专题03牛顿运动定律一、选择题1.【v-t图象,牛顿第二定律】【2022·海南卷】沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用,其下滑的速度–时间图线如图所示。已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数,在0~5s、5~10s、10~15s内F的大小分别为F1、F2和F3,则()A.F1<F2B.F2>F3C.F1>F3D.F1=F3【答案】A2.【牛顿第二定律、整体法和隔离法】【2022·上海卷】如图,顶端固定着小球的直杆固定在小车上,当小车向右做匀加速运动时,球所受合外力的方向沿图中的()A.OA方向B.OB方向C.OC方向D.OD方向【答案】D3.【牛顿运动定律】【2022·全国新课标Ⅰ卷】一质点做匀速直线运动,现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则()A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D.质点单位时间内速率的变化量总是不变【答案】BC4.【牛顿第二定律】【2022·江苏】一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示,以竖直向上为a的正方向,则人对地板的压力()8\nA.t=2s时最大B.t=2s时最小C.t=8.5s时最大D.t=8.5s时最小【答案】AD5.【牛顿第二定律】【2022·全国新课标Ⅱ】在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩链接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢一大小为a的加速度向东行驶时,链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在西边拉着这列车厢一大小为a的加速度向东行驶时,链接某两相邻车厢的挂钩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,则这列车厢的节数可能为()A.8B.10C.15D.18【答案】BC6.【v-t图象,牛顿第二定律,超重与失重】【2022·重庆】若货物随升降机运动的图像如图所示(竖直向上为正),则货物受到升降机的支持力与时间关系的图像可能是()A.B.C.D.【答案】B7.【牛顿第二定律的瞬时性】【2022·海南】如图所示,物块a、b和c的质量相同,a和b、b和c8\n之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连,通过系在a上的细线悬挂于固定点O;整个系统处于静止状态;现将细绳剪断,将物块a的加速度记为a1,S1和S2相对原长的伸长分别为△l1和△l2,重力加速度大小为g,在剪断瞬间()A.a1=3gB.a1=0C.△l1=2△l2D.△l1=△l2【答案】AC8.【牛顿第二定律】【2022·海南】如图所示,升降机内有一固定斜面,斜面上放一物体,开始时升降机做匀速运动,物块相对斜面匀速下滑,当升降机加速上升时()A.物块与斜面间的摩擦力减小B.物块与斜面间的正压力增大C.物块相对于斜面减速下滑D.物块相对于斜面匀速下滑【答案】BD二、非选择题9.【验证牛顿第二定律】【2022·全国新课标Ⅲ卷】某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮;轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个,每个质量均为0.010kg。实验步骤如下:8\n(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物快,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n个钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s-t图像,经数据处理后可得到相应的加速度a。(3)对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s-t图像如图(b)所示;由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字),将结果填入下表。n123450.200.580.781.00(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出a-n图像。从图像可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。(5)利用a–n图像求得小车(空载)的质量为_______kg(保留2位有效数字,重力加速度取g=9.8m·s–2)。(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是_______(填入正确选项前的标号)A.a–n图线不再是直线B.a–n图线仍是直线,但该直线不过原点C.a–n图线仍是直线,但该直线的斜率变大8\n【答案】(3)0.39(4)答图略(5)0.45(6)BC10.【牛顿第二定律,匀变速直线运动的规律】【2022·全国新课标Ⅰ】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。时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至时木板与墙壁碰撞(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。已知碰撞后1s时间内小物块的图线如图(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及小物块与木板间的动摩擦因数;(2)木板的最小长度;(3)木板右端离墙壁的最终距离。【答案】(1)(2)(3)2022年真题1.【牛顿第二定律,匀变速直线运动的规律】【2022·新课标Ⅱ卷】为提高冰球运动员的加速能力,教练员在冰面上与起跑线距离s0和s1(s1<s0)处分别设置一个挡板和一面小旗,如图所示。训练时,让运动员和冰球都位于起跑线上,教练员将冰球以初速度v0击出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板;冰球被击出的同时,运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗。训练要求当冰球到达挡板时,运动员至少到达小旗处。假定运动员在滑行过程中做匀加速运动,冰球到达挡板时的速度为v1。重力加速度大小为g。求:8\n(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数;(2)满足训练要求的运动员的最小加速度。【答案】(1)(2)【名师点睛】此题主要考查匀变速直线运动的基本规律的应用;分析物理过程,找到运动员和冰球之间的关联,并能灵活选取运动公式;难度中等。2.【牛顿第二定律,匀变速直线运动的规律】【2022·新课III卷】如图,两个滑块A和B的质量分别为mA=1kg和mB=5kg,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m=4kg,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1。某时刻A、B两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v0=3m/s。A、B相遇时,A与木板恰好相对静止。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)B与木板相对静止时,木板的速度;(2)A、B开始运动时,两者之间的距离。【答案】(1)1m/s(2)1.9m8\n由牛顿第二定律得④⑤⑥设在t1时刻,B与木板达到共同速度,设大小为v1。由运动学公式有⑦⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式,代入已知数据得⑨在t2时间间隔内,B(以及木板)相对地面移动的距离为⑭在(t1+t2)时间间隔内,A相对地面移动的距离为⑮A和B相遇时,A与木板的速度也恰好相同。因此A和B开始运动时,两者之间的距离为8\n⑯联立以上各式,并代入数据得⑰(也可用如图的速度–时间图线求解)【名师点睛】本题主要考查多过程问题,要特别注意运动过程中摩擦力的变化情况,A、B相对木板静止的运动时间不相等,应分阶段分析,前一阶段的末状态即后一阶段的初状态。8