2027届高三物理一轮复习-限时练05：牛顿运动定律的理解应用

**基本信息** 牛顿运动定律的基本应用专项训练，立足一轮复习，以概念辨析为基础，通过受力分析、运动图像、连接体等题型构建“概念-推理-应用”的方法体系，强化科学思维与物理观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |概念辨析|1题|牛顿定律核心概念辨析|惯性、作用力与反作用力等概念生成| |运动图像分析|1题|v-t图像与运动状态、超重失重关联|加速度方向与受力关系推导| |连接体问题|3题|整体法与隔离法|系统内力与外力分析| |实验探究|1题|逐差法求加速度|实验原理与误差分析| |综合计算|2题|受力分析与牛顿第二定律综合应用|多过程运动与力的关系|

2027届物理限时练（05）：牛顿运动定律的基本应用 （满分：100分 时间：40分钟） 姓名：__________ 班级：____________学号：_____________ 一、单选题（每小题6分，共42分） 1．关于牛顿运动定律，下列说法中正确的是（     ） A．加速度方向和合力方向可以互相垂直 B．在公式中，的数值取决于的单位的选取 C．物体惯性的大小由加速度唯一决定，与力和速度都无关 D．以卵击石，鸡蛋碎了，石块完好无损，说明石块对鸡蛋的力大于鸡蛋对石块的力 2．某工地上一塔吊通过一钢丝绳竖直向上提升一重物，若重物运动过程的速度—时间关系图像如图所示，则下列分析正确的是(　 　) A．前10s内重物处于超重状态 B．前10s内重物的平均速度大于40s到45s内的平均速度 C．前45s内重物上升的高度为45m D．10s到40s内钢丝绳最容易断裂 3．物流行业正从人工分拣向智能化、自动化方向快速演变。某物流中心的分拣机器人可以简化为如图所示的平板小车，在平板小车的左端固定有一个支架，质量为1kg的小球A用细线悬挂于支架上，平板小车在自身牵引力的作用下沿水平面做直线运动，小车右端放质量为3kg的包裹B，包裹B始终相对小车静止。若某段时间内观察到细线与竖直方向的夹角θ＝30°，则在这段时间内(　 　) A．小车一定向右做加速运动 B．细线受到的拉力大小为20N C．包裹B对小车的摩擦力大小为10N，方向水平向左 D．小车对包裹B的摩擦力大小为10N，方向水平向左 4．如图所示，质量m＝10kg的物体在水平地面上向左运动，物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F＝20N的作用，g取10m/s2，则物体产生的加速度是（     ） A．0 B．4m/s2，水平向右 C．2m/s2，水平向左 D．2m/s2，水平向右 5．某雨滴竖直下落过程受到的阻力与速度成正比，在其加速下落过程中，先后经过、、三点，从点运动到点和从点运动到点时间相等，则相对于从点运动到点，雨滴从点运动到点的（     ） A．位移小，速度变化量大 B．位移大，速度变化量大 C．位移小，速度变化量小 D．位移大，速度变化量小 6．如图所示，当车厢向右加速行驶时，一质量为m的物块紧贴在车厢壁上，相对于车厢壁静止，随车一起运动，则下列说法正确的是（　　） A．物块对车厢壁的摩擦力竖直向上 B．在水平方向上，车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对平衡力 C．若车厢的加速度变小，物块一定会掉到车厢底部 D．若车厢的加速度变大，车厢壁对物块的摩擦力将不变 7．如图所示，质量为m的木块正在倾角为θ的固定斜面上匀速下滑，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（     ） A．若对木块施加一个沿斜面向下的恒力F=mgsinθ，木块将沿斜面以加速度a=2gsinθ匀加速下滑 B．若对木块施加一竖直向上的拉力F且F=mgcosθ，则木块将减速下滑 C．若对木块施加一竖直向下的压力F且F=mgcosθ，则木块仍能够匀速运动 D．若更换一个材质完全相同质量为2m的木块，静止放于斜面上，则木块将会沿斜面加速下滑 二、多选题（每小题10分，共30分，漏选得5分） 8．如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球。在电梯运行的过程中，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小，这一现象表明（    ） A．电梯一定是在下降 B．电梯可能是在上升 C．小铁球处在超重状态 D．小铁球处在失重状态 9．如图所示，在海滨游乐场里有一种滑沙运动项目，质量为50kg的人坐在滑板上从倾斜滑道A点由静止开始滑下，最终沿水平滑道滑行一段距离后停在C点，倾斜滑道与水平滑道在B点平滑连接。如果滑板与整个滑道间的动摩擦因数为0.5，倾斜滑道的倾角为37°，取，，，忽略整个运动过程中空气阻力。则（     ） A．在倾斜滑道上，滑板对人的作用力方向垂直倾斜滑道 B．在倾斜滑道上，人的加速度大小为 C．AB与BC的长度之比为 D．AB与BC的长度之比为 10．如图所示，通过轻质细线系有物体的氦气球从地面由静止释放，记为0时刻（细线绷直且长度可忽略）。已知氦气球和物体的质量分别为m和9m，当地的重力加速度大小为g，氦气球和物体受到的浮力大小恒为12mg。不计空气阻力。对于物体释放后的运动过程，下列说法正确的是（　　） A．物体的加速度大小为 B．细线上的拉力大小为10mg C．t时刻物体的速度大小为 D．物体的位移大小为x时对应的速度大小为 三、非选择题（共28分） 11．(12分) 小新实验小组设计了巧妙的实验装置：弹簧测力计固定不动，可读取绳子拉力，利用打点计时器测量纸带加速度进而计算沙桶加速度，就能探究沙桶加速度与受力的关系。实验中保持桌面水平，与小车相连的细线与桌面平行，重力加速度g取。 (1)实验中，__________（需要、不需要）平衡小车所受摩擦力； (2)若某次实验中测得沙桶及滑轮的总质量为0.30 kg，弹簧测力计的示数为1.20 N，则本次实验中沙桶的加速度为__________（结果保留2位有效数字）； (3)若该次实验得到如图乙所示的纸带，相邻两个计数点间的时间间隔T，用刻度尺测得相邻计数点间的距离分别是、、、，则可计算出该次实验中沙桶的加速度__________（用题中所给字母表示）； (4)由于下落过程中存在空气阻力的影响，一般比__________（选填“略大”或“略小”）。 12．(16分) 如图所示，水平地面上有一小车，用两段不可伸长的轻绳将一质量为的小球悬挂在车厢水平顶部的A、B处，且。重力加速度为，求： (1)小车与小球匀速运动时，轻绳上张力的大小； (2)当轻绳伸直但没有张力时，小车运动的加速度； (3)当小车以的加速度向右加速时，轻绳上的张力大小。 2027届物理限时练（05）：牛顿运动定律的基本应用 参 考 答 案 一、二、选择题（共72分） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B A C B A D C BD BC AD 1．B 解析：根据牛顿第二定律的矢量性，中加速度方向与合力方向始终一致，不可能互相垂直，故A错误；在公式中，只有当单位取牛（N）、单位取千克（kg）、单位取米每二次方秒（）时，比例系数才为，的数值确实由的单位选取决定，故B正确；惯性是物体的固有属性，大小仅由质量唯一决定，与加速度、力、速度均无关，故C错误；石块对鸡蛋的力和鸡蛋对石块的力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，二者大小始终相等，鸡蛋破碎是因为鸡蛋的抗形变能力远弱于石块，故D错误。故选B。 2．A 解析：前10s内重物向上做初速度为零的匀加速直线运动，加速度竖直向上，故重物处于超重状态，故A正确；由图可知，前10s内重物向上做初速度为零的匀加速直线运动，则平均速度为，在40s到45s内重物向上做匀减速直线运动，末速度为零，则平均速度为，可知，故B错误； 根据图像与时间轴围成的面积表示位移，可得前45s内重物上升的高度为，故C错误；前10s内重物处于超重状态，钢丝绳的拉力大于重物的重力；10s到40s内重物做匀速直线运动，钢丝绳的拉力等于重物的重力；40s到45s内重物向上做匀减速直线运动，加速度竖直向下，重物处于失重状态，即钢丝绳的拉力小于重物的重力，可知前10s内钢丝绳最容易断裂，故D错误。故选A。 3．C 解析：小球的加速度向右，小车可能向右加速运动，也可能向左减速运动，A项错误；对小球A进行受力分析可知， 解得，，故B项错误。小车对包裹B的摩擦力大小，方向向右，根据牛顿第三定律，包裹B对小车的摩擦力大小为，方向向左，故C项正确，D项错误。故选C。 4．B 解析：物体在水平地面上向左运动，滑动摩擦力方向向右，由牛顿第二定律有，代入数据解得 ，方向水平向右。故选B。 5．A 解析：雨滴受阻力（为比例常数），由牛顿第二定律得加速度， 雨滴加速下落时速度逐渐增大，因此加速度逐渐减小，雨滴做加速度减小的加速直线运动。从点运动到点和从点运动到点时间相等，设为，由于速度持续增大，AB段的平均速度小于BC段的平均速度，由位移公式，可知，AB段位移更小。 速度变化量，AB段的平均加速度大于BC段的平均加速度，相等，因此AB段速度变化量更大。故选A。 6．D 解析：物块与车厢具有相同的加速度，在竖直方向上的合力为零，则物块所受的摩擦力和重力平衡，物块所受的摩擦力方向竖直向上，由牛顿第三定律物块对车厢壁的摩擦力竖直向下，故A错误；根据牛顿第三定律可知在水平方向上，车厢壁对物块的弹力与物块对车厢壁的压力是一对相互作用力，故B错误；物块与车厢具有相同的加速度，根据牛顿第二定律得，N=ma，加速度变小，车厢壁对物块的弹力变小，车厢壁对物块的最大摩擦力变小，若最大静摩擦力仍大于等于物块重力，物块仍静止；只有当最大静摩擦力小于物块重力时，物块才会掉到车厢底部。故C错误。物块与车厢具有相同的加速度，根据牛顿第二定律得，N=ma，加速度变大，车厢壁对物块的弹力变大，车厢壁对物块的最大静摩擦力变大，物块相对于车厢壁仍静止，车厢壁对物块的摩擦力为静摩擦力，仍与重力平衡，大小不变，故D正确；故选D。 7．C 解析：木块匀速下滑，受重力、支持力和滑动摩擦力，根据平衡条件可知沿斜面方向，垂直斜面方向 根据滑动摩擦力与正压力关系得，联立解得： 若施加沿斜面向下的恒力，根据牛顿第二定律有，解得，故A错误； 若施加竖直向上的拉力，因 ，故 ，木块未离开斜面。 此时沿斜面方向的分力为，垂直斜面方向的支持力为， 滑动摩擦力为 。 根据 ，可得 木块受力平衡，仍做匀速运动，故B错误； 若施加竖直向下的压力，此时沿斜面方向的分力为，垂直斜面方向的支持力为，滑动摩擦力为 根据，可得 木块受力平衡，仍做匀速运动，故C正确；若更换质量为的木块，材质相同则不变。 重力沿斜面分力，最大静摩擦力。因为，木块受力平衡，将保持静止，不会加速下滑，故D错误。故选C。 8．BD 解析：弹簧伸长量减小，说明弹力减小，则小铁球受到的合力向下，故小铁球的加速度向下，处于失重状态，说明此时电梯的加速度方向也是向下，但电梯可能向下加速，也可能向上减速，故AC错误、BD正确。故选BD。 9．BC 解析：因为滑板与斜面间有摩擦力，则人在倾斜滑道上受重力、滑板的支持力（垂直斜面）和摩擦力（沿斜面），因此滑板对人的支持力和摩擦力的合力不垂直斜面，故A错误；对倾斜滑道上的人和滑板整体由牛顿第二定律可得，整理代入数据得，故B正确； 设，，对全程由动能定理可得 整理得，代入数值化简得，因此，故C正确，D错误。故选BC。 10．AD 解析：对整体受力分析，根据牛顿第二定律： 解得：，故A正确； 对物体受力分析，根据牛顿第二定律有 解得：。故B错误； 根据速度时间公式 ，可得t时刻物体的速度大小为，故C错误； 根据速度位移公式，解得物体的位移大小为x时对应的速度大小为 故D正确。故选AD。 三、非选择题（共28分） 11．(12分) (1)不需要 (2) (3) (4)略大 解析：（1）本实验研究沙桶的加速度与所受合力的关系，弹簧测力计可直接测出绳子拉力，小车所受摩擦力对绳子拉力的影响已经反映在测力计示数中，故不需要平衡小车所受摩擦力。 （2）设弹簧测力计示数为。取竖直向下为正方向，对沙桶和动滑轮整体，由牛顿第二定律得，解得 （3）由逐差法得小车的加速度 由绳长不变，小车的位移是沙桶位移的倍，故，联立得 （4）设空气阻力大小为。取竖直向下为正方向，对沙桶和动滑轮整体，由牛顿第二定律得，由第（2）问的计算有 比较两式得。故一般比略大。 12．(16分) (1) (2)，方向水平向右 (3) 解析：（1）小球和小车匀速运动时，设轻绳、上张力大小分别为和，因为，所以和大小相等，对小球受力分析 根据平衡条件得 解得     （2）OA绳伸直恰好没有拉力，OB绳与水平车顶面夹角为60°；对小球受力分析，水平方向根据牛顿第二定律，竖直方向合力为零，可得 ， 解得 方向水平向右。 （3）当小车以的加速度向右加速时，因为加速度大于，此时小球飘浮，A绳无弹力，设OB绳与水平车顶面夹角为θ，对小球受力分析，由牛顿第二定律得 ， 解得 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $