2021届新高考物理三轮冲刺微提能练：牛顿运动定律的应用（含解析）

2021届新高考物理三轮冲刺微专题提能练

牛顿运动定律的应用

一、选择题

1、某位同学在电梯中用弹簧测力计测量一物体的重力，在0至右时

间段内，弹簧测力计的示数与随时间方变化如图所示，以竖直向上为

正方向，则下列关于物体运动的「一力图、尸一力图（尸为物体重力的功

率大小）及a一方图可能正确的是（）

2、在光滑水平面上有一辆小车A,其质量为0=2.0kg,在小车上

放一个物体B,其质量为/%=1.0kg.如图甲所示，给占一个水平推

力凡当月增大到稍大于3.0N时，尔夕开始相对滑动.如果撤去凡

对力施加一水平推力尸，如图乙所示.要使4、方不相对滑动，则〃

的最大值凡,为（）

C.6.0ND.9.0N

3、某同学找了一个用过的“易拉罐”在底部打了一个洞，用手指按

住洞，向罐中装满水，然后将易拉罐竖直向上抛出，空气阻力不计，

则下列说法正确的是（）

A.易拉罐上升的过程中，洞中射出的水的速度越来越快

B.易拉罐下降的过程中，洞中射出的水的速度越来越快

C.易拉罐上升、下降的过程中，洞中射出的水的速度都不变

D.易拉罐上升、下降的过程中，水都不会从洞中射出

4、质量为"的光滑圆槽放在光滑水平面上，一水平恒力尸作用在其

上使得质量为勿的小球静止在圆槽上，如图所示，则（）

V///////////////////////

A.小球对圆槽的压力为3

m+M

mF

B.小球对圆槽的压力为

m十M

C.水平恒力分变大后，如果小球仍静止在圆槽上，小球对圆槽的压

力增加

D.水平恒力分变大后，如果小球仍静止在圆槽上，小球对圆槽的压

力减小

5、（多选）如图甲所示，倾角为。的粗糙斜面体固定在水平面上，初

速度为％=10m/s,质量为勿=1kg的小木块沿斜面上滑，若从此时

开始计时，整个过程中小木块速度/的平方随路程变化的关系图象如

图乙所示，g取lOm/s?,下列说法正确的是（）

A.0-5s内小木块做匀减速运动

B.在t=\s时刻，摩擦力反向

C.斜面倾角J=37°

D.小木块与斜面间的动摩擦因数为0.5

6、（多选）如图所示，用同种材料制成的物体力与夕，其质量分别为

如、例，两者紧靠在一起，相对静止，共同沿倾角为。的固定斜面匀

速下滑.则（重力加速度为g）（）

A.A,夕间无弹力

B.4夕分别受到四个力的作用

C.A对夕的弹力大小为㈤笏in0

D.夕受到的摩擦力大小为加喈sin。

7、如图所示，4B、。为三个实心小球，/为铁球，B、。为木球。4、

少两球分别连在两根弹簧上，。球连接在细线一端，弹簧和细线的下

端固定在装水的杯子底部，该水杯置于用绳子悬挂的静止吊篮内。若

将挂吊篮的绳子剪断，则剪断的瞬间相对于杯底（不计空气阻力，0

木VP水V0铁）（）

A.力球将向上运动，B、C球将向下运动

B.力、方球将向上运动，C球不动

C.4球将向下运动，夕球将向上运动，C球不动

D./球将向上运动，刀球将向下运动，C球不动

8、如图所示，质量为"的小车放在光滑的水平面上，小车上用细线

悬吊一个质量为勿的小球，">/，用一力夕水平向右拉小球，使小球

和车一起以加速度a向右运动时，细线与竖直方向成。角，细线的

拉力为£。若用一力尸水平向左拉小车，使小球和其一起以加速度

a'向左运动时，细线与竖直方向也成0,细线的拉力为£'。则

A.a'=a,Fi'=£

B.a'>a,FJ=£

C.a'<a,£'=E

D.a'>a,FJ>£

9、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。方=0时，木板开始

受到水平外力厂的作用，在方=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力

/■随时间方变化的关系如图⑹所示，木板的速度/与时间1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10

2

m/so由题给数据可以得出()

A.木板的质量为1kg

B.2〜4s内，力少的大小为0.4N

C.0〜2s内，力厂的大小保持不变

D.物块与木板之间的动摩擦因数为0.2

10、如图所示，滑块/在倾角为30°的斜面上沿斜面下滑的加速度a

为2.0m/s2,若在/上放一个重为10N的物体反A.方一起以加速

度向沿斜面下滑；若在/上加竖直向下大小为10N的恒力凡4沿斜

面下滑的加速度为贝1)()

A.a,>2m/s2,a2V2m/s2

B.a=2m/s,32~~2m/s~

C.Si<2m/s2,a2V2m/s2

2

D.ai=2m/s-a2>2m/s

11、(多选)如图所示,在光滑水平面上叠放着力、方两物体，已知如

=6kg、勿8=2kg,A.刀间动摩擦因数〃=0.2,在物体/上系一细

线,细线所能承受的最大拉力是20N,现水平向右拉细线,g取10m/s2,

则下列说法正确的是（）

A.当拉力区12N时，4静止不动

B.当拉力812N时，4相对8滑动

C.当拉力Q16N时，A,6之间的摩擦力等于4N

D.只要细线不断，无论拉力尸多大，/相对夕始终静止

12、（多选）如图所示，质量分别为⑶、色的/、夕两个物体放在斜面

上，中间用一个轻杆相连，4方与斜面间的动摩擦因数分别为小、

它们在斜面上加速下滑，关于杆的受力情况。下列分析正确的

是（）

若幽=加2,则杆受到压力

若小=〃2,以，则杆受到拉力

若0〈圾，则杆受到拉力

小=〃2,m#nk,则杆无作用力

13、质量为阿=20kg、长为£=2m的木板放在水平面上，木板与水

平面间的动摩擦因数为小=0.1.将质量勿=10kg的小木块（可视为

质点），以％=4m/s的速度从木板的左端水平抛射到木板上（如图所

示），小木块与木板间的动摩擦因数为4=0.4（最大静摩擦力等于滑

动摩擦力，g取lOm/s9.则以下说法中正确的是（）

—

_____________________m

H用力1川UIIHHUIIII川I川川川I川力川I川I

H--------L--------I

A.木板一定静止不动，小木块不能滑出木板

B.木板一定静止不动，小木块能滑出木板

C.木板一定向右滑动，小木块不能滑出木板

D.木板一定向右滑动，小木块能滑出木板

14、如图所示，一固定杆与水平方向夹角为9,将一质量为㈤的滑

块套在杆上，通过轻绳悬挂一质量为极的小球，杆与滑块之间的动摩

擦因数为若滑块与小球保持相对静止以相同的加速度a一起运

动，此时绳子与竖直方向夹角为万，且不计空气阻力，则

滑块的运动情况是（)

A.沿着杆减速下滑B.沿着杆减速上滑

C.沿着杆加速下滑D.沿着杆加速上滑

15、（多选）如图所示，一轻质弹簧竖直固定在水平面上，一物块自弹

簧正上方自由下落，在物块与弹簧接触并将弹簧压缩至最短（在弹性

限度内）的过程中，下列说法正确的是（）

□

A.物块接触弹簧后即做减速运动

B.物块接触弹簧后先加速后减速

C.当物块的速度最大时，它所受的合力不为零

D.当弹簧被压缩至最短时，物块的加速度不等于零

16、如图所示，轻绳跨过定滑轮，下端系一质量为0=2kg的重物,

另一端系一质量为色=3kg的木块，木块与水平桌面间的动摩擦因

数〃=0.2,g=10m/s2,在重物拉动木块运动的过程中，下列说法

正确的是（）

m2

A.木块的加速度为方m/s2

B.重物的加速度为7m/s2

C.重物的加速度为2.8m/s2

D.轻绳中的张力为9.6N

17、（多选）如图甲所示，物体置于一固定的斜面上，与斜面间的动摩

擦因数为4.对物体施加水平向右、大小变化的外力凡保持物体沿

斜面向下做加速运动，加速度a随外力厂变化的关系如图乙所示.物

体不脱离斜面的条件是片20N,若重力加速度g取10m/s2,最大

静摩擦力等于滑动摩擦力，根据图乙中所提供的信息，经过分析计算

可以求出（）

A.物体的质量

B.斜面倾角的正弦值

C.物体运动6s时经过的位移

D.加速度为6m/s?时物体对斜面的压力

18、（多选）如图所示，传送带的水平部分长为乙转动速率为心在

其左端无初速度放上一小物块，若物块与传送带间的动摩擦因数为

〃，重力加速度为g,则物块从左端运动到右端的时间可能是（）

二、非选择题

19、如图所示，一个质量为"的长圆管竖直放置，顶端塞有一个质量

为勿的弹性小球，/仁4勿，球和管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力大

小均为4侬，管从下端离地面距离为〃处自由落下，运动过程中，管

始终保持竖直，每次落地后向上弹起的速度与落地时速度大小相等，

不计空气阻力，重力加速度为g,求：

(1)管第一次落地时管和球的速度。

(2)管第一次落地弹起时管和球的加速度。

(3)管第一次落地弹起后，若球恰好没有从管口滑出，则此时管的下

端距地面的高度。

20、如图所示，AB、切为两个光滑的平台，一倾角为37。，长为5m

的传送带与两平台平滑连接。现有一小物体以10m/s的速度沿平台

4夕向右运动，当传送带静止时，小物体恰好能滑到平台切上，问：

cD

(D小物体跟传送带间的动摩擦因数为多大？

⑵当小物体在平台力夕上的运动速度低于某一数值时，无论传送带顺

时针运动的速度多大，小物体都不能到达平台CD,求这个临界速度。

⑶若小物体以8m/s的速度沿平台4夕向右运动，欲使小物体到达平

台S传送带至少以多大的速度顺时针运动？

21、如图所示，质量48kg的小车放在水平光滑的平面上，在小车

左端加一水平推力F=8N.当小车向右运动的速度达到1.5m/s时,

在小车前端轻轻地放上一个大小不计、质量为%=2kg的小物块，小

物块与小车间的动摩擦因数〃=0.2,小车足够长.求：

,n

-7^1....

....Q

"川沿用山川河I川川川沿用川讣而勿用|川用冶川I

(1)放上小物块后，小物块及小车的加速度各为多大？

(2)经多长时间两者达到相同的速度？

(3)从小物块放在小车上开始，经过1=1.5s小物块通过的位移

大小为多少？(取g=10m/s2)

22、图甲中，质量为的=1kg的物块叠放在质量为版=3kg的木板

右端。木板足够长，放在光滑的水平地面上，木板与物块之间的动摩

2

擦因数为小=0.2,整个系统开始时静止，重力加速度尸10m/so

v/Cmsr1)

♦F/N———厂——

14-----•-----1.......

(1)在木板右端施加水平向右的拉力F,为使木板和物块发生相对运

动，拉力分至少应为多大？

(2)在。〜4s内，若拉力厂的变化如图乙所示，2s后木板进入

=0.25的粗糙水平面，在图丙中画出0〜4s内木板和物块的v-t

图象，并求出0〜4s内物块相对木板的位移大小。

23、如图甲所示，有一质量勿=200kg的物件在电机的牵引下从地面

竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定位置。当加速运动到总位移的

；时开始计时，测得电机的牵引力随时间变化的F-t图线如图乙所

示，方=34s末速度减为。时恰好到达指定位置。若不计绳索的质量

和空气阻力，求物件：

(1)做匀减速运动的加速度大小和方向;

(2)匀速运动的速度大小；

(3)总位移的大小。

答案与解析

1、C

解析：由于该题没有告诉弹簧的拉力与重力大小之间的关系，可以依

题意，分三种情况讨论：（1）若£=侬，则。〜。时间内电梯静止或做

匀速直线运动，即速度等于。或速度保持不变，加速度等于0。四个

图线没有是可能的。（2）若£=侬，则£<侬，在0〜小时间内电梯受

到的合外力的方向向下，加速度的方向向下，为负值，所以D是不可

能的；则物体0〜力时间内可能向下做加速运动，速度为负，或向上

做减速运动，故A、B是不可能的；而力〜友时间内受到的合外力等

于0,物体做匀速直线运动，物体的速度不变，又由P=mgv,可知

力〜方2时间内重力的功率不变，故C是错误的。（3）若A=zz?g,则£

<mg,F2<mg,在0〜七时间内电梯受到的合外力的方向都是向下，

加速度的方向向下，故A、B、D是不可能的；R=mg,可知在0〜ti

时间内向下的加速度大于力〜右时间内向下的加速度，而右〜右时间

内物体做匀速直线运动，所以速度图象如图，速度的方向向下，重力

的方向也向下，由片侬/可知，图C可能是重力的功率随时间变化

的图线，故C是正确的。由以上的分析，可知只有C选项是可能的，

A、B、D都是不可能的。

2、C

解析：图甲中设力、夕间的静摩擦力达到最大值舞x时，系统的加

速度为a根据牛顿第二定律，对力、夕整体，有夕=（如+加a,对4

有蠢x=侬a,代入数据解得。ax=2.0N.图乙中，设/、方刚开始滑

动时系统的加速度为4,根据牛顿第二定律，以。为研究对象，有

,以4夕整体为研究对象，有凡x=（阿+加a',代入数

据解得凡x=6.0N,故C正确.

3、D

解析：易拉罐被抛出后，不论上升还是下降，易拉罐及水均处于完全

失重状态，水都不会从洞中射出，A、B、C项错误，D项正确。

4、C

解析：利用整体法可求得系统的加速度为a=/~,对小球利用牛顿

M+m

第二定律可得，小球受到圆槽的支持力为«mg）2+M产/刀+〃J,由牛

顿第三定律可知只有C项正确。

5、BCD

解析：由匀变速直线运动的速度位移公式/一谥=2ax与图象可得a

=-10m/s2,由图示图象可知，初速度t=100（m/s）2,n=10m/s,

V-Vh

减速运动时间t=--=1s,故A项错误；由图示图象可知，在。〜

a

1S内小木块向上做匀减速运动，1s后小木块反向做匀加速运动，t

=1s时摩擦力反向，故B项正确；由图示图象可知，物体反向加速

2

运动时的加速度为a'=*=2m/s2,由牛顿第二定律得一侬sin0

2x

—rnngcos9=ma,侬sin0—rnngcos9=ma',代入数据解得〃

=0.5,。=37°,故C、D项正确。

6、AD

解析：以物体力与少整体为研究对象，受力分析，据平衡条件可

得（如+加1gsin。=〃（㈤+加奥os解得〃=tan夕，以/为研究

对象，设夕对4的弹力为FBA,据平衡条件可得H0in。+蜃=

pmAgcos0,解得&=0,即4、刀间无弹力，故选项A正确，选项C

错误.因4、方间无弹力，尔6都受重力、斜面对物体的弹力、斜面

对物体的摩擦力，即4、8分别受到三个力的作用，故选项B错误.据

平衡条件可得，夕受到的摩擦力fB=〃期geos。=%喈sin0,故选项D

正确.

7、D

解析：开始时/球下的弹簧被压缩，弹力向上；夕球下的弹簧被拉长，

弹力向下；将挂吊篮的绳子剪断的瞬时，系统的加速度为g,为完全

失重状态，此时水对球的浮力也为零，小球的重力也视为零，则4球

将在弹力作用下相对于杯底向上运动，方球将在弹力作用下相对于杯

底向下运动，C球相对于杯底不动，故选D。

8、B

解析：当用力厂水平向右拉小球时，以球为研究对象，竖直方向有

Acos0—mg,水平方向有尸-Esin9=ma,以整体为研究对象有F

=M）a,得a=%tan0,当用力尸'水平向左拉小车时，以球为

研究对象，竖直方向有F\'cos°=mg,水平方向有£'sin。=

ma',以整体为研究对象有F'=（%+肪a',解得a'=Qan。，

综合两种情况，有£=£',结合"＞勿有a'＞a。故B项正确。

9、AB

解析：由题图⑹可知木板在0〜2s内处于静止状态，再结合题图⑹

中细绳对物块的拉力/■在0〜2s内逐渐增大，可知物块受到木板的

摩擦力逐渐增大，故可以判断木板受到的水平外力方也逐渐增大，选

项C错误；由题图（c）可知木板在2〜4s内做匀加速运动，其加速度

Q4—0

大小为「厂m/s2=0.2m/s2,在4〜5s内做匀减速运动，其加

4—z

04—02

速度大小为及=一「一m/s2=0.2m/s2,另外由于物块静止不动，

5—4

同时结合题图（b）可知物块与木板之间的滑动摩擦力F尸f,故对木板

进行受力分析，由牛顿第二定律可得尸-£="小F尸m%,解得必=1

kg＞方=0.4N,选项A、B均正确；由于不知道物块的质量，所以不

能求出物块与木板之间的动摩擦因数，选项D错误。

10、D

解析：依题意有偏gsin0—/J/n.,geos。=m,ta,加）gsin夕一〃（如

+加geos。=（乃+加&,（如g+E）sin。一〃（如g+E）cos9=偏3”

由以上各式可解得&=2m/s2,且＞2m/s2,即D项正确。

11、CD

解析：假设细线不断裂，当细线的拉力增大到某一值时，4物体

相对于夕物体开始滑动，此时/、夕之间达到最大静摩擦力，以少为

研究对象，最大静摩擦力产生最大加速度a,有timAg=mlta,解得a

=6m/s2.以整体为研究对象，有尤=（阿+/%）a=48N,即当细线的

拉力达到48N时两物体才开始相对滑动，细线的最大拉力为20N,

A、B错误，D正确；当拉力6=16N<48N（4相对方不滑动）时，由月

=（阿+偏）解得a=2m/s）再隔离方，由冗=期功得静摩擦力£

—4N,C正确.

12、ACD

解析：假设杆不受力，则为=及ina—小史osa,aB—gsix\a—

〃2簧osa,若岫=®,则麴，即两个物体有靠近的趋

势，所以杆受到压力，A项正确；若“1=“2,反，a」=an,所以

杆不受力，B项错误；若小<〃2,0V勿2,则品）两物体有远离

的趋势，所以杆受到拉力作用，C项正确；若小=〃2,0r版，&=

an,所以杆不受力，D项正确。

13、C

解析：木块对木板的摩擦力f=42mg=40N,水平面对木板的

摩擦力分=小（%+加8=30N,因为£>△,所以木板一定向右运动，

f

对木块，由牛顿第—*定律得a=—=〃2g=4m/s：对木板，由牛顿

m

第二定律有&=二二2=0.5m/s2,设经过时间K小木块和木板的速

ilk

_8_4

度相等，Vo—ayt—azt,解得t=-s,共同速度v=a1=~m/s,小木

J2CZ

,,,,,,%+v160一4一八j八丫后K16.

块的位移为=一丁%=三丁m,木板的位移x^-t^—m,小木块相

ZolZol2

144

对木板的位移^x=x—x=---m<£=2m,所以小木块不能滑出长

}2ol

木板，故C正确.

14、B

解析：把滑块和球看作一个整体受力分析，沿斜面和垂直斜面建立直

角坐标系得，若速度方向向下，则沿斜面方向（0+加分in0—f=

5Tm）a,垂直斜面方向2V=（0+加奥os。,摩擦力F=联立

可解得a=/in0—Pgeos9,对小球有若。=B,a=1gsin£,

现有。<6,则有a>等in£,所以笏in9—pgeos0>gsin

笏in。一gsin6>口geos。,因为9VB,所以笏in。一微inB

VO,但口geos。>0,所以假设不成立，即速度的方向一定向上。

由于加速度方向向下，所以物体沿杆减速上滑，故B项正确。

15、BD

解析：物块与弹簧接触前做自由落体运动；物块与弹簧接触后，

弹簧弹力不断增大，开始阶段弹簧弹力小于重力，合力向下，加速度

向下，物块做加速度不断减小的加速运动；当加速度减小为零时，速

度达到最大；接下来物块继续向下运动，弹力进一步变大，且大于重

力，合力向上，加速度向上，物块做加速度不断变大的减速运动，当

速度减为零时，弹簧压缩量最大，物块加速度最大，故选B、D.

16、C

解析：本题的疑难在于轻绳中张力的确定，突破点在于对重物、

木块隔离并逐一分析.对重物有m\g-T=m\a,对木块有T—Pnhg=

iika,解得a=2.8m/s2,7—14.4N,只有C正确.

17、ABD

解析：对物体受力分析如图所示，设斜面的倾角为夕,

当Q0时，可知a=2m/s）则侬sin。一〃侬cos。=勿&；当

40

方=20N时，凡os。+侬sin0=/na,a=~m/sJ,此时A—0,凡in。

22o

—/ngcos0,sin外+cos外=1,联立可得〃kg,

OUI

3

sin9=~,故A、B正确；由于物体的初速度及Q随时间的变化情况

未知，因此无法求解物体运动6s时经过的位移，故C错误；当&=

120

6m/s?时，可求得分N,由A+凡in。=%史0$。，物体所受的

165165

支持力K=FN,则物体对斜面的压力月压'=—N,故D正确.

18、ACD

解析：放上小物块时，由于传送带的速度大于小物块的速度，因

此小物块在水平方向受到滑动摩擦力/■作用，小物块加速运动，其加

速度大小为〃g，若小物块一直匀加速至右端且速度刚好等于7,有

£=/,解得其运动时间为t=—,选项D正确；若小物块一直匀加

速至右端，速度小于-或恰等于7,有巴得其运动时间为t

=A,选项C正确；若小物块先匀加速至速度为7,再以速度7

vV

匀速运动至右端，则匀加速运动的时间为力=-=——，匀速运动的时

ang

iL2RgLv„,,v,LvL,

间看2=—z,则总时间t=ti+t=+——z=一+

vv2Pg2ngv2ngv

V

--,选项A正确；小物块不可能从左端匀速运动至右端，即时间不

2

可能为,，选项B错误.

V

19、解析：(1)取竖直向下为正方向。管第一次碰地时管和球的速度

为

%=蛆疏方向向下。

(2)管第一次落地弹起时，管的加速度为

4侬+4mg———■

方向向卜

f—mg>.,,

球的加速度为a产丁=3g,万向向上。

(3)球的速度为外=地丽，方向向下

若球刚好没有从管中滑出，设经过时间3球管速度-相同，则有

.__2及

——V\\d\t\-V2——&ti，t\=;

国十及

管从碰地到它弹到最高点所需时间t,则七=凶，因为说明

2a

管在达到最高点前，球与管相对静止，故管从弹起经力这段时间上升

的高度为所求，得

,1212

h\—V\t\——t\=25^0

20、解析：(1)传送带静止时，小物体在传送带上受力如图甲所示，

据牛顿第二定律得

Umgcos37°+z»(gsin37°=ma\

为fC过程有4=2a/

解得Hi=10m/s1〃=0.5。

⑵显然，当小物体在传送带上受到的摩擦力始终向上时，最容易到

达传送带顶端，此时，小物体受力如图乙所示，据牛顿第二定律得

甲

侬sin37°—/J/ngcos37°=勿&

若恰好能到达平台⑺时，有寸=2aJ

2

解得v=2mm/s,<a2=2m/s

即当小物体在平台上向右运动的速度小于2mm/s时，无论传送

带顺时针运动的速度多大，小物体都不能到达平台切。

⑶设小物体在平台力夕上的运动速度为%传送带顺时针运动的速度

大小为小对从小物体滑上传送带到小物体速度减小到传送带速度过

程，有

V\—]=2必为

对从小物体速度减小到传送带速度到恰好到达平台"过程，有

后=2名也，为+%=£

解得72=3m/s

即传送带至少以3m/s的速度顺时针运动，小物体才能到达平台CD。

21、解析：(1)小物块的加速度-2m/sz,小车的加速度为=

纪y=。-5m/s；

M

(2)由amt=得t=\s.

(3)在开始1s内小物块的位移：m.最大速度7=

乙

a.t=2m/s.在接下来的0.5s内小物块与小车

F

相对静止，一起做加速运动且加速度^=77—=0.8m/s2.这0.5

M+m

s内的位移*2=北+Ja12=1.1m,通过的总位移X=X+