牛顿运动定律-高考物理一轮复习创新题训练

考点2牛顿运动定律一高考物理一轮复习考点创新题训练

1.为将货车上的正方体货物安全卸车，工人设计了如图甲所示的v形槽，v形槽的侧棱长度

L=5m,两侧面互相垂直且对称。如图乙所示，将V形槽。端搭在高为3nl的车边上，另一

端6固定在水平地面上，搭起一个卸货通道，正方体货物恰好沿槽匀速滑下，则货物与槽之

间的动摩擦因数为（）

2.采棉机（如图甲）在运输圆柱形棉包的过程中缓慢经过一段如图乙所示路面（运动时，圆

柱形棉包在前，路段足够长），CD、EF为水平路面，〃点为倾角最大的位置，倾角为

30°。棉包放在如图丙所示的“V”形挡板上，两板间夹角恒为120°,初始时。4与水平面

的夹角为30°。运动过程中，忽略“V”形挡板对棉包的摩擦力，已知重力加速度为g。则

（）

图甲图乙图丙

A.从D到M斜面对采棉机的作用力越来越小

B.从D到M棉包对OA板的压力先增大后减小

C.从D到M棉包对OB板的压力一直增大

D.采棉机在ER段做减速运动，加速度可以为由g

3.现在很多智能手机都有加速度传感器，能通过图像显示加速度情况，用手掌托着智能手

机，打开加速度传感器，把手机向上抛出，然后又在抛出点接住手

机，得到如图所示的加速度随时间变化的图像，图

%=0.38s,t2=0.55s,?3=0.66s,t4=1.26s,取重力力口速度

g=10m/s2,由此可判断出（）

A.4时刻手机的速度最大

B4时刻手机离开手掌

C4时刻手机处于超重状态

D.手机离开手掌后上升的最大高度为0.45m

4.如图所示，送水工人用推车运桶装水，到达目的地后，工人抬起把手,带动板转至水平

即可将水桶卸下。水桶对板03的压力大小分别为耳、F2,若桶与

接触面之间的摩擦不计，ZAOB为锐角且保持不变，在由竖直缓慢

转到水平的过程中（）

A•片一直增大B.P1先增大后减小

C.K先减小后不变D.F2先增大后减小

5.如图所示为一种机械装置的示意图，具有在撤去外力后自动恢复到初始状态的功能，经常

在自动门上使用，图示中45为固定的挡板，在挡板A上通过较链连接一长为L的刚性轻

杆，杆的另一端与可在水平方向滑动的挡板C接触，初始时杆处于竖直状态，弹簧处于原长

状态，现在杆中央位置施加一个垂直于杆的外力R可使挡板C向

右滑动，当撤去外力后，在弹簧弹力作用下，挡板C将恢复到初始

状态。已知弹簧劲度系数为左，忽略一切摩擦力，不考虑挡板C出

现翻转的可能，设杆与水平方向夹角为伍在缓慢推动挡板。右移

的过程中，需要施加的力R随。变化的关系可表示为（）

A.F=kLsin0B.F=kLcos0C.F=kLsin20D.F=kLcos20

6.如图，竖直放置的T形光滑框架上有A、B、C三个质量均为机的物块，A固定不动，B、C

均串在竖直杆上。A与A8与C间均用原长为L、劲度系数为左的轻弹簧—

相连；B与D、C与。间均用长度为L的轻杆通过钱链连接。。是质量为

2根的物块，可以以可变的角速度①绕T形框架的竖直杆匀速旋转。重力加&

速度为g,a是两轻杆间的夹角，已知。=106。时，CD杆恰好没有弹力，"V

sin53°=0.8,贝女）

A.弹簧的劲度系数为返B.若。=2\F层,则a一定是60°

L\L

CA8间弹簧总比6、。间弹簧长D.A。间距离不会小于更L

55

7.如图所示，生活中我们经常用到挂衣架，从侧面观看，我们可以把挂衣架简化为一个倒“T

型，竖直杆与底座中点固定连接。已知某个挂衣架高度为6工，底座长度为23挂衣架上挂

有总质量为机的衣服，忽略挂衣架自身重力。现在有持续强风垂直于“n”平面刮过挂衣架，

强风对衣服有水平风力，使得衣服与竖直方向成夹角夕，已知重力加速度大小为g,下列说法

正确的是（）

实物图正视图侧视图

A.若水平风力减小，衣架对衣服作用力增大

B.当水平风力大小超过#粗？时，挂衣架会翻倒

C.当水平风力大小超过;Mg时，挂衣架就会翻倒

D.为防止挂衣架被风刮倒，可以减少悬挂衣服的质量

8.如图甲所示，水平地面上有一长木板，将一小物块放在长木板上，给小物块施加一水平外

力R已知长木板及小物块的加速度。随外力R的变化关系图像如图乙所示。设最大静摩擦

力等于滑动摩擦力，重力加速度为g,以下说法正确的是（）

A.小物块与长木板间的动摩擦因数4=色

g

B.长木板与地面间的动摩擦因数〃,=&

g

C.小物块的质量m=乌二竭

%

D.长木板的质量生出

9.如图所示，三根不可伸长的轻绳结点为。，轻绳1水平，轻绳2与竖直方向夹角为

。=30。，轻绳3下端悬挂的重物保持静止。现对重物施加始终与绳3垂直的力E让重物缓

慢向右升高，直到轻绳3与轻绳2垂直。则该过程中（）

A.轻绳1上的张力逐渐减小B.外力R逐渐增加

C.轻绳2、3上张力比值的最小值为日D.轻绳1、2上张力的比值逐渐增加

10户外露营现在已经成为一项非常受欢迎的活动。如图所示是户外露营中使用的一种便携式

三脚架，它由三根完全相同的轻杆通过钱链组合在一起，每根杆均可绕较链自由转动。将三

脚架置于水平地面上，吊锅通过细铁链挂在三脚架正中央，相邻轻杆与地面接触点之间的距

离始终保持相等，此时相邻轻杆与地面接触点之间的距离刚好等于杆长，装置始终处于静止

状态，吊锅和细铁链的总质量为如重力加速度为g,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，支架

与钱链之间的摩擦忽略不计，则（）A

A.每根杆中的弹力大小均为八\

B.杆与地面间的动摩擦因数至少为3\

C.如果增加相邻轻杆与地面接触点之间的距离，每根杆对地面的压力不变/'

D.如果增加相邻轻杆与地面接触点之间的距离，每根杆与地面间的摩擦力将减小

n.如图所示，水平地面上静止放置着三个完全相同的糖块A、B、C,质量均为机4、3之间

和3、。之间的动摩擦因数均为。用两根长度相同的轻绳分别连接砖块A与砖块C,并将两

根轻绳系于。点，现将一个竖直向上的力R作用于。点，不考虑砖块的转动，最大静摩擦力

约等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（）

A.若在R作用下三个砖块保持相对静止的一起向上运动，则三个砖块的加速度为二

3m

B.若〃〉走，则无论R多大，砖块A、B、C都将保持相对静止

9

C.若〃=走，且歹＞3i咫，则砖块A、3之间的摩擦力为工厂

36

D.若〃=1,且歹＞3何，则砖块A、3之间的摩擦力为3尸

"1020

12.如图所示，两段不可伸长的轻绳拴接一长方体并悬挂于竖直挡板上的。点，已知

Oa=Ob=ab=^-L,bc=L,长方体质量为机。某时刻保持轻绳与挡板的夹角不变，以PQ

为轻轴将挡板沿逆时针方向缓慢转过一小角度，不计一切摩擦，重力加速度为g,则（）

A.挡板竖直时，每段轻绳的拉力大小为与Mg

B.挡板竖直时，长方体对挡板的压力大小为gzng

C.缓慢转动过程，轻绳的拉力逐渐减小

D.缓慢转动过程，挡板所受的压力逐渐减小

13.小明在家中找到两个外观完全相同但来自不同床垫的弹簧，想通过测量两弹簧的劲度系数

来判断床垫的软硬。

实验过程如下：

①记两个弹簧为A、B,用如图1所示装置，将待测弹簧固定在铁架台上；

②使刻度尺的零刻度线与待测弹簧上端对齐；

③记录下不悬挂钩码时弹簧的长度，然后依次增加钩码个数并记录对应的弹簧长度。已知重

力加速度大小为10m/S?。

（1）先对弹簧A进行测量，增加钩码个数，测得稳定时弹簧的长度如下表所示，请根据表中

数据在图2中作出/-左图像（R表示所挂钩码的重力，x表示悬挂钩码后弹簧的长度），由

图像可知弹簧A的劲度系数心为N/m（保留3位有效数字）；

钩码的总质量机/kg悬挂钩码后弹簧的长度x/m

10.050.127

20.100.145

30.150.163

40.200.181

50.250.199

60.300.216

（2）使用弹簧3作为研究对象得到的/-x图像上有两点坐标分别为A（0.282,0.5）、B

（0.476,2.5）,可知弹簧3的劲度系数原为N/m（保留3位有效数字）；

（3）取自较硬床垫的弹簧是（填“弹簧A”或“弹簧3”）。

14.如图所示，倾角6=37。的光滑且足够长的斜面固定在水平面上，质量为2kg的物块A和

质量为1kg的物块3用一轻弹簧连接放在斜面上，物块3与斜面底端垂直于斜面固定的挡板

尸接触，斜面顶端有一光滑定滑轮。，质量为2kg的小球C固定在长为1m的轻杆一端，轻

杆另一端连接在光滑固定转轴。上，杆可在竖直面内转动，小球C与滑块A用不可伸长的细

线连接，给小球C一个向上的拉力R使小球保持静止，此时细线刚好与斜面顶端的定滑轮

。接触，细线与斜面平行，轻杆与细线垂直，物块3刚好要离开挡板P,不计滑轮的大小及

质量，不计物块及小球的大小，sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m4。

（1）求拉力R的大小；

（2）撤去拉力R的一瞬间，求小球C的加速度大小；

（3）撤去拉力后，若小球运动至轻杆水平时，物块3对挡板的压力为12N,求此时小球的

速度大小。（细线始终存在张力）

15.地表附近存在着环境电场，该电场可视为场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场，蜘蛛

可以通过向空中吐出带电蛛丝实现飞行。如图，在无风的天气里，质量为机的蜘蛛，从地面

向空中吐出4根蛛丝，恰好可以使它脱离地面；在有水平风的天气里，/=0时蜘蛛从地面向

空中吐出〃（〃>4且为偶数）根蛛丝，T时刻咬断一半蛛丝，经过一段时间后落到地面完成

“迁徙”，假设蜘蛛吐出的每根蛛丝都相同，且电荷集中在蛛丝顶端，蜘蛛自身始终不带

电。已知重力加速度为g,水平风力大小恒为了=工〃际，忽略空气对蜘蛛的其他作用力。

6

（1）判断蛛丝的电性，求每根蛛丝的电荷量0

（2）蜘蛛要实现空中“迁徙”，求〃的值；

（3）求蜘蛛“迁徙”一次飞行的水平距离x（计算结果可以保留根号）。

答案以及解析

1.答案：c

解析：对货物进行受力分析如答图甲所示，沿运动方向有mgsino=2/,垂直运动方向有

3一

F=mgcosa9根据题图乙可知sin。=《，垂直运动方向受力分析如答图乙所不，有

及Fz=F,f=叫,解得〃=号='义:=孚，C正确。

解析：第一步：判断采棉机的受力情况

采棉机在斜面上缓慢行驶时受到重力和斜面对采棉机的作用力，受力平衡，所以斜面对采棉

机的作用力与重力等大、反向，A错误。

第二步：判断棉包对。4板、板的压力变化

采棉机从。点运动到M点的过程中，棉包重力大小和方向不变，板、板对棉包的作用

力夹角不变，与竖直方向的夹角变大，作出力矢量三角形的外接圆如图1所示，可知耳4

一直减小，々B一直增大，B错误，C正确。

第三步：计算加速度的临界值

采棉机在ER段做减速运动，挡板对棉包的支持力为0时棉包受力如图2所示，此时采棉

机的加速度满足“tan60。=mg,解得a=#g,当加速度大于4g时，棉包会从采棉机上

滚下来，D错误。

3.答案：D

解析：％时刻，手机的加速度最大，方向向上，与速度方向相同，手机向上加速，则速度不

是最大，故A错误；时刻，手机的加速度为零，则手机所受的合力为零，不可能离开手

掌，故B错误；4时刻，手机的加速度方向向下，处于失重状态，故C错误；手机在

匕=0.66s时离开手掌，做竖直上抛运动，0=126s时被接住，则手机离开手掌后上升的最大

高度/=m=0.45m,故D正确.

4.答案：B

解析：根据牛顿第三定律可知板。4、06对水桶的支持力大小分别为耳、F2,对水桶初始状

态受力分析，作出力的矢量三角形如图所示，分析可知，在转动过程中，耳与工的夹角始终

不变，因此《与工夹角的补角a始终保持不变，重力机g与耳之间的夹角逐渐增大，则可知

重力机g与鸟之间夹角的补角/从90。开始逐渐减小，直至为0,重力机g与工之间的夹角为

钝角，逐渐减小，当减小至90。时，板A。还未水平，将继续减小直至板A。水平，则可知重

力机g与B之间夹角的补角夕逐渐增大，当增大至90。时将继续增大，根据正弦定理可得

*=—心=互，由以上分析可知工为定值，sin/始终减小，则工始终减小，由于少

sinasinpsinysina

角从锐角增大至90。后将继续增大一定角度，则sin,先增大后减小，因此£先增大后减小，

B正确。

5.答案：C

解析：挡板c对杆的弹力方向垂直于接触面，方向水平向左，设挡板C对杆的弹力大小为

外，根据杠杆平衡条件，有?;L="Lsine,得E=2FNsin6,挡板C缓慢移动的过程

中，弹簧弹力大小等于杆对挡板C的弹力大小，设弹簧的形变量为Ax,则Ax=Lcos。，根

据牛顿第三定律和胡克定律有外=左—，联立解得歹=2也sinCeos。=Hsin2。，C正确。

6.答案：B

解析：由。=106。时CD杆恰好无弹力可知，7；D1sin53°=mDg,得小广生作，此时3、C

间的距离LBc=2Lsin53o=§L,对C受力分析，mcg=k[-L-L\,解得左=酗，故A

5y5j3L

错误；当①=2年时,设轻杆与水平方向间的夹角均为仇两轻杆的弹力大小分别为

TBD2、TCD2,对。受力分析，竖直方向有sin夕=或。2sin。+7年g,水平方向有

2%咫m

TBD2COS6+TCD2COS6=mDLcos0a>,解得=1j9,此时§、c间的距离

sin，

乙心=2左由。,。所受弹簧的弹力下=/2小由。-0，以C为研究对象，C受力平衡，有

F+TCD2sin0^mcg,联立解得6=30。，则a=60。，故B正确；以3、C、。整体为研究对

象，分析可知%=（啊+叫+吗,）g=4〃zg,为定值，则AB的长度为定值，而3、C间弹簧

长度随。变化而变化，故C错误；由余弦定理可知A3与3。间的夹角夕越小，AD越小，

2

AB=L+^~=?L,当时，AD=^-L^+^=£^2,实际上，>90。，故

4£>2>卫九2,而卫与2〈[史故当①很大时，A、。间距离会小于"L,故D错误。

252515J5

7.答案：B

解析：A.对衣服受力分析，设水平方向的风力为琅，衣架对衣服的作用力为T,根据平衡条

件72=&+（叫）2

所以，若水平风力减小，衣架对衣服作用力减小，故A错误；

BCD.挂衣架将要翻倒的临界情况受力分析，设风力为R地面对挂衣架的作用力为N,如图

由几何关系可知6=60。

根据平衡条件tan。=螫

F

解得F=^~mg

当悬挂衣服的质量越大时，挂衣架将要翻倒的临界情况所受风力越大，故B正确，CD错

误。

故选B。

8.答案：BCD

解析：由题图乙可知，当R=£时，长木板开始相对地面滑动，有耳=〃2（m+M）g，当

片＜P〈玛时，小物块与长木板一起做加速运动，对整体根据牛顿第二定律有

F-〃+=（m+M）a,解得a=――....内g,结合题图乙可知一%=—^2g，解得

m+M

〃,=&,当尸＞用时，小物块与长木板发生相对滑动，对小物块根据牛顿第二定律有

一g

F-/j^ng=ma,解得。=£一〃话，结合题图乙可得l=—-—,F,=ji^mg,解得

mmF3-F2

冽=互/，〃=笈q,A错误，B、C正确；当/＞用时，长木板的加速度为q,根

4（玛-K）g

F_F

据牛顿第二定律有-〃,（m+M）g=,解得——L,D正确。

q

9.答案:BD

解析：设轻绳3与竖直方向的夹角为仇对重物受力分析，如图1所示，有

尸=7"gsin。,玛=mgcos。，。增加时，R增加，B正确。对结点。分析，竖直方向有

鸟cosa=f；cos，，则三=—心从0°增加到60°,则比值逐减小，最小值为无，C错

F3COSa3

误。对结点。分析，轻绳1上的拉力耳与轻绳2上的拉力歹2的合力耳2与绳3上的拉力歹3等

大反向，根据图1可知K2的矢量末端点在圆弧上移动，如图2所示，可以看出整个过程绳1

上的拉力耳先增加后减小，A错误。在耳、鸟及耳2组成的矢量三角形中，曲正弦定理有

二=siny+q，从o增加到60°时，（0+0）从30°增加到90°,（二-，］从90°减小到

F.•.IriI\2）

30°,日一直增加，D正确。

8

10.答案：AC

解析：设轻杆与竖直方向的夹角为仇由几何关系可得sin，=且，轻杆的弹力方向沿杆向

3

上，根据平衡条件有3尸cos，=阿，可得歹=逅根g,A正确；地面对每根杆的摩擦力大小

6

f=Fsin6=2ng,当摩擦力为最大静摩擦力时，有了=〃minFcos。，代入数据可得动摩擦

6

因数〃2受，B错误；由以上分析可知/=等1211。，如果增加相邻轻杆与地面接触点之间

的距离，则。增大，则每根杆与地面间的摩擦力将增大，D错误；由整体法可得，地面对每

根杆的支持力始终为等，地面对每根杆的支持力始终不变，根据牛顿第三定律可知，每根

杆对地面的压力始终不变，与。无关，C正确。

11.答案：BCD

解析：若在R作用下三个砖块保持相对静止的一起向上运动，对4B、C整体分析，有

F—3mg=3ma,得”=£—g,故A错误；设3个砖块刚好相对静止一起加速向上运动，此

3m

时A、3和3、C之间的摩擦力均为最大静摩擦力，对3受力分析，竖直方向根据牛顿第二定

律2/—mg="，又于=RN,水平方向Nu/cosBO。，得〃=且，易得当〃〉^I时，A、B

99

和3、C之间的摩擦力为静摩擦力，无论R多大，砖块A、B、C都将保持相对静止，故B正

确；若〃=且＞立，且歹＞3根g,A、3和3、C之间的摩擦力为静摩擦力，砖块A、B、C

39

保持相对静止向上匀加速运动，对&有2f—mg=ma,得/=故C正确；若

且＜无，且尸＞3根g,砖块A、B、C发生相对滑动，得f=〃N=3F,故D正确。

10920

12.答案：BC

解析：设Oa、3绳的拉力大小分别为月、Fb,由对称性可知乙=凡,NaOZ;=60。，由几何关

系可知。点到湖边的距离为x=Qacos3（F=2L,又bc=L,则两绳拉力的合力与挡板的夹角

为。=30。，大小厂=2月cos30。，对长方体受力分析，如图所示，解得

F=「=mgtan30o=3mg,则月=耳=当卷，A错误，B正确；以PQ为转轴将

cos30033

挡板沿逆时针方向缓慢转过一角度a,由正弦定理有:摩—又

sin（90。-。）sin0sin（900-a）

（90。—。）+分+（90。—口）=180。,/?=30。+/1为一小角度，则。逐渐增大，（90。-er）逐渐减小，

所以外逐渐增大，R逐渐减小，C正确，D错误。

（3）弹簧A

解析：（1）根据题表数据做出尸-x图像如答图所示，根据直线的两点式方程得

F=27.8%-3.0,可知弹簧A的劲度系数kA为27.8N/m。

(2)根据两点式直线方程可得E=10.3x-2.4,可知弹簧8的劲度系数施为103N/m。

(3)由(1)(2)分析可知，弹簧A的劲度系数大于弹簧B