2023年高考物理高频考点穿透卷专题03牛顿运动定律（含解析）

专题03牛顿运动定律主要题型2023年2023年2023年2023年2023年牛顿运动定律理解全国卷T14图象问题全国卷ⅠT20全国卷ⅡT14全国卷ⅠT21连接体全国卷ⅡT20抛体运动全国卷甲T14全国卷ⅡT24滑块模型全国卷ⅡT25全国卷ⅠT25全国卷ⅡT25一.题型研究一〔一〕真题再现1．(2023·全国卷ⅠT20)如图(a)，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v-t图线如图(b)所示．假设重力加速度及图中的v0、v1、t1均为量，那么可求出()A．斜面的倾角B．物块的质量C．物块与斜面间的动摩擦因数D．物块沿斜面向上滑行的最大高度【答案】ACD【解析】由v-t图象可求知物块沿斜面向上滑行时的加速度大小为a＝，根据牛顿第二定律得mgsinθ＋μmgcosθ＝ma，即gsinθ＋μgcosθ＝.同理向下滑行时gsinθ－μgcosθ＝，【题型】多项选择题【难度】一般2.(2023·全国卷ⅡT14)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之间的关系的图象是()【答案】C【解析】当时，物块始终静止，加速度为0；当时，物块做加速运动运动，由牛顿第二定律可得，又，那么有，应选项C正确。【题型】选择题【难度】较易3.(2023·全国卷ⅠT20)2023年11曰，“歼15”舰载机在“辽宁号〞航空母舰上着舰成功。图〔a〕为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加——作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止，某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在t=0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置，其着舰到停止的速度一时间图线如图(b)所示。假设无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为I000m。航母始终静止，重力加速度的大小为g。那么()从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的在0.4s～2.5s时间内，阻拦索的张力几乎不随时间变化在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小会超过2.5g在0.4s～2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率儿乎不变【答案】AC【题型】多项选择题【难度】一般〔二〕试题猜测4.如图甲所示，直角三角形斜劈abc固定在水平面上．t＝0时，一物块(可视为质点)从底端a以初速度v0沿斜面ab向上运动，到达顶端b时速率恰好为零，之后沿斜面bc下滑至底端c.假设物块与斜面ab、bc间的动摩擦因数相等，物块在两斜面上运动的速率v随时间变化的规律如图乙所示，取重力加速度的大小g＝10m/s2，那么以下物理量中不能求出的是()A．斜面ab的倾角θB．物块与斜面间的动摩擦因数μC．物块的质量mD．斜面bc的长度L【答案】C【解析】根据题图乙可求出物块在左右斜面上的加速度大小a1、a2，根据牛顿第二定律有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，mgcosθ－μmgsinθ＝ma2，那么可求出θ和μ，但m无法求出，根据题图乙可求出0.6～1.6s时间内物块的位移大小，即可求出L，应选项C正确．【题型】多项选择题【难度】一般5．如图a所示，水平面上质量相等的两木块A、B，用轻弹簧相连接，这个系统处于平衡状态．现用一竖直向上的力F拉动木块A，使木块A向上做匀加速直线运动〔如图b〕，研究从力F刚作用在木块A瞬间到木块B刚离开地面瞬间的这一过程，并选定该过程中木块A的起点位置为坐标原点．那么下面图中能正确表示力F和木块A的位移x之间关系的图是〔〕【答案】A【题型】选择题【难度】一般6．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m=0.2kg的小球，从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中〔弹簧始终在弹性限度内〕，其速度v和弹簧压缩量△x之间的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计，取g=10m/sA．小球刚接触弹簧时速度最大B．当△x=0.C．该弹簧的劲度系数为20.0N/mD．从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大【答案】BCD【题型】多项选择题【难度】一般7．(2023·重庆卷T15)假设货物随升降机运动的v-t图象如下图(竖直向上为正)，那么货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图象可能是()【答案】B【解析】由v-t图象可知：过程①为向下匀加速直线运动(加速度向下，失重，F<mg)；过程②为向下匀速直线运动(处于平衡状态，F＝mg)；过程③为向下匀减速直线运动(加速度向上，超重，F>mg)；过程④为向上匀加速直线运动(加速度向上，超重，F>mg)；过程⑤为向上匀速直线运动(处于平衡状态，F＝mg)；过程⑥为向上匀减速直线运动(加速度向下，失重，F<mg)．综合选项分析可知B选项正确．【题型】选择题【难度】一般〔一〕真题再现8．(2023·全国卷甲T19)两实心小球甲和乙由同一种材料制成，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。假设它们下落相同的距离，那么()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．甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功【答案】BD【题型】多项选择题【难度】较难〔二〕试题猜测9.研究说明：雨滴自高空由静止下落，雨滴下落过程中受空气阻力随其速度增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的终极速度．假设每个雨滴可看成球形，每个雨滴的密度相同，雨滴下落过程中受到空气的阻力与雨滴的半径r的平方成正比，与下落速度v

的平方成正比，即f阻=kr2v2，其中k为比例常数，对于常温下的空气，比例系数k=3.4×10-4N·s/m2．球的体积公式：V=π•r3〔r为半径〕，g=10N/kg．每个雨滴最终都做匀速运动。如果两个雨滴的半径之比为1:4，那么这两个雨滴的落地速度之比为()A．1:8B．1:4C．1:2D．1:1【答案】C【题型】选择题【难度】一般〔一〕真题再现10．(2023·全国卷ⅡT20)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢．当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为a的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F.不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，那么这列车厢的节数可能为()A．8B．10【答案】BC【解析】设PQ西边有n节车厢，每节车厢的质量为m，那么F＝nma①PQ东边有k节车厢，那么F＝km·a②联立①②得3n＝2k，由此式可知n只能取偶数，当n＝2时，k＝3，总节数为N＝5当n＝4时，k＝6，总节数为N＝10当n＝6时，k＝9，总节数为N＝15当n＝8时，k＝12，总节数为N＝20，应选项B、C正确．【题型】多项选择题【难度】一般〔二〕试题猜测11．高铁的开通给出行的人们带来了全新的旅行感受，大大方便了人们的工作与生活。高铁每列车组由七节车厢组成，除第四节车厢为无动力车厢外，其余六节车厢均具有动力系统，设每节车厢的质量均为m，各动力车厢产生的动力相同，经测试，该列车启动时能在时间t内将速度提高到v，运动阻力是车重的k倍。求：(1)列车在启动过程中，第五节车厢对第六节车厢的作用力；(2)列车在匀速行驶时，第六节车厢失去了动力，假设仍要保持列车的匀速运动状态，那么第五节车厢对第六节车厢的作用力变化多大？【答案】(1)m(＋kg)(2)kmg(2)列车匀速运动时，对整体由平衡条件得：F′－k·7mg＝0⑤设第六节车厢有动力时，第五、六节车厢间的作用力为T1，那么有：＋T1－k·2mg＝0⑥第六节车厢失去动力时，仍保持列车匀速运动，那么总牵引力不变，设此时第五、六节车厢间的作用力为T2，分析第六、七节车厢，那么有：＋T2－k·2mg＝0⑦联立⑤⑥⑦得T1＝－kmgT2＝kmg因此作用力变化ΔT＝T2－T1＝kmg【题型】计算题【难度】一般〔一〕真题再现12．(2023·全国卷ⅠT25)一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5m，如图(a)所示．T至t＝1s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)．碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板．碰撞后1s时间内小物块的v-t图线如图(b)所示．木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2.求：(1)木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2；(2)木板的最小长度；(3)木板右端离墙壁的最终距离．【答案】(1)0.10.4(2)6m(3)6.5m木板与墙壁碰撞前，匀减速运动时间t＝1s，位移x＝4.5m，末速度v＝4m/s其逆运动那么为匀加速直线运动可得x＝vt＋a1t2解得a1＝1m/s2小物块和木板整体受力分析，滑动摩擦力提供合外力，由牛顿第二定律得：μ1(m＋15m)g＝(m＋15m)a1，即μ1g解得μ1＝0.1(2)碰撞后，木板向左做匀减速运动，依据牛顿第二定律有μ1(15m＋m)g＋μ2mg＝15ma可得a3＝m/s2对滑块，加速度大小为a2＝4m/s2此过程中，木板向左运动的位移x3＝v1t2－＝m，末速度v3＝v1－a3t2＝2m/s滑块向左运动的位移x4＝＝0.5m此后小物块和木板一起匀减速运动，二者的相对位移最大为Δx＝x1＋x2＋x3－x4＝6m小物块始终没有离开木板，所以木板最小的长度为6m(3)最后阶段滑块和木板一起匀减速直到停止，整体加速度大小为a1＝1m/s2向左运动的位移为x5＝＝2m所以木板右端离墙壁最远的距离为x＝x1＋x3＋x5＝6.5m【题型】计算题【难度】困难13．(2023·全国卷ⅡT25)下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为θ＝37°(sin37°＝)的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下外表与斜坡平行；B上有一碎石堆A(含有大量泥土)，A和B均处于静止状态，如下图。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块)，在极短时间内，A、B间的动摩擦因数μ1减小为，B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2s末，B的上外表突然变为光滑，μ2保持不变．A开始运动时，A离B下边缘的距离l＝27m，C足够长。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g＝10m/s2。求：(1)在0～2s时间内A和B加速度的大小；(2)A在B上总的运动时间。【答案】(1)3m/s21m/s2(2)4s规定沿斜面向下为正．设A和B的加速度分别为a1和a2，由牛顿第二定律得mgsinθ－f1＝ma1 ⑤mgsinθ－f2＋f′1＝ma2 ⑥N1＝N′1f1＝f′1联立①②③④⑤⑥式，并代入题给数据得a1＝3m/s2 ⑦a2＝1m/s2⑧(2)在t1＝2s时，设A和B的速度分别为v1和v2，那么v1＝a1t1＝6m/s ⑨v2＝a2t1＝2m/s ⑩t＞t1时，设A和B的加速度分别为a′1和a′2.此时A与B之间的摩擦力为零，同理可得a′1＝6m/s2 ⑪a′2＝－2m/s2 ⑫B做减速运动．设经过时间t2，B的速度减为零，那么有v2＋a′2t2＝0 ⑬联立⑩⑫⑬式得t2＝1s ⑭在t1＋t2时间内，A相对于B运动的距离为s＝v1t2+－〔＋v2t2+〕＝12m＜27m⑮此后B静止，A继续在B上滑动．设再经过时间t3后A离开B，那么有l－s＝(v1＋a′1t2)t3＋a′1⑯可得t3＝1s(另一解不合题意，舍去) ⑰设A在B上总的运动时间为t总，有t总＝t1＋t2＋t3＝4s ⑱【题型】计算题【难度】困难〔二〕试题猜测14．如图甲所示，足够长的木板B静置于光滑水平面上，其上放置小滑块A。木板B受到随时间t变化的水平拉力F作用时，用传感器测出木板B的加速度a，得到如图乙所示的a－F图象，g取10m/s2A.滑块A的质量为4kgB.木板B的质量为1kgC.当F＝10N时木板B的加速度为4m/s2D.滑块A与木板B间的动摩擦因数为0.1【答案】BC【解析】由图知，当F＝8N时，加速度为：a＝2m/s2，对整体分析：F＝(mA＋mB)a，解得：mA＋mB＝4kg，当F大于8N时，A、B发生相对滑动，对B有：a＝＝F－，由图示图象可知，图线的斜率：k＝＝＝1，解得：mB＝1kg，滑块A的质量为：mA＝3kg。当a＝0时，F＝6N，代入解得μ＝0.2，故A、D错误，B正确；根据F＝10N>8N时，滑块与木板相对滑动，B的加速度为：aB＝a＝＝F－μg＝(1×10－0.2×30)m/s2＝4m/s2。故C正确。【题型】多项选择题【难度】一般15．如下图，地面依次排放两块完全相同的木板A、B，长度均为l=2.5m，质量均为=150kg，现有一小滑块以速度=6m/s冲上木板A左端，小滑块质量=200kg，滑块与木板间的动摩擦因数为，木板与地面间的动摩擦因数=0.2。〔最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g=10m/s2〕〔1〕木板A时，木板不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动，求应满足的条件。〔2〕假设=0.4，求滑块运动时间。〔结果用分数表示〕【答案】〔1〕〔2〕