1、第 1 页（共 11 页）专题 04 牛顿运动定律1 （ 2019新课标全国 卷） 如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4 s时撤去外力。细绳对物块的拉力f 随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取g =10 m/s2。由题给数据可以得出A木板的质量为1 kgB2 s4 s内，力 F的大小为0.4 NC 02 s内，力F的大小保持不变D物块与木板之间的动摩擦因数为 0.2【答案】AB【解析】结合两图像可判
2、断出 02 s 物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力 F 等于 f，故 F 在此过程中是变力，即 C 错误；25 s 内木板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对 24 s 和 45 s 列运动学方程，可解出质量 m 为 1 kg，24 s 内的力 F 为 0.4 N，故 A、B 正确；由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数 ，故 D 错误。2 （ 2019安徽省定远县民族中学高三模拟）如图所示，质量为 m 的小球穿在足够长的水平固定直杆上处于静止状态，现对小球同时施加水平向右的恒力 F0 和竖直向上的力 F，使小球从静止开始
3、向右运动，其中竖直向上的力 F 大小始终与小球的速度成正比，即F=kv（图中未标出），已知小球与杆间的动摩擦因数为 ，下列说法中正确的是A小球先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的减速运动B小球先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动直到静止第 2 页（共 11 页）C小球的最大加速度为FmD小球的最大速度为0gk【答案】D【解析】AB 项：刚开始运动时，加速度为 ，当速度 v 增大，加速0()Fmgkva度增大，当速度 v 增大到符合 kvmg 后，加速度为： ，当速度 v0()g增大，加速度减小，当 a 减小到 0，做匀速运动，所以小球的速度先增大后保持不变，加速度先增大后减
4、小，最后保持不变，故 AB 错误；C 项：当阻力为零时，加速度最大，故小球的最大加速度为 ，故 C 错误；D 项：当加速度为零时，小球的速度最大，此0F时有：F 0=（kv mmg），故最大速度为 ，故 D 正确。0mFgvk3 （ 2019江西省名校联考）南方气温偏低，经常存在冰冻现象。某校方同学和阳同学（校服材质一样）先后从倾斜坡面的同一位置由静止滑下，最终两人停在水平冰面上，如图所示（两人均可视为质点，且不计人经过 B 点时的能量损失）。根据上述信息，不能确定方、阳两人A经过 B 点时速度大小相等B最终两人停在水平冰面上同一位置C损失的机械能相等D运动的时间相等【答案】C【解析】设在斜面
5、上运动的距离为 ，在水平面上运动的距离为 ，斜面的倾角为 ，1s2s动摩擦因数为 ，物体在斜面上下滑时，由牛顿第二定律得 ，可得 ，所以两个物体在斜面下滑时1mgsincosma1gsincos第 3 页（共 11 页）加速度相同，根据运动学公式可得 ，经过 点时速度大小相等，对整个过程，21BvasB运用动能定理得 ，则得 ，1120mgsincomg121sincos可知 、 、 相同，则知最终两人停在水平冰面上同一位置，同理在水平面上运动1s的加速度相同，运动时间也相同，故两个物体运动的总时间相等；由上知不能确定两个物体质量关系，故不能确定摩擦力相等，也不能判断克服摩擦力做功的大小，所以
6、机械能损失不一定相等，故不能确定方、阳两人的选选项 C。4 （ 2019辽宁省沈阳市高三三模）如图所示，水平桌面上放置一个倾角为 45的光滑楔形滑块 A，一细线的一端固定于楔形滑块 A 的顶端 O 处，细线另一端拴一质量为 m=0.2 kg的小球。若滑块与小球一起以加速度 a 向左做匀加速运动（取 g=10 m/s2）则下列说法正确的是A当 a=5 m/s2 时，滑块对球的支持力为2NB当 a=15 m/s2 时，滑块对球的支持力为半C当 a=5 m/s2 时，地面对 A 的支持力一定大于两个物体的重力之和D当 a=15 m/s2 时，地面对 A 的支持力一定小于两个物体的重力之和【答案】A【
7、解析】设加速度为 a0 时小球对滑块的压力等于零，对小球受力分析，受重力、拉力，根据牛顿第二定律，有：水平方向：F 合 =Fcos45=ma0；竖直方向： Fsin45=mg，解得a0=g。A、当 a=5 m/s2 时，小球未离开滑块，水平方向：Fcos45F Ncos45=ma；竖直方向：Fsin45+ FNsin45=mg，解得 ，故 A 正确；B、当 a=15 m/s2 时，小球已2N经离开滑块，只受重力和绳的拉力，滑块对球的支持力为零，故 B 错误；CD、当系统第 4 页（共 11 页）相对稳定后，竖直方向没有加速度，受力平衡，所以地面对 A 的支持力一定等于两个物体的重力之和，故 C
8、，D 错误；故选 A。5 （ 2019辽宁省辽南协作体高三下学期第一次模拟）如图所示，光滑的水平面上两个质量分别为 m1=2 kg、m 2=3 kg 的物体，中间用轻质弹簧秤连接，在两个大小分别为 F1=30 N、F 2=20 N 的水平拉力作用下一起匀加速运动，则A弹簧秤的示数是 10 N B弹簧秤的示数是 25 NC弹簧秤的示数是 26 N D弹簧秤的示数是 52 N【答案】C【解析】以两物体组成的整体为研究对象，由牛顿第二定律得：，解得：a=2 m/s2，对物体 ，由牛顿第二定律得：1212Fm1m，解得：T=26 N，则弹簧秤示数为 26 N，C 正确。6 （山东省淄博市 2019 届
9、高三三模考试理综物理试卷）如图所示，某宾馆大楼中的电梯下方固定有 4 根相同的竖直弹簧，其劲度系数均为 k。这是为了防止电梯在空中因缆绳断裂而造成生命危险。若缆绳断裂后，总质量为 m 的电梯下坠，4 根弹簧同时着地而开始缓冲，电梯坠到最低点时加速度大小为 5g（g 为重力加速度大小），下列说法正确的是A电梯坠到最低点时，每根弹簧的压缩长度为 2mgkB电梯坠到最低点时，每根弹簧的压缩长度为6C从弹簧着地开始至电梯下落到最低点的过程中，电梯先处于失重状态后处于超重状态D从弹簧着地开始至电梯下落到最低点的过程中，电梯始终处于失重状态第 5 页（共 11 页）【答案】C【解析】在最低点时，由牛顿第二
10、定律： ，其中 a=5g，解得 ，4kxmg32mgxk选项 AB 错误；从弹簧着地开始至电梯下落到最低点的过程中，重力先大于弹力，电梯向下先加速运动，当重力小于弹力时，电梯的加速度向上，电梯向下做减速运动，则电梯先处于失重状态后处于超重状态，选项 C 正确，D 错误。7 （ 2019江苏省丹阳市丹阳高级中学三模）如图所示，钢铁构件 A、 B 叠放在卡车的水平底板上，卡车底板和 B 间动摩擦因数为 1，A 、 B 间动摩擦因数为 2， 12，卡车刹车的最大加速度为 a，a 1g，可以认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等卡车沿平直公路行驶途中遇到紧急情况时，要求其刹车后在 s0 距离内能安全停下
11、，则卡车行驶的速度不能超过A B C D20gs10gs02as120gs【答案】A【解析】由 ，分析可知要求其刹车后在 距离内能安全停下来，则车的12a0s最大加速度 ，由运动学公式 ，车的最大速度：g20va，故选 A。20mvs8 （ 2019福建省厦门外国语学校高三最后一模）如图甲所示，为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移 x 与斜面倾角 的关系，将某一物体每次以不变的初速率 v0 沿足够长的斜面向上推出，调节斜面与水平方向的夹角 ，实验测得 x 与斜面倾角 的关系如图乙所示，取 g=10 m/s2。根据图象可求出第 6 页（共 11 页）A物体的初速率 v0=6 m/sB物体与斜面
12、间的动摩擦因数 =0.5C当 =30o 时，物体达到最大位移后将保持静止D取不同的倾角 ，物体在斜面上能达到的位移 x 的最小值【答案】BD【解析】A 项：由图可知，当夹角为 90时，x=0.80 m，物体做竖直上抛运动，则由竖直上抛运动规律可知： ，解得： ，故20vg0210.8/s4m/vgA 错误；B 项：当夹角 =0 时，x=1.60 m，由动能定理可得： ，解得：20gxv，故 B 正确；C 项：若 =30时，物体的重力沿斜面向下的分力大小为：0.5mgsin30=0.5mg；最大静摩擦力为： ，3cos30.50.52mfgmgg则 ，因此，物体达到最大位移后将下滑，故 C 错误
13、；D 项：根据动sin30mgf能定理得： ，解得：201sicosxgxv2 20 24.80.8(sincos)0(sin.5cos)in5cos15sin()vxg 其中 tan=2，当 ， ，此时位移最小，故 D 正确。9)19 （ 2019湖南省怀化市高三二模）如图所示倾角为 30的斜面放在地面上，一小滑块从斜面底端 A 冲上斜面，到达最高点 D 后又返回 A 点，斜面始终保持静止。已知滑块上滑过程经过 AB、 BC、 CD 的时间相等，且 BC 比 CD 长 0.8 m，上滑时间为下滑时间的一半，下列说法正确的是A斜面长为 36 m第 7 页（共 11 页）B滑块与斜面间的动摩擦因
14、数为35C地面对斜面的摩擦力先向左后向右D滑块向上运动和向下运动过程中，地面受到的压力都小于斜面体和滑块的总重力【答案】BD【解析】A、经过 AB、BC、CD 的时间相等，且 BC 比 CD 长 0.8 m，设 CD 长度为 L，逆向思维可知，BC=3L，AB =5L，所以 3LL=0.8 m，解得 L=0.4 m，斜面长 x=9L=3.6 m，故A 错误；B、上滑过程的加速度设为 a1，下滑时的加速度为 a2，上滑过程可以逆向分析，则： ，解得 a1=4a2，根据牛顿第二定律可得：221a()xtt，联立解得 ，故 B 正1 2gsin30cos,gsin30cosa35确；C 、减速上升和
15、加速下降过程中，物体的加速度都是沿斜面向下，加速度在水平方向的分加速度都是向左，即斜面对物体水平方向的作用力向左，物体对斜面的作用力向右，物体处于静止，则地面对斜面的摩擦力方向向左，故 C 错误；D、滑块向上运动和向下运动过程中，加速度在竖直方向的分加速度竖直向下，物体处于失重状态，地面受到的压力都小于斜面体和滑块的总重力，故 D 正确。10 （2019江西省名校高三联考）为了备战 2020 年东京奥运会，我国羽毛球运动员进行了如图所示的原地纵跳摸高训练。已知质量 m=50 kg 的运动员原地静止站立（不起跳）摸高为 2.10 m，比赛过程中，该运动员先下蹲，重心下降 0.5 m，经过充分调整
16、后，发力跳起摸到了 2.90 m 的高度。若运动员起跳过程视为匀加速运动，忽略空气阻力影响，g 取 10 m/s2。则A运动员起跳过程处于超重状态B起跳过程的平均速度比离地上升到最高点过程的平均速度大C起跳过程中运动员对地面的压力为 960 N第 8 页（共 11 页）D从开始起跳到双脚落地需要 1.05 s【答案】AD【解析】AC、运动员离开地面后做竖直上抛运动，根据 可知2ghv；在起跳过程中可视为匀加速直线运动，2102.9m/s4/vgh加速度方向竖直向上，所以运动员起跳过程处于超重状态，根据速度位移公式可知，解得 ，对运动员根据牛顿第二定律可2ahv222/s16/0.5vah知 ，
17、解得 ，根据牛顿第三定律可知，对地面的压力为 1 NFmg1NF560 N，故选项 A 正确，C 错误；B、在起跳过程中做匀加速直线运动，起跳过程的平均速度 ，运动员离开地面后做竖直上抛运动，离地上升到最高点过程的102v平均速度 ，故选项 B 错误；D 、起跳过程运动的时间2，起跳后运动的时间 ，故运动的总时间14s0.56vta20.4svtg，故选项 D 正确。2.t11 （2019辽宁省沈阳市高三三模）根据动滑轮省力的特点设计如图甲所示装置（滑轮质量、摩擦均不计）。质量为 2 kg 的物体在竖直向上的拉力 F 作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知
18、（取 g=10 m/s2）A物体加速度大小为 0.5 m/s2B拉力 F 的大小为 12 NC 2 s 末拉力 F 的功率大小为 96 WD2 s 内拉力 F 做的功为 48 J【答案】BC第 9 页（共 11 页）【解析】A、根据 vt 图象知加速度 ，故 A 错误；B、牛顿第二定律得，24m/sa2Fmg=ma，解得 ，故 B 正确；C、2 s 末物体210Nmg的速度 v=4 m/s，则 F 的功率 P=Fv=2Fv=128 W=96 W，故 C 正确；D、物体在 2 s 内的位移 ；则拉力作用点的位移 x=8 m，则拉力 F 做功的大2214xat小为 W=Fx=128 J=96 J，
19、故 D 错误。故选 BC。12 （2019湖南省怀化市高三统一模拟）如图所示，质量为 M=2 kg、长为 L=1.5 m 的木板静止在光滑的水平面上，木板上右端放着一可视为质点的小滑块，小滑块的质量为m=1 kg，小滑块与木板之间的动摩擦因数为 =0.2。若用水不拉力 F 作用在木板上，取 g=10 m/s2，则下列说法正确的是AF=8 N 时，小滑块与木板保持相对静止BF=10 N 时，小滑块与木板发生相对滑动C F=12 N 时，小滑块从木板上滑下所需的时间为 2 sDF =12 N 时，小滑块从木板上滑下时木板的动量大小为 10 kgm/s【答案】BD【解析】以小滑块为研究对象，由牛顿第
20、二定律 ，得小滑块的最大加速mga度为 ，以整体为研究对象，小滑块在木板上滑动时的最小拉力为2m/smag，A 项错误，B 项正确；若 ，则木板的加速度大小0()6NFM12NF为 ，由 得小滑块从木板上滑下所需的时间25/sa21mLatt为 ，C 项错误；小滑块从木板上滑下时，木板的动量大小为1st，D 项正确。()0kg/spFmt13 （2019江苏省丹阳市丹阳高级中学高三模拟）溜索是一种古老的渡河工具，现已演第 10 页（共 11 页）变为游乐项目。如图所示，滑轮、保险绳索与人体连接，粗钢索两端连接在固定桩上。人从高处平台的 A 点出发，借助几十米的落差，沿钢索顺势而下，滑过最低点
21、C，到达 B 点时速度为零。下列说法中正确的有A人滑到 C 点时速度最大B人从 A 滑到 C 的过程中，重力的功率先增大后减小C人滑到 C 点时的加速度方向竖直向上D钢索对左侧固定桩的拉力小于对右侧固定桩的拉力【答案】BD【解析】人滑到 C 点时，对人进行受力分析，人和滑轮整体受到重力、钢索的拉力和滑动摩擦力，受力分析如图所示：如果钢索光滑，则在 C 点速度最大；考虑摩擦力作用，则摩擦力切线方向的分量和两绳拉力沿切线方向分量合力为 0 的位置速度最大，则此时 C 点的速度不是最大，故 A错误；人从 A 滑到 C 的过程中，根据 ，开始时速度为 0，重力的瞬时功率GyPmgv为 0，中间过程重力的功率不为 0，到 C 点时重力方向与速度方向垂直，重力的瞬时功率为 0，故人从 A 到 C 的过程中，重力的功率先增大后减小，故 B 正确；人滑到 C 点时由于有沿切线方向的摩擦力，所以人滑到 C 点时合力方向不再沿竖直向上，故 C 错误；如果没有摩擦力，钢索对左侧固定桩的拉力与对右侧固定桩的拉力相等；人从 A滑到 C 的过程中，钢索对人有向右的摩擦力，则右边的钢索会受到人对它向左的摩擦力，因此右侧钢索对固定桩的拉力大，所以钢索对左侧固定桩的拉力小于对右侧固定桩的拉力，故 D 正确。第 11 页（共 11 页）