，重力加速度g 取10m/2；求：
(1)行李箱开始运动时的加速度大小a ； (2)行李箱从A 端传送到B 端所用时间t ； (3)整个过程行李对传送带的摩擦力做功W 。 【答案】(1) (2)
(3)
【解析】 【分析】
行李在传送带上先做匀加速直线运动，当速度达到传送带的速度，和传送带一起做匀速直线运动，根据牛顿第二定律及运动学基本公式即可解题行李箱开始运动时的加速度大小和行李箱从A 端传送到B 端所用时间；根据做功公式求解整个过程行李对传送带的摩擦力做功； 【详解】
解：(1)行李在传送带上加速，设加速度大小为a
(2) 行李在传送带上做匀加速直线运动，加速的时间为t 1
所以匀加速运动的位移为：
行李随传送带匀速前进的时间：
行李箱从A 传送到B 所需时间：
(3) t 1传送带的的位移为：
根据牛顿第三定律可得传送带受到行李摩擦力为：
整个过程行李对传送带的摩擦力做功：
4．近年来，随着AI 的迅猛发展，自动分拣装置在快递业也得到广泛的普及.如图为某自动分拣传送装置的简化示意图，水平传送带右端与水平面相切，以v 0=2m/s 的恒定速率顺时针运行，传送带的长度为L =7.6m.机械手将质量为1kg 的包裹A 轻放在传送带的左端，经过4s 包裹A 离开传送带，与意外落在传送带右端质量为3kg 的包裹B 发生正碰，碰后包裹B 在水平面上滑行0.32m 后静止在分拣通道口，随即被机械手分拣.已知包裹A 、B 与水平面间的动摩擦因数均为0.1，取g =10m/s 2.求：
(1)包裹A 与传送带间的动摩擦因数; (2)两包裹碰撞过程中损失的机械能; (3)包裹A 是否会到达分拣通道口.
【答案】(1)μ1=0.5(2)△E =0.96J (3)包裹A 不会到达分拣通道口 【解析】 【详解】
(1)假设包裹A 经过t 1时间速度达到v 0，由运动学知识有0
1012
v t v t t L +-=（） 包裹A 在传送带上加速度的大小为a 1,v 0=a 1t 1
包裹A 的质量为m A ，与传输带间的动摩檫因数为μ1，由牛顿运动定律有:μ1m A g =m A a 1 解得：μ1=0.5
(2)包裹A 离开传送带时速度为v 0，设第一次碰后包裹A 与包裹B 速度分别为v A 和v B ， 由动量守恒定律有:m A v 0=m A v A +m B v B
包裹B 在水平面上滑行过程，由动能定理有:-μ2m B gx =0-1
2
m B v B 2 解得v A =-0.4m/s ，负号表示方向向左，大小为0.4m/s 两包裹碰撞时损失的机械能:△E =12m A v 02 -12m A v A 2-1
2
m B v B 2 解得：△E =0.96J
(3)第一次碰后包裹A 返回传送带，在传送带作用下向左运动x A 后速度减为零， 由动能定理可知-μ1m A gx A =0-
1
2
m A v A 2 解得x A =0.016mμ1m A gx A =
1
2
m A v A ′2 解得:v A ′ =0.4m/s
