2021届高考物理专题五牛顿运动定律及其应用精准培优专练

1、培点一考分.牛运定及应1. 高对牛顿第二定律内容的要求较高，从历年命题看，命题主要集中在三个方面：结合运动学规律综合分析动力学的两类问题替用整体法与隔离法处理连接体问题界 题；以实际应用为背景，考察思维转换、实际建模等综合问题。2. 两常见模型的注意点：(1)“滑块木板模型问题中靠摩擦力带动的那个物体的加速度有最大值：f 。(2)传送带靠摩擦力带动或碍物体运动，物体速度与传送带速度一样时往往是摩擦力突 变从动摩擦力变为无摩擦力或从滑动摩擦力变为静摩擦之时。二考再典例 (2021全国 卷15)如图，轻弹簧的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一竖直向上力 F 作在 P 上使向

2、上做匀加速直线运动 x 表P 离开止位置的位移，在弹簧恢复原长前，以下表 和 之关系的图象可能正确的选 项是( )【解析】由牛顿运动定律，-mg+ =ma， =(x -)，kx =mg联立解得 F=ma + ，比照 题给的四个图象，可能正确的选项是 。【答案】典例 (2021全 III 卷25)如图，两个滑块 和 B 的量别为 = 1 kg 和 = 5 ，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为 = ；木板的质量为 m = 4 kg，与地面间的摩擦因数为 = 。时刻 、 两块开场相向滑动，1 2 2 .1 2 2 初速度大小均为 v = 3 。A、B 遇时A 与木恰好相对

3、静止。设最大静摩擦等于滑动摩擦力，取重力加速度大小 g =10 m/s。(1)B 与木板相静止时，木板的速度；(2)A、 场运动时，两者之间的距离。【解析(1)滑块 A 和 B 在板上滑动时木也在地面上滑动。设 木板所受的摩擦力大小分别为 和 A 和 B 相于地面的加速度大小分别 a 和 a ，木板相对于地面 A 的加速大小为 。物块 B 与木到达共同速度前有f ( ) 由牛顿第二定律得f m a f f ma 设在 t 时 与板到达共同速度，设大小为 v 。由运动学公式有 v t v a 联立式，代入数据得 v m/s(2)在 时间间隔内 相对于地面移动的距离为 s t a 设在 B 与板到

4、达共同速度 v 后，板的加速度大小为 ，对于 与板组成的体系，由 牛顿第二定律有 f ) 由式知a = ；由可知， 与板到达共同速度 的度大小也为 v ， B 但运动方向与木板相反。由题意知 和 B 相遇时 与板的速度一样，设其大小为 v ，设 A 的速大小从 v 变到 v 所用时间为 t ，那么由运动学公式，对木板有 v 对 A 有 t 在 t 时间隔内以及木板相对地面移动的距离为 在 +t 时间间隔内， 相地面移动的距离为 1 t t 2 sin .2 sin 1 (t ) t ) A 和 B 相时 与木板的速度也恰好一样此 A 和 B 开运动时，两者之间的距离为 联立以上各式，并代入数据

5、得 s (也可用如图的速度时间图线) 【答案】见解析三对速1如下图，质量为 M、中空为球形的光滑凹槽放置在光滑水平地面上，光滑凹槽内有一质量为 m 的小球现一水平向右的推力 F 推凹槽小铁球与光滑凹槽相对静止时凹 槽圆心和小铁球的连线与竖直方向成 角。那么以下说法正确的选项( )A小铁球受到的合外力方向水向左mgB凹槽对小铁球的支持力为C系统的加速度为 tan D推力 FMgtan 【答案】【解析根据小铁球与光滑凹槽对静止可知统有向右的加速度对铁球受力分析如mg下图，小铁球受到的合外力方向水平向右，凹槽对小铁球的支持力为 F ，项 A、 cos FB 错；小铁球所受的合外力为 mgtan ，由

6、牛顿第二定律 tan 选项 C 正；分析凹槽和小铁球整体应用牛顿第二定律得 ()(gtan ，选项 B B B B D 错。2如下图，固定斜面 CD 段光滑， 段糙A 两体叠放一起从 C 点静止下滑， 下滑过程中 A、 保相对静止，那么( )A在 CD 段时 受个力作用B在 DE 段时 可受二个力作用C在 DE 段时 受的摩擦力方向一定沿斜面向上D整个下滑过程中， 均处于失重状态【答案】 【解析在 段，整体的加速 ，对 A 受力析，有 sinm BF a，解 A得 F 0知 受力和支持力两个力作用故 错误设 B 与斜 段间的动摩擦因数 m 为 DE 段体加速度 a sin cosm B，对 A

7、 受力分析，有： sin m ，解得 F m cos ，负号表示方 A A向沿斜面向上；假设匀速运动 受到的静摩擦力也是沿斜面向上，所以 A 一定三个力作用，故 B 错误， 正。整体下滑的过程中 段加速度沿斜面向下，、 均处失重状 态；在 段，、 可做匀速直线运动，不处于失重状态，故 D 错。3多选择)如图甲所示，足长的木板 B 静于光滑水平面上，其上放置小滑块 A，小滑块 A 受随时间 t变化的水平拉力 作时，用传感器测出小滑块 A 的加速度 ，得到如图乙所示的 Fa 图象取 g10 m/s，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。那 么 )A小滑块 的量为 4 B木板 B 质量为 5 kgC当 F40

8、 N 时，木板 B 的速度为 m/sD小滑块 与板 B 间的大摩檫力为 N【答案】【解析】由题图乙知，20 时A、 一起速运动，对整体，由牛顿第二定律得 B 2 . B 2 F 20( )a由题图乙可得 kg10 kg，所 m 10 kg。当 F20 N 时，、 间a 2生相对滑动，对 A，由牛顿第二律得 Fm g a，得 Fm 。图象的斜率 k A A A20124，得 m 4 kg， 6 kg故 正， 错。由 m g a 知图象的纵截 Am g 12距为 12 ， 40 ，木板 的速度为 a 2 ，故 C 错m 6误。小滑块A 与板 B 间最大静摩檫力 g ，故 D 正确 A4如下图，钢铁

9、构件 A、 叠在卡车的水平底板上，卡车底板和 B 间动擦因数为 ， 间动摩擦因数为 ，卡车刹车的最大加速度为 a，a ， 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 s 距内能平安停下，那么卡车驶的速度不能超( )A. 2asB. 2 C. 2 D. 【答案】【解析设 A 的量为 m以大加速度运动时A 与 B 保持对止由牛顿第二定律得： F mg， 解得： ，即 的大加速度： ；同理，可知 B 的大加速度： ，由 于 那么 g可要求其刹车后在 距离能平安停下那车的最 大加速度等于 。以车的最大度 2 。故 、B、D 错误，C 正。 5(多项

10、选择)质量均为 m 的物块 和 2 之间用一根不可伸长细线相连，两物块一起在 光滑水平桌面上以速度 匀运动，某时刻物 1 达桌面的右边缘，如下图，当物块 1滑上与桌面等高的水平传送带经过一段时间到达传送带的最右端设传送带的速度大 于 v 且持不变，物块 和物 2 与送带间的动摩擦因数分别 、 ( ，那么 在此过程中不虑桌子边缘与传送带间的缝隙，细线的长度小于传送带的长) )A物块 在桌上可能先做匀加速运动后做匀速运动B两物块都在传送带上时，它所受的摩擦力一定不相等C两物块在任何时刻的速度和速度都相等D可能存在物块 1 与物 2 加度不相等的阶段【答案】【解析物块 1 滑传送带后在块 受滑动摩擦

11、力的作用下物块 1 和物 2 均匀加速运动如在物块 2 滑上送带之前物 速度已经等于传送带的速度么后.物块 1 均做速直线运动，故 正确两物块都在传送带上时，如果两物块速度与传送带一样，那么两物块所受静摩擦力相等，均为零， 错；如果物块 2 滑上传送带时，物 块的速度小于传送带的速度，由于两个物块与传送带间的动摩擦因数 ，那么加速度 a ，个物块间的距离会缩小，故 误D 正。 6(多项选择匀速转动的长传带倾斜放置，传动方向如下图，在顶部静止放上一物块， 在物块下滑过程中规沿传送向下为正以下描述物块运动过程中的 vta 图， 可能正确的选项( )【答案】【解析物静止放到传送带后，受到重力、支持力

12、、沿斜面向下的滑动摩擦力，做匀加速 运动，速度均匀增大，由 at 知 与 t 成比。当速度等于送带速度时，重力沿斜面向下的分力可能小于或等于最大静摩擦力么物块将与传送带一起匀速向下运动可重力沿斜面向下的分力大于最大静摩擦力继匀加速下滑阶段的匀加速过程中， 由牛顿第二定律得：mgcos sin ，得 agcos sin 。第二个匀加速过程中牛第二定律得sin mg ma a g ， 可知，aa，故 A、C 正确，、D 错。7如下图，一劲度系数为k 的质弹簧，上端固定，下端连一质量为m 的物 放质量也为 m 的托 上以 表示 B 对 A 的作用力x 表弹簧的伸长量。初始时，在竖直向g上的力 F 作

13、用系统静止，且弹处于自然状(0)。现改变力 F 的小，使 B 以 的加2速度匀加速向下运动 为力速度，空气阻力不)，此过程中 、 随 变的图象正确的选项是 ) . 【答案】g【解析根题述，B 以 的速度匀加速向下运动过程中，选择 A、B 整体研究对象，由2g牛顿第二定律2kxF2 ，得 kx，即 F 从 开线性减小，可排除图2mg mg象 C；选择 B 作为研究对象，由牛顿第二定律 F ，得 F .由牛2 2mg 顿第三定律得 F ，弹簧的弹力增大到 ，即 时 和 B 间压力为零，在此 2 mg之前，二者之间的压力由开场运动时的 线性减小到零，选项 、B 错；同时，力 由2mg 场时的 线性减

14、小到 ，此后 与 别离，力 F 保 不变，应选项 正确2 28如下图，一弹簧一端固定在角为 37光滑斜面的底端，另一端拴住质量为 4 kg的物块 P， 为质量为 m 8 kg 的重物，弹簧的质量不计，劲系数 600 N/m系统处于静止状态。现给 Q 施加一个方向沿斜面向上的力 F，使它从静止开场沿斜面向做匀加速 运动，在前 0.2 s 时内 F 为力0.2 s 以后 F 为力，sin 370.6，10 。求力 F 的大值与最小值。【解析】设刚开场时弹簧压缩量 x ，据平衡件和胡克定律得：( )gsin 37kx 37 得：x m m 600从受力角度看，两物体别离的条件是两物体间的正压力为 0，从运动学角度看，一起运动的 两物体恰好别离