牛顿运动定律的应用-2023年高考物理练习（原卷版）

秘籍03牛顿运动定律的应用

学高考预测

概率预测☆☆☆☆☆

题型预测选择题、计算题☆☆☆☆☆

考向预测牛顿运动定律的综合应用

;应试秘籍

牛顿运动定律是力学的重要定律，高考中力和运动的考查分量比较重。高考中，动力学问题是牛顿运动

定律熟练掌握基础上，在实际问题中的应用。

ɪ.从考点频率看，板块模型、传送带问题、超重、失重是高频考点、必考点，所以必须完全掌握。

2.从题型角度看，可以是选择题、计算题其中小问，分值10分左右，着实很多！

一、板块模型和水平传送带

“滑块一木板”模型

1.模型特点：滑块（视为质点）置于木板上，滑块和木板均相对地面运动，且滑块和木板在摩擦力的作用下发

生相对滑动.

2.位移关系：如图所示，滑块由木板一端运动到另一端的过程中，滑块和木板同向运动时，位移之差∆x=

X1-X2=L（板长）；滑块和木板反向运动时，位移大小之和x2+x1=L

3.水平传送带

滑块的运动情况

情景

传送带不足够长传送带足够长

“>=θV

Γ^l—*

()()一直加速先加速后匀速

Vo<v时，一直加速Vo<v时，先加速再匀速

V0

T~Γɪʌ时，一直减速

OT)Vθ>vVo>v时，先减速再匀速

滑块先减速到速度为0,后被传送带传回

左端.

或_滑块一直减速到右端

()()

若Vo<v返回到左端时速度为Vo,若

返回到左端时速度为。.

二、斜面体模型、传送带问题

1、斜面体模型

“斜面”是力学内容考查中最常见的理想情境模型，也是综合考查力学知识的较好方法。“斜

面+各类物体”统称为“斜面体”，“斜面体”题型涉及考点多，综合性强，物理情景变化空

间大，问题处理相对复杂。在正确的受力分析基础上，利用正交分解法，建立分方向牛顿第二

定律的方程，处理该类问题。倾斜的传送带可看成移动的斜面，一般情况下传送带有两个运动

方向，即顺时针方向和逆时针方向。解题时，根据需要可选取地面为参考系，也可选取传送带

为参考系。

2.倾斜传送带

滑块的运动情况

情景

传送带不足够长传送带足够长

一直加速（一定满足关系

先加速后匀速

gsinθ<μgcosθ）

若"2tanO,先加速后匀速

一直加速（加速度为gsinΘ

÷∕∕gcos0）若〃Vtan仇先以0加速，后以。2加速

VO<V时，一直加速（加速度若〃2tana先加速后匀速；若"<tan仇

为gsin0+∕√gcosθ）先以41加速，后以。2加速

如时，一直减速（加速度若"2tana先减速后匀速；若"〈tan仇

为gsin∕zgcos0）先以。1减速，后以加速

一

^sinθ>μgcosθf一直加速；

gsin9="gcos仇一直匀速

gsinθ<μgcosθ,一直减速先减速到速度为0后反向加速到原位置

(摩擦力方向一定时速度大小为训(类竖直上抛运动)

沿斜面向上)

三、动力学中的连接体

1.连接体

多个相互关联的物体连接(叠放、并排或由绳子、细杆、弹簧等联系)在一起构成的物体系统称为连接体.连

接体一般(含弹簧的系统，系统稳定时)具有相同的运动情况(速度、加速度).

2.常见的连接体

(1)物物叠放连接体：两物体通过弹力、摩擦力作用，具有相同的速度和加速度

777777777777777777777777^

ɪ

ΓB~∖-F..B∖....、

"77777zzzzzzzz/z/z//〃〃〃〃，，〃〃〃〃//7777777777/77777//

速度、加速度相同

(2)轻绳连接体：轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等.

a

tFF

固x≤dfl___________

速度、加速度相同

个再

r7

4-77777777777"iʌ(ɔB77^^^777777777TTTJ77>77~

速度、加速度大小相等，方向不同

(3)轻杆连接体：轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度.

4

ZZZZZ///ZZZ//ZZ////ZZ/Z///Z/Z

速度、加速度相同

(4)弹簧连接体：在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度、加速度不一定相等；在弹簧形变最大时，两

端连接体的速度、加速度相等.

I尸----T

T[X"pwww√<iɪ

3.整体法与隔离法在连接体中的应用

(1)整体法

当连接体内(即系统内)各物体的加速度相同时，可以把系统内的所有物体看成一个整体，分析其受力和运动

情况，运用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法.

(2)隔离法

当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中隔离出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿

第二定律对隔离出来的物体列方程求解的方法.

(3)处理连接体方法

①共速连接体，一般采用先整体后隔离的方法.如图所示，先用整体法得出合力F与。的关系，F=(mA+

m)a,再隔离单个物体(部分物体)研究尸内力与α的关系，例如隔离B,F^=ma=F

βlllO?AT十

地面光滑

②关联速度连接体

分别对两物体受力分析，分别应用牛顿第二定律列出方程，联立方程求解.

一.板块模型的解题技巧

1.解题关键点

(1)由滑块与木板的相对运动来判断“板块”间的摩擦力方向.

(2)当滑块与木板速度相同时，“板块”间的摩擦力可能由滑动摩擦力转变为静摩擦力或者两者间不再有摩

擦力(水平面上共同匀速运动).

2.处理“板块”模型中动力学问题的流程

物"理—』r确ɪ定ɪ-滑------块------一------木------板----—模—型I

足快--------------------

1隔离法

选研究—

›1对滑块、木板分别受力分析I

对象

无临界滑块与木_确定相同时间内的位

速度r板分离f移关系,列式求解

判断

若FfWFhn∙

结果

假设成立.

滑块与由隔离法

由整整体列式

木板没求滑块与

体法

有临界分离.假.木板间摩

•求系.擦力品及

速度设速度若Ff>Ffm,

统加

相等后最大静摩假设不成

速度

加速度擦力Ffm立，分别

也相等列式

二、连接体类问题解题技巧

（1）若连接体内各物体具有相同的加速度，利用整体法计算外力（或其他未知量）；利用隔离

法求物体之间的作用力（内力）。

（2）应用牛顿第二定律解决连接体相对静止类问题时，可以先用整体法求出加速度，然后用

隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求物体之间的作用力（内力），即“先整体求

加速度，后隔离求内力”。

核心素养提升

等时圆模型

当物体由静止沿光滑倾斜轨道下滑时，沿不同倾角的轨道下滑相同距离时所用时间不同，

沿同一轨道下滑不同距离时所用时间也不同，而沿着满足特定条件的轨道下滑时，运动时间与

轨道倾角无关。由于这些时间相等的特定轨道的两端位于同一圆周上，故与此相关的问题称为

等时圆题型。

解题技巧

①多条相交的倾斜光滑轨道

②质点由静止开始从轨道的一端滑到另一端

设置①下端相交：交点为圆的最低点

顶点②上端相交：交点为圆的最高点

①过交点作竖直线

②以某轨道为弦作同心在竖直线上的面

Φ⅞⅛道端点都在圆周上，质点运动时间相等,

时间魂髓瞠露罐饕短,端

比较

mgsinθ=πιa找出圆直径,停寻

下滑

炉J与X的关素，时间

典例剖析

一、板块模型

例1、（2023・湖南岳阳•统考二模）如图所示,将小滑块A放在长为L的长木板B上，A与B间的动摩擦因

数为〃，长木板B放在光滑的水平面上，A与B的质量之比为1:4,A距B的右端为;L。现给长木板B一

个水平向右初速度%=10、历m∕s,小滑块A恰好从长木板B上滑下；若给A•—个水平向右初速度V,要使

A能从B上滑下，则V至少为（)

A.5m∕sB.10m∕sC.15m∕sD.20m∕s

二、倾斜传送带

例2、（2023・四川・统考二模）物块P以速度%沿足够长的静止的倾斜传送带匀速下滑，已知最大静摩擦力

等于滑动摩擦力。某时刻传送带突然以恒定速率W沿图示逆时针方向运行，则从该时刻起，物块尸的速度

V随时间，变化的图像可能是（）

三、连接体模型

例3、（多选）如图所示，质量分别为，沏、，班的A、8两物块紧靠在一起放在倾角为6的固定斜面上，两物块

与斜面间的动摩擦因数相同，用始终平行于斜面向上的恒力F推A,使它们沿斜面向上匀加速运动，为了增

大A、B间的压力，可行的办法是（）

A.增大推力产

B.减小倾角。

C.减小B的质量

D.减小A的质量

r误区点拨P

一、物体一定能和传送带共速

典例4.（2023•北京平谷•统考一模）如图甲所示，倾斜的传送带正以恒定速率匕沿顺时针方向转动，传

送带的倾角为37。。一物块以初速度%从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动，其运动的UT图

像如图乙所示，物块到传送带顶端时速度恰好为零，sin370=0.6,∞s37o=0.8«g⅛X10m∕s2,则（）

A.传送带的速度为16m∕s

B.摩擦力方向一直与物块运动的方向相反

C.物块与传送带间的动摩擦因数为0.25

D.传送带转动的速率越大，物块到达传送带顶端时的速度就会越大

?名校模拟

一、单选题

1.（2023•辽宁•模拟预测）如图，质量为4〃?的货车载有质量为2%的货物，一起在水平路面上以速度匀速

运动，因紧急情况货车突然制动，货车停下后，货物继续运动后未与车厢前壁发生碰撞。已知货物与水平

车厢底板间的动摩擦因数为〃，车轮与地面间的动摩擦因数为2〃，货物到车厢前壁的距离为L,重力加速

度为g。下列说法正确的是（）

A.开始刹车时货车的加速度大小为2〃gB.从开始刹车到货物停止运动的时间为丁一

2

C.货车停止时，货物的速度大1小为D.货物到车厢前壁的距离应满足L≥3VS-

510〃g

2.（2023•江西•统考一模）如图甲所示，物块A与木板B静止在光滑水平地面上，现给物块A—初速度,

IS后两物体相对静止一起匀速运动，它们的位移-时间图像如乙图所示，A、B两物体的质量比为（)

A.4：3B.2：1C.3：2D.5：2

3.（2023・河南•统考一模）如图所示，一长木板”在水平地面上运动，在某时刻（，=0）将一相对于地面静止

的物块6轻放到木板上，此时。的速度为%,同时对。施加一个水平向右的恒力凡已知物块与木板的质

量相等，物块与木板间及木板与地面间的动摩擦因数均相等，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦

力，且物块始终在木板上。在物块放到木板上之后，4、人运动的速度时间图像可能是下列图中的（）

4.（2023・江苏•模拟预测）如图所示，将一滑块从粗糙斜面上某点由静止释放，滑块沿斜面下滑后与固定

在斜面底端的挡板碰撞后反弹，碰撞的时间极短，可忽略不计，且碰撞没有机械能损失。以沿斜面向下为

正方向，能正确反映滑块速度V随时间f变化的图像是（）

V

V

5.（2023•河南•统考三模）如图所示为研究平衡摩擦力的一个实验。把一个木块A放在倾角为。=45。的斜面

体B上，斜面体固定在小车上。水平外力作用在小车上，使木块A和斜面体B一起水平向左随小车以加速

度“匀加速运动。木块A和斜面体B在运动过程中始终相对静止。在某一次实验中，调整小车的加速度大

小为α=g（g为重力加速度），则关于斜面B对物体A的摩擦力方向，下列说法正确的是（）

A.斜面B对物体A没有摩擦力

B.斜面B对物体A的摩擦力方向沿斜面向上

C.斜面B对物体A的摩擦力方向沿斜面向下

D.斜面B对物体A的摩擦力方向可能沿斜面向上、也可能沿斜面向下

6.（2023•陕西渭南•统考一模）如图所示，OA、。8是竖直面内两根固定的光滑细杆，0、A、2位于同一

圆周上，OB为圆的直径。每根杆上都套着一个小滑环（图中未画出），两个滑环都从。点无初速释放，用

小々分别表B示滑环到达A、B所用的时间，则（）

A.B.t<tD.无法比较小及的大小

h=t2l2c.tl>t2

7.（2022•湖北恩施•恩施市第一中学校考模拟预测）倾角为J的斜面固定在水平地面上，在与斜面共面的平

面上方A点伸出三根光滑轻质细杆至斜面上B、C、£>三点，其中AC与斜面垂直，且

/84C=NZMC=6（6<45。），现有三个质量均为用的小圆环（看作质点）分别套在三根细杆上，依次从A

点由静止滑下，滑到斜面上8、C、。三点所有时间分别为Gf、k、力，下列说法正确的是（）

A.fB>fc>B.fB=Q<

C.t∣ι<t∏D.f.<左=f°

8.（2022•湖南长沙•模拟预测）如图所示，在一倾斜角为。的坡上有一观景台A,从观景台到坡底有一根钢

缆索，已知观景到山坡的距离40=LO到坡底B的距离也为L现工作人员将钢环扣在缆索上，将一包

裹送至坡底，若环带着包裹从A点由静止开始沿钢绳无摩擦地滑下，则包裹滑到坡底的时间为（）

二、多选题

9.（2023•河南安阳•安阳一中校考模拟预测）一长轻质木板置于光滑水平地面上，木板上放质量分别为

,纵=Ikg和=2kg的A、B两物块，A、B与木板之间的动摩擦因素都为〃=0.2,水平恒力尸作用在A物

块上，如图所示（重力加速度g取IOm八2）。则（）

BA

AF

A.若尸=IN,则物块、木板都静止不动

B.若F=I.5N,则A物块所受摩擦力大小为1.5N

C.若尸=4N,则B物块所受摩擦力大小为2N

D.若尸=8N,则B物块的加速度为Im/s）

10.（2023・辽宁朝阳•朝阳市第一高级中学校联考一模）如图所示，倾角α=30。的足够长光滑斜面固定在

水平面上，斜面上放一长L=1.8m、质量M=3kg的薄木板，木板的最上端叠放一质量，"=Ikg的小物块

（可视为质点），物块与木板间的动摩擦因数〃=孚。木板施加沿斜面向上的恒力尸，使木板沿斜面由静

止开始运动。设物块与木板间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取IOm∕s"则下列说法正确的

是（）

A.尸=15N时∙，M和m沿斜面向上做匀减速运动

B.尸=25N时，M和机沿斜面向上做匀加速运动

C.F=30N时，M和机均向上做加速运动，经0.6疝后二者分离

D.F=37.5N时，M和〃?均向上做加速运动，经1.2s后二者分离

三、解答题

11.（2022•福建•模拟预测）如图所示，倾角为。的斜面A点以上的部分表面光滑，A以下的表面粗糙。A

点以上区域有2〃个相同的小方块，每个小方块质量均为，小与斜面粗糙区域的动摩擦因数都相等，沿平行

斜面的倾斜方向整齐地排成一条直线；小方块按从下到上的顺序编号命名；1号小方块用手托着静止在O

点，。、A两点之间相距2乙；小方块队列的总长为L,小方块相互间不粘连.现放手让它们由静止开始下

滑，己知下滑过程方块队列保持平行于斜面倾斜方向的直线队形，且当第〃号小方块全部进入A点时小方

块运动的速度达到最大，最终1号小方块停在B处，设斜面足够长。求：

（1）1号小方块刚运动到A点位置的速度大小％和小方块与粗糙斜面的动摩擦因数〃；

（2）B与A点间的距离So；