专题08 牛顿运动定律的基本应用-2025年高考物理必刷专题训练（全国通用）

专题08 牛顿运动定律的基本应用 【考点一　牛顿第二定律的瞬时性问题】 1．两种模型 物体的加速度与其所受合力具有因果关系，物体的加速度总是随其所受合力的变化而变化，具体可简化为以下两种模型： 2．求解瞬时性问题的一般思路 求解瞬时性问题时应注意的一点 物体的加速度能够随其所受合力的突变而突变，但物体速度的变化需要一个过程的积累，不会发生突变。 【考点二　动力学的两类基本问题】 动力学的两类基本问题的解题步骤 解决动力学两类基本问题的关键 (1)两个分析：物体的受力情况分析和运动过程分析。 (2)两个桥梁：加速度是联系物体运动和受力的桥梁；衔接点的速度是联系相邻两个过程的桥梁。 【考点三　动力学中的图像问题】 1．常见的动力学图像 v­t图像、a­t图像、F­t图像、F­a图像等。 2．图像问题的类型 (1)已知物体受的力随时间变化的图像，分析物体的运动情况。 (2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图像，分析物体的受力情况。 (3)由已知条件确定某物理量的变化图像。 3．解题策略 (1)分清图像的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确图像的物理意义。 (2)注意图像中的特殊点、斜率、面积所表示的物理意义：图线与横、纵坐标轴的交点，图线的转折点，两图线的交点，图线的斜率，图线与坐标轴或图线与图线所围面积等所表示的物理意义。 (3)明确能从图像中获得的信息：把图像与具体的题意、情境结合起来，应用物理规律列出与图像对应的函数表达式，进而明确“图像与公式”“图像与过程”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断。 【考点四　超重和失重的理解】 1.超重和失重的理解 (1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。 (2)物体超重或失重多少由物体的质量m和竖直加速度a共同决定，其大小等于ma。 (3)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失。 (4)尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。 (5)尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要整体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重现象。 2．判断超重和失重的方法 (1)从受力的角度判断 当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。 (2)从加速度的角度判断 当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。 (3)从运动状态的角度判断 ①物体向上加速或向下减速时，超重； ②物体向下加速或向上减速时，失重。 (1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生变化。 (2)在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等。 1．（24-25高三上·广东广州·阶段练习）为研究超重、失重现象，某同学在盛水的塑料瓶的侧壁扎了一个小孔，水从小孔喷出，如图所示。t=0时刻，他提着水瓶向上加速运动，t1时刻松手，t2时刻水瓶上升到最高点，之后水瓶自由下落。不计空气阻力，下列说法正确的是（    ） A．0~t1时间内，没有水从侧壁流出 B．t1~t2时间内，水和水瓶处于超重状态 C．t1~t2时间内，没有水从侧壁流出 D．t2时刻之后，水和水瓶处于超重状态 2．（2024·辽宁辽阳·模拟预测）某同学站在力传感器下蹲，力传感器上显示的图线可能是（    ） A． B． C． D． 3．（23-24高三下·湖北·阶段练习）如图，运动员把冰壶沿平直冰面投出，冰壶先在冰面AB段自由滑行，再进入冰刷刷过的冰面BC段并最终停在C点。已知冰壶与AB段、BC段间的动摩擦因数之比为p，冰壶在AB段和BC段滑行的位移大小之比为q，则冰壶在A点和B点的速度大小之比为（　　） A．pq B． C． D． 4．（2024·山东菏泽·一模）某同学在手机上放一本《现代汉语词典》并打开手机软件里的压力传感器，托着手机做下蹲——起立的动作，传感器记录的压力随时间变化的图线如图所示，纵坐标为压力，横坐标为时间。根据图线下列说法正确的是（　　） A．0~5s内该同学做了2次下蹲——起立的动作 B．起立过程中人始终处于超重状态 C．图中0.5s时人处在下蹲的最低点 D．3s时加速度方向竖直向上 5．（2024·安徽·高考真题）倾角为的传送带以恒定速率顺时针转动。时在传送带底端无初速轻放一小物块，如图所示。时刻物块运动到传送带中间某位置，速度达到。不计空气阻力，则物块从传送带底端运动到顶端的过程中，加速度a、速度v随时间t变化的关系图线可能正确的是（    ） A． B． C． D． 6．（23-24高三上·湖北·阶段练习）如图为工程师绘制的晴天和雨天时汽车紧急刹车（轮胎抱死）时的刹车痕（即刹车距离s）与刹车前车速v的关系曲线，设两种天气刹车时，轮胎抱死后与地面间的动摩擦因数分别为和，则和的大小关系为（　　） A． B． C． D．条件不足，不能比较 7．（2024·陕西商洛·模拟预测）打弹珠是儿童常玩的游戏，某次游戏时，两个质量相等的弹珠1、2相距L，开始时静止在水平场地中，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为μ，一个小朋友给弹珠1一个水平弹力使其获得水平速度，弹珠1与弹珠2发生弹性正碰后，弹珠2恰好能沿直线运动L的距离，重力加速度为g。则弹珠2运动的时间为（　　） A． B． C． D． 8．（23-24高三上·湖南长沙·阶段练习）如图所示是四只猴子“水中捞月”时的情景，它们将一棵又直又高的树枝压弯，竖直倒挂在树梢上，从下到上依次为1、2、3、4号猴子。正当1号猴子打算伸手捞水中“月亮”时，2号猴子突然两手一滑没抓稳，1号猴子扑通一声掉进了水里。假设2号猴子手滑前四只猴子都处于静止状态，其中1号猴子的质量为，其余3只猴子的质量均为m，重力加速度为g，那么在2号猴子手滑后的一瞬间（    ） A．4号猴子的加速度为0 B．2号猴子对3号猴子的作用力大小为 C．3号猴子对4号猴子的作用力大小为 D．杆对4号猴子的作用力大小为3mg 9．（23-24高三下·海南省直辖县级单位·阶段练习）如图所示，套在动摩擦因数为0.4的水平细杆上的小球，上端与细绳相连、左端与轻弹簧相连，轻弹簧的左端固定在O点。初始时刻小球静止在A点，弹簧伸长了1.5cm。已知弹簧劲度系数为200N/m，小球质量为0.5kg，重力加速度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。某时刻剪断轻绳。下列说法正确的是（  ） A．剪断轻绳的瞬间，小球受力个数不变 B．剪断轻绳的瞬间，小球加速度为 C．剪断轻绳后，小球向左做匀变速直线运动 D．剪断轻绳后，小球在A点左侧0.5cm处时的速率最大 10．（2024·福建莆田·二模）人工智能已应用到生活的方方面面。有一款智能行李箱可以跟随主人自行运动，如图甲所示。某次行李箱在水平面上跟随主人做直线运动，因主人突然停住，行李箱立即减速直到停下来，整个过程的图像如图乙所示。已知行李箱的质量，减速过程受到的合力大小是重力的K倍，减速过程的位移，重力加速度大小取10m/s2。求 （1）行李箱前5s内的位移大小； （2）比例系数K。 11．（23-24高三下·云南昆明·阶段练习）潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力突然减小，潜艇如同汽车那样掉下悬崖，称之为“掉深”，曾有一些潜艇因此沉没。某潜艇总质量为，在高密度海水区域海平面下200m沿水平方向缓慢潜航，如图所示。当该潜艇驶入海水低密度区域时，浮力突然降为；12s后，潜艇官兵迅速对潜艇减重（排水），此后潜艇以的加速度匀减速下沉，速度减为零后开始上浮。若潜艇减重的时间不计，水的粘滞阻力可忽略，潜艇减重前后受到的浮力保持不变。取重力加速度大小，求： （1）潜艇为阻止“掉深”减重后的质量； （2）潜艇“掉深”达到距海平面的最大深度。 12．（23-24高三上·辽宁鞍山·阶段练习）为了探究物体与斜面间的动摩擦因数，某同学进行了如下实验：取一质量为m的物体，使其在沿斜面方向的推力F作用下向上运动，如图甲所示，通过力传感器得到推力随时间变化的规律如图乙所示，通过频闪照相处理后得出速度随时间变化的规律如图丙所示，若已知斜面的倾角a=37°，取重力加速度g=10m/s2。 （1）求物体与斜面之间的摩擦系数； （2）求撤去推力F后，物体还能上升的距离（斜面足够长）。 1．（2024·辽宁丹东·一模）“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，劲度系数为的弹性轻绳的上端固定在点，拉长后将下端固定在体验者的身上，人再与固定在地面上的拉力传感器相连，传感器示数为1000N。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。已知长为，人与装备总质量（可视为质点）。忽略空气阻力，重力加速度取。下列说法正确的是（    ） A．在B点时，弹性轻绳的拉力为零 B．经过C点时，人处于超重状态 C．弹性轻绳的劲度系数为 D．打开扣环瞬间，人在A点的加速度大小为 2．（23-24高三下·陕西西安·阶段练习）蹦极是近些年来新兴的一项非常刺激的户外活动。跳跃者站在桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上，把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去。如图是一位蹦极者从高处下落到速度为零的过程中的图像，当时，对应的速度值最大，则下面判断正确的是（　　） A．当下落距离小于15m时，蹦极者处于完全失重状态 B．当下落距离小于15m时，蹦极者失重的数值（人自身重力与橡皮条拉力之差的绝对值）是个常量 C．当下落距离大于15m时，蹦极者超重的数值（人自身重力与橡皮条拉力之差的绝对值）是个常量 D．当下落距离大于15m时，蹦极者超重的数值（人自身重力与橡皮条拉力之差的绝对值）随距离的增大而增大 3．（2024·浙江宁波·三模）蜘蛛网是由部分种类的蜘蛛吐丝所编成的网状物，如图所示，竖直平面内蜘蛛网上A、B、C三点的连线构成正三角形，三根蜘蛛丝a、b、c（可视为弹性绳）的延长线均过三角形的中心，蜘蛛丝c沿竖直方向，且c中有张力。蜘蛛静止在蜘蛛网（不计重力）中央，下列说法正确的是（　　） A．a中张力大于b中张力 B．a中张力大于c中张力 C．若c突然断开，则蜘蛛仍能保持静止 D．若c突然断开，则断后瞬间蜘蛛的加速度竖直向下 4．（23-24高三上·海南·期末）如图所示，质量为M的箱子静止在粗糙的水平地面上，质量为m的钢球被水平和倾斜细线固定在箱子中，倾斜细线与竖直方向的夹角，重力加速度为g。则剪断倾斜细线的瞬间，箱子对地面的弹力和摩擦力大小分别为（    ） A． B． C． D． 5．（2024·安徽·高考真题）如图所示，竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧，它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点，另一端均连接在质量为m的小球上。开始时，在竖直向上的拉力作用下，小球静止于MN连线的中点O，弹簧处于原长。后将小球竖直向上。缓慢拉至P点，并保持静止，此时拉力F大小为。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中（    ） A．速度一直增大 B．速度先增大后减小 C．加速度的最大值为 D．加速度先增大后减小 6．（2024·河南·模拟预测）如图甲所示，一物块（可视为质点）从倾角的足够长斜面上滑下，物块运动的图像如图乙所示，重力加速度取，下列说法正确的是（　　） A．物块的加速度为 B．物块的初速度为零 C．物块与斜面间的动摩擦因数为 D．前2s内物块的平均速度为5m/s 7．（2024·山东济南·模拟预测）如图甲所示，木箱静止在光滑水平面上，箱内有一光滑斜面，斜面倾角θ=37°，可视为质点的滑块静止在斜面底部。现对木箱施加一水平向左的拉力F，测得木箱加速度a随时间t变化的图像如图乙所示，2.5s后加速度保持不变。已知木箱和斜面的总质量M=2kg，滑块的质量m=1kg，斜面高H=9.6cm，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。下列说法正确的是（　　） A．1s末，水平拉力F的大小为6N B．2s末，木箱的速度为4m/s C．2s后滑块开始相对于斜面向上运动 D．2.9s末滑块到达斜面项部 8．（2024·山西·二模）宇航员在某星球上把一质量为m的物体（可视为质点）竖且向上抛出，物体速度的平方随高度h的变化情况如图所示，图中、、H均为已知量。若物体在运动过程中受到的阻力大小恒定，则下列说法正确的是（　　） A．物体在整个运动过程中，加速度大小恒定 B．物体所受的阻力大小为 C．星球表面的重力加速度大小为 D．物体从被抛出到落回至抛出位置的时间为 9．（2024·山东·三模）如图所示，工人师傅自房檐向水平地面运送瓦片，他将两根完全一样的直杆平行固定在房檐和地面之间当成轨道，瓦片沿轨道滑动时，其垂直于直杆的截面外侧为半径为0.1m的圆弧。已知两直杆之间的距离为，房檐距地面的高度为4m，两直杆在房檐和地面之间的长度L = 8m，忽略直杆的粗细，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。工人师傅将瓦片无初速度地放置在轨道顶端，只有瓦片与直杆间的动摩擦因数小于μ0（未知）时，瓦片才能开始沿轨道下滑，取g = 10m/s2。 （1）求μ0； （2）若直杆自上端开始在长度L1 = 1.8m的范围内与瓦片间的动摩擦因数为，其余部分为μ0，忽略瓦片沿着轨道方向的长度，工人师傅每隔0.5s将一瓦片无初速度地放置在轨道顶端，求第一片瓦片落地后的某一时刻轨道上瓦片的个数。 10．（23-24高三下·重庆·阶段练习）智能机器人自动分拣快递包裹系统被赋予“惊艳世界的中国黑科技”称号。如图所示，智能机器人携带包裹从供包台静止开始运动，抵达分拣口时，速度恰好减为零，翻转托盘使托盘倾角缓慢增大，直至包裹滑下，将包裹投入分拣口中。某次分拣时，携带包裹的机器人沿倾角为α=8°的轨道从供包台静止开始运动到相距44m的分拣口处。在运行过程中包裹与托盘保持相对静止。已知机器人加速过程的加速度为2m/s²，运行的最大速度为4m/s，机器人以最大速度匀速运动8s后，做匀减速运动，并刚好停在分拣口。机器人运送包裹过程中可视为质点。 （1）若包裹与托盘的动摩擦因数为设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在机器人到达分拣口处，要使得包裹能下滑，托盘与车上表面的夹角最小是多少？ （2）机器人匀减速过程的加速度为多少？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题08 牛顿运动定律的基本应用 【考点一　牛顿第二定律的瞬时性问题】 1．两种模型 物体的加速度与其所受合力具有因果关系，物体的加速度总是随其所受合力的变化而变化，具体可简化为以下两种模型： 2．求解瞬时性问题的一般思路 求解瞬时性问题时应注意的一点 物体的加速度能够随其所受合力的突变而突变，但物体速度的变化需要一个过程的积累，不会发生突变。 【考点二　动力学的两类基本问题】 动力学的两类基本问题的解题步骤 解决动力学两类基本问题的关键 (1)两个分析：物体的受力情况分析和运动过程分析。 (2)两个桥梁：加速度是联系物体运动和受力的桥梁；衔接点的速度是联系相邻两个过程的桥梁。 【考点三　动力学中的图像问题】 1．常见的动力学图像 v­t图像、a­t图像、F­t图像、F­a图像等。 2．图像问题的类型 (1)已知物体受的力随时间变化的图像，分析物体的运动情况。 (2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图像，分析物体的受力情况。 (3)由已知条件确定某物理量的变化图像。 3．解题策略 (1)分清图像的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确图像的物理意义。 (2)注意图像中的特殊点、斜率、面积所表示的物理意义：图线与横、纵坐标轴的交点，图线的转折点，两图线的交点，图线的斜率，图线与坐标轴或图线与图线所围面积等所表示的物理意义。 (3)明确能从图像中获得的信息：把图像与具体的题意、情境结合起来，应用物理规律列出与图像对应的函数表达式，进而明确“图像与公式”“图像与过程”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断。 【考点四　超重和失重的理解】 1.超重和失重的理解 (1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。 (2)物体超重或失重多少由物体的质量m和竖直加速度a共同决定，其大小等于ma。 (3)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失。 (4)尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。 (5)尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要整体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重现象。 2．判断超重和失重的方法 (1)从受力的角度判断 当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。 (2)从加速度的角度判断 当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。 (3)从运动状态的角度判断 ①物体向上加速或向下减速时，超重； ②物体向下加速或向上减速时，失重。 (1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生变化。 (2)在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等。 1．（24-25高三上·广东广州·阶段练习）为研究超重、失重现象，某同学在盛水的塑料瓶的侧壁扎了一个小孔，水从小孔喷出，如图所示。t=0时刻，他提着水瓶向上加速运动，t1时刻松手，t2时刻水瓶上升到最高点，之后水瓶自由下落。不计空气阻力，下列说法正确的是（    ） A．0~t1时间内，没有水从侧壁流出 B．t1~t2时间内，水和水瓶处于超重状态 C．t1~t2时间内，没有水从侧壁流出 D．t2时刻之后，水和水瓶处于超重状态 【答案】C 【详解】A．时刻，手提着水瓶向上加速，整体处于超重状态，一定会有水从小孔流出，故A错误； BC．时刻水和水瓶只受重力的作用，处于完全失重的状态，水和水之间无相互作用，因此不会有水从侧壁流出，故B错误，C正确； D．时刻之后，水瓶和水依然处于完全失重的状态，没有水从侧壁流出，故D错误。 故选C。 2．（2024·辽宁辽阳·模拟预测）某同学站在力传感器下蹲，力传感器上显示的图线可能是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】在下蹲过程中，先加速后减速，先失重后超重。 故选C。 3．（23-24高三下·湖北·阶段练习）如图，运动员把冰壶沿平直冰面投出，冰壶先在冰面AB段自由滑行，再进入冰刷刷过的冰面BC段并最终停在C点。已知冰壶与AB段、BC段间的动摩擦因数之比为p，冰壶在AB段和BC段滑行的位移大小之比为q，则冰壶在A点和B点的速度大小之比为（　　） A．pq B． C． D． 【答案】D 【详解】在AB段，由牛顿第二定律 得 BC段 得 冰壶从A到B有 冰壶从B到C，有 已知和，联立解得 故选D。 4．（2024·山东菏泽·一模）某同学在手机上放一本《现代汉语词典》并打开手机软件里的压力传感器，托着手机做下蹲——起立的动作，传感器记录的压力随时间变化的图线如图所示，纵坐标为压力，横坐标为时间。根据图线下列说法正确的是（　　） A．0~5s内该同学做了2次下蹲——起立的动作 B．起立过程中人始终处于超重状态 C．图中0.5s时人处在下蹲的最低点 D．3s时加速度方向竖直向上 【答案】D 【详解】AB．下蹲过程先向下加速后向下减速，加速度方向先向下后向上，先处于失重后处于超重；起立过程先向上加速后向上减速，加速度方向先向上后向下，先处于超重后处于失重；由图可知，0~5s内该同学做了1次下蹲——起立的动作，故AB错误； C．图中0.5s时，人向下的加速度最大，仍处于向下加速阶段，不是处在下蹲的最低点，故C错误； D．由图可知，3s时处于超重状态，加速度方向竖直向上，故D正确。 故选D。 5．（2024·安徽·高考真题）倾角为的传送带以恒定速率顺时针转动。时在传送带底端无初速轻放一小物块，如图所示。时刻物块运动到传送带中间某位置，速度达到。不计空气阻力，则物块从传送带底端运动到顶端的过程中，加速度a、速度v随时间t变化的关系图线可能正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】时间内：物体轻放在传送带上，做加速运动。受力分析可知，物体受重力、支持力、滑动摩擦力，滑动摩擦力大于重力的下滑分力，合力不变，故做匀加速运动。 之后：当物块速度与传送带相同时，静摩擦力与重力的下滑分力相等，加速度突变为零，物块做匀速直线运动。 C正确，ABD错误。 故选C。 6．（23-24高三上·湖北·阶段练习）如图为工程师绘制的晴天和雨天时汽车紧急刹车（轮胎抱死）时的刹车痕（即刹车距离s）与刹车前车速v的关系曲线，设两种天气刹车时，轮胎抱死后与地面间的动摩擦因数分别为和，则和的大小关系为（　　） A． B． C． D．条件不足，不能比较 【答案】A 【详解】对汽车根据牛顿第二定律 μmg=ma 解得 a=μg 根据速度—位移关系公式 v2=2as 联立得到 v2=2μgs 由图象得到，当s相同时 v2＜v1 结合表达式可知，μ越大则v越大，所以 μ2＜μ1 故选A。 7．（2024·陕西商洛·模拟预测）打弹珠是儿童常玩的游戏，某次游戏时，两个质量相等的弹珠1、2相距L，开始时静止在水平场地中，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为μ，一个小朋友给弹珠1一个水平弹力使其获得水平速度，弹珠1与弹珠2发生弹性正碰后，弹珠2恰好能沿直线运动L的距离，重力加速度为g。则弹珠2运动的时间为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】弹珠2碰后做匀减速运动，末速度为零，可看做是反向的匀加速运动，加速度为 根据 可得 故选A。 8．（23-24高三上·湖南长沙·阶段练习）如图所示是四只猴子“水中捞月”时的情景，它们将一棵又直又高的树枝压弯，竖直倒挂在树梢上，从下到上依次为1、2、3、4号猴子。正当1号猴子打算伸手捞水中“月亮”时，2号猴子突然两手一滑没抓稳，1号猴子扑通一声掉进了水里。假设2号猴子手滑前四只猴子都处于静止状态，其中1号猴子的质量为，其余3只猴子的质量均为m，重力加速度为g，那么在2号猴子手滑后的一瞬间（    ） A．4号猴子的加速度为0 B．2号猴子对3号猴子的作用力大小为 C．3号猴子对4号猴子的作用力大小为 D．杆对4号猴子的作用力大小为3mg 【答案】C 【详解】AB．在手滑前，设树梢对猴子的作用力为T，对整体有 当2号猴子手滑后的一瞬间，对2、3、4号猴子整体分析可得 联立解得 方向竖直向上。对2号猴子分析可得 解得2号猴子与3号猴子之间的作用力大小为 故A、B均错误； C．对2、3号猴子为整体进行受力分析可得 解得3号猴子与4号猴子之间的作用力大小为 故C正确； D．杆对4号猴子的作用力保持不变，所以作用力大小仍为，故D错误。 故选C。 9．（23-24高三下·海南省直辖县级单位·阶段练习）如图所示，套在动摩擦因数为0.4的水平细杆上的小球，上端与细绳相连、左端与轻弹簧相连，轻弹簧的左端固定在O点。初始时刻小球静止在A点，弹簧伸长了1.5cm。已知弹簧劲度系数为200N/m，小球质量为0.5kg，重力加速度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。某时刻剪断轻绳。下列说法正确的是（  ） A．剪断轻绳的瞬间，小球受力个数不变 B．剪断轻绳的瞬间，小球加速度为 C．剪断轻绳后，小球向左做匀变速直线运动 D．剪断轻绳后，小球在A点左侧0.5cm处时的速率最大 【答案】D 【详解】A．剪断绳子前，弹簧弹力等于物体受到的静摩擦力 因此可知此时小球的弹力 说明小球和绳子之间存在拉力即 剪断轻绳的瞬间，绳子拉力消失，小球受力个数变少，故A错误； B．小球初始时刻静止在A点时受到静摩擦力，大小等于弹力大小，故弹力 剪断轻绳的瞬间，弹簧弹力不变，支持力突变成 最大静摩擦力变为 根据牛顿第二定律 解得 故B错误； C．剪断轻绳后小球运动过程中弹簧弹力始终变化，所以加速度改变，不算匀变速运动，故C错误； D．当摩擦力等于弹力时，小球速率最大，此时 此时形变量为 则小球在A点左侧0.5cm处时的速率最大，故D正确。 故选D。 10．（2024·福建莆田·二模）人工智能已应用到生活的方方面面。有一款智能行李箱可以跟随主人自行运动，如图甲所示。某次行李箱在水平面上跟随主人做直线运动，因主人突然停住，行李箱立即减速直到停下来，整个过程的图像如图乙所示。已知行李箱的质量，减速过程受到的合力大小是重力的K倍，减速过程的位移，重力加速度大小取10m/s2。求 （1）行李箱前5s内的位移大小； （2）比例系数K。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由图像可知行李箱前5s内的位移为 代入数据可得 （2）行李箱减速过程，由运动学公式 由牛顿第二定律有 解得 11．（23-24高三下·云南昆明·阶段练习）潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力突然减小，潜艇如同汽车那样掉下悬崖，称之为“掉深”，曾有一些潜艇因此沉没。某潜艇总质量为，在高密度海水区域海平面下200m沿水平方向缓慢潜航，如图所示。当该潜艇驶入海水低密度区域时，浮力突然降为；12s后，潜艇官兵迅速对潜艇减重（排水），此后潜艇以的加速度匀减速下沉，速度减为零后开始上浮。若潜艇减重的时间不计，水的粘滞阻力可忽略，潜艇减重前后受到的浮力保持不变。取重力加速度大小，求： （1）潜艇为阻止“掉深”减重后的质量； （2）潜艇“掉深”达到距海平面的最大深度。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）潜艇匀减速下沉过程，根据牛顿第二定律，可得 解得 （2）由牛顿第二定律，潜艇匀加速下沉的加速度为 解得 12s后潜艇速度为 潜艇下落的高度为 潜艇减重后下落的高度为 潜艇“掉深”达到距海平面的最大深度为 12．（23-24高三上·辽宁鞍山·阶段练习）为了探究物体与斜面间的动摩擦因数，某同学进行了如下实验：取一质量为m的物体，使其在沿斜面方向的推力F作用下向上运动，如图甲所示，通过力传感器得到推力随时间变化的规律如图乙所示，通过频闪照相处理后得出速度随时间变化的规律如图丙所示，若已知斜面的倾角a=37°，取重力加速度g=10m/s2。 （1）求物体与斜面之间的摩擦系数； （2）求撤去推力F后，物体还能上升的距离（斜面足够长）。 【答案】（1）；（2）0.075m 【详解】（1）0~2s秒内，由F-t图可得 F1=21.5N 由牛顿第二定律可得 由v-t图像可得 2s后，由F-t图可得 F2=20N 由牛顿第二定律可得 解得 （2）撤去推力F后，由牛顿第二定律可得 解得 撤去外力后，物体的速度为1m/s，物体做匀减速直线运动到达最高点，则由速度位移公式得 x3==0.075m 1．（2024·辽宁丹东·一模）“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，劲度系数为的弹性轻绳的上端固定在点，拉长后将下端固定在体验者的身上，人再与固定在地面上的拉力传感器相连，传感器示数为1000N。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。已知长为，人与装备总质量（可视为质点）。忽略空气阻力，重力加速度取。下列说法正确的是（    ） A．在B点时，弹性轻绳的拉力为零 B．经过C点时，人处于超重状态 C．弹性轻绳的劲度系数为 D．打开扣环瞬间，人在A点的加速度大小为 【答案】C 【详解】C．在B点时人的速度最大，加速度为零，处于平衡状态，有 在A点未释放时，有 又 联立，解得 故A错误；C正确； B．在C点速度为零，有向下的加速度，人处于失重状态。故B错误； D．打开扣环瞬间，由牛顿第二定律，可得 解得 故D错误。 故选C。 2．（23-24高三下·陕西西安·阶段练习）蹦极是近些年来新兴的一项非常刺激的户外活动。跳跃者站在桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上，把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去。如图是一位蹦极者从高处下落到速度为零的过程中的图像，当时，对应的速度值最大，则下面判断正确的是（　　） A．当下落距离小于15m时，蹦极者处于完全失重状态 B．当下落距离小于15m时，蹦极者失重的数值（人自身重力与橡皮条拉力之差的绝对值）是个常量 C．当下落距离大于15m时，蹦极者超重的数值（人自身重力与橡皮条拉力之差的绝对值）是个常量 D．当下落距离大于15m时，蹦极者超重的数值（人自身重力与橡皮条拉力之差的绝对值）随距离的增大而增大 【答案】D 【详解】AB．由图可知，当下落距离小于15m时，蹦极者向下做加速度减小的加速运动，具有向下的加速度，处于失重状态，不是完全失重状态，由于加速度逐渐减小，则蹦极者失重的数值（人自身重力与橡皮条拉力之差的绝对值）逐渐减小，故AB错误； CD．当下落距离大于15m时，蹦极者向下做加速度增大的减速运动，具有向上的加速度，处于超重状态，由于加速度逐渐增大，蹦极者超重的数值（人自身重力与橡皮条拉力之差的绝对值）随距离的增大而增大，故C错误，D正确。 故选D。 3．（2024·浙江宁波·三模）蜘蛛网是由部分种类的蜘蛛吐丝所编成的网状物，如图所示，竖直平面内蜘蛛网上A、B、C三点的连线构成正三角形，三根蜘蛛丝a、b、c（可视为弹性绳）的延长线均过三角形的中心，蜘蛛丝c沿竖直方向，且c中有张力。蜘蛛静止在蜘蛛网（不计重力）中央，下列说法正确的是（　　） A．a中张力大于b中张力 B．a中张力大于c中张力 C．若c突然断开，则蜘蛛仍能保持静止 D．若c突然断开，则断后瞬间蜘蛛的加速度竖直向下 【答案】B 【详解】A．以网和蜘蛛为研究对象，受力分析如图所示， 由平衡条件有 可得 故A正确； BCD．在竖直方向上有 由几何关系可知，可得 c突然断开，蜘蛛受到的合力竖直向上，有向上的加速度。故B正确；CD错误。 故选B。 4．（23-24高三上·海南·期末）如图所示，质量为M的箱子静止在粗糙的水平地面上，质量为m的钢球被水平和倾斜细线固定在箱子中，倾斜细线与竖直方向的夹角，重力加速度为g。则剪断倾斜细线的瞬间，箱子对地面的弹力和摩擦力大小分别为（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】剪断倾斜细线的瞬间，水平绳子拉力发生突变，钢球将做圆周运动，剪断倾斜细线的瞬间，小球速度为零，则水平绳子拉力为零，此时钢球只受重力，处于完全失重状态，箱子对地面的弹力等于箱子的重力，即 水平绳子对箱子的拉力为零，可知地面与箱子间没有摩擦力，即箱子对地面的摩擦力为零。 故选D。 5．（2024·安徽·高考真题）如图所示，竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧，它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点，另一端均连接在质量为m的小球上。开始时，在竖直向上的拉力作用下，小球静止于MN连线的中点O，弹簧处于原长。后将小球竖直向上。缓慢拉至P点，并保持静止，此时拉力F大小为。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中（    ） A．速度一直增大 B．速度先增大后减小 C．加速度的最大值为 D．加速度先增大后减小 【答案】A 【详解】AB．缓慢拉至P点，保持静止，由平衡条件可知此时拉力F与重力和两弹簧的拉力合力为零。此时两弹簧的合力为大小为。当撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中两弹簧的拉力与重力的合力始终向下，小球一直做加速运动，故A正确，B错误 ； CD．小球从P点运动到O点的过程中，形变量变小弹簧在竖直方向的合力不断变小，故小球受的合外力一直变小，加速度的最大值为撤去拉力时的加速度，由牛顿第二定律可知 加速度的最大值为，CD错误。 故选A。 6．（2024·河南·模拟预测）如图甲所示，一物块（可视为质点）从倾角的足够长斜面上滑下，物块运动的图像如图乙所示，重力加速度取，下列说法正确的是（　　） A．物块的加速度为 B．物块的初速度为零 C．物块与斜面间的动摩擦因数为 D．前2s内物块的平均速度为5m/s 【答案】C 【详解】AB．由运动学公式整理可得 由图乙可知 解得 所以物块在斜面上做初速度为的匀加速直线运动，AB错误； C．由牛顿第二定律得 解得 C正确； D．第末的速度为 那么前内的平均速度为 D错误。 故选C。 7．（2024·山东济南·模拟预测）如图甲所示，木箱静止在光滑水平面上，箱内有一光滑斜面，斜面倾角θ=37°，可视为质点的滑块静止在斜面底部。现对木箱施加一水平向左的拉力F，测得木箱加速度a随时间t变化的图像如图乙所示，2.5s后加速度保持不变。已知木箱和斜面的总质量M=2kg，滑块的质量m=1kg，斜面高H=9.6cm，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。下列说法正确的是（　　） A．1s末，水平拉力F的大小为6N B．2s末，木箱的速度为4m/s C．2s后滑块开始相对于斜面向上运动 D．2.9s末滑块到达斜面项部 【答案】D 【详解】A．以木箱作为参考系，当滑块相对于斜面刚要发生相对滑动时受到重力和支持力作用，此时滑块的加速度 1s末由图可知，滑块相对于木箱没有发生相对运动，滑块木箱可视为整体，由牛顿第二定律 解得 F=9N 故A错误； B．根据图像可知，2s内速度增加量 2s末速度为6m/s，故B错误； C．2.5s末滑块的加速度为7.5m/s2，滑块才相对于斜面开始滑动，故C错误； D．2.5s后开始发生相对滑动，设相对加速度为a3，根据 解得t=0.4s则滑块到达斜面顶部时刻为2.9s末，故D正确。 故选D。 8．（2024·山西·二模）宇航员在某星球上把一质量为m的物体（可视为质点）竖且向上抛出，物体速度的平方随高度h的变化情况如图所示，图中、、H均为已知量。若物体在运动过程中受到的阻力大小恒定，则下列说法正确的是（　　） A．物体在整个运动过程中，加速度大小恒定 B．物体所受的阻力大小为 C．星球表面的重力加速度大小为 D．物体从被抛出到落回至抛出位置的时间为 【答案】C 【详解】A．对物体受力分析可知，物体上升过程中的加速度大小大于下落过程中的加速度大小，故A错误； BC．设物体上升过程中的如速度大小为，下降过程中的加速度大小为，星球面的重力加速度大小为g，物体所受的阻力大小为f，由题图可知 ， 根据牛顿第二定律可得 联立解得 故B错误，C正确； D．物体上升的时间为 下落的时间为 物体从被抛出到落回至抛出位置的时间 故D错误。 故选C。 9．（2024·山东·三模）如图所示，工人师傅自房檐向水平地面运送瓦片，他将两根完全一样的直杆平行固定在房檐和地面之间当成轨道，瓦片沿轨道滑动时，其垂直于直杆的截面外侧为半径为0.1m的圆弧。已知两直杆之间的距离为，房檐距地面的高度为4m，两直杆在房檐和地面之间的长度L = 8m，忽略直杆的粗细，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。工人师傅将瓦片无初速度地放置在轨道顶端，只有瓦片与直杆间的动摩擦因数小于μ0（未知）时，瓦片才能开始沿轨道下滑，取g = 10m/s2。 （1）求μ0； （2）若直杆自上端开始在长度L1 = 1.8m的范围内与瓦片间的动摩擦因数为，其余部分为μ0，忽略瓦片沿着轨道方向的长度，工人师傅每隔0.5s将一瓦片无初速度地放置在轨道顶端，求第一片瓦片落地后的某一时刻轨道上瓦片的个数。 【答案】（1）；（2）6个或7个 【详解】（1）由几何知识可知，两直杆形成的轨道与水平面的夹角为30°，两置杆对瓦片的弹力之间的夹角为90°，受力分析如图所示 垂直于轨道方向有 2FNcos45° = mgcos30° 沿着导轨方向有 2μ0FN = mgsin30° 联立解得 （2）瓦片在轨道上运动时，在L1范围内，根据牛顿第二定律可得 mgsin30°－2 × 0.5μ0FN = ma1 解得 a1 = 2.5m/s2 相邻两瓦片的距离为 x1 = a1t2 = 0.625m 所以在L1内有瓦片块数 瓦片在轨道上运动时，在大于L1范围内，根据牛顿第二定律得 mgsin30°－2μ0FN = ma0 解得 a2 = 0 则瓦片速度 相邻瓦片的距离为 x = vt = 1.5m 所以在大于L1范围内有瓦片块数 则轨道上瓦片的个数为 n ≈ 6个 注：计算时取整数，如果考虑正在放上的那一个是7个。 10．（23-24高三下·重庆·阶段练习）智能机器人自动分拣快递包裹系统被赋予“惊艳世界的中国黑科技”称号。如图所示，智能机器人携带包裹从供包台静止开始运动，抵达分拣口时，速度恰好减为零，翻转托盘使托盘倾角缓慢增大，直至包裹滑下，将包裹投入分拣口中。某次分拣时，携带包裹的机器人沿倾角为α=8°的轨道从供包台静止开始运动到相距44m的分拣口处。在运行过程中包裹与托盘保持相对静止。已知机器人加速过程的加速度为2m/s²，运行的最大速度为4m/s，机器人以最大速度匀速运动8s后，做匀减速运动，并刚好停在分拣口。机器人运送包裹过程中可视为质点。 （1）若包裹与托盘的动摩擦因数为设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在机器人到达分拣口处，要使得包裹能下滑，托盘与车上表面的夹角最小是多少？ （2）机器人匀减速过程的加速度为多少？ 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）包裹刚好能下滑，则 解得 即夹角最小值为。 （2）匀加速过程，由 可得匀加速的位移 匀速位移为 则匀减速位移为 由 可得匀减速得加速度 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$