1、第8节 牛顿运动定律及其应用1. 2014年物理上海卷21.牛顿第一定律表明，力是物体 发生变化的原因；该定律引出的一个重要概念是 。【答案】运动状态；惯性【解析】力的作用效果是改变物体的运动状态或使物体产生形变；牛顿第一定律通过实验总结出了力是改变物体运动状态的原因；从而引出一切物体都有保持原来运动状态的属性，即惯性。2. 2012年物理江苏卷4. 将一只皮球竖直向上抛出,皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比. 下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t 关系的图象,可能正确的是【答案】C【解析】加速度，随着的减小，减小，但最后不等于0。选项B、D错；加速度越小，速度减小得越慢，
2、所以选C.3. 2012年理综安徽卷17.如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一竖直向下的恒力，则FA. 物块可能匀速下滑B. 物块仍以加速度匀速下滑C. 物块将以大于的加速度匀加速下滑D. 物块将以小于的加速度匀加速下滑答: C解析：起初，加上一个力以后，, 所以a 增大。4. 2013年新课标II卷14一物块静止在粗糙的水平桌面上。从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用。假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小。能正确描述F与a之间的关系的图像是aFOaFOaFOaFOABDC答：C解析：由于物
3、块与水平桌面间有摩擦，由牛顿第二定律得，当拉力F从0开始增加，时物块静止不动，加速度为0；在之后，加速度与F成线性关系，C项正确。5. 2013年新课标II卷15如图，在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用，F平行于斜面上。若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2（F20）。由此可求出A物块的质量 B斜面的倾角C物块与斜面间的最大静摩擦力 D物块对斜面的正压力答：C 解析：物块在斜面上受到四个力的作用，如图所示，其中斜面静摩擦力可沿斜面向下或向上，由平衡条件得，其中为物块与斜面间最大静摩擦力，方程组中有m、g、和四个未知数，显然不能计算物块的质量m、
4、当地重力加速度g和斜面倾角，但可将当作整体则可求得最大静摩擦力，C项正确；由于m、g、均未知，物块对斜面的压力不可求，D错。6. 2013年安徽卷14.如图所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行。在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T和斜面的支持力为Fn分别为（重力加速度为g）amA. T=m(gsin+ acos) Fn= m(gcos- asin) B. T=m(gsin+ acos) Fn= m(gsin- acos)C. T=m(acos- gsin) Fn= m(gcos+ asi
5、n)D. T=m(asin- gcos) Fn= m(gsin+ acos)答案：A解析：小球受重力mg，细线的拉力T和垂直斜面向上的支持力Fn，在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，得Tcos- Fnsin=ma，Fncos+Tsin=mg，解之得T=m(gsin+ acos) Fn= m(gcos- asin)，故A对，B、C、D错。7. 2011年理综北京卷FO2F0t0nt0tF018“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速
6、度为g。据图可知，此人在蹦极过程中最大加速度约为Ag B2g C3g D4g答：B【解析】由题图可知：绳子拉力F的最大值为9F0/5，从图中可以看出，最后绳子拉力稳定不变，表明人已经静止不动，此时绳子的拉力等于重力，最终静止时绳子拉力为3F0/5mg，根据牛顿第二定律，最大加速度, 所以B正确，A、C、D错误。8.2018年全国卷I、OFxAOFxBOFxCOFxDFP15如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动。以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是 （ A
7、 ）A解析：由牛顿运动定律，联立解得，对比题给的四个图像，可能正确的是图像A。9. 2012年物理上海卷F30（10分）如图，将质量m=0.1kg的圆环套在固定的水平直杆上。环的直径略大于杆的截面直径。环与杆间动摩擦因数=0.8。对环施加一位于竖直平面内斜向上，与杆夹角=53的拉力F，使圆环以a=4.4m/s2的加速度沿杆运动，求F的大小。解析：令Fsin53mg，F1.25N，FFNFfmgFFNFfmg答图a答图b当F1.25N时，杆对环的弹力向上，受力如答图a由牛顿定律FcosqmFNma，FNFsinqmg，得F1N，当F1.25N时，杆对环的弹力向下，受力如答图b由牛顿定律Fcosq
8、mFNma，FsinqmgFN，解得F9N，10. 2014年理综重庆卷5以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一个物体所受空气阻力大小与物体速率成正比。下列用虚线和实线描述两物体运动的v-t图象可能正确的是tvOAtvOBtvOCtvOD【答案】D【解析】竖直上抛运动不受空气阻力，做向上匀减速直线运动至最高点再向下自由落体运动，v-t图象是倾斜向下的直线，四个选项（虚线）均正确表示；有阻力Ff=kv的上抛运动，上升时：，随着v减小，加速度减小，对应的v-t图线的斜率减小，A错误；下落时：，随着v增大，加速度减小，故在最高点时v=0，a=g，对应的v-
9、t图线与t轴的交点，其斜率应该等于g，即过交点的切线应该与竖直上抛运动的直线（虚线）平行，选项D正确。11.2015年海南卷S1OabcS28如图，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O。整个系统处于静止状态。现将细绳剪断，将物块a的加速度记为a1，S1和S2相对原长的伸长分别为l1和l2，重力加速度大小为g，在剪断的瞬间 （ AC ）Aa1=3g Ba1=0 Cl1=2l2 Dl1=l2解析：设物体的质量为m，在剪断绳子的瞬间，绳子的拉力消失，弹簧的弹力还没有来得及改变，所以剪断绳子的瞬间a受到重力和弹簧S1的拉力T1，
10、剪断前对b、c和弹簧组成的整体分析可知T1=2mg，故a受到的合力F=mg+T1=3mg，故加速度，选项A正确B错误；设弹簧S2的拉力为T2，则T2=mg，根据胡克定律F=kx可得l1=2l2，C正确D错误。12. 2012年理综安徽卷22.（14分）Ot(s)v(m/s)40.5 质量为0.1 kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的v-t图象如图所示。球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。该球受到的空气阻力大小恒为f，取=10 m/s2, 求：（1）弹性球受到的空气阻力f的大小；（2）弹性球第一次碰撞后反弹的高度h。答：（1） 0.2N （2）0.375
11、m解析：由v-t图像可得小球下落时的加速度为：a=8m/s2由牛顿定律可得：,（2）小球落地后反弹的速度为：v=3m/s上升时：，得： a=12m/s2，小球上升做匀减速运动 解得弹性球第一次碰撞后反弹的高度 h=0.375m13. 2011年新课标版Fm2m121如图，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt（k是常数），木板和木块加速度的大小分别为a1和a2，下列反映a1和a2变化的图线中正确的是atOa1a2atOa1a2atOa1a2atOa1a2 A B C D
12、答：A【解析】块和木板之间相对静止时，所受的摩擦力为静摩擦力。在达到最大静摩擦力前，木块和木板以相同加速度运动，根据牛顿第二定律。木块和木板相对运动时， 恒定不变，。所以正确答案是A。14.2016年新课标I卷18. 一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则（ ）A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D.质点单位时间内速率的变化量总是不变答案：BC解析：质点一开始做匀速直线运动，处于平衡状态，施加恒力后，则该质点的合外力为该恒力若该恒力方向与质点原运动方向不共线，则质点
13、做曲线运动，质点速度方向时刻与恒力方向不同，故A错；若F的方向某一时刻与质点运动方向垂直，之后质点作曲线运动，力与运动方向夹角会发生变化，例如平抛运动，故B正确；由牛顿第二定律可知，质点加速度方向与其所受合外力方向相同；根据加速度的定义，相等时间内速度变化量相同，速率变化量不一定相同，故D错。15.2016年新课标卷19两实心小球甲和乙由同一种材质制成，甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落，假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比，与球的速率无关。若它们下落相同的距离，则A甲球用的时间比乙球长B甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D甲球克服阻力做的
14、功大于乙球克服阻力做的功【答案】BD【解析】两球的质量，对两球由牛顿第二定律可得a甲a乙，由知甲球的运动时间较短，选项A、C错误；由得v甲v乙，故选项B正确；因f甲f乙，由Wf=fh知,阻力对甲球做功较大，故选BD. 16. 2011年上海卷19受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上作直线运动，其v-t 图线如图所示，则vtOt1t2A在0t1秒内，外力F大小不断增大B在t1时刻，外力F为零C在t1t2秒内，外力F大小可能不断减小D在t1t2秒内，外力F大小可能先减小后增大答案：CD解析：本题考查vt 图象、牛顿第二定律。0t1时间内，物体先做匀加速直线运动，然后做加速度减小的加速运动，由：F
15、1fma1，a1先恒定后减小，可知外力先恒定后不断增大，A错；由图线斜率可知t1时刻的加速度几乎为零，故外力大小等于摩擦力大小，B错；t1t2时间内，物体做加速度增大的减速运动，若外力方向向右，由：fF2ma2，a2减小，可知外力逐渐增大；若外力方向向左，由：fF3ma2，a2减小，可知外力逐渐减小，故外力大小可能不断增大，也可能不断减小，C对D错。17.2014年物理上海卷31. (12分)如图，水平地面上的矩形箱子内有一倾角为的固定斜面，斜面上放一质量为m的光滑球。静止时，箱子顶部与球接触但无压力。箱子由静止开始向右做匀加速运动，然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止，经过的总路程为s
16、，运动过程中的最大速度为v。(1)求箱子加速阶段的加速度大小a。(2)若ag tan，求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力。【答案】（1）；（2）0 m(acot - g) 【解析】（1）设加速过程中加速度为a，由匀变速运动公式 解得（2）设球不受车厢作用，应满足Nsin=ma , Ncos=mg ,NQmg解得a=gtan减速时加速度由斜面支持力N与左壁支持力P共同决定，当agtan时 P0球受力如图。由牛顿定律Nsin=ma , Ncos-Q=mg ,解得Q=m(acot -g ) 18. 2011年理综福建卷mm1m2ABT1T218如图，一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后，两端分别悬挂质
17、量为m1和m2的物体A和B。若滑轮有一定大小，质量为m且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的摩擦。设细绳对A和B的拉力大小分别为T1和T2。已知下列四个关于T1的表达式中有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析，判断正确的表达式是 A. B. C. D. 答：C【解析】由于滑轮转动时与绳之间无相对滑动，所以滑轮转动时，可假设两物体的加速度大小均为a，对A，若T1m1g = m1a，则对B应有m2gT2 = m2a；上面两分别解出加速度的表达式为和，所以有，即有，根据题目所给选项可设，则根据A、B地位对等关系应有，将T1、T2的值代入可解得x = 2y。由此可
18、判断A错C正确。若将T1设为，则结合可看出A、B的地位关系不再具有对等性，等式不可能成立，BD错。19.【2019年4月浙江物理选考】如图所示，小明撑杆使船离岸，则下列说法正确的是A. 小明与船之间存在摩擦力B. 杆的弯曲是由于受到杆对小明的力C. 杆对岸的力大于岸对杆的力D. 小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力【答案】A【解析】【详解】A小明与船之间存在运动的趋势，则它们之间存在摩擦力，选项A正确；B杆的弯曲是由于杆受到小明对杆的力，选项B错误；C杆对岸的力与岸对杆的力是作用与反作用力，大小相等，选项C错误；D小明对杆的力和杆对小明的力是一对相互作用力，选项D错误。20.【2019年物
19、理全国卷2】物块在轻绳的拉动下沿倾角为30的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，重力加速度取10m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1 500 N，则物块的质量最大为A. 150kgB. kgC. 200 kgD. kg【答案】A【解析】【详解】T=f+mgsin，f=N，N=mgcos，带入数据解得：m=150kg，故A选项符合题意21.2017年海南卷ab14（16分）一轻弹簧的一端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部，另一端和质量为m的小物块a相连，如图所示。质量为的小物块b紧靠a静止在斜面上，此时弹簧的压缩量为x0，从t=0时开始，对b施加沿斜面向上的外力，使b始终做匀加速直线运动。经过一段时间后，物块a、b分离；再经过同样长的时间，b距其出发点的距离恰好也为x0。弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为g。求（1）弹簧的劲度系数；（2）物块b加速度的大小；（3）在物块a、b分离前，外力大小随时间变化的关系式。解：（1）由平衡条件得，由胡克定律得弹簧的劲度系数（2）由匀变速运动的规律，可知两段相等时间内的位移分别是和，两物块a、b分离处就在从开始位置上升处，此时a、b之间没有相互作用力，对物体a分析，在弹簧的弹力和重力的分力作用产生加速度，所以，解得（3）从开始位置上升处，对a、b两物块整体分析有，解得
