热点3　牛顿运动定律-2025高考物理

热点3牛顿运动定律［分值：50分］1~4题每题5分，5~9题每题6分，共50分1.(2024·广东佛山市质检)某同学体重50kg，乘电梯上行时，用手机内置传感器测得某段时间内电梯的加速度如图所示。竖直向上为电梯加速度的正方向。重力加速度g=10m/s2。关于该段时间下列说法正确的是()A.3~5s该同学处于失重状态B.9~11s电梯向下加速运动C.该同学受到的最小支持力约为30ND.该同学受到的最大支持力约为530N答案D解析由题图可知，3~5s的加速度为正，方向是竖直向上，则该同学处于超重状态，故A错误；由题图可知，9~11s的加速度为负，方向是竖直向下，9s时的速度是竖直向上的，故电梯向上减速运动，故B错误；由题图可知，9.8s时，a1=-0.6m/s2，该同学受到的支持力最小，由FNmin-mg=ma1，解得FNmin=470N，故C错误；由题图可知，4s时，a2=0.6m/s2，该同学受到的支持力最大，由FNmax-mg=ma2，解得FNmax=530N，故D正确。2.(2024·内蒙古赤峰市一模)如图所示，一根细线一端系在天花板上，另一端系在木箱上，木箱内放有一个质量m=0.1kg的物块，物块与水平轻质弹簧相连，弹簧的另一端与木箱左壁相连，此时弹簧处于伸长状态，弹簧的弹力为0.5N，物块保持静止状态。取重力加速度g=10m/s2。用剪刀把细线剪断的瞬间，物块的加速度大小是()A.a=0 B.a=5m/s2C.a=10m/s2 D.a=55m/s2答案D解析用剪刀把细线剪断的瞬间，物块有竖直方向的加速度ay=g=10m/s2，因物块完全失重，物块对木箱压力为零，则水平方向不受摩擦力，只受弹簧的拉力，则ax=Fm=5m/s2，可知物块的加速度大小a=ax2+ay2=53.(2024·北京卷·4)如图所示，飞船与空间站对接后，在推力F作用下一起向前运动。飞船和空间站的质量分别为m和M，则飞船和空间站之间的作用力大小为()A.MM+mF BC.MmF D.m答案A解析根据题意，对整体应用牛顿第二定律有F=(M+m)a，对空间站分析有F'=Ma，解得飞船和空间站之间的作用力F'=MM+mF4.(2024·江苏南通市模拟)如图所示，足够长的倾斜传送带沿逆时针方向匀速转动，一滑块从斜面顶端由静止释放后一直做加速运动。则()A.滑块受到的摩擦力方向保持不变B.滑块的加速度保持不变C.若减小传送带的倾角，滑块可能先做加速运动后做匀速运动D.若传送带改为顺时针转动，滑块可能先做加速运动后做匀速运动答案C解析设滑块质量为m，传送带倾角为θ，刚开始时滑块受重力、支持力、沿传送带向下的摩擦力作用，由牛顿第二定律得mgsinθ+μmgcosθ=ma1，滑块向下做匀加速运动，当滑块与传送带达到共同速度时，如果mgsinθ>μmgcosθ，则滑块受到沿传送带向上的摩擦力作用，由牛顿第二定律可得mgsinθ-μmgcosθ=ma2，则滑块继续向下加速运动，加速度大小改变，故A、B错误；若减小传送带的倾角，当滑块与传送带达到共同速度时，若mgsinθ≤μmgcosθ，此后滑块与传送带一起匀速运动，所以滑块可能先做加速运动后做匀速运动，故C正确；传送带改为顺时针转动，若mgsinθ≤μmgcosθ，滑块不能向下运动，若mgsinθ>μmgcosθ，则滑块一直向下匀加速运动，故D错误。5.(2024·全国甲卷·15)如图，一轻绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系物块P，P置于水平桌面上，与桌面间存在摩擦；绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略)，盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m，并测量P的加速度大小a，得到a-m图像。重力加速度大小为g。在下列a-m图像中，可能正确的是()答案D解析设P的质量为M，P与桌面间的滑动摩擦力为Ff；以P为研究对象，根据牛顿第二定律可得FT-Ff=Ma以盘和砝码为研究对象，根据牛顿第二定律可得mg-FT=ma联立可得a=mg-FfM可知当砝码的总重力大于Ff时，才有一定的加速度，当m趋于无穷大时，加速度大小趋近于g。故选D。6.(2024·吉林白城市一模)平板小车静止放在水平地面上，箱子以一定的水平初速度从左端滑上平板车，箱子和车之间有摩擦，地面对小车的阻力可忽略，当它们的速度相等时，箱子和平板车的位置情况可能是()答案C解析箱子以一定的水平初速度v0从左端滑上平板车，在摩擦力作用下，箱子做匀减速直线运动，平板车做匀加速直线运动，设经过t时间箱子与平板车达到共速v共，此过程平板车的位移为x车=v共2t，箱子的位移为x箱=v0+v共2t，则箱子相对于平板车向前的位移大小为Δx=x箱-x车=v0+v共2t-v共2t=v027.(2024·广东卷·7)如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为y，所受合外力为F，运动时间为t，忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中，其F-y图像或y-t图像可能正确的是()答案B解析在木块下落H高度之前，木块所受合外力为木块的重力，保持不变，即F=mg当木块接触弹簧后合外力F=mg-kx，其中x为压缩量且x=y-HF-y图像如图甲所示故B正确，A错误；在木块下落H高度之前，木块做自由落体运动，根据y=12gt2，知y-t图像为抛物线，故D在O~H的过程中，速度逐渐增大，y-t图像斜率逐渐增大，当木块接触弹簧后到合外力为零前，木块的速度继续增大，所以y-t图像斜率继续增大，当弹簧弹力大于木块的重力后到最低点过程中F=kx-mg木块所受合外力向上，木块速度减小，所以y-t图像斜率减小，到达最低点后，木块向上运动，经以上分析可知，y-t图像大致为如图乙所示，故C错误。8.(2024·广东省部分学校二模)图甲为快递物流配送分拣示意图，水平传送带和倾斜传送带以相同的速率逆时针运行。现将一质量为0.5kg的货物(可视为质点)，轻放在倾斜传送带上端A处，图乙为倾斜传送带AB段的数控设备记录的货物的速度—时间图像，1.2s末货物刚好到达下端B处，随后以不变的速率滑上水平传送带C端。已知CD段的长度L=6m，最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，货物与两条传送带间的动摩擦因数相同，B、C间距忽略不计，取g=10m/s2。下列说法不正确的是()A.货物与传送带间的动摩擦因数为0.5B.倾斜传送带与水平面间的夹角为30°C.货物在水平传动带上做匀变速直线运动的时间为0.4sD.货物从C端运动到D端的过程中，货物与传送带间因摩擦产生的总热量为1J答案B解析0~0.2s内，货物在倾斜传送带上的加速度大小为a1=Δv1Δt1=20.2m/s2=10m/s2，0.2~1.2s内，货物在倾斜传送带上的加速度大小为a2=Δv2Δt2=4-21.2-0.2m/s2=2m/s2，根据牛顿第二定律，0~0.2s内，有mgsinθ+μmgcosθ=ma1，0.2~1.2s内，有mgsinθ-μmgcosθ=ma2，解得sinθ=0.6，μ=0.5，故A正确，B错误；结合题图乙知，传送带的速率v=2m/s，货物在水平传送带上运动的加速度大小为a=μmgm=μg=5m/s2，货物在水平传送带上做匀减速运动的时间t3=v2-va=0.4s，货物在水平传送带上做匀减速运动的位移大小为x=v2+v2t3，解得x=1.2m，由于x<L，货物与传送带共速后一起做匀速运动，货物在水平传送带上的相对位移Δx=x-vt3=0.49.(多选)(2022·湖南卷·9)球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机，总质量为M。飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率平方成正比(即F阻=kv2，k为常量)。当发动机关闭时，飞行器竖直下落，经过一段时间后，其匀速下落的速率为10m/s；当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动，经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为5m/s。重力加速度大小为g，不考虑空气相对于地面的流动及飞行器质量的变化，下列说法正确的是()A.发动机的最大推力为1.5MgB.当飞行器以5m/s匀速水平飞行时，发动机推力的大小为174C.发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，飞行器速率为53m/sD.当飞行器以5m/s的速率飞行时，其加速度大小可以达到3g答案BC解析飞行器关闭发动机，以v1=10m/s的速度匀速下落时，有Mg=kv12=k×100(飞行器以v2=5m/s向上匀速时，设最大推力为Fm，Fm=Mg+kv22=Mg+k×