牛顿运动定律的“新情景问题”-高考复习原卷版

专题03牛顿运动定律

与实际情景相关的运动和力问题主要有：体育与娱乐，交通等。这些实际问题可能为连接

体、叠加体；其中可能已知力求运动，也可能由运动情况反过来求力；在运动过程中可能会

出现临界问题和极值问题

i.应用整体法与隔离法处理连接体问题。

若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把

整体法的

它们看成•个整体，分析整体受到的合外力，应用牛顿第二定律求出加速度（或

选取原则

其他未知量）

隔离法的若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各物体之间的作用力时，

选取原则就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解

整体法、

若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求出物体之间的作用力时，一般采

隔离法的

用“先整体求加速度，后隔离求内力”

交替运用

2.动力学中的临界极值问题

（1）.常见临界问题的条件

①接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是弹力尸N=0。

②相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值。

③绳子断裂与松弛的临界条件•：绳子断裂的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力；绳子松

弛的临界条件是FT=0O

④最终速度（收尾速度）的临界条件：物体所受合外力为零。

（2）.求解临界极值问题的三种方法

把物理问题（或过程）推向极端，从而使临界现象（或状态）暴露出来，以达到正确解

极限法

决问题的目的

临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临

假设法

界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题

数学法将物理过程转化为数学表达式，根据数学表达式解出临界条件

1.（2022•浙江高考6月卷・T3）如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正

确的是（）

Injj

歹a，

A.鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡

B.鱼儿摆尾出水时浮力大于重力

C.鱼儿摆尾击水时受到水的作用力

D.研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点

2.（2022广东中山市模拟）图示为河北某游乐园中的一个游乐项目“大摆锤”，该项目会让游客体会到超重

与失重带来的刺激。以下关于该项目的说法正确的是（）

A.当摆锤由最高点向最低点摆型时，游客会体会到失重

B.当摆锤由最高点向最低点摆动时，游客会体会到超重

C.当摆锤摆动到最低点时，游客会体会到明显的超重

D.当摆锤摆动到最低点时，游客会体会到完全失重

3.12022湖北武汉4月调研）在2022年北京冬奥会中，我国花样滑冰运动员隋文静和韩聪以出色的表现

为中国代表队夺得第9金。如图所示为比赛时的两个场景，卜.列说法正确的是（）

A.在欣赏花样滑冰运动时，要将运动员看作质点

B.韩聪用力将隋文静抛出，说明力能改变物体的运动状态

C.韩聪拉着隋文静旋转时，韩聪对隋文静的力大于隋文静对韩聪的力

D.韩聪拉着隋文静旋转时，隋文静的速度方向始终沿着其伸直的手臂方向

4.（2022•广东佛山市五校联盟高考模拟）“神舟十三号”在“长征二号”运载火箭的推动下顺利进入太

空，如图所示为“长征二号”运载火箭，下列关于它在竖直方向加速起飞过程的说法，正确的是（）

A.火箭加速上升时，航天员对座椅的压力小于自身重力

B.保温泡沫型料从箭壳上自行脱落后做自由落体运动

C.火箭喷出的热气流对火箭的作用力大小等于火箭对热气流的作用力

D.燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭升空

5.1多选）（2022•广西•南宁二中模拟预测）“水火箭”是一项深受学生喜欢的科技活动，某学习小

组利用饮料瓶制作的水火箭如图甲所示，其发射原理是通过打气使瓶内空气压力增大，当瓶口与

橡皮塞脱离时二瓶内水向后喷出，水火箭获得推力向上射出。图乙是某次竖直发射时测绘的水火箭

速度u与时间，的图像，其中％时刻为“水火箭”起飞时刻，段是斜率绝对值为g的直线，忽

略空气阻力。关于“水火箭”的运动，下列说法正确的是（）

图甲图乙

A.在仆小小%时刻中，”时刻加速度最大

B.“水火箭”在4时刻达到最高点

C.在与时刻失去推力

D.时间内“水火箭”做自由落体运动

6.12022・浙江•模拟预测）超市里的购物车在自动扶梯上会被“锁死”，秘密在于每个后轮两侧的塑胶垫，如

图所示，塑胶垫的位置比轮子的凸缘高：当购物车推进自动扶梯时，轮了•的凸缘会落进扶梯的凹槽（忽略

此处摩擦），后轮的塑胶垫就压在自动扶梯的齿面上以获得静摩擦力。当购物车（人车分离）随倾斜自动

扶梯一起匀速运动时（）

凸缘塑胶垫

A.塑胶垫受到扶梯的弹力之和等于购物车的重力

B.塑胶垫受到扶梯的摩擦力之和等于购物车的重力

C.自动扶梯对购物车的作用力等于购物车的重力

D.塑胶垫对扶梯的摩擦力可能大于扶梯对塑胶垫的摩擦力

7.（2022•河北省深州市长江中学模拟）某人把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔，上端临时固定在地铁竖直

扶手上。地铁起动后的某段运动过程中，细绳偏离了竖直方向，他用手机拍摄了当时的照片，拍摄方向跟

地铁前进方向垂直（）

A.从图中可以判断地铁的运动方向

B.从图中可以判断地铁的加速度方向

C.若细绳与杆子的夹角增大，则地铁速度增大

D.若细绳与杆子的夹角增大，贝!地铁的加速度减小

8.（2022•湖北省七市高三下学期三月调研）橡皮筋弹弓夜光飞箭是一种常见的小玩具，它利用橡皮筋将

S箭弹射升空，再徐徐下落，如图（〃）所示，其运动可简化为如下过程：飞箭以初速度％竖直向上射

出，在L时刻恰好回到发射点，其速度随时间的变化关系如图"）所示。则下列关于飞箭运动的描述中

正确的是（）

图(a)图(b)

A.上升和下落过程运动时间相等B.上升和下落过程中平均速度大小相等

C.0~G过程中加速度先减小后增大D.0〜&过程中所受阻力先减小后增大

9.（2022福建厦门四模）图中所示为生活中巧妙地利用两根并排的竹竿，将长方体砖块从高处运送到低处的

场景。将竹竿简化为两根平行放置，粗细均匀的圆柱形直杆，砖块放在两竹竿的正中间，由静止开始从高

处下滑，图乙所示为垂直于运动方向的截面图（砖块截面为正方形）。若仅将两竹竿间距增大一些，则砖

A.下滑过程中竹竿对砖块的弹力变大

B.下滑过程中竹竿对砖块的摩擦力不变

C.下滑的加速度变小

D.下滑到底端的时间变短

10.（2022•福建省福州市八校模拟）如图所示，K机场运输行李的倾斜传送带保持恒定的速率向上运行，

将行李箱无初速度地放在传送带底端，当传送带将它送入飞机货舱前行李箱已做匀速运动。假设行李箱与

传送带之间的动摩擦因数为〃，传送带与水平面的夹角仇已知滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力，下列

说法正确的是（）

A.要实现这一目的前提是"<tane

B.做匀速运动时，行李箱与传送带之间的摩擦力为零

C.全过程传送带对行李箱的摩擦力方向沿传送带向上

D.若增加传送带速度足够大，可以无限缩短传送的时间

变11.（2022•广东省普通高考第二次模拟）如图甲所示，边长/的正方形金属线圈"〃随水平传送带一起

以恒定速度”运动，边界PQ与MN垂直传送带，其间存在竖直方向的匀强磁场。线圈在图示位置开始计

时，直到外边刚离开磁场，其速度与时间的关系如图乙所示，且在传送带上始终保持时、〃边平行于磁

场边界，重力加速度为g。则（）

A.彳〜〃时间内线圈所受安培力大于摩擦力

B.%和，2~，3时间内线圈所受摩擦力方向相反

C.边界PQ与MN的距离为弱型四二41+/

2

线圈与传送带间的动摩擦因数为（"一"）g

1).

t3T2

7.（2022•安徽黄山市第一模拟）14岁的奥运冠军全红婵，在第14届全运会上再次上演“水花消失术”夺

冠。在女子10m跳台的决赛中（下面研究过程将全红婵视为质点），全红婵竖直向上跳离跳台的速度为

5m/s,竖直入水后到速度减为零的运动时间与空中运动时间相等，假设所受水的阻力恒定，不计空气阻

力，全红婵的体重为35&g,重力加速度大小为g=lOm/s?,则（）

A.跳离跳台后上升阶段全红婵处于失重状态

B.入水后全红婵处于失重状态

C.全红婵在空中运动的时间为1.5s

1）.入水后全红婵受到水的阻力为612.5N

8.（2022•山西运城市模拟）在一块固定的倾角为。的木板上叠放质量均为〃?的一本英语词典和一本汉语

词典，图甲中英语词典在上，图乙中汉语词典在上。已知图甲中两本词典一起沿木板匀速下滑，图乙中两

本词典一起沿木板匀加速卜滑。已知两本词典的封面材料不同，但每本词典的上、卜两面材料都相同，近

似认为滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，设英语词典和木板之间的动摩擦因数为小，汉语词典和木板之间

的动摩擦因数为"2,英语词典和汉语词典之间的动摩擦因数为丹，则下列说法正确的是（）

甲

A.偿一定小于tan。

B.〃3一定等于tan。

C.图乙中汉语词典受到的摩擦力大小一定是川〃?gcos〃

D.图甲中英语词典受到的摩擦力大小一定是〃3〃?gCOS。

9.（2022•山东临沂・二模）冰壶比赛是2022年北京冬奥会比赛项目之一，比赛场地示意图如图。在

某次比赛中，中国队运动员从起滑架处推着冰壶出发，在投掷线48处放手让冰壶以速度%=3m/s

沿虚线滑出。从此时开始计时，在Z=10s时，运动员开始用毛刷一直连续摩擦冰壶前方冰面，使冰

壶芍冰面间的动摩擦因数减小，最后冰壶恰好停在圆心O处。已知投掷线AB与。之间的距离

s=30m,运动员摩擦冰面前冰壶与冰面间的动摩擦因数从二002,摩擦冰面前后冰壶均做匀变速直

线运动。重力加速度g=1°m/s2。求：

（1）r=10s时冰壶的速度及冰壶与A3的距离;

（2）冰壶与被摩擦后的冰面之间的动摩擦因数以。

起滑架投掷线圆垒

10.（2022•上海市市西中学二模）如图所示，以恒定速率v/=0.5m/s运行的传送带与水平面间的夹

角1=37。，转轴间距L=4m。工作人员沿传送方向以速度V2=1.5m/s从传送带顶端推下一件〃?=2kg

的小包裹（可视为质点）。小包裹与传送带间的动摩擦因数〃=0.8。取重力加速度g=10m/s?,sin37o=0.6,

cos37°=0.8o求：

（1）小包裹相对传送带滑动时加速度。的大小；

（2）小包裹在传送带上减速运动的时间，和位移s的大小。

（3）小包裹与传送带之间的摩擦力对小包裹做的功。

11.（2022•浙江高考试题・T19）物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中，如图所示，倾斜滑软与水

平面成24。角，长度乙=4m,水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始

2

下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为〃尸货物可视为质点（取cos24o=0.9,sin24°=0.4,重力加

速度g=10m/s2）o

（1）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度外的大小；

（2）求货物在倾斜滑轨末端时速度P的大小；

（3）若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s,求水平滑轨的最短长度《.

12.（2022•广东广州市高三下学期一模）图a是我国传统农具一一风鼓车，图》是其工作原理示意图.转

动摇柄，联动风箱内的风叶，向车斗内送风，入料仓漏口”漏出的谷物经过车斗，质量大于ZOxlO^kg

的谷粒为饱粒，落入第一出料口A'质量为llxlO-kg〜2.0xl0-5kg的谷粒为瘪粒，落入第二出料口

A?B；质量小于llxlO-kg的草屑被吹出出风口。已知4、B、&三点在同一水平线上，48的宽度为

0.27m；A在“正下方，A"的高度为0.45m：质量为2.（）xl（）Tkg的谷粒从”漏出，恰好经3点落入

&B,设谷物从“漏出时速度为零；谷粒在车斗内所受水平风力恒定且相等，只考虑其所受重力和水平风

力作用,取重力加速度g为lOm/s?。

（1）求谷粒从”落到出料口所经历的时间：

（2）求谷粒所受水平风力的大小；

（3）若瘪粒恰好能全部落入求的宽度。

图⑻图向

13.（2022•广东省汕头市普通高考第一次模拟）疫情期间，为了减少人与人之间的接触，一餐厅推出了一

款智能送餐机器人进行送餐（如图甲）。该款机器人的最大运行速度为4m/s,加速度大小可调节在Im/s?

W〃03m/s2范围内，要求：送餐过程托盘保持水平，菜碟与托盘不发生相对滑动，机器人到达餐桌时速度

刚好为①现把送餐过程简化为如图的直线情境图（如图乙），已知机器人恰好以最大运行速度u=4m/s

通过。处，O与餐桌4相距x0=6m,餐桌A和餐桌/相距£二16m,机器人、餐桌都能看成质点，送餐

使用的菜碟与托盘之间的动摩擦因数为〃=0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10

m/s2e

（1）在某次从。到餐桌A的过程中，机器人从。开始匀减速恰好到A停下，求机器人在此过程加速度a

的大小。

（2）完成（I）问中的送餐任务后，机器人马上从A继续送餐到F,若要求以最短时间从人送餐到F,求

机器人运行最大加速度和加速过程通过的位移X加。

v=4m/s

国典餐桌4.

餐桌产

〃〃/〃//〃〃〃〃//〃〃〃〃力〃//〃〃〃/7〃〃〃/〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃力〃/〃〃/

—XQ-------------------L-------------►

图甲图乙

14.（2022•浙江・丽水第二高级中学模拟）跳楼机可以使人体验失重和超重（如图所示）。现让升降机将座舱

送到距地面H=78m的高处，然后让座舱自由下落，落到距地面〃=30m的位置时开始制动，使座舱均匀

减速，座舱落到地面时刚好停下,在该体验中,小明将质曷m=10kg的书包平放在大腿上（不计空气阻

力,g取10m/s2)o

(1)当座舱静止时，请用所学知识证明书包的重力G与书包对小明大腿的压力F大小相等。

(2)当座舱落到距地面九=50m的位置时，求小明对书包的作用力大小A；

求跳楼机从开始制动后（匀减速阶段）加速度〃的大小;

(4)当座舱落到距地面4=15m的位置时，求小明对书包的作用力大小工。

+15.（2022•山东淄博市高三下学期一模）潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力顿减，潜艇如同

汽车那样掉下悬崖,称之为“掉深”,曾有一些潜觥因此沉没。某潜航总质量m=3.0x103],在高密度

海水区域水面下4=180m沿水平方向缓慢潜航，如图所示。当该潜艇驶入海水低密度区域时，浮力尸突

然降为2.94X1（）7N:20s后，潜艇官兵迅速对潜艇减重（排水），此后潜艇以0.1m/s2的加速度匀减速下

沉，速度减