2023年高考物理高頻考點(diǎn)穿透卷專題03牛頓運(yùn)動(dòng)定律（含解析）

專題03牛頓運(yùn)動(dòng)定律主要題型2023年2023年2023年2023年2023年牛頓運(yùn)動(dòng)定律理解全國卷T14圖象問題全國卷ⅠT20全國卷ⅡT14全國卷ⅠT21連接體全國卷ⅡT20拋體運(yùn)動(dòng)全國卷甲T14全國卷ⅡT24滑塊模型全國卷ⅡT25全國卷ⅠT25全國卷ⅡT25一.題型研究一〔一〕真題再現(xiàn)1．(2023·全國卷ⅠT20)如圖(a)，一物塊在t＝0時(shí)刻滑上一固定斜面，其運(yùn)動(dòng)的v-t圖線如圖(b)所示．假設(shè)重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為量，那么可求出()A．斜面的傾角B．物塊的質(zhì)量C．物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)D．物塊沿斜面向上滑行的最大高度【答案】ACD【解析】由v-t圖象可求知物塊沿斜面向上滑行時(shí)的加速度大小為a＝，根據(jù)牛頓第二定律得mgsinθ＋μmgcosθ＝ma，即gsinθ＋μgcosθ＝.同理向下滑行時(shí)gsinθ－μgcosθ＝，【題型】多項(xiàng)選擇題【難度】一般2.(2023·全國卷ⅡT14)一物塊靜止在粗糙的水平桌面上。從某時(shí)刻開始，物塊受到一方向不變的水平拉力作用。假設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。以a表示物塊的加速度大小，F(xiàn)表示水平拉力的大小。能正確描述F與a之間的關(guān)系的圖象是()【答案】C【解析】當(dāng)時(shí)，物塊始終靜止，加速度為0；當(dāng)時(shí)，物塊做加速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律可得，又，那么有，應(yīng)選項(xiàng)C正確?！绢}型】選擇題【難度】較易3.(2023·全國卷ⅠT20)2023年11曰，“殲15”艦載機(jī)在“遼寧號(hào)〞航空母艦上著艦成功。圖〔a〕為利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機(jī)在飛行甲板上快速停止的原理示意圖。飛機(jī)著艦并成功鉤住阻攔索后，飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)立即關(guān)閉，阻攔系統(tǒng)通過阻攔索對(duì)飛機(jī)施加——作用力，使飛機(jī)在甲板上短距離滑行后停止，某次降落，以飛機(jī)著艦為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，飛機(jī)在t=0.4s時(shí)恰好鉤住阻攔索中間位置，其著艦到停止的速度一時(shí)間圖線如圖(b)所示。假設(shè)無阻攔索，飛機(jī)從著艦到停止需要的滑行距離約為I000m。航母始終靜止，重力加速度的大小為g。那么()從著艦到停止，飛機(jī)在甲板上滑行的距離約為無阻攔索時(shí)的在0.4s～2.5s時(shí)間內(nèi)，阻攔索的張力幾乎不隨時(shí)間變化在滑行過程中，飛行員所承受的加速度大小會(huì)超過2.5g在0.4s～2.5s時(shí)間內(nèi)，阻攔系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)做功的功率兒乎不變【答案】AC【題型】多項(xiàng)選擇題【難度】一般〔二〕試題猜測4.如圖甲所示，直角三角形斜劈abc固定在水平面上．t＝0時(shí)，一物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從底端a以初速度v0沿斜面ab向上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)頂端b時(shí)速率恰好為零，之后沿斜面bc下滑至底端c.假設(shè)物塊與斜面ab、bc間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等，物塊在兩斜面上運(yùn)動(dòng)的速率v隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，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的傾角θB．物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μC．物塊的質(zhì)量mD．斜面bc的長度L【答案】C【解析】根據(jù)題圖乙可求出物塊在左右斜面上的加速度大小a1、a2，根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，mgcosθ－μmgsinθ＝ma2，那么可求出θ和μ，但m無法求出，根據(jù)題圖乙可求出0.6～1.6s時(shí)間內(nèi)物塊的位移大小，即可求出L，應(yīng)選項(xiàng)C正確．【題型】多項(xiàng)選擇題【難度】一般5．如圖a所示，水平面上質(zhì)量相等的兩木塊A、B，用輕彈簧相連接，這個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)用一豎直向上的力F拉動(dòng)木塊A，使木塊A向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)〔如圖b〕，研究從力F剛作用在木塊A瞬間到木塊B剛離開地面瞬間的這一過程，并選定該過程中木塊A的起點(diǎn)位置為坐標(biāo)原點(diǎn)．那么下面圖中能正確表示力F和木塊A的位移x之間關(guān)系的圖是〔〕【答案】A【題型】選擇題【難度】一般6．如圖甲所示，輕彈簧豎直固定在水平面上，一質(zhì)量為m=0.2kg的小球，從彈簧上端某高度處自由下落，從它接觸彈簧到彈簧壓縮至最短的過程中〔彈簧始終在彈性限度內(nèi)〕，其速度v和彈簧壓縮量△x之間的函數(shù)圖象如圖乙所示，其中A為曲線的最高點(diǎn)，小球和彈簧接觸瞬間機(jī)械能損失不計(jì)，取g=10m/sA．小球剛接觸彈簧時(shí)速度最大B．當(dāng)△x=0.C．該彈簧的勁度系數(shù)為20.0N/mD．從接觸彈簧到壓縮至最短的過程中，小球的加速度先減小后增大【答案】BCD【題型】多項(xiàng)選擇題【難度】一般7．(2023·重慶卷T15)假設(shè)貨物隨升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如下圖(豎直向上為正)，那么貨物受到升降機(jī)的支持力F與時(shí)間t關(guān)系的圖象可能是()【答案】B【解析】由v-t圖象可知：過程①為向下勻加速直線運(yùn)動(dòng)(加速度向下，失重，F(xiàn)<mg)；過程②為向下勻速直線運(yùn)動(dòng)(處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)＝mg)；過程③為向下勻減速直線運(yùn)動(dòng)(加速度向上，超重，F(xiàn)>mg)；過程④為向上勻加速直線運(yùn)動(dòng)(加速度向上，超重，F(xiàn)>mg)；過程⑤為向上勻速直線運(yùn)動(dòng)(處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)＝mg)；過程⑥為向上勻減速直線運(yùn)動(dòng)(加速度向下，失重，F(xiàn)<mg)．綜合選項(xiàng)分析可知B選項(xiàng)正確．【題型】選擇題【難度】一般〔一〕真題再現(xiàn)8．(2023·全國卷甲T19)兩實(shí)心小球甲和乙由同一種材料制成，甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量。兩球在空氣中由靜止下落，假設(shè)它們運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力與球的半徑成正比，與球的速率無關(guān)。假設(shè)它們下落相同的距離，那么()A．甲球用的時(shí)間比乙球長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【題型】多項(xiàng)選擇題【難度】較難〔二〕試題猜測9.研究說明：雨滴自高空由靜止下落，雨滴下落過程中受空氣阻力隨其速度增大而增大，因此經(jīng)過一段距離后將勻速下落，這個(gè)速度稱為此物體下落的終極速度．假設(shè)每個(gè)雨滴可看成球形，每個(gè)雨滴的密度相同，雨滴下落過程中受到空氣的阻力與雨滴的半徑r的平方成正比，與下落速度v

的平方成正比，即f阻=kr2v2，其中k為比例常數(shù)，對(duì)于常溫下的空氣，比例系數(shù)k=3.4×10-4N·s/m2．球的體積公式：V=π?r3〔r為半徑〕，g=10N/kg．每個(gè)雨滴最終都做勻速運(yùn)動(dòng)。如果兩個(gè)雨滴的半徑之比為1:4，那么這兩個(gè)雨滴的落地速度之比為()A．1:8B．1:4C．1:2D．1:1【答案】C【題型】選擇題【難度】一般〔一〕真題再現(xiàn)10．(2023·全國卷ⅡT20)在一東西向的水平直鐵軌上，停放著一列已用掛鉤連接好的車廂．當(dāng)機(jī)車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時(shí)，連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F；當(dāng)機(jī)車在西邊拉著車廂以大小為a的加速度向西行駛時(shí)，P和Q間的拉力大小仍為F.不計(jì)車廂與鐵軌間的摩擦，每節(jié)車廂質(zhì)量相同，那么這列車廂的節(jié)數(shù)可能為()A．8B．10【答案】BC【解析】設(shè)PQ西邊有n節(jié)車廂，每節(jié)車廂的質(zhì)量為m，那么F＝nma①PQ東邊有k節(jié)車廂，那么F＝km·a②聯(lián)立①②得3n＝2k，由此式可知n只能取偶數(shù)，當(dāng)n＝2時(shí)，k＝3，總節(jié)數(shù)為N＝5當(dāng)n＝4時(shí)，k＝6，總節(jié)數(shù)為N＝10當(dāng)n＝6時(shí)，k＝9，總節(jié)數(shù)為N＝15當(dāng)n＝8時(shí)，k＝12，總節(jié)數(shù)為N＝20，應(yīng)選項(xiàng)B、C正確．【題型】多項(xiàng)選擇題【難度】一般〔二〕試題猜測11．高鐵的開通給出行的人們帶來了全新的旅行感受，大大方便了人們的工作與生活。高鐵每列車組由七節(jié)車廂組成，除第四節(jié)車廂為無動(dòng)力車廂外，其余六節(jié)車廂均具有動(dòng)力系統(tǒng)，設(shè)每節(jié)車廂的質(zhì)量均為m，各動(dòng)力車廂產(chǎn)生的動(dòng)力相同，經(jīng)測試，該列車啟動(dòng)時(shí)能在時(shí)間t內(nèi)將速度提高到v，運(yùn)動(dòng)阻力是車重的k倍。求：(1)列車在啟動(dòng)過程中，第五節(jié)車廂對(duì)第六節(jié)車廂的作用力；(2)列車在勻速行駛時(shí)，第六節(jié)車廂失去了動(dòng)力，假設(shè)仍要保持列車的勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，那么第五節(jié)車廂對(duì)第六節(jié)車廂的作用力變化多大？【答案】(1)m(＋kg)(2)kmg(2)列車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)整體由平衡條件得：F′－k·7mg＝0⑤設(shè)第六節(jié)車廂有動(dòng)力時(shí)，第五、六節(jié)車廂間的作用力為T1，那么有：＋T1－k·2mg＝0⑥第六節(jié)車廂失去動(dòng)力時(shí)，仍保持列車勻速運(yùn)動(dòng)，那么總牽引力不變，設(shè)此時(shí)第五、六節(jié)車廂間的作用力為T2，分析第六、七節(jié)車廂，那么有：＋T2－k·2mg＝0⑦聯(lián)立⑤⑥⑦得T1＝－kmgT2＝kmg因此作用力變化ΔT＝T2－T1＝kmg【題型】計(jì)算題【難度】一般〔一〕真題再現(xiàn)12．(2023·全國卷ⅠT25)一長木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物塊；在木板右方有一墻壁，木板右端與墻壁的距離為4.5m，如圖(a)所示．T至t＝1s時(shí)木板與墻壁碰撞(碰撞時(shí)間極短)．碰撞前后木板速度大小不變，方向相反；運(yùn)動(dòng)過程中小物塊始終未離開木板．碰撞后1s時(shí)間內(nèi)小物塊的v-t圖線如圖(b)所示．木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2.求：(1)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1及小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2；(2)木板的最小長度；(3)木板右端離墻壁的最終距離．【答案】(1)0.10.4(2)6m(3)6.5m木板與墻壁碰撞前，勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝1s，位移x＝4.5m，末速度v＝4m/s其逆運(yùn)動(dòng)那么為勻加速直線運(yùn)動(dòng)可得x＝vt＋a1t2解得a1＝1m/s2小物塊和木板整體受力分析，滑動(dòng)摩擦力提供合外力，由牛頓第二定律得：μ1(m＋15m)g＝(m＋15m)a1，即μ1g解得μ1＝0.1(2)碰撞后，木板向左做勻減速運(yùn)動(dòng)，依據(jù)牛頓第二定律有μ1(15m＋m)g＋μ2mg＝15ma可得a3＝m/s2對(duì)滑塊，加速度大小為a2＝4m/s2此過程中，木板向左運(yùn)動(dòng)的位移x3＝v1t2－＝m，末速度v3＝v1－a3t2＝2m/s滑塊向左運(yùn)動(dòng)的位移x4＝＝0.5m此后小物塊和木板一起勻減速運(yùn)動(dòng)，二者的相對(duì)位移最大為Δx＝x1＋x2＋x3－x4＝6m小物塊始終沒有離開木板，所以木板最小的長度為6m(3)最后階段滑塊和木板一起勻減速直到停止，整體加速度大小為a1＝1m/s2向左運(yùn)動(dòng)的位移為x5＝＝2m所以木板右端離墻壁最遠(yuǎn)的距離為x＝x1＋x3＋x5＝6.5m【題型】計(jì)算題【難度】困難13．(2023·全國卷ⅡT25)下暴雨時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。某地有一傾角為θ＝37°(sin37°＝)的山坡C，上面有一質(zhì)量為m的石板B，其上下外表與斜坡平行；B上有一碎石堆A(含有大量泥土)，A和B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如下圖。假設(shè)某次暴雨中，A浸透雨水后總質(zhì)量也為m(可視為質(zhì)量不變的滑塊)，在極短時(shí)間內(nèi)，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1減小為，B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2減小為0.5，A、B開始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)；在第2s末，B的上外表突然變?yōu)楣饣?，?保持不變．A開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，A離B下邊緣的距離l＝27m，C足夠長。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。取重力加速度大小g＝10m/s2。求：(1)在0～2s時(shí)間內(nèi)A和B加速度的大小；(2)A在B上總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間?！敬鸢浮?1)3m/s21m/s2(2)4s規(guī)定沿斜面向下為正．設(shè)A和B的加速度分別為a1和a2，由牛頓第二定律得mgsinθ－f1＝ma1 ⑤mgsinθ－f2＋f′1＝ma2 ⑥N1＝N′1f1＝f′1聯(lián)立①②③④⑤⑥式，并代入題給數(shù)據(jù)得a1＝3m/s2 ⑦a2＝1m/s2⑧(2)在t1＝2s時(shí)，設(shè)A和B的速度分別為v1和v2，那么v1＝a1t1＝6m/s ⑨v2＝a2t1＝2m/s ⑩t＞t1時(shí)，設(shè)A和B的加速度分別為a′1和a′2.此時(shí)A與B之間的摩擦力為零，同理可得a′1＝6m/s2 ?a′2＝－2m/s2 ?B做減速運(yùn)動(dòng)．設(shè)經(jīng)過時(shí)間t2，B的速度減為零，那么有v2＋a′2t2＝0 ?聯(lián)立⑩??式得t2＝1s ?在t1＋t2時(shí)間內(nèi)，A相對(duì)于B運(yùn)動(dòng)的距離為s＝v1t2+－〔＋v2t2+〕＝12m＜27m?此后B靜止，A繼續(xù)在B上滑動(dòng)．設(shè)再經(jīng)過時(shí)間t3后A離開B，那么有l(wèi)－s＝(v1＋a′1t2)t3＋a′1?可得t3＝1s(另一解不合題意，舍去) ?設(shè)A在B上總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t總，有t總＝t1＋t2＋t3＝4s ?【題型】計(jì)算題【難度】困難〔二〕試題猜測14．如圖甲所示，足夠長的木板B靜置于光滑水平面上，其上放置小滑塊A。木板B受到隨時(shí)間t變化的水平拉力F作用時(shí)，用傳感器測出木板B的加速度a，得到如圖乙所示的a－F圖象，g取10m/s2A.滑塊A的質(zhì)量為4kgB.木板B的質(zhì)量為1kgC.當(dāng)F＝10N時(shí)木板B的加速度為4m/s2D.滑塊A與木板B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1【答案】BC【解析】由圖知，當(dāng)F＝8N時(shí)，加速度為：a＝2m/s2，對(duì)整體分析：F＝(mA＋mB)a，解得：mA＋mB＝4kg，當(dāng)F大于8N時(shí)，A、B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，對(duì)B有：a＝＝F－，由圖示圖象可知，圖線的斜率：k＝＝＝1，解得：mB＝1kg，滑塊A的質(zhì)量為：mA＝3kg。當(dāng)a＝0時(shí)，F(xiàn)＝6N，代入解得μ＝0.2，故A、D錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)F＝10N>8N時(shí)，滑塊與木板相對(duì)滑動(dòng)，B的加速度為：aB＝a＝＝F－μg＝(1×10－0.2×30)m/s2＝4m/s2。故C正確。【題型】多項(xiàng)選擇題【難度】一般15．如下圖，地面依次排放兩塊完全相同的木板A、B，長度均為l=2.5m，質(zhì)量均為=150kg，現(xiàn)有一小滑塊以速度=6m/s沖上木板A左端，小滑塊質(zhì)量=200kg，滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2?！沧畲箪o摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，取g=10m/s2〕〔1〕木板A時(shí)，木板不動(dòng)，而滑上木板B時(shí)，木板B開始滑動(dòng)，求應(yīng)滿足的條件?！?〕假設(shè)=0.4，求滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間。〔結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示〕【答案】〔1〕〔2〕