大题03 牛顿运动定律的综合运用-【大题精做】冲刺2024年高考物理大题突破+限时集训（江苏专用）

大题03 牛顿运动定律的综合运用 高考命题主要从匀变速直线运动规律的应用能力、应用图像分析物体运动规律的能力, 牛顿第二定律与运动学的综合问题，动力学图像问题，以及在多过程问题中的分析应用能力等方面都是高考考查的热点。 （2023·山西吕梁·一模）斜坡滑草是小朋友最喜欢的一款游戏，小明同学试图翻越倾角为的草坡，他从草坡底部由静止出发，以的加速度沿直线向上奔跑，当速度达到4m/s时突然卧倒以腹部贴着滑垫，滑垫紧贴草坡滑行。假设小明同学在滑行过程中姿势保持不变，滑垫与草坡间动摩擦因数为0.25，不计空气阻力，，，。 （1）求小明同学向上奔跑的距离； （2）若小明同学翻越草坡失败，求从草坡上滑下回到出发点时的速度大小。 【答案】（1）8m；（2） 【详解】（1）小明向上奔跑的距离 （2）小明向上滑行过程，由牛顿第二定律得 解得 小明向上滑行的距离 小明向上运动的总位移大小 小明向下滑行过程，由牛顿第二定律得 解得 由运动学公式 可知，从草坡上滑下回到出发点时的速度大小。 应用牛顿运动定律求解步骤 （1）确定研究对象：根据问题需要和解题方便，选择某个物体或某几个物体组成的系统整体为研究对象。 （2）分析受力情况和运动情况：画好示意图、情景示意图，明确物体的运动性质和运动过程。 （3）选取正方向或建立坐标系：通常以初速度方向为正方向，若无初速度则以加速度的方向为某一坐标轴的正方向。 （4）确定题目类型： ①已知运动求力类问题→确定加速度：寻找题目中3个运动量（），根据运动学公式（）求解 ②已知力求运动类问题→确定合力：若以物体只受到两个力作用，通常用合成法；若受到3个及3个以上的力，一般用正交分解法.求解 （5）列方程求解剩下物理量：根据牛顿第二定律或者列方程求解，必要时对结果进行讨论 【技巧点拨】解题关键 ①两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析。 ②两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁。 （2024上·长春·一模）如图，质量M=4kg的一只长方体形空箱子在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速直线运动，箱子与水平面间的动摩擦因数。这时箱子内一个质量m=1kg的物块恰好能静止在后壁上。物块与箱子内壁间的动摩擦因数。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。求： （1）箱子对物块弹力的大小； （2）水平拉力F的大小。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）根据题意可知，物块恰不下滑，则由平衡条件可得 物块随箱子向右做匀加速运动，则可知物块与箱子的加速度相同，设为，箱子对物块的支持力为，则 解得，箱子对物块的支持力为 （2）对物块由牛顿第二定律可得 解得 对箱子，由牛顿第二定律可得 解得。 1．彩虹滑道作为一种早地滑雪设备，因其多彩教丽的外形、危险性低且符合新时代环保理念吸引到越来越多的游客。小孩坐在皮艇中被拉上滑道的过程可简化成图示模型。已知皮艇质量，小孩质量，皮艇与滑道之间的动摩擦因数，小孩与皮艇之间的动摩擦因数，现给皮艇一沿滑道斜向上的恒力，用时将皮艇和小孩拉至顶端，滑道长度，重力加速度取，滑道倾角，求： （1）小孩所受摩擦力的大小和方向； （2）拉力的大小； （3）只给小孩一个沿滑道斜向上的恒定拉力，求能将他们拉至顶端且不会相对滑动的取值范围。    【答案】（1）186N  ；（2）245N ；（3） 【解析】（1）给皮艇一沿滑道斜向上的恒力F将皮艇和小孩拉至顶端，由匀变速直线运动位移与时间的公式有 得 对小孩有 代入数据得，方向沿滑道向上 （2）对皮艇和小孩构成的整体有 代入数据得 （3）小孩一个沿滑道斜向上的恒定拉力，能将他们拉至顶端的最小拉力 若小孩和皮艇恰好相对滑动，则皮艇和小孩之间达到最大静摩擦，对整体有 对皮艇有 联立代入数据得， 故 2．如图甲所示，质量的物块在平行斜面向上的拉力作用下从静止开始沿斜面向上运动，时撤去拉力，利用速度传感器得到其速度随时间的变化关系图像（图像）如图乙所示，取，求： （1）内物块的位移大小s和通过的路程；  （2）求斜面倾角和拉力的大小。    【答案】（1）；（2） 【解析】（1）拉力作用时间为，撤去拉力后物块继续上滑的时间为， 到末下滑的时间为。由于速度图象与坐标轴围成的面积表示位移，则内物体的位移为  代入数据为 通过的路程为 （2）根据图象可得内加速度大小为 加速度大小为 内加速度大小为 物块在运动过程中应满足 ，， 整理解得 所以 拉力为 3．（2023·河南·校联考模拟预测）如图所示，一宽度为的水平传送带以速度向右匀速运动，在传送带上方固定一光滑挡板，挡板与传送带边界的夹角为。现将质量为的物块静止放置在水平传送带边上的点，当物块相对于传送带静止时恰好碰到挡板，物块碰到挡板时，垂直于挡板方向的速度大小减小为零，平行于挡板方向的速度