2027届高考物理一轮复习专项训练：牛顿第二定律的应用 —板块模型

**基本信息** 以牛顿第二定律为核心，通过14道题系统覆盖板块模型的水平/斜面、恒力/变力情境，提炼整体隔离法、临界条件分析等方法，构建“受力-运动-相对关系”逻辑链条，培养科学思维与运动和相互作用观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础判断|单选1-2|整体隔离法、摩擦力类型判断|牛二定律→静/滑动摩擦力→运动状态分析| |综合分析|多选3-12|临界条件（相对滑动）、图像面积法|变力/图像→加速度计算→相对运动判断| |计算应用|解答13-14|相对位移公式、多过程方程|受力分析→运动学公式→临界位移求解|

高三一轮复习牛二—板块模型 一、单选题 1．如图所示，一长轻质木板置于光滑水平地面上，木板上放质量分别为和的A、B两物块，A、B与木板之间的动摩擦因数均为，水平恒力作用在物块上。取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（　　） A．若，则物块、木板相对地面都静止不动 B．若，则与轻质长木板将发生相对滑动 C．若，则物块所受摩擦力大小为 D．若，则物块的加速度大小为 2．如图甲，两物体A、B叠放在光滑水平面上，对物体B施加一水平力，力随时间变化图像如图乙所示。两物体在力作用下由静止开始运动，且始终相对静止。下列说法正确的是（    ） A． 时刻，两物体之间的摩擦力最大 B．时刻，两物体的速度方向开始改变 C．时刻，两物体回到初始位置 D．物体A所受摩擦力与力的方向始终相同 二、多选题 3．如图所示，A、B两物块分别置于光滑水平面上足够长的轻质泡沫板的左、右两端。其中物块A质量，与泡沫板间的动摩擦因数；物块B质量，与泡沫板间的动摩擦因数。时刻分别对A、B施加水平向左、水平向右的拉力，两拉力随时间均满足，重力加速度g取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，在拉力不断变化的过程中，下列说法正确的是（　　） A．物块A与泡沫板之间始终不会发生相对滑动 B．物块B与泡沫板之间的摩擦力最大为 C．时，物块B与泡沫板之间刚要发生相对滑动 D．时，物块A的速度大小为 4．如图甲所示，光滑水平地面上有一质量的木板B，质量的木块A（视为质点）叠放在B右端。一水平向右的力作用在B上，使B由静止开始运动，时撤去外力，此后二者继续运动直至共速，A始终未滑离B。已知最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，A、B前6s内加速度随时间的变化关系图像分别如图乙、丙所示，下列说法中正确的是（　　） A． s时，B的速度大小为6m/s B．A的最大速度为18m/s C．3s-6s内拉力做的功为450J D．木板至少长9m 5．如图（a）所示，水平地面上有一足够长的、质量为1kg的木板，木板上放有一可视为质点、质量为1kg的物块。给木板一水平向右的初速度，同时也给物块一水平向左的初速度，物块恰好未滑离木板，整个运动过程中，木板的速度随时间变化关系如图（b）所示，重力加速度取，则下列说法正确的是（　　） A．物块与木板之间的动摩擦因数为0.6 B．木板与地面之间的动摩擦因数为0.4 C．物块的初速度大小为 D．木板的长度为5m 6．如图所示，木板B上表面的上部分光滑，下部分粗糙，静止在倾角的斜面上。与木板质量相等的可视为质点的滑块A，以的初速度沿斜面方向滑上木板B上端，在滑至木板B下端时恰好与木板B共速，此时木板B下端到斜面底端的距离为，且最终木板B下端刚好达到斜面底端时停止运动。已知木板B与斜面间的动摩擦因数，滑块A与木板B上表面粗糙部分间的动摩擦因数，木板B上表面粗糙部分长，重力加速度，，。下列说法正确的是（　　） A．滑块A滑至木板B下端时与木板共速的速度大小为 B．滑块在木板B粗糙部分滑动时木板B的加速度大小为 C．木板B上表面光滑部分的长度为2m D．滑块A相对木板B滑动的时间大于1.5s 7．如图甲所示，长度可调节、质量始终为的长木板静止在光滑的水平地面上，长木板右端放置一个质量为的小物块（视为质点）。某时刻给长木板一个水平向右的初速度（未知），调节长木板的长度，小物块在长木板上的运动时间为，作出图像如图乙所示。已知小物块与长木板间的动摩擦因数，重力加速度大小取。下列说法正确的是（　　） A． B． C．小物块刚好未滑离长木板时对应的 D．小物块刚好未滑离长木板时，长木板的长度为3m 8．如图甲所示，质量为的木板静止在光滑水平面上，质量为的物块以初速度滑上木板的左端，物块与木板之间的动摩擦因数为，在物块滑上木板的同时，给木板施加一个水平向右的恒力，物块在木板上相对于木板滑动的路程为。给木板施加不同大小的恒力，得到的关系如图乙所示，其中与横轴平行。将物块视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。则下列说法正确的是（     ） A．木板长度为 B．若恒力，物块滑出木板时的速度为 C．当外力时，物块恰好不能从木板右端滑出 D．图中点对应的恒力的值为 9．如图所示，一倾角的固定光滑斜面体上，放置有质量为的长木板，木板上叠放着质量为的小物块。已知木板与物块间的动摩擦因数，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始时，两物体在外力作用下静止在斜面上。现撤去外力，同时对长木板施加一个沿斜面向上的恒力（），重力加速度大小取。下列关于木板与物块间的摩擦力的说法，正确的是（    ） A．若木板与物块保持相对静止，越大，则越大 B．物块受到的摩擦力一定沿斜面向上 C．当时， D．当时， 10．如图所示，长度、质量的木板静止在光滑的水平面上，时刻有一质量为的物块（可视为质点）从木板的最左端以的初速度冲上木板，物块与木板间的动摩擦因数。为使物块不从木板上掉下，在时对木板施加一个水平向右的恒力，并且作用一段时间后撤去，重力加速度取，则的作用时间有可能是（    ） A． B． C． D． 11．如图甲所示，质量的小物块A静置于质量的足够长的木板B的左端．时，A受到水平向右的外力作用，随时间的变化关系如图乙所示，A与B间摩擦力大小随时间的变化关系如图丙所示，重力加速度取，接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（　　） A．A与B间的动摩擦因数为 B．B与地面间的动摩擦因数为 C．B的最大速度为 D． 12．如图所示长为L质量为M=2 m的长木板B放置在质量不计的薄板（带光滑的轻滑轮）上，质量为m可看成质点的小物块A置于木板的左端，A和B通过轻绳相连（轻绳水平），A和B间的动摩擦因数为μ=0.2，重力加速度为g，不考虑其他任何摩擦，在薄板上施加一个水平向右的力F，下列说法正确的是（　　） A．为使AB间不产生相对滑动，拉力F的最大值为0.4 mg B．若F=2 mg，当小物块A滑离长木板B时，小物块A的速度为 C．若F=2 mg，当小物块A滑离长木板B时，薄板移动了3.5 L D．如果将B固定在薄板上，细绳拉力T随着F的增大而增大 13．质量为kg的木板B静置于光滑水平面上，质量为kg的木块A静置于B的左端。已知A、B间的动摩擦因数，取。 (1)如图甲所示，现给A一水平向右的初速度，A在相对于B运动的过程中恰好没有从B上滑落。 ①求A刚获得初速度时，的加速度大小； ②求B的长度。 (2) 如图乙所示，在B获得水平向左的速度的同时，对A施加水平向左的恒力，求A从开始运动到从B上滑下来所用的总时间（结果可以用根号表示）。 14．如图所示，倾角为θ=37°、长为L=1.38m的固定斜面上放置有一质量为M=2kg的薄木板，木板下方与斜面底端对齐。质量为m=1kg的小滑块放置在木板上，且位于斜面正中间。已知滑块与木板间的动摩擦因数为滑块、木板与斜面间的动摩擦因数均为重力加速度g取10 m/s²， sin 37°=0.6。现用力沿斜面向上匀加速拉动木板。 (1)若在滑块到达斜面顶端前木板被拉出，求木板的加速度大小； (2)若滑块脱离木板后能运动到平台上，求最大的拉力大小。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《高三一轮复习牛二—板块模型》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D BD ABD AD AD BD AC ABD ABC 题号 11 12 答案 AC BC 1．D 【详解】A．A与木板间的最大静摩擦力 当，则木板与AB保持相对静止，整体在外力F作用下匀加速运动，故A错误； B．若，则A与长木板仍保持相对静止，故B错误； C．若，A在木板上滑动，B和木板整体受到的摩擦力为滑动摩擦力2N，轻木板质量不计，所以B的加速度 对B受力分析，则摩擦力为，故C错误； D．，B和木板整体受到的摩擦力为滑动摩擦力2N，轻质木板质量不计，所以B的加速度仍为，故D正确。 故选D。 2．D 【详解】A．以整体为研究对象，根据牛顿第二定律 研究A物体，根据牛顿第二定律 可得 ​时刻，所以，摩擦力最小，A错误； B．​时间内，为正，加速度沿正方向，物体一直做加速运动，速度沿正方向 ​时刻反向，加速度反向，物体开始沿正方向做减速运动，速度方向不变，B错误； C．​内，物体速度方向始终为正（正向加速，​正向减速，时刻速度减为0），位移一直增大，时刻位移最大，没有回到初始位置，C错误； D．由A项的推导可知 ，摩擦力始终与同方向，D正确。 故选 D。 3．BD 【详解】A．A与泡沫板间的最大静摩擦力 B与泡沫板间的最大静摩擦力 随着F的增大，A与泡沫板间先达到最大静摩擦力，之后发生相对滑动，A、B与泡沫板间的摩擦力最大均为 故A错误，B正确； C．B的摩擦力最大为 永远不会达到最大静摩擦力，不会发生相对滑动，故C错误。 D．加速度为0，速度为0；时，对A有 代入得 可作a-t图像 速度为a-t图像的面积，即 故D正确。 故选BD。 4．ABD 【详解】A．根据 解得 可知，图像与时间轴所围几何图形的面积表示速度变化量，由于初速度为0，则该面积也能够间接表示速度，则s时，B的速度大小为，故A正确； B．撤去外力后，B将做减速运动，则6s时，B的速度达到最大值，结合上述有 A在6s时时的速度 3s至6s内，A相对于B向左运动，则有 撤去外力后，A继续以向右做匀加速直线运动，B向右做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律有 解得 令经历时间t，A、B达到相等速度，之后两者保持相对静止向右做匀速直线运动，即该速度为A的最大速度，则有 解得， 即A的最大速度为18m/s，故B正确； C．3s-6s内B的位移 该时间内对B进行分析，根据牛顿第二定律有 解得 则3s-6s内拉力做的功为，故C错误； D．结合上述，0到3s内A、B保持相对静止，3s到6s内A相对于B向左运动，6s到7s内A继续相对于B向左运动，7s后保持相对静止向右做匀速直线运动，在3s到6s内结合上述，相对位移大小 6s到7s内相对位移大小 则木板至少长，故D正确。 故选ABD。 5．AD 【详解】AB．由图（b）可知，在内，木板的加速度大小为 设物块与木板之间的动摩擦因数为，木板与地面之间的动摩擦因数为，对木板受力分析有 在内，木板的加速度大小为 对木板受力分析可知，木板的加速度的大小为 联立可解得，故A正确，B错误； C．在内，物块的加速度大小为 所以物块的初速度大小为，有 解得，故C错误； D．在内，物块的位移大小为，方向向左； 木板的位移大小为，方向向右。 所以木板的长度为，故D正确。 故选AD。 6．AD 【详解】A．滑块A与木板B共速后，因，则两者相对静止一起下滑，加速度为 解得a=0.4m/s2，方向沿斜面向上 由逆向思维可知滑块A滑至木板B下端时与木板共速的速度大小为，A正确； BCD．滑块A在木板B光滑部分下滑时，A的加速度 对B因为，可知B静止； 当A滑上B粗糙部分时，A的加速度 B的加速度 设木板B光滑部分长度为x，A在B粗糙部分运动的时间为t2，则 由题意可知 解得，t2=1.25s，vA1=3m/s A在B光滑部分滑动的时间 则滑块A相对木板B滑动的时间 BC错误，D正确。 故选AD。 7．BD 【详解】AB．小物块在长木板上滑动时，小物块做匀加速运动，加速度大小 长木板做匀减速运动，加速度大小 设经过时间t小物块滑离长木板，此过程中长木板位移 小物块位移 相对位移即板长 整理得 由图乙可知，图像纵轴截距为6，则，图像斜率绝对值 即 解得 则 由 解得，故A错误B正确； C．小物块刚好未滑离长木板时，两者速度相等，经历时间 此时 即图中，故C错误； D．小物块刚好未滑离长木板时，长木板的长度，故D正确。 故选BD。 8．AC 【详解】A．当较小时，物块最终会滑出木板，相对滑动路程等于木板长度，因此不变，对应图乙段 得，故A正确； B．物块在滑动时的加速度大小恒为（向左，减速） 木板的加速度 时 设滑出时间为，相对位移 代入数据解得 物块速度，故B错误； C．物块恰好不滑出的临界条件：共速时相对位移刚好等于木板长度。共速时 代入， 得 相对位移 化简得 解得，即时物块恰好不滑出，故C正确； D．当后，物块和木板共速后，若要保持相对静止，整体最大加速度 由整体牛顿第二定律 当，共速后会继续发生相对滑动，物块最终从左端滑出，因此段的端点对应，故D错误。 故选AC。 【点睛】B选项也可从动量，能量角度解题。 9．ABD 【详解】AB．将木板与小物块看成一个整体，整体重力沿斜面向下的分力为 若木板与小物块保持相对静止，当时，整体有沿斜面向下的加速度，根据牛顿第二定律，对整体有 解得 对小物块分析，假设木板对小物块的静摩擦力沿斜面向上，则有 可得 可知假设正确，此时解得，可知越大，则越大； 当时，整体有沿斜面向上的加速度，根据牛顿第二定律，对整体有 因整体的加速度沿斜面向上，故木板对小物块的静摩擦力一定沿斜面向上，对小物块有 联立解得，可知越大，则越大； 综上分析，当木板与小物块保持相对静止时，越大，则越大，小物块受到的静摩擦力沿斜面向上； 若木板与小物块相对滑动，对小物块分析有 可知小物块受到的滑动摩擦力一定沿斜面向上，综上分析，物块受到的摩擦力一定沿斜面向上，故AB正确； C．因，故整体有沿斜面向下的加速度，根据牛顿第二定律，对整体有 解得 对小物块分析，假设木板对小物块的静摩擦力沿斜面向上，则有 解得，则木板相对小物块静止，静摩擦力大小为8N，故C错误； D．因，假设木板相对小物块静止，整体有沿斜面向上的加速度，根据牛顿第二定律，对整体有 解得 对小物块有 联立解得 说明木板与小物块之间发生了相对滑动，则小物块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为15N，故D正确。 故选ABD。 10．ABC 【详解】物块相对于木板向右滑动时，根据牛顿第二定律 解得 ，物块减速 木板受向右摩擦力，根据牛顿第二定律 解得 当木板速度超过物块，物块相对木板向左滑动时：摩擦力反向，物块受向右摩擦力，加速度大小仍为 ，物块加速； 作用下木板加速度 撤去后木板加速度 . 物块不从木板掉下的条件：全过程中物块相对于木板的位移满足 （初始物块在左端，位移为0，最大不超过）。 临界1：刚好不从右端掉下 令，即 ， 得第一次共速时 此时相对位移 ，刚好不从右端掉下 若，总相对位移会大于，物块从右端掉下，因此得 临界2：刚好不从左端掉下 ​（​是后继续作用的时间） 时，之后物块相对木板向左运动，计算到最终共速时总相对位移 不从左端掉下要求 解得，因此 最终的范围 ，故选 ABC。 11．AC 【详解】A．由图丙可知，时、间静摩擦力达到最大值 由 解得，故A正确； B．由图丙可知，时地面对的静摩擦力达到最大值 ，此时、刚要滑动，由 解得，故B错误； C．内、一起加速，时，时，拉力 根据牛顿第二定律 解得 平均加速度，时速度 内：加速度 解得 时 对A物体，根据牛顿第二定律 解得A加速度由增至，因为加速度随时间均匀变化，所以平均加速度大小为 时 后 A减速，且 解得A的加速度大小为 B加速，仍有 解得 设经共速，有 解得 B的最大速度，故C正确； D．根据图像可知，后两者间摩擦力小于最大静摩擦力，且两者共速后，由于地面与B间动摩擦因数小于A与B间动摩擦因数，所以一起减速，结合C选项分析可知，故D错误。 故选AC。 12．BC 【详解】A．设绳子张力为，薄板质量不计，因此滑轮受力满足 AB不发生相对滑动时，则两者加速度相同，即 对A受力分析，由牛顿第二定律有 对B受力分析，由牛顿第二定律有 联立解得 当达到最大静摩擦时，则，故A错误； B．当时，则 AB发生相对滑动， 对A有 解得 对B有 解得 A相对于B的相对加速度 滑离时相对位移 解得 则 A的速度，故B正确； C．绳子总长不变，可得加速度关系 则薄板加速度 薄板的位移，故C正确； D．B固定在薄板上时，当力比较小时，两者一起加速，对于物块，由摩擦力提供合外力，绳拉力为零，此过程，拉力增大，绳的拉力没有增大，故D错误。 故选BC。 13．(1)①2m/s2，1m/s2；②6m (2) 【详解】（1）①A刚获得初速度时，对A，根据牛顿第二定律得 解得 对B，根据牛顿第二定律得 解得 ②设经过时间t1时A、B达到共同速度，有 这段时间内，A、B的位移分别为， B的长度为 （2）A、B开始运动后，对A根据牛顿第二定律，得 设经过时间t2时A、B达到共同速度，则有 这段时间内，A、B的位移分别为， A相对于B滑行的距离 此后，A、B都做匀加速直线运动，对A根据牛顿第二定律，得 设从A、B共速到分离经历的时间为t3，这段时间内，， 解得 A从开始运动到从B上滑下来所用的总时间 14．(1) (2) 【详解】（1）设木板的加速度为a时，小滑块到达斜面顶端时木板恰好被拉出，对滑块由牛顿第二定律有 解得 根据匀变速直线运动规律，对滑块有 对木板有 联立解得 （2）设木板的加速度为a2时，滑块先以加速度a1加速，离开木板后以加速度a3减速，到达斜面顶端时速度恰好减为零，减速阶段对滑块由牛顿第二定律有 设滑块的加速时间为t1，减速时间为t2，最大速度为 vm，有 又 可得 由位移关系有 对木板由牛顿第二定律有     联立得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $