題型三牛頓運動定律的應用（2）——2023屆高考物理高頻題型專

項訓練

1.如圖所示，6小球均能沿各自斜軌道勻速下滑到豎直圓的最低點，現(xiàn)分別讓小球

八。以匕、口的速度沿各自軌道從最低點同時向上滑動，兩小球速度同時減小到0，

重力加速度為g，軌道與圓在同一豎直面內(nèi)，sin370=0.60,cos37°=0.80,則（）

A.a、8小球與斜面間的動摩擦因數(shù)之比〃“：4,=9:16

B.a、b小球沿斜面向上運動的加速度之比以q：為=16:9

C.va:vfc=4:3

D.兩小球不可能同時達到圓周上

2.如圖所示，鉆8為傾角為夕=30。的正方形斜面，其中AB與底邊8平行、BC與

4）平行。在斜面內(nèi)向斜面上一質(zhì)量為1kg的物塊，施加平行于回向左的拉力尸，物

塊恰好沿斜面對角線瓦）勻速下滑。g=10m/s2,下列敘述正確的是（）

4B

A.物塊受到摩擦力的方向平行于4）沿斜面向上

B.水平向左的外力大小等于5gN

C.滑動摩擦力的大小等于5N

D.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為四

3

3.如圖所示，置于水平地面上的盛水容器中，用一端固定于容器底部的細線拉住一個

空心的塑料球，使之靜止地懸浮在深水中，此時容器底部對地面的壓力記為M；某時

刻拉緊球的細線突然斷開，球便在水中先加速后勻速地豎直上升，若球在此加速運動

階段和勻速運動階段對應的容器底部對地面的壓力分別記作M和N3,則（）

A.N\3B.N]>N2C.M<MD.M>M

4.如圖所示，AB兩小球通過一條輕繩跨放在光滑半圓柱體側(cè)面上，系統(tǒng)處于靜止狀

態(tài)，小球與圓心的連線分別與水平面成尸角，且夕<￡。下列說法正確的是（）

A.兩球的質(zhì)量大小關系為叫<mB

B.輕繩對兩球的拉力大小關系為7；>TH

C.半圓柱體對兩球的支持力大小關系為N.ANS

D.剪斷輕繩時兩球的加速度大小關系為火<aH

5.如圖所示，輕彈簧上端與一質(zhì)量為根的木塊1相連，下端與另一質(zhì)量為M的木塊2

相連，整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)將木板沿水平方向

突然抽出，設抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為q、?2?重力加速度大小

為g0則有（）

6.如圖所示，三角形傳送帶以1m/s的速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動，兩邊的傳送帶長度都是

2m,且與水平方向的夾角均為37°?，F(xiàn)有兩個小物塊A、3從傳送帶頂端都以1m/s

的初速度沿傳送帶下滑，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)均為0.5。下列說法中正確的

是(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)()

A.物塊A到達底端的速度比物塊B到達底端的速度大

B.物塊B先到達傳送帶底端

C.物塊A先到達傳送帶底端

D.物塊A、B在傳送帶上的劃痕長度之比為1:3

7.如圖所示，一水平的淺色長傳送帶上放置一質(zhì)量為〃2的煤塊（可視為質(zhì)點），煤塊

與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為A0初始時，傳送帶與煤塊都是靜止的。現(xiàn)讓傳送帶

以恒定的加速度”開始運動，當其速度達到-后，便以此速度做勻速運動。經(jīng)過一段

時間，煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后，煤塊相對于傳送帶不再滑動。關于上

述過程，以下判斷正確的是（重力加速度為g）（）

g

B.煤塊從開始運動到相對于傳送帶靜止經(jīng)歷的位移為蘭

"g

C.煤塊從開始運動到相對于傳送帶靜止經(jīng)歷的時間為上

4g

D.黑色痕跡的長度為3二券）一.

2a

8.如圖所示，三個物體48和C的質(zhì)量分別為2孫%和〃備48疊放在水平桌面上，A

通過跨過光滑定滑輪的輕繩與C相連，定滑輪左端的輕繩與桌面平行，43間的動

摩擦因數(shù)為〃（〃<1），3與桌面間的動摩擦因數(shù)為與8之間、8與桌面之間的最大靜

摩擦力等于相對應的滑動摩擦力，重力加速度為g,下列說法正確的是（）

A.三個物體4B、C均保持靜止

B.輕繩對定滑輪的作用力大小為缶?g

C.若48之間發(fā)生相對滑動，則需滿足〃<02

D.若A、3之間未發(fā)生相對滑動，則A受到的摩擦力大小為臂破

9.如圖甲，粗糙的水平地面上放有一質(zhì)量為仍=3kg的長木板，長木板的上面放有一質(zhì)

量為牝=lkg的滑塊，現(xiàn)對滑塊施加水平向右且逐漸增大的拉力F,從而使系統(tǒng)從靜

止開始運動.已知拉力F隨時間「變化的規(guī)律如圖乙所示，長木板的加速度巧隨時間t

變化的規(guī)律如圖丙所示，重力加速度為g=10m6,設長木板與地面間的動摩擦因數(shù)為

從，滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為〃2,假設最大靜摩擦力均與相應的滑動摩擦力相

等，長木板足夠長，下列說法正確的是（）

B.長木板與地面間的動摩擦因數(shù)〃?=0.3

C.滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)兒=0.85

D.r=7s時，滑塊與長木板間的摩擦力為5.25N

10.如圖甲所示，48兩個物體靠在一起，靜止在光滑的水平面上，它們的質(zhì)量分別

為啊=lkg、，%=3kg,現(xiàn)用水平力入推A,用水平力七拉8,入和隨時間t變化

關系如圖乙所示，則（）

A.A、B分開之前，A所受的合外力逐漸減小

B.f=3s時，A、8分開

C.A8分開前，它們一起運動的位移為6m

D.A、B分開后，A做減速運動，8做加速運動

11.如圖所示，8個相同的木塊一個挨一個地放在水平地面上。每個木塊的質(zhì)量

加=0.4kg、長度L=lm。木塊原來都靜止，它們與地面間的動摩擦因數(shù)均是必=01。

在左側(cè)第一個木塊的左端點放一質(zhì)量M=lkg的小鉛塊，它與木塊間的動摩擦因數(shù)

4=0.2?，F(xiàn)突然給鉛塊一個向右的初速度%=5m/s,使其在木塊上滑行，假設最大

靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取lOm/s2,小鉛塊的大小忽略不計。試問：

（1）當小鉛塊剛滑至左側(cè)第二個木塊上時，鉛塊的速度多大；

（2）通過計算說明當鉛塊滑至左側(cè)第幾個木塊上時，下面的木塊開始滑動；

（3）鉛塊停止運動后離左側(cè)第一個木塊左端的距離多大。（結(jié)果保留3位小數(shù)）

12.隨著生活條件的不斷改善，乘飛機出行已成為人們的一種重要選擇。乘客在進入候

機廳時將會接受嚴格的安全檢查。圖為一安檢設備原理圖。某次對行李（可視為質(zhì)點）

進行檢查時，乘客將行李靜止放于水平傳送帶左端A,傳送帶以％=lm/s的速率勻速

轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一段時間，行李從傳送帶右端8滑上傾角8=37。的斜面軌道BC,最后停

在水平平臺CO上。已知離平臺高度為〃=L2m,A、B間的距離為乙=3.5m,平臺

CO長4=L7m,行李與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)從=0.2,行李與軌道5C、平臺

8間的動摩擦因數(shù)均為4=0.5,且行李通過傳送帶與軌道連接處B以及軌道與平

臺連接處C時速率不變，速度方向分別變?yōu)檠剀壍老蛳潞退较蛴?。g^l（）m/s2,

sin37o=0.6,cos37°=0.8o

（1）求行李從A到8所經(jīng)歷的時間；

（2）求行李停在平臺上的位置到。點的距離；

（3）在CO右側(cè)還有一儲物槽，要使行李能滑入儲物槽內(nèi)，必須在行李放上傳送帶時,

使傳送帶即刻做初速度為%的勻加速轉(zhuǎn)動，測傳送帶的加速度最小值為多少？

答案以及解析

1.答案：C

解析：A.a、8小球均能沿各自斜軌道勻速下滑，則對。有

仍geos37°=〃,Mgsin37°

對〃有機288553°=//〃巧85拘530

則〃°：”=16：9

故A錯誤；

B.小球沿斜面向上運動時，對。有

仍gcos37°+sin37°二肛《

對6有根2gcos53°+“ggsin53°二加24

加速度之比a”：%=4：3

故B錯誤；

C.兩球速度同時減為零，時間相等，則由□=〃可得

匕）：%=《：4=4:3故C正確；

D.因為生：為=4:3,va:vh=a（l:ah=4:3

由u=%-"可知，任意時刻的速度比為4:3,則兩物體的平均速度之比為4:3,而兩

球到達圓周上時位移之比也為4:3,可知到達圓周上的時間相等，即兩物體同時到達

圓周上，故D錯誤。

故選c。

2.答案：D

解析：由于物塊恰好沿斜面對角線即勻速下滑，說明物塊受到摩擦力的方向沿著。B

斜向上，A錯誤；由題可知物塊受力平衡，故水平向左的外力大小

F=mgsin3(Ttan45°=5N,B錯誤；滑動摩擦力的大小/=而嬴而『工=5啦N,C

錯誤；物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)〃=《=—『=手，D正確。

Nmgcos303

3.答案:B

解析：球的加速上升和勻速上升可以認為與球等體積的水在加速下降和勻速下降。把

杯子、水和球作為一個整體，塑料球靜止和勻速運動時，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，地面對

整體的支持力等于系統(tǒng)的重力，即M=N3,當球加速上升時，水加速下降，系統(tǒng)整

體有向下的加速度，重力和支持力的合力提供加速度，所以重力大于支持力，故

故B正確。

4.答案：A

解析：由于半圓柱體光滑，則無摩擦力，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，兩球受輕繩的拉力相等

且方向與圓相切，48兩球在與圓相切的方向上有：FmgcosO,由于￡＜夕，所以

mA＜mB,選項A正確，選項B錯誤；在半徑方向上：N=mgsin0,由于見＜夕,

所以刈＜乂，選項C錯誤；剪斷輕繩時球的加速度為a=gcos。，由于a＜〃，所以A

的加速度大于B的加速度，選項D錯誤。

5.答案：C

解析：抽出木板前，根據(jù)平衡條件知彈簧的彈力F=mg,抽出后的瞬間，彈簧彈力產(chǎn)

不變，則q=0,對木塊2,根據(jù)牛頓第二定律有與誓="幺8,故C正確。

MM

6.答案：D

解析：對A,因為〃名sin37?！怠ǜ鵪eos37。，則A所受摩擦力沿傳送帶向上，向下做勻

加速直線運動，8所受摩擦力沿傳送帶向上，向下做勻加速直線運動。由于兩物塊做

勻加速直線運動的加速度相等，位移相等，則運動的時間相等，根據(jù)丫=〃知，到達

底端的速度大小相等，故A、B、C錯誤；以A為研究對象，由牛頓第二定律得

6/=2m/s2,由運動學公式得》=咿+；疝，其中％=lm/s,可得t=ls,所以傳送帶

運動的位移為x'=W=lm,所以A在傳送帶上的劃痕長度為AX|=2m-lm=lm,同

理可得8在傳送帶上的劃痕長度為乂=3m,所以兩者的劃痕長度之比為1:3,故D

正確。

7.答案：C

解析：方法一公式法：由牛頓第二定律可知煤塊的加速度大小為=由于煤塊與

傳送帶之間要發(fā)生相對滑動，傳送帶的加速度需大于煤塊的加速度，即。>屐，則

吟A錯誤；煤塊從開始運動到相對于傳送帶靜止所需的時間，玩，此時煤塊的

位移著白，傳送帶的位移馬匕+%一土》2煤塊相對于傳送帶的位移等

22

于黑色痕跡的長度，則以=々-%=一一-二,c正確，B、D錯誤。

方法二圖像法：根據(jù)題意，由于煤塊與傳送帶之間發(fā)生相對滑動，則傳送帶的加速度

一定大于煤塊的加速度。由題意作出煤塊和傳送帶的速度一時間圖像，如圖所示，由

VV

于二者最終的速度均為%則八=-、，2=一。煤塊從開始運動到相對于傳送帶靜止經(jīng)

afig

?>

歷的位移大小為圖線必與橫軸所圍的面積，即*=二。黑色痕跡的長度為煤塊

22〃g

相對傳送帶的位移，即圖線"、必所圍的面積，則心="，27)=二一二。

22〃g2a

8.答案：C

解析：A與8之間的最大靜摩擦力_/；=2〃mg,8與桌面間的最大靜摩擦力

人=3叫《=顯然力〈工，由于〃<1,即〃一定與桌面之間發(fā)生相對滑

動，A錯誤；。加速下降，繩上拉力7<〃圾，因此輕繩對定滑輪的作用力大小

F=舊〈也mg,B錯誤；若A與8間恰好發(fā)生相對滑動，A與8的加速度恰好相等,

此時對B有于2=ma,對A、5整體有T-人=3.，對C有mg-T=ma,解得〃=0.2,

因此若48之間發(fā)生相對滑動，則需滿足〃<02,C正確；若48之間未發(fā)生相對滑

動，貝U對整體有叫-力=45,對8有--6=加%可得A受到的摩擦力大小

f=*mg,D錯誤。

4

9.答案:C

解析：由題圖丙可知，當r=4s時，長木板與地面之間有發(fā)生相對運動的趨勢，當

f=10s時，滑塊與長木板之間有發(fā)生相對運動的趨勢，選項A錯誤；當f=4s時，滑

塊與長木板相對靜止，長木板剛要滑動，此時以整體為研究對象有片=4（班+啊）g,

解得必=0.1,選項B錯誤；當r=10s時，滑塊與長木板剛要發(fā)生相對運動，以整體為

研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有B（班+%）g=（"?1+加2）"1，以長木板為研究對象，

根據(jù)牛頓第二定律有〃2%g-〃2（町+"b）g=""%，聯(lián)立兩式得〃2=。-85，選項C正確；

由題圖乙知，當f=7s時，鳥=7N,以整體作為研究對象有

鳥（g+嗎）g=（叫+嗎”；，解得q=0.75m/sz,以滑塊作為研究對象有乙-%,

解得瑞=6.25N,選項D錯誤.

10.答案：C

解析：由題圖乙可得外=9-3r（N）,a=3+3?N）,在A、3未分開的過程中，整體所受

合外力水平向右，且大小不變，恒定為尸.+^=12N,則43分開之前，它們一直做

勻加速運動，A所受的合外力不變，勻加速運動的加速度上％=3m/s?,A錯誤;

^A+mB

43分開時滿足二者加速度相同，且彈力為零，故&=3m/s?,解得r=2s,B錯誤;

A、B分開前，它們一起運動的位移x=產(chǎn)=：x3x22m=6m,C正確；分開后的Is內(nèi)

22

A仍然受到向右的推力，所以A仍然做加速運動，在f=3s后A不受推力，A將做勻速

直線運動，B一直受到向右的拉力而做加速運動，D錯誤.

11.答案：見解析

解析：（1）因〃2Mg<〃i（M+8s）g,則鉛塊在第一個木塊上滑動時8個木塊都未動,

由牛頓第二定律，得

p2Mg=MaA

鉛塊做勻減速直線運動，由一詔=—2qL

得y=A/21m/s

（2）設鉛塊滑到第九個木塊上時，下面的木塊開始滑行，則有

42Mg+（8-n）m]g

解得〃=5.5

因此滑到第7個木塊上時，下面的木塊開始滑動

(3)設小鉛塊剛滑上第7個木塊時速度為山

用一說=一2弓,6L

設第7、8個木塊一起加速運動時加速度為4,則也叫-必函+2附g=2/峭

設經(jīng)過時間f后鉛塊與第7、8個木塊共速

口共=匕忸-u共=a2t

1,

在時間f內(nèi)，鉛塊的位移與二匕/-耳。］廠

20

解得/=—m<lm

O1

因此鉛塊在第7個木塊上與第7、8個木塊共速，共速后，有

內(nèi)(M+2m)g-(M+2m)a3

0---2%x共

鉛塊停止運動時到左側(cè)第一個木塊左端距離為x=6L