2021届高考物理新动向专题03 牛顿运动定律

2021高考物理最新动向 专题03 牛顿运动定律（解析版） 【命题新趋势】 牛顿运动定律是力学最基本、最重要的定律，是力学的核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，因此也是高考命题的热点.纵观近几年相关高考试题，主要考查学生能否准确理解牛顿运动定律的含义，能否熟练应用牛顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析等解决运动和力的问题；理解超重和失重现象，掌握牛顿第二定律的验证方法和原理.有关本专题内容，高考命题的题型有选择题、计算题，试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，并常常与生活、科技、工农业生产等实验问题相联系. 【高考新动向】 考向一　牛顿运动定律的理解与应用 1. （2020·江苏卷）中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（　　） A. F B. C. D. 【答案】C 【解析】根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有，设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1，则根据牛顿第二定律有，联立解得。故选C。 2．(2019年全国卷Ⅱ)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行．已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，重力加速度取10 m/s2.若轻绳能承受的最大张力为1 500 N，则物块的质量最大为(　　) A．150 kg B．100 kg C．200 kg D．200 kg 【答案】A 【解析】设物块的质量最大为m，将物块的重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解，由平衡条件，在沿斜面方向有F＝mgsin 30°＋μmgcos 30°，解得m＝150 kg，A项正确． 【方法总结】由于加速度的方向与合力的方向总相同，若已知合力方向，即可确定加速度方向；反之，若已知加速度方向，即可确定合力的方向． (1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵循牛顿第二定律． (2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和． 考向二　两类典型的动力学问题 1．（2020·四川省泸县第四中学高二月考）如图所示，某时刻将质量为10kg的货物轻放在匀速运动的水平传送带最左端，当货物与传送带速度恰好相等时，传送带突然停止运动，货物最后停在传送带上。货物与传送带间的动摩擦因数为0.5，货物在传送带上留下的划痕长为0.1m，重力加速度取10m/s2。则货物（ ） A．总位移为0.2m B．运动的总时间为0.2s C．与传送带由摩擦而产生的热量为5J D．获得的最大动能为5J 【答案】ACD 【解析】令传送带的速度为v，根据题意可知，货物在传送带上先加速后做减速运动，加速运动阶段，其加速度大小为，当货物加速到和传送带速度相等时，所用时间为，货物发生的位移为，传送带发生的位移为，减速运动过程中货物的加速度大小为a′=a=5m/s2，当货物速度减为零，所用的时间为，货物发生的位移为，根据题意可知，货物在传送带上留下的划痕长为，所以传送带的速度为v=1m/s，货物发生的总位移为x=x1+x3=0.2m，运动的总时间为t=t1+t2=0.4s，与传送带由摩擦而产生的热量Q=μmg（x2-x1+x3）=10J，货物获得的最大动能为Ek＝mv2＝5J，故B错误，ACD正确。故选ACD。 2．(2019年全国卷Ⅲ)(多选)如图(a)，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平．t＝0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t＝4 s时撤去外力．细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示，木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示．木板与实验台之间的摩擦可以忽略．重力加速度取10 m/s2.由题给数据可以得出(　　) A．木板的质量为1 kg B．2 s～4 s内，力F的大小为0.4 N C．0～2 s内，力F的大小保持不变 D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2 【答案】AB 【解析】由题图(c)可知木板在0～2 s内处于静止状态，再结合题图(b)中细绳对物块的拉力f在0～2 s内逐渐增大，可知物块受到木板的摩擦力逐渐增大，故可以判断木板受到的水平外力F也逐渐增大，选项C错误；由题图(c)可知木板在2 s～4 s内做匀加速运动，其加速度大小为a1＝ m/s2＝0.2 m/s2，在4 s～5 s内做匀减速运动，其加速度大小为a2＝ m/s2＝0.