内容正文:
提分集训(十五)
牛顿运动定律的综合应用一动力学图像、
连接体及临界极值问题
[A级
练对点·固本]
↑FN
对点练1动力学图像问题
1.(2025·河南模拟)如图甲所示,一物块(可视为质
点)从倾角0=30°的足够长斜面上滑下,物块运动
的子-子图像如图乙所示,重力加速度取
-F
2 x/em
g=10m/s2,下列说法正确的是
(
甲
1m·82
A.滑块向右做加速度逐渐增大的加速运动
B.若滑块运动4cm时与弹簧分开,滑块与水平地
面间的动摩擦因数为0.02
2
C.施加力F的瞬间滑块的加速度大小为2m/s2
D.滑块向右运动2cm所用的时间为0.2s
0.5
对点练2动力学的连接体问题
甲
4.(2023·北京高考)如图所示,在光滑水平地面上,
A.物块的加速度为2m/s2
两相同物块用细线相连,两物块质量均为1kg,细
B.物块的初速度为零
线能承受的最大拉力为2N.若在水平拉力F作
C物块与斜面间的动摩擦因数为得
用下,两物块一起向右做匀加速直线运动.则F的
最大值为
(
)
D.前2s内物块的平均速度为5m/s
2.(2024·合肥期末)图甲为小明乘坐观光电梯的示
意图,通过手机上的加速度传感器,记录了电梯从
静止开始运动的加速度α随时间t变化情况,近似
A.IN
B.2N
处理后得到如图乙所示图像(以向上为正方向),
C.4N
D.5N
电梯总质量m=3.0×103kg,忽略一切阻力,重力
5.(2024·贵州安顺一模)高铁已成为重要的“中国
加速度g取10m/s2,下列说法中正确的是(
名片”.一辆由8节车厢编组的列车,从车头开始
↑拉力
4a/(m·8
的第2、3、6、7节为动力车厢,其余为非动力车厢.
1.0
列车在平直轨道上匀加速启动时,若每节动力车
3031.4041
厢的牵引力大小均为F,每节车厢质量都为m,每
电梯
101
节车厢所受阻力大小都为车厢重力大小的k倍.
重力加速度为g.则
-1.0
甲
乙
A.列车启动时车厢对乘客作用力的方向竖直向上
A.电梯在第10s末速度达到最大
B.电梯在1~10s时间内上升的高度为45m
B列车的加速度大小为F一mS
C.电梯在11s到30s内向上做匀速运动且速率
C.第2节车厢对第3节车厢的作用力大小为零
为9.5m/s
D.第2节车厢对第1节车厢的作用力大小为F
D.电梯在上升过程中受到的最小拉力为3.0
对点练3动力学中的临界和极值问题
10N
6.(2025·兰州模拟)如图,水平地面上有一汽车做
3.(2025·沧州模拟)如图甲所示,水平轻质弹簧左
加速运动,车厢内有一个倾角8=37°的光滑斜面,
端固定,右端与质量m=2kg的滑块相接触,滑块
斜面上有一个质量为m的小球,用轻绳系于斜面
在弹簧向右的弹力作用下恰好静止在粗糙水平地
面上.现对滑块施加水平向右的拉力F,在弹簧恢
的顶端,小球的重力大小为mg,绳对球的拉力大
复原长之前,拉力F随滑块位移x的变化图像如图
小为FT、斜面对小球的弹力大小为FN,当汽车以
乙所示.已知弹簧的劲度系数k=1N/cm,重力加速
大小为a的加速度向左做匀加速直线运动时
度g取10m/s2,可以认为最大静摩擦力等于滑动
(sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取
摩擦力.下列说法正确的是
10m/s2)
(
)
365
(1)弹簧的伸长量△x:
(2)物体A与地面间的最小动摩擦因数:;(最大
静摩擦力等于滑动摩擦力)
(3)剪断细绳瞬间三个物体的加速度大小,
77777777777777777777
A.若a=14m/s2,小球受mg、Fr、FN三个力
B
作用
B.若a=14m/s2,小球受g、Fr两个力作用
C
C.若a=13m/s2,小球受mg、Fr两个力作用
A
D.不论a多大,小球均受mg、Fr、Fv三个力作用
7.(2021·全国甲卷)如图,将光滑长平板的下端置
于铁架台水平底座上的挡板P处,上部架在横杆
上.横杆的位置可在竖直杆上调节,使得平板与底
座之间的夹角日可变.将小物块由平板与竖直杆
交点Q处静止释放,物块沿平板从Q点滑至P点
所用的时间1与夹角0的大小有关.若0由30°逐
渐增大至60°,物块的下滑时间t将
()
光滑
0
长平板
横杆
03P
铁架台
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.先增大后减小
D.先减小后增大
[B级练综合·提分]
[C级练加强·培优
8.(多选)(2022·全国甲卷)如图,质量相等的两滑
块P、Q置于水平桌面上,二者用一轻弹簧水平连
10.如图所示,水平面上O点的左侧光滑,O点的右
侧粗糙.有8个质量均为m的完全相同的小滑块
接,两滑块与桌面间的动摩擦因数均为以.重力加
(可视为质点),用轻质的细杆相连,相邻小滑块
速度大小为g,用水平向右的拉力F拉动P,使两
间的距离为L,滑块1恰好位于O点左侧,滑块
滑块均做匀速运动;某时刻突然撤去该拉力,则从
2、3…依次沿直线水平向左排开.现将水平恒力
此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前
(
F作用于滑块1上,经观察发现,在第3个小滑
wcu F
块完全进入粗糙地带后到第4个小滑块进入粗
糙地带前这一过程中,小滑块做匀速直线运动,
A.P的加速度大小的最大值为2g
已知重力加速度为g,则下列判断中正确的是
B.Q的加速度大小的最大值为2g
C.P的位移大小一定大于Q的位移大小
D.P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度
855
0
大小
9.(2025·河南南阳期未)如图所示,三物体A、B、C
A.粗糙地带与滑块间的动摩擦因数为
mg
处于静止状态,物体A.B通过轻质不可伸长的细
B.滑块匀速运动时,各段轻杆上的弹力大小相等
绳绕过光滑定滑轮连接,其中物体A的质量m1=
C.第2个小滑块完全进入粗糙地带到第3个小
9kg,物体B的质量m2=2.5kg,连接物体A的
滑块进入粗糙地带前这一过程中,8个小滑块
细绳与水平面间的夹角0=53°,物体B、C通过轻
的加速度大小为,。
质弹簧连接,物体C的质量%=2kg,弹簧的劲度
D.第1个小滑块完全进入粗糙地带到第2个小
系数k=200N/m,取重力加速度大小g=10m/,
滑块进入粗糙地带前这一过程中,5和6两个
sin53°=0.8,cos53°=0.6,弹簧处于弹性限度
内,求:
小滑块之间的轻杆上的弹力大小为号
366D.某时刻若将弹簧从c处剪断,轻质弹黄的弹力为零,小球
C.根据图2可知人在0.655末受到的支持力最大,所以加速度
的加逢度为零,小球m2和箱子有共同的加速度:=a3=
最大,根据牛领第二定律,有
-故D正确.故选D.
a=F-mg=1800_60=20m/g故C正确:
60
2.选DAB.用整体法,对ab整体受力分折,设ab物体的质量为
D.人从0.15~0.355做加速度增大的加速下蹲,从0.35-0.45s
m,剪断细绳前,受到总重力和弹簧的弹力而平衡,故F一2mg
做加速度减小的加速下蹲,然后从0.45一0.65s微加速度增大
再对物体受力分析,受到重力,细绳拉力和弹簧的拉力,剪断
的减速下蹲,根据图2可知人在0,455时合力为零,加速度为
细蝇后,重力和弹黄的弹力不变,细绳的拉力减为零,故物体
零,逸度最大,故D错误.故选AC.
受到的力的合力为F台=mg
9.选ADA.演员在a到b过程,压力由最大值减小为0,根据牛顿
方向向上,根据牛顿第二定律得a的加速度为山,-台=g,
第三定律可知,演员所受支持力由最大值减小为0,先大于重力
后小于重力,根据牛顿第二定律可加,加速度方向先向上后向
方向向上,故AB错误:
下,加缝度大小先减小后增大,则演员在到b过程先处于超重
CD.对物体b受力分析,受到重力、细线拉力,剪斯细绳后,重力
状态,后处于类重状态,故A正确:
不变,细绳的拉力减为零,故物体b受到的力的合力为F合'=mg,方
B根据图像可知,演员脱离骗床在空中运动的时间为
_F合一g,方向
1=2.8s-1.2s=1.6s
向向下,根据牛顿第二定律得6的加建度为a?一m
根据竖直上抛运动的对称性可知,演员肌离蹦床向上运动的时
向下,明显a1=ag
间为0.8“,利用逆向思维,根据速度公式有
则物体的加递度与物体b的加递度大小相等,故C错误,D正
=g·=8m/s
确.故选D.
演员在到D过程,先向上微加速度减小的变加速直线运动,后
3,选B物块水平沿中线微匀减速直线运动,测口=工=十”
2·由
向上做加速度减小的变减速直线运动,当加速度为0时,速度达
到最大值,即到b之间的某一时刻,演员的速度最大,最大速度
题意知x一1m,1一1s,>0,代入数据有h<2m/s,故A错误,
大于8m/s,故B错误;
B正确:对物块微受力分析,由牛顿第二定律有口=一g,又
2-6=2ax,整理有6十2a.r>0,联立可得4<0.2,故C,D
C,从a时刻到b时刻,根据动能定理
错误
wk-w。=子m咳=专×40×83J=1280J
4.选BDAB.竖直向上加速时,根据牛頓第二定
可知从4时刻到时副,赠床的弹性势能转化为演员增加的重力
律有
0.26
势能与动德,故从a时刻到b时刻,骗床对演员做的功大于1280J,
F-mg-0.2mg=ma
故C错误:
减速时有mg十0.2mg=a2
D.从a时刻到b时刻,根据动量定理有
解得a1ta2=2t3
I合=△p=m路-0=320N·s
根据时=2a知位移之比为32,故B正确,A错误:
故D正确.故选AD.
CD.水平加速时,升力的坚直分力平街重力,水平分力加速,受力
10.解析:(1)探测器匀加速下落过程中,由牛顿第二定律得
如图,易知F斜右上,因整直分力等于G,故升力大于G,故C错
mg女一f=a:,其中f=0.2mg火
误,D正确
解得a1=3.2m/5
故进BD.
深测器58末的逸度为u=a14=16m/s
5.选ABA.1■0.4s时,重心加速上升,加速度向上,处于超重状
全程的平均速度大小为口一乞
=8m/s
态,A正确
B=0,5时,他的加造度约为a=3X10m/?-0.3m.
(2)採测器加速下落过程中,由h=2a1日
B正确:
代入数据得h1=40m
C.1=1.18时,图线斜率为零,加速度为零,他受到单杠的作用力
则减逸下落过程中通过的位移为h2=H一h1=60m
等于重力,大小为550N,C错误:
32
D.1=1.5s时,重心减速上升,加递度向下,处于失重状态,D错
减速下落过程中的加速度大小:一方。一污m/保,
误.故选AB.
(3)设探测器减速下落过程中发动机产生的推力大小为F,
6.选BDAB.台秤示数变小,说明该同学处于失重袂态,有向下的
有F+f一g发=a2
加速度,说明电梯从静止开始向下加速运动,A项错误,B项
代入数据解得F=2.67×10N.
正确:
答案:18m/(2器mg82.67×10N
C,设电梯对该同学的支持力为F,根搭题意可知F=480N,
根据牛领第三定律,该同学对台秤的压力大小为480N,C项
提分集训(十五)》
错误:
L选CAB,由运动学公式r=w1什受ad整理可得
D.根据牛顿第二定律mg一F=ma,解得a=2m/s2,D项正确.
故选BD.
青=%}+号由圈乙可知受=2m/g6==2m/:解符
1
7,选AC根搭牛頓第二定律,飞权离开电碰弹射区后有F程一方mg
a一4m/s所以物块在斜面上微初逸度为2m/s的匀加速直线
=mag,解得a2=4.0m/s”,由v-听=2a2(1-l1),解得飞机在
运动,AB错误:
电磁弹射区的末速度-20√2m/s.由行=2a11,解得飞机在
C由牛频第二定球得mgs血0-=m,部样n=得C正
电磁弹射区运动的加速度仙一5m/2,报据牛顿第二定律有
确:
F幸十F拉一写mg=m1·代入数据解得F幸=2×10N,故B错
D.第2s末的速度为=十4t=10m/s,
误,A,C正确:根据P=Fv可知电磁弹射器在弹射过程中的功率
那么前2s内的羊均连度为=”=6m/s,D错误.:故选心
不断增加,故D错误,
2,述BA.4一1图像的面积表示速度变化,电稀在10s末的速率
8.选ACA.根据图2可知,人的重力为600N,升高0.5m过程
为0到105图像的面积,由图像可得,此时图像的面积并非最
中,有W=ngh=600×0.5J=300J
大,第11s末图像面积有最大值,故电梯在115未的速度达到最
人做功的过程人的重心升高的距离大于0.5m,所以人做功大于
大,故A错误:
300J,故A正璃:
B.电梯在1一10s内做匀加速直线运动,而1s末的速度为
B.2一3过程中人受到的支持力竖直向上,但支持力的作用点没
有发生位移,所以支持力对人不做功,故B错误:
=号×1.0×1m/s=0.5m/s
613
10s末的速度为
$$v _ { 2 } = \frac { 1 } { 2 } \times \left( 9 + 1 0 \right) \times 1 m / s = 9 . 5 m / s$$
在减小,则滑块P减速的加速度减小,滑块
Q
的加速度增大,做
加速度增大的减速运动,故P加运度大小的最大值
所以电梯在
1∼10s
,时间内上升的高度为
$$x = \frac { v _ { 2 } ^ { 2 } - v _ { 1 } ^ { 2 } } { 2 a } = \frac { 9 . 5 ^ { 2 } - 0 . 5 ^ { 2 } } { 2 \times 1 . 0 } m = 4 5 m$$
$$| \frac { - k x - m g } { m } | = 2 p g B . Q$$
=2μg,Q加速度大小最大值为弹簧恢复原长时,
m
有一
,解得
$$a _ { O m } = - m g$$
,故滑块Q加速度大小最大值
故B正确;
为
\mug,A
正确,B错误;由于弹簧恢复原长前滑块P的加速度一
C.
C.电梯在11s到30s内向上做匀速运动,其速度大小为
直大于Q的加速度,所以撒去拉力后P的速度一直小于同一时
$$v _ { 3 } = \frac { 1 } { 2 } \times \left( 1 1 + 9 \right) \times 1 m / s = 1 0 m / s$$
刻Q的速度,所以P的位移大小一定小于Q的位移大小,
错
误,D正确.
故
C
错误;
9.解析:(1)对物体C受力分析,有
$$k \triangle x = m _ { 3 } g$$
D.电梯减速上升过程中,拉力最小,最小拉力在31s到40s之
解得
△x=0.1m
间,其加速度大小为
$$1 m / s ^ { 2 } ,$$
,方向竖直向下,根据牛顿第二定排
(2)对物体B、C整体分析可得
$$T = \left( m _ { 2 } + m _ { 3 } \right) g$$
得
$$m g - F _ { \min } = m a$$
解得T=45N
解得
$$F _ { \min } = 2 . 7 \times { 1 0 ^ { 3 } } N$$
对物体A受力分析, 由平衡条件可得f=T cos
故D错误,故选
B.
F=mg-Ts in
$$F _ { N } = m _ { 1 } g - T \sin \theta$$
3.选D A.当滑块住移为x时,弹簧弹力的减小量为
$$\triangle { F _ { } } = k x$$
$$f \le { F _ { N } }$$
根据图像可知,拉力F的增加量为
△F=k'x,
因
k=k'
解得物体
A
与地面间的最小动摩擦因致为
_{1}=0.5
故弹簧弹力的减小量等于拉力
F
的增加量,即滑块所受合力不
(3)对物体
,细绳拉力消失,地面支持力突变,合力
$$F _ { 1 }$$
仍为零,
变,因此滑块做匀加速直线运动,A错误;
加速度为
$$a _ { A } = 0$$
B.若滑块运动
cm时与弹簧分开,则滑动摩擦力大小为
$$F _ { 1 } = k x$$
对物体
B.
,细绳拉力消失,弹簧弹力不变,有
$$m _ { 2 } g + m _ { 3 } g = m _ { 2 } a _ { 1 }$$
解得
\mu=0.2,B
错误;
解得
$$a _ { B } = 1 8 m / s ^ { 2 }$$
C.根据图像可知
x=0
时,拉力
F=2N,
根据牛领第二定律有F
对物体
C.
,弹簧弹力不变,合力
$$F _ { 3 }$$
仍为零,加速度
$$a _ { c } = 0$$
=ma,
,解得
$$a = 1 m / s ^ { 2 } , C$$
错误;
答案
:(1)△x=0.1m
$$\left( 2 \right) p = 0 . 5 \left( 3 \right) a _ { A } = 0 , a _ { B } = 1 8 m / s ^ { 2 } ,$$
$$a _ { c } = 0$$
D.根据
$$x = \frac { 1 } { 2 } a t ^ { 2 } ,$$
,可得
t=0.2s,D
正确,故选
D.
10.选D小滑块匀速运动时,有
F=3pmg,
,所以
$$\mu _ { 甲 } = \frac { F } { 3 m g } , A$$
A错误;
4.选C 对两物块整体受力分析,有
F=2ma,
,对后面的物块,有
$$F _ { 1 }$$
=ma,联立得
$$F = 2 F _ { T } ,$$
而细线能承受的最大拉力
$$F _ { T } m _ { x } = 2 N ,$$
小滑块匀速运动时加速度为零,后边5根轻杆上的弹力均为零,
故F的最大值为
$$F _ { m a } = 4 N ,$$
,故C正确,
但2、3间,1、2间轻杆上弹力不为零,B错误;第2个小滑块完全
m
5.选C A.启动时车厢对乘客在竖直方向有向上的支持力,水平
进入到第3个小滑块进入粗糙地带之前,由牛顿第二定律得
F
方向有沿动车运动方向的摩擦力,两个力的合力方向斜向上方,
$$- 2 p m g = 8 m a _ { 2 } , 则 a _ { 2 } = \frac { F } { 2 4 m } , C$$
错误;第1个小滑块完全进入粗
故A错误;
B.对列车整体,根据牛顿第二定律
4F-8kmg=8ma,
糙地带到第
2
个小滑块进入粗糙地带之前,由牛领第二定律得
$$F - m m g = 8 m a _ { 1 } ,$$
取
小滑块为一系统,由牛桶第二定律得
解得列车的加速度大小为a
$$a = \frac { F - 2 k m g } { 2 m } ,$$
,故B错误;
B
$$F _ { } = 3 m a _ { 1 } ,$$
,联立解得F
$$F _ { } = \frac { F } { 4 } , D$$
正确.
C.
.对第
1.2
节车厢整体,根据牛顿第二定律
$$F _ { 1 2 } + F - 2 k m g = 2 m a ,$$
,解得
$$F _ { 2 2 } = 0 .$$
提分集训(十六)
根据牛顿第三定律,第2节车厢对第3节车厢的作用力大小为
1.选BC A.物体从A端向右运动到B端先受到向右的滑动摩擦
零,故C正确;
力做匀加速直线运动,与传送带达到相同的速度后做匀速直线
D.对第
节车厢整体,根据牛損第二定律
$$F _ { 2 1 } - k m g = m a$$
运动,不受摩擦力,故A错误;
B.
由
\mumg=ma
得,物体加速时的加速度大小
$$a = p g = 2 m / s ^ { 2 }$$
解得第2节车厢对第1节车厢的作用力大小为F
$$F _ { 2 1 } = \frac { F } { 2 } ,$$
故B正确;
误,故选
C.
CD.
物体加速运动的时间,
$$t _ { 0 } = \frac { v } { a } = \frac { v } { v + g } = 2$$
6.选B 若支持力恰好为零,对小球受
力分析,受到重力、绳子拉力,如图,
物体在传送带上加速运动的距离
$$x _ { 0 } = \frac { 1 } { 2 } a t _ { 0 } ^ { 2 } = 4 m$$
小球向左加速,加速度向左,合力水平
T
向左,根据牛顿第二定律,有
Tcosθ=
物体随传送带做匀速直线运动的时间
$$t _ { 1 } = \frac { x - x _ { 1 } } { v } = 1 . 5 s$$
ma,Tsinθ=mg,
,解得
$$a = \frac { k } { \tan \theta } = \frac { 4 g } { 3 }$$
总时间为3.5s,故C正确,D错误,故选
BC.
$$= \frac { 4 0 } { 3 } m / s ^ { 2 } \approx 1 3 . 3 m / s ^ { 2 } .$$
2.选AD A.由
v-t
图像可知,小行李箱的初速度
$$v _ { 0 } = 8 m / s ,$$
送带转动的速度
v=4m/s,
,小行李箱开始做匀减速直线运动,后
D.
由以上分析可知,当
$$a > 1 3 . 3 m / s ^ { 2 }$$
时,小球受
$$m g 、 F _ { T }$$
两个力
与传送带一起匀速运动,由v一
图像可
$$a = \frac { \triangle v } { \triangle t } = 4 m / s ^ { 2 } ,$$
作用,当
$$a < 1 3 . 3 m / s ^ { 2 }$$
时,小球受
$$m g 、 F _ { T } 、 F _ { N } \geq$$
个力作用,故D
错误;
受力分析可
,解得
_{k}=0.4
,故
A
正确;
AB.
若
$$a = 1 4 m / s ^ { 2 } > 1 3 . 3 m / s ^ { 2 } ,$$
小球受
$$m g 、 F _ { T }$$
两个力作用,故
A错误,B正确;
B.
由
v-t
图像,小行李箱在前
2
s内运动的距离为
C.若
$$a = 1 3 m / s ^ { 2 } < 1 3 . 3 m / s ^ { 2 } ,$$
小球受
$$m g 、 F _ { T } 、 F _ { N }$$
三个力作用,
$$s = \frac { 1 } { 2 } \times \left( 4 + 8 \right) \times 1 m + 4 \times 1 m = 1 0 m ,$$
故C错误,故选
B.
所以小行李箱在前
2
s内运动的平均速度为
5m/s,
故B错误;
7.选D设P点与竖直杆的距离为
,则
$$P Q = \frac { l } { \cos \theta } .$$
对物块,根据
C.AB
两点间距离为
$$s = \frac { 1 } { 2 } \times \left( 4 + 8 \right) \times 1 m + 4 \times 2 m = 1 4 m ,$$
,故
牛频第二定律,有
mgsinθ=ma,
解得
a=gsinθ,则x
$$x = \frac { 1 } { 2 } a t ^ { 2 } ,$$
C错误;
$$\frac { 1 } { \cos \theta } = \frac { 1 } { 2 } g \sin \theta \cdot { t ^ { 2 } } ,$$
$$t = \sqrt { \frac { 4 l } { g \sin 2 \theta } } , 求 2 \theta = 9 0 ^ { \circ } ,$$
$$\theta = 4 5 ^ { \circ }$$
时
,
D.小行李箱留在传送带上摩擦痕述长为
$$\triangle s = \frac { 1 } { 2 } \times \left( 4 + 8 \right) \times 1 m$$
-4×1m=2m,
故
D
正确,故选
AD.
t最小,由题知0从
$$3 0 ^ { \circ }$$
增大到
$$6 0 ^ { \circ } ,$$
则物块的下滑时间先减小后增
3.选AC A.由于
$$m g \sin 3 7 ^ { \circ } > \mu m g \cos 3 7 ^ { \circ } ,$$
大,选项D正确,
所以在整个过程中,小物块一直做加速直线运动,故A正确;
8.选AD 设两滑块的质量均为
m,
撒去拉力前,两滑块均做匀速
B.当小物块的速度小于传送带的速度时,小物块的加速度大小
直线运动,则拉力大小为
F=2mg,
对Q受力分析可知,弹簧的
为
$$a _ { 1 } = \frac { m g \sin 3 7 ^ { \circ } + g \tan \beta \cos 3 7 ^ { \circ } } { m } = 8 m / s ^ { 2 } ,$$
弹力为
kx=pmg;
以向右为正方向,去拉力后,由牛频第二定
m
律对滑块P有
$$- k x ^ { 2 } - m m g = m a p ,$$
,对滑块
Q
有
$$k x ^ { ' } - m m g =$$
ma,从撒去拉力到弹簧第一次恢复原长过程中,弹簧弹力一直
这个过程用时
$$t _ { 1 } = \frac { v _ { 0 } } { a _ { 1 } } = 0 . 5 s$$
614