牛顿动力学模型(斜面模型、传送带模型、板块模型)板块 选择题专项强化练习 - 2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦牛顿动力学三大核心模型，通过分层递进的题型设计构建从单一到综合的知识逻辑链，强化运动与相互作用观念及模型建构能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |斜面模型|7题|涵盖粗糙/光滑、等时圆、等高/等底、外力作用、连接体及立体模型|从基础受力分析（正交分解）到特殊模型（等时圆）再到复杂系统（连接体），逐步深化牛顿第二定律应用| |传送带模型|6题|包含水平/倾斜、正转/倒转、连接体及可返回运动，结合v-t图像分析|围绕摩擦力方向突变与相对运动，构建“受力-运动-能量”分析框架，强化科学推理| |板块模型|5题|涉及光滑/粗糙水平面、有无外力及相对运动问题，结合v-t图像与能量计算|从单一板块到系统分析，突出隔离法与整体法的应用，培养复杂系统的模型建构能力|

2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 选择题专项强化练习 牛顿动力学模型(斜面模型、传送带模型、板块模型)板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题16　斜面模型 1.B　[对物块受力分析可知,沿垂直斜面方向根据平衡条件,可得斜面对物块的支持力为FN=mgcos θ,故A错误;斜面对物块的摩擦力大小为Ff=μFN=μmgcos θ,故B正确;因物块沿斜面加速下滑,根据牛顿第二定律得F合=mgsin θ-μmgcos θ=ma,可知mgsin θ>μmgcos θ,则斜面对物块的作用力为F==<=mg,故C、D错误。] 2.D　[设轨道AB与竖直方向的夹角为α,则物体在轨道AB上运动的加速度大小为a==gcos α,根据运动学公式可得xAB=2Rcos α=a,解得tAB==,设轨道CD与竖直方向的夹角为β,则物体在轨道CD上运动的加速度大小为a'==gcos β,根据运动学公式可得xCD=(2R+2r)cos β=a',解得tCD===2,则有tAB<tCD,故D正确,A、B、C错误。] 3.D　[题图乙中两滑梯有相等的底边,设为L,与地面的夹角设为α,则有=gsin α·t2,解得t=,当αA=30°,αB=60°时t1=t2;当2αA<2αB<90°时t1>t2;当90°<2αA<2αB时,t1<t2,故A、B错误;题图丙中两滑梯有相等的高度,设为h,与地面的夹角设为β,则有=gsin β·t2,解得t=,因β3>β4,所以t3<t4,故C错误,D正确。] 4.C　[设斜面倾角为θ,物块质量为m,物块与斜面间的动摩擦因数为μ。根据牛顿第二定律可知a=gsin θ-μgcos θ,且μ<tan θ,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则物块的加速度大小为a'=(sin θ-μcos θ)+gsin θ-μgcos θ>a,故C正确。] 5.BC　[对P、Q整体受力分析,根据牛顿第二定律有F-(m1+m2)gsin θ=(m1+m2)a,解得a=-gsin θ,故A错误;对Q受力分析,根据牛顿第二定律有F弹-m2gsin θ=m2a,解得F弹=,故B正确;根据F弹==,可知若只增大m2,两物块一起向上匀加速运动时,弹簧弹力变大,根据胡克定律,可知弹簧伸长量变大,故P、Q的间距变大,故C正确;根据F弹=,可知若只增大θ,两物块一起向上匀加速运动时,弹簧弹力不变,根据胡克定律,可知弹簧伸长量不变,故P、Q的间距不变,故D错误。] 6.AB　[对c球受力分析如图所示。则c球与a环以共同的加速度向下滑,对c球有a==gsin θ,其中θ为杆与水平方向的夹角,则a环以加速度gsin θ做匀加速直线运动,故A正确;对球d受力分析,其只受重力和竖直方向的拉力,因此球d的加速度为零,处于平衡状态,因为b和d相对静止,所以b的加速度也为零,可知b环受重力、支持力、拉力和摩擦力作用,故B正确,C错误;根据平衡条件,可得细线对c球的拉力FTc=mgcos θ,细线对d球的拉力FTd=mg,则细线对c、d球的拉力大小不相等,故D错误。] 7.A　[设两钢管与地面夹角为θ,砖块的质量为m,每一根钢管对砖块的支持力为FN,以砖块为研究对象,只在垂直于钢管平面内对其受力分析,如图所示,依题意有2FNcos α=mgcos θ,则有FN=,若仅将两钢管间距增大一些,由于支持力垂直于接触面,则α角保持不变,又θ不变,因此FN不变,即FN1=FN2,故B错误;设砖块与钢管间的动摩擦因数为μ,则单根钢管对砖块的摩擦力为Ff=μFN,由于FN不变,则下滑过程中钢管对砖块的摩擦力不变,即Ff1=Ff2,故C、D错误;根据牛顿第二定律有mgsin θ-2Ff=ma,解得a=gsin θ-,由于α、θ角不变,则下滑的加速度不变,即a1=a2,故A正确。] 小专题17　传送带模型中的动力学分析 1.D　[刚开始时,物体速度小于传送带速度,则物体相对传送带向后运动,A错误;匀速运动过程中,物体与传送带之间无相对运动趋势,则物体不受摩擦力作用,B错误;物体加速运动过程中,由动能定理可知,摩擦力对物体做正功,C错误;设物体与传送带间动摩擦因数为μ,物体相对传送带运动时,有a==μg,做匀加速运动时,物体速度小于传送带速度则一直加速,由v=at可知,传送带速度越大,物体加速运动的时间越长,D正确。] 2.AD　[鱼和虾在传送带上受重力、支持力和沿传送带向上的摩擦力,故传送带沿顺时针方向转动,A正确;鱼向上运动,有Mgsin θ<μ1Mgcos θ,摩擦力对鱼做正功,机械能增加;虾向下运动有mgsin θ>μ2mgcos θ,则μ1一定大于μ2,B错误,D正确;传送带沿顺时针方向转动,无论速度为多少,对虾的摩擦力大小和方向均不变,虾下滑的时间与传送带的速度无关,C错误。] 3.B　[0~t1时间内小物块向左做匀减速直线运动,t1时刻小物块向左速度减为零,此时离A处的距离达到最大,故A错误;t2时刻前小物块相对传送带向左运动,之后小物块相对传送带静止,所以t2时刻小物块相对传送带滑动的距离达到最大,故B正确;0~t2时间内小物块先向左减速,后向右加速,小物块受到大小不变、方向始终向右的摩擦力作用,故C错误;t2时刻小物块向右运动的速度增加到与传送带相等,之后小物块与传送带保持相对静止随水平传送带一起匀速运动,摩擦力为零,故D错误。] 4.AC　[传送带逆时针转动时,A受到传送带的摩擦力向左,因为μmAg=mBg,所以A相对地面静止,选项A正确;传送带顺时针转动,开始时A的加速度aA== m/s2,当A与传送带共速时向右的位移x1==4.8 m,所用时间t1==1.2 s,共速后与传送带一起匀速运动,所用时间t2== s=0.1 s,则A到达Q端所用时间t=t1+t2=1.3 s,选项B错误,C正确;传送带顺时针转动,A在传送带上的划痕长度为Δx=vt1-x1=4.8 m,选项D错误。] 5.C　[包裹放上传送带后瞬间,包裹相对传送带向上滑动,则所受摩擦力沿传送带向下,根据牛顿第二定律得μmgcos θ+mgsin θ=ma1,运动到与传送带共速时,根据牛顿第二定律得mgsin θ-μmgcos θ=ma2,其中a1=7.5 m/s2,a2=2.5 m/s2,联立解得μ=,sin θ=0.5,则θ=30°,故A、B错误;由=2a1x1,可得v1== m/s=6 m/s,则传送带运行的速度为6 m/s,故C正确;第二段匀加速过程有-=2a2(x2-x1),解得v2=7 m/s,可知包裹到B点时的速度为7 m/s,故D错误。] 6.C　[由v-t图像可知,物块速度减为零后反向向上运动,最终的速度大小为1 m/s,因此物块没从N点离开,物块最终与传送带共速,所以传送带的速度v=1 m/s,方向为顺时针方向,故A、D错误;由v-t图像的斜率表示加速度,可知物块沿传送带下滑时的加速度大小为a= m/s2=2.5 m/s2,根据牛顿第二定律可得μmgcos θ-mgsin θ=ma,解得物块与传送带之间的动摩擦因数为μ=,故C正确;物块沿传送带向下减速到速度为0所用时间为t1==1.6 s,物块沿传送带向下减速通过的位移大小为x1=t1=3.2 m,物块反向向上加速到与传送带共速所用时间为t2==0.4 s,物块反向向上加速通过的位移大小为x2=t2=0.2 m,则物块与传送带共速后继续向上匀速运动回到原处所用时间为t3==3 s,则物块从滑上传送带到回到原处所用时间为t=t1+t2+t3=5 s,故B错误。] 小专题18　板块模型中的动力学分析 1.BC　[根据题意只能求出物块与木板的相对位移,由于不知道物块最终停在哪里,则无法求出木板的长度,A错误;由v-t图像的斜率表示加速度,可得长木板的加速度为a木=,小物块的加速度大小为a物=,根据牛顿第二定律得μmg=Ma木,μmg=ma物,联立解得=,μ=,B、C正确;由于不知道木板的质量,则无法求出从t=0开始到t1时刻,木板获得的动能,D错误。] 2.BC　[当物块相对木板滑动了一段距离仍有相对运动时撤掉拉力,此时物块的速度小于木板的速度,两者之间存在滑动摩擦力,物块受到木板的滑动摩擦力方向向右,与其速度方向相同,则其向右做加速运动,而木板受到物块的滑动摩擦力方向向左,与其速度方向相反,则其向右做减速运动,当两者速度相等时一起向右做匀速直线运动,故B、C正确,A、D错误。] 3.B　[设物块的质量为m,木板的质量为M,物块减速和木板加速到共速的时间为t1,加速度大小分别为a1、a2,则有a1==2 m/s2,a2=,共速时有v0-a1t1=a2t1=v,此段时间内,木板的位移为x1=t1,两者共速后,因μ1>μ2,则一起减速到停止,设共同减速的加速度大小为a3,则有a3==0.5 m/s2,木板的位移为x2=,木板沿地面运动的距离恰好等于木板的长度,即L=x1+x2,最终物块恰好到达木板的右端,则物块相对木板的位移为板长,即L=t1-x1,联立各式解得t1=1 s,L=1.5 m,故B正确。] 4.AD　[根据题图乙可得P的加速度大小为a1= m/s2=5 m/s2,对P,由牛顿第二定律有μ1mg=ma1,解得μ1=0.5,故A正确;根据题图乙可得Q的加速度大小为a2= m/s2=5 m/s2,对Q,由牛顿第二定律有μ1mg+μ2(m+M)g=Ma2,解得μ2=0.25,故B错误;t=0.6 s时P、Q相对位移为Δx=xP-xQ= m-×0.6 m=3 m,当t=0.6 s时,vP=0,但vQ=2 m/s,方向向左,此时滑块P相对木板Q仍向右运动,则P、Q加速度不变,当P、Q共速时,有a1t=vQ-a2t,解得t=0.2 s,则共同速度为v共=a1t=1 m/s,则这一阶段滑块P向左运动的位移为xP'=t=0.1 m,木板Q向左运动的位移为xQ'=t=0.3 m,这一阶段两者的相对位移为Δx'=xQ'-xP'=0.2 m,则想要滑块P不从木板Q上掉落,木板Q的长度至少为L=Δx+Δx'=(3+0.2) m=3.2 m,故C错误,D正确。] 5.BCD　[由题图(c)可知,t1时物块与木板刚要一起开始滑动,此时以整体为研究对象有F1=μ1(m1+m2)g,A错误;由题图(c)可知,t2时物块与木板刚要发生相对滑动,以整体为研究对象,根据牛顿第二定律,有F2-μ1(m1+m2)g=(m1+m2)a,以木板为对象,根据牛顿第二定律,有μ2m2g-μ1(m1+m2)g=m1a>0,联立解得F2=(μ2-μ1)g,μ2>μ1,B、C正确;由题图(c)可知,0~t2这段时间物块与木板相对静止,所以有相同的加速度,D正确。] 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 选择题专项强化练习 牛顿动力学模型(斜面模型、传送带模型、板块模型)板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题16　斜面模型 (分值:42分) 1~7题,每小题6分,共42分。 1.(粗糙斜面模型)如图所示,质量为m的物块在倾角为θ的斜面上加速下滑,物块与斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。下列说法正确的是(　　) A.斜面对物块的支持力大小为mgsin θ B.斜面对物块的摩擦力大小为μmgcos θ C.斜面对物块作用力的大小为mg D.物块所受的合力大小为mgsin θ 2.(等时圆模型)如图所示,竖直平面内存在半径为R的大圆和半径为r的小圆,两个圆的公切线水平,有两条倾斜的光滑轨道,一条与大圆相交于A、B两点,A点为大圆的最高点,另一条轨道一端交于大圆的C点。另一端交于小圆的D点,且过大圆和小圆的公切点。现让一物体分别从两条轨道的顶端A、C由静止释放,分别滑到B点和D点(假设物体能够无障碍地穿过CD与圆的交叉点),物体在两条轨道上的运动时间分别为tAB、tCD,重力加速度为g,下列判断正确的是(　　) A.tAB=tCD B.tAB>tCD C.tAB= D.tCD=2 3.(等高和等底模型)如图甲所示,游乐场内有多种滑梯,其中两组滑梯的示意图分别如图乙、丙所示。图乙中,A、B两滑梯着地点相同,倾角不同;图丙中,C、D两滑梯起滑点相同,着地点不同。可视为质点的小朋友从A、B、C、D四个滑梯自由下滑的时间分别为t1、t2、t3、t4,不计摩擦阻力,下列关系一定正确的是(　　) A.t1>t2 B.t1=t2 C.t3>t4 D.t3<t4 4.(有外力F的斜面模型)如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则(　　) A.物块可能匀速下滑 B.物块仍以加速度a匀加速下滑 C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑 D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑 5.(光滑斜面上的连接体问题) (多选)如图,在倾角为θ的光滑斜面上,有两个物块P和Q,质量分别为m1和m2,用与斜面平行的轻质弹簧相连接,在沿斜面向上的恒力F作用下,两物块一起向上做匀加速直线运动,则(　　) A.两物块一起运动的加速度大小为a= B.弹簧的弹力大小为F弹=F C.若只增大m2,两物块一起向上匀加速运动时,它们的间距变大 D.若只增大θ,两物块一起向上匀加速运动时,它们的间距变大 6.(粗糙斜面与光滑斜面的比较) (多选)两倾斜的平行杆上分别套着a、b两相同圆环,两环上均用细线悬吊着相同的小球,如图所示。当它们都沿杆向下滑动,各自的环与小球保持相对静止时,a的悬线与杆垂直,b的悬线沿竖直方向,下列说法正确的是(　　) A.a环沿杆做匀加速直线运动 B.b环与杆有摩擦力 C.d球处于失重状态 D.细线对c、d球的拉力大小相等 7.(斜面下滑立体模型)如图(a),利用两根平行放置、粗细均匀的长直钢管将长方体砖块从高处运送到低处。图(b)为垂直于运动方向的截面图(砖块截面为正方形),砖块放在两钢管间,下滑过程加速度大小为a1,受单根钢管作用的弹力、摩擦力大小分别为FN1、Ff1。若仅将两钢管间距增大一些,砖块在下滑过程加速度大小为a2,受单根钢管作用的弹力、摩擦力大小分别为FN2、Ff2,则(　　) A.a1=a2 B.FN1<FN2 C.Ff1<Ff2 D.Ff1>Ff2 小专题17　传送带模型中的动力学分析 (分值:36分) 1~6题,每小题6分,共36分。 1.(水平正转传送带)水平传送带匀速运动,将一物体无初速度地放置在传送带上,最终物体随传送带一起匀速运动。下列说法正确的是(　　) A.刚开始物体相对传送带向前运动 B.物体匀速运动过程中,受到静摩擦力 C.物体加速运动过程中,摩擦力对物体做负功 D.传送带运动速度越大,物体加速运动的时间越长 2.(倾斜正转传送带)(多选)如图为一种鱼虾自动分离装置的示意图,鱼和虾均从一个靠近传送带的出料口掉落到转动的传送带上,鱼和虾就会自动分别向两端运动。下列说法正确的是(　　) A.传送带的转动方向是顺时针方向 B.鱼在传送带上运动时,内能增加,机械能减少 C.传送带速度越大,虾到达下端虾收集箱的用时越短 D.鱼和传送带间的动摩擦因数一定大于虾和传送带间的动摩擦因数 3.(水平倒转传送带)如图甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行。初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v-t图像(以地面为参考系)如图乙所示。已知v2>v1,则(　　) A.t2时刻,小物块离A处的距离达到最大 B.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大 C.0~t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左 D.0~t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 4.(水平传送带的连接体问题)(多选)如图,煤块A用不可伸长的轻质细线绕过轻质光滑的定滑轮C与物块B相连,A放置在速度大小为8 m/s的水平传送带上,A、C间细线与传送带平行。已知A质量为2 kg,与传送带间动摩擦因数为0.5,B质量为1 kg,传送带长5.6 m,重力加速度取10 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当A在传送带P端由静止释放时,若(　　) A.传送带逆时针转动,A相对地面静止 B.传送带顺时针转动,A以10 m/s2的加速度向右做匀加速直线运动 C.传送带顺时针转动,A用时1.3 s到达Q端 D.传送带顺时针转动,A在传送带上的划痕长度为4 m 5.(倾斜传送带问题)如图甲所示,倾角为θ的传送带以恒定速率逆时针运行,现将一包裹轻轻放在最上端的A点,包裹从A点运动到最下端B点的过程中,加速度a随位移x的变化图像如图乙所示(重力加速度g取10 m/s2),则下列说法正确的是(　　) A.传送带与水平面的夹角为37° B.包裹与传送带间的动摩擦因数为0.4 C.传送带运行的速度大小为6 m/s D.包裹到B点时的速度为8 m/s 6.(倾斜传送带上可返回运动模型)如图甲所示,MN是一段倾角为θ=30°的传送带,一个可以看作质点、质量为m=1 kg的物块,以沿传动带向下的速度v0=4 m/s从M点开始沿传送带运动。物块运动过程的部分v-t图像如图乙所示,g=10 m/s2,则(　　) A.物块最终从传送带N点离开 B.物块将在4.8 s时回到原处 C.物块与传送带之间的动摩擦因数为 D.传送带的速度v=1 m/s,方向为逆时针方向 小专题18　板块模型中的动力学分析 (分值:30分) 1~5题,每小题6分,共30分。 1.(光滑水平面上的无外力板块模型)(多选)如图(a),一长木板静止于光滑水平桌面上,t=0时,小物块以速度v0滑到长木板上,图(b)为物块与木板运动的v-t图像,图中t1、v0、v1均已知。重力加速度大小为g。由此可求得(　　) A.木板的长度 B.物块与木板的质量之比 C.物块与木板之间的动摩擦因数 D.从t=0开始到t1时刻,木板获得的动能 2.(光滑水平面上的有外力板块模型)(多选)如图所示,一足够长的木板静止在光滑水平面上,一物块静止在木板上,木板和物块间有摩擦。现用水平外力向右拉木板,当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时,撤掉拉力,此后木板和物块相对于水平面的运动情况为(　　) A.物块先向左运动,再向右运动 B.物块向右运动,速度逐渐增大,直到做匀速运动 C.木板向右运动,速度逐渐变小,直到做匀速运动 D.木板和物块的速度都逐渐变小,直到为零 3.(粗糙水平面上的无外力板块模型) 如图所示,在足够大的水平地面上静置一木板,可视为质点的物块以v0=3 m/s的速度滑上木板,最终物块恰好到达木板的右端,木板沿地面运动的距离恰好等于木板的长度。已知物块与木板间的动摩擦因数μ1=0.2,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.05,重力加速度大小g=10 m/s2,则木板的长度为(　　) A.1.0 m B.1.5 m C.2.0 m D.2.5 m 4.(粗糙水平面上的无外力板块模型)(多选)如图甲,质量m=1 kg的小滑块P(可视为质点),以v1=3 m/s的速度从木板左端向右滑上木板Q,此时木板Q速度大小为v2=5 m/s,方向水平向左,从该时刻开始0.6 s内两物体的v-t图像如图乙所示。已知木板Q的质量M=3 kg,重力加速度g取10 m/s2。则(　　) A.P、Q间的动摩擦因数为μ1=0.5 B.Q与地面间的动摩擦因数为μ2=0.5 C.如果想要滑块P不从木板Q上掉落,木板Q至少长度为L=3 m D.如果想要滑块P不从木板Q上掉落,木板Q至少长度为L=3.2 m 5.(粗糙水平面上的有外力板块模型)(多选)水平地面上有一质量为m1的长木板,木板的左端上有一质量为m2的物块,如图(a)所示。用水平向右的拉力F作用在物块上,F随时间t的变化关系如图(b)所示,其中F1、F2分别为t1、t2时刻F的大小。木板的加速度a1随时间t的变化关系如图(c)所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为μ1,物块与木板间的动摩擦因数为μ2,假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等,重力加速度大小为g。则(　　) A.F1=μ1m1g B.F2=(μ2-μ1)g C.μ2>μ1 D.在0~t2时间段物块与木板加速度相等 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $