专题三牛顿运动定律习题练习试卷2025高考物理复习专题

这是一份专题三牛顿运动定律习题练习试卷2025高考物理复习专题，共23页。试卷主要包含了5g　　　　　　　　D，第24届冬奥会将在我国举办等内容，欢迎下载使用。
考点1 牛顿运动定律的理解及基本应用
考向1 牛顿运动定律的理解
1.(2021海南,1,3分)公元前4世纪末,我国的《墨经》中提到“力,形之所以奋也”,意为力是使有形之物突进或加速运动的原因。力的单位用国际单位制的基本单位符号来表示,正确的是( B )
A.kg·m·s-1 B.kg·m·s-2
C.Pa·m2 D.J·m-1
2.(2021浙江1月,4,3分)如图所示,电动遥控小车放在水平长木板上面,当它在长木板上水平向左加速运动时,长木板保持静止,此时( D )
A.小车只受重力、支持力作用
B.木板对小车的作用力方向水平向左
C.木板对小车的作用力大于小车对木板的作用力
D.木板对小车的作用力与小车对木板的作用力大小一定相等
3.(2020浙江7月,2,3分)如图所示,底部均有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上,箱子四周有一定空间。当公交车( B )
A.缓慢起动时,两只行李箱一定相对车子向后运动
B.急刹车时,行李箱a一定相对车子向前运动
C.缓慢转弯时,两只行李箱一定相对车子向外侧运动
D.急转弯时,行李箱b一定相对车子向内侧运动
考向2 瞬时性问题 动力学的两类基本问题
4.(2024湖南,3,4分)如图,质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D,通过细线或轻弹簧互相连接,悬挂于O点,处于静止状态,重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断,则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为( A )
A.g,1.5g B.2g,1.5g
C.2g,0.5g D.g,0.5g
5.(回归教材·人教版必修一P114)(2021北京,13,3分)某同学使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图所示,弹簧上端固定,在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时,弹簧下端指针位于直尺20 cm刻度处;下端悬挂钢球,静止时指针位于直尺40 cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上,就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向,重力加速度大小为g。下列说法正确的是( A )
A.30 cm刻度对应的加速度为-0.5g
B.40 cm刻度对应的加速度为g
C.50 cm刻度对应的加速度为2g
D.各刻度对应加速度的值是不均匀的
6.(2022全国甲,19,6分)(多选)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接,两滑块与桌面间的动摩擦因数均为μ。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动P,使两滑块均做匀速运动;某时刻突然撤去该拉力,则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前( AD )
A.P的加速度大小的最大值为2μg
B.Q的加速度大小的最大值为2μg
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的速度大小
7.(2022辽宁,7,4分)如图所示,一小物块从长1 m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端,经过1 s从另一端滑落。物块与桌面间的动摩擦因数为μ,g取10 m/s2。下列v0、 μ的取值可能正确的是( B )
A.v0=2.5 m/s B.v0=1.5 m/s
C.μ=0.28 D.μ=0.25
8.(2022湖南,9,5分)(多选)球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机,总质量为M。飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率平方成正比(即F阻=kv2,k为常量)。当发动机关闭时,飞行器竖直下落,经过一段时间后,其匀速下落的速率为 10 m/s;当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动,经过一段时间后,飞行器匀速向上的速率为5 m/s。重力加速度大小为g,不考虑空气相对于地面的流动及飞行器质量的变化,下列说法正确的是 ( BC )
A.发动机的最大推力为1.5Mg
B.当飞行器以5 m/s匀速水平飞行时,发动机推力的大小为174Mg
C.发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时,飞行器速率为53 m/s
D.当飞行器以5 m/s的速率飞行时,其加速度大小可以达到3g
9.(2022浙江1月,19,9分)第24届冬奥会将在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图1所示,长12 m水平直道AB与长20 m的倾斜直道BC在B点平滑连接,斜道与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止出发,推着雪车匀加速到B点时速度大小为8 m/s,紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑(图2所示),到C点共用时5.0 s。若雪车(包括运动员)可视为质点,始终在冰面上运动,其总质量为110 kg,sin 15°=0.26,g=10 m/s2,求雪车(包括运动员):
(1)在直道AB上的加速度大小;
(2)过C点的速度大小;
(3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小。

答案 (1)83 m/s2 (2)12 m/s (3)66 N
10.(2021河北,13,11分)如图,一滑雪道由AB和BC两段滑道组成,其中AB段倾角为θ,BC段水平,AB段和BC段由一小段光滑圆弧连接。一个质量为2 kg的背包在滑道顶端A处由静止滑下,若1 s后质量为48 kg的滑雪者从顶端以1.5 m/s的初速度、3 m/s2的加速度匀加速追赶,恰好在坡底光滑圆弧的水平处追上背包并立即将其拎起。背包与滑道的动摩擦因数为μ=112,重力加速度取g=10 m/s2,sin θ=725,cs θ=2425,忽略空气阻力及拎包过程中滑雪者与背包的重心变化。求:
(1)滑道AB段的长度;
(2)滑雪者拎起背包时这一瞬间的速度大小。
答案 (1)9 m (2)7.44 m/s
考向3 超重与失重问题
11.(2022海南,12,4分)(多选)某同学从5楼乘电梯下降到1楼,在此过程中他利用手机内置的加速度传感器测得电梯运行的加速度a随时间t的变化关系如图所示,则( AD )
A.t=1 s时该同学处于失重状态
B.t=10 s时该同学处于失重状态
C.此过程中电梯运行的最大速率约为0.56 m/s
D.此过程中电梯运行的最大速率约为1.8 m/s
12.(2024全国甲,22,5分)学生小组为了探究超重和失重现象,将弹簧测力计挂在电梯内,测力计下端挂一物体。已知当地重力加速度大小为9.8 m/s2。
(1)电梯静止时测力计示数如图所示,读数为 5.0 N(结果保留1位小数);
(2)电梯上行时,一段时间内测力计的示数为4.5 N,则此段时间内物体处于 失重 (填“超重”或“失重”)状态,电梯加速度大小为 1.0 m/s2(结果保留1位小数)。
13.(2020浙江7月,19,9分)如图1所示,有一质量m=200 kg的物件在电机的牵引下从地面竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定位置。当加速运动到总位移的14时开始计时,测得电机的牵引力随时间变化的F-t图线如图2所示,t=34 s 末速度减为0时恰好到达指定位置。若不计绳索的质量和空气阻力,g=10 m/s2,求物件
(1)做匀减速运动的加速度大小和方向;
(2)匀速运动的速度大小;
(3)总位移的大小。
答案 (1)0.125 m/s2 竖直向下 (2)1 m/s (3)40 m
考点2 牛顿运动定律的综合应用
考向1 连接体问题
1.(2023北京,6,3分)如图所示,在光滑水平地面上,两相同物块用细线相连。两物块质量均为1 kg,细线能承受的最大拉力为2 N。若在水平拉力F作用下,两物块一起向右做匀加速直线运动,则F的最大值为( C )
A.1 N B.2 N C.4 N D.5 N
2.(2022全国乙,15,6分)如图,
一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球,初始时整个系统静置于光滑水平桌面上,两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点,方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距35L时,它们加速度的大小均为( A )
A.5F8m B.2F5m C.3F8m D.3F10m
3.(2024全国甲,15,6分)如图,一轻绳跨过光滑定滑轮,绳的一端系物块P,P置于水平桌面上,与桌面间存在摩擦;绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略),盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m,并测量P的加速度大小a,得到a-m图像。重力加速度大小为g。在下列a-m图像中,可能正确的是( D )

4.(2020海南,12,4分)(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( BC )
A.两物块一起运动的加速度大小为a=Fm1+m2
B.弹簧的弹力大小为T=m2m1+m2F
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
5.(模块融合)(2022山东,16,9分)某粮库使用额定电压U=380 V、内阻R=0.25 Ω的电动机运粮。如图所示,配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡、装满粮食的小车以速度v=2 m/s沿斜坡匀速上行,此时电流I=40 A。关闭电动机后,小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时,速度恰好为零。卸粮后,给小车一个向下的初速度,小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量m1=100 kg,车上粮食质量m2=1 200 kg,配重质量m0=40 kg,取重力加速度g=10 m/s2,小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比,比例系数为k,配重始终未接触地面,不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求:
(1)比例系数k值;
(2)上行路程L值。
答案 (1)0.1 (2)67185 m
考向2 动力学中的图像问题和临界极值问题
6.(2022江苏,1,4分)高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因数为0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10 m/s2。若书不滑动,则高铁的最大加速度不超过( B )
A.2.0 m/s2 B.4.0 m/s2
C.6.0 m/s2 D.8.0 m/s2
7.(2021全国甲,14,6分)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θ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t与夹角θ的大小有关。若θ由30°逐渐增大至60°,物块的下滑时间t将( D )
A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.先增大后减小 D.先减小后增大
8.(2023全国甲,19,6分)(多选)用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动,两物体与桌面间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙。甲、乙两物体运动后,所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知( BC )
A.m甲m乙
C.μ甲μ乙
9.(2022广东,3,4分)如图是滑雪道的示意图。可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下,经过水平NP段后飞入空中,在Q点落地。不计运动员经过N点的机械能损失,不计摩擦力和空气阻力。下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图像是( C )
10.(2023湖南,10,5分)(多选)如图,光滑水平地面上有一质量为2m的小车在水平推力F的作用下加速运动。车厢内有质量均为m的A、B两小球,两球用轻杆相连,A球靠在光滑左壁上,B球处在车厢水平底面上,且与底面的动摩擦因数为μ,杆与竖直方向的夹角为θ,杆与车厢始终保持相对静止,重力加速度为g。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( CD )
A.若B球受到的摩擦力为零,则F=2mg tan θ
B.若推力F向左,且tan θ≤μ,则F的最大值为2mg tan θ
C.若推力F向左,且μ2μ,则F的范围为4mg(tan θ-2μ)≤F≤4mg(tan θ+2μ)
考向3 传送带模型
11.(2015天津,10,16分)某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图,皮带在电动机的带动下保持v=1 m/s的恒定速度向右运动,现将一质量为m=2 kg的邮件轻放在皮带上,邮件和皮带间的动摩擦因数μ=0.5。设皮带足够长,取g=10 m/s2,在邮件与皮带发生相对滑动的过程中,求
(1)邮件滑动的时间t;
(2)邮件对地的位移大小x;
(3)邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W。
答案 (1)0.2 s (2)0.1 m (3)-2 J
12.(2021辽宁,13,11分)机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李。如图所示,以恒定速率v1=0.6 m/s运行的传送带与水平面间的夹角α=37°,转轴间距L=3.95 m。工作人员沿传送方向以速度v2=1.6 m/s从传送带顶端推下一件小包裹(可视为质点)。小包裹与传送带间的动摩擦因数μ=0.8。取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8。求:
(1)小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a;
(2)小包裹通过传送带所需的时间t。
答案 (1)0.4 m/s2 (2)4.5 s
考向4 滑块-木板模型
13.(2024黑吉辽,10,6分)(多选)一足够长木板置于水平地面上,二者间的动摩擦因数为μ,t=0时,木板在水平恒力作用下,由静止开始向右运动。某时刻,一小物块以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板。已知t=0到t=4t0的时间内,木板速度v随时间t变化的图像如图所示,其中g为重力加速度大小。t=4t0时刻,小物块和木板的速度相同。下列说法正确的是( ABD )
A.小物块在t=3t0时刻滑上木板
B.小物块和木板间的动摩擦因数为2μ
C.小物块与木板的质量比为3∶4
D.t=4t0之后小物块和木板一起做匀速运动
14.(2021全国乙,21,6分)(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( BCD )

A.F1=μ1m1g
B.F2=m2(m1+m2)m1(μ2-μ1)g
C.μ2>m1+m2m2μ1
D.在0～t2时间段物块与木板加速度相等
15.(2019江苏,15,16分)如图所示,质量相等的物块A和B叠放在水平地面上,左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。先敲击A,A立即获得水平向右的初速度,在B上滑动距离L后停下。接着敲击B,B立即获得水平向右的初速度,A、B都向右运动,左边缘再次对齐时恰好相对静止,此后两者一起运动至停下。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求:
(1)A被敲击后获得的初速度大小vA;
(2)在左边缘再次对齐的前、后,B运动加速度的大小aB、aB';
(3)B被敲击后获得的初速度大小vB。
答案 (1)2μgL (2)3μg μg (3)22μgL
题型强化练
题型3 动力学中的图像问题和临界极值问题
1.(2024贵州贵阳适应性考试)蹴球是我国十分古老的一项民间体育活动,比赛在一块正方形水平地面上进行,比赛用球为硬塑实心球。如图所示,静止在场地中的球1与球2、球2与边线间的距离均为L,两球质量相同,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为μ,一队员用脚给球1一个水平冲击力使其获得水平速度,球1与球2发生弹性正碰后,球2恰好能到达边线,重力加速度为g。球2运动的时间为( A )
A.2Lμg B.L2μg C.2Lμg D.3Lμg
2.(2024广东江门一模)跳伞运动员由高空沿竖直方向落下,t1时刻开启降落伞,t2时刻开始做匀速直线运动直到t3时刻落地,速度传感器记录此过程中运动员的v-t图像如图所示。下列关于跳伞运动员及降落伞的说法正确的是( C )
A.0～t1时间内,他们处于超重状态
B.t1～t2时间内,他们受到的空气阻力逐渐增大
C.t1时刻,他们所受重力的功率最大
D.t2～t3时间内,他们的机械能守恒
3.(2024湖北十一校二模)物块P、Q中间用一根轻质弹簧相连,放在光滑水平面上,物块P的质量为2 kg,如图甲所示。开始时两物块均静止,弹簧处于原长,t=0时对物块P施加水平向右的恒力F,t=1 s时撤去,在0～1 s内两物块的加速度随时间变化的情况如图乙所示。整个运动过程中,下列说法正确的是( C )

A.t=1 s时,物块Q的速度大小为0.4 m/s
B.恒力F的大小为1.6 N
C.物块Q的质量为0.5 kg
D.t=1 s后,物块P、Q一起做匀加速直线运动
4.(2024安徽A10联盟开学考试)如图所示,一小球用轻质细线a、b连接,细线a的另一端连接于车厢顶的A点,细线b的另一端连接于车厢底板上的B点,小球静止时细线a与竖直方向的夹角θ=30°,细线b与水平方向的夹角也为θ=30°。已知两细线的长度相等,且AC=BC,不计小球大小,重力加速度大小为g。小车向左沿水平方向做匀加速直线运动,要使细线b上张力为0,则小车运动的加速度的大小a0应满足的条件是( C )
A.34g≤a0≤33g B.34g≤a0≤g
C.33g≤a0≤3g D.33g≤a0≤2g
5.(2024四川成都二诊)(多选)如图甲所示,平行于倾角为θ固定斜面向上的拉力F使小物块沿斜面向上运动,运动过程中加速度a与F的关系如图乙所示。图线的斜率为k,与F轴交点的横坐标为c,与a轴交点的纵坐标为-b。由图可知( BD )

A.小物块的质量为k
B.小物块的质量为1k
C.摩擦力与重力沿斜面的分力大小之和为b
D.摩擦力与重力沿斜面的分力大小之和为c
6.(2024湖南娄底一模)如图甲所示,光滑水平面上放置紧靠在一起但并不黏合的A、B两个物体,A、B的质量分别为mA=6 kg、mB=4 kg。从t=0开始,推力FA和拉力FB分别作用于A、B上,FA、FB的大小随时间变化的规律分别如图乙、丙所示,则( B )

A.t=0时,A的加速度为2 m/s2
B.t=1 s时,A、B开始分离
C.t=0时,A、B之间的相互作用力为3 N
D.A、B开始分离时的速度为3 m/s
7.(2024山东潍坊一模)如图所示,一倾角为37°的足够长光滑斜面体固定在水平地面上,斜面底端有一挡板,一根劲度系数k=100 N/m的轻弹簧两端分别连接在固定挡板和物体P上,紧挨着P放置物体Q(不与P粘连)。t=0时对Q施加一个沿斜面向上的拉力F使Q做匀加速直线运动,从施加拉力开始计时,t=0.2 s后拉力F不再变化,已知P的质量mP=1 kg,Q的质量mQ=4 kg,g=10 m/s2。下列说法正确的是( C )
A.t=0时P、Q间的作用力大小为24 N
B.t=0.2 s时弹簧中的弹力为0
C.t=0.2 s时拉力F=56 N
D.Q的加速度大小为15 m/s2
8.(2024海南四校一模)如图所示,将一可视为质点的小物块A放置在足够长的长木板B最右侧,用跨过轻质定滑轮的轻绳将木板右侧与重物C相连,并施加力使重物C保持静止,三者的质量分别为mA=1 kg、mB=2 kg、mC=3 kg,重物C距离地面高度h=0.72 m。已知物块A与长木板B间的动摩擦因数μ1=0.1,木板与桌面间的动摩擦因数μ2=0.3。初始时刻从静止开始释放重物C,长木板全程未与定滑轮发生碰撞,不计滑轮摩擦,g=10 m/s2。求:
(1)释放重物C瞬间长木板和物块的加速度大小;
(2)物块到长木板右端的最远距离。
答案 (1)4 m/s2 1 m/s2 (2)0.81 m
题型4 传送带模型
1.(2024福建泉州联考)(多选)如图甲所示,倾角θ=37°的足够长的传送带以恒定的速率沿顺时针方向运行,一煤块(可视为质点)以初速度v0=12 m/s从A端冲上传送带,煤块的速度随时间变化的图像如图乙所示,重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,sin 53°=0.8。下列说法正确的是( AD )

A.传送带的速率为4 m/s
B.煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5
C.煤块从冲上传送带到返回A端所用的时间为5 s
D.煤块从冲上传送带到t=2 s时在传送带上留下的痕迹长为4 m
2.(2024雅礼中学月考)(多选)如图所示,水平传送带以速度v1=2 m/s向右匀速传动,小物体P(可视为质点)、Q的质量均为1 kg,由跨过定滑轮且不可伸长的轻绳相连,t=0时刻P在传送带左端具有向右的速度v2=5 m/s,P与定滑轮间的绳水平,不计定滑轮质量和摩擦。小物体P与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,传送带两端距离L=6 m,绳足够长,g=10 m/s2。关于小物体P的描述正确的是( AD )
A.小物体P离开传送带时的速度大小为32 m/s
B.小物体P在传送带上运动的时间为5 s
C.小物体P将从传送带的右端滑下传送带
D.小物体P在传送带上运动的全过程中,合力对它做的功W=-3.5 J
3.(2024黑龙江齐齐哈尔一模)人们用传送带从低处向高处运送货物,如图所示,一长L=5 m的倾斜传送带在电动机带动下以速度v=2 m/s沿顺时针方向匀速转动,传送带与水平方向的夹角θ=37°,某时刻将质量m1=15 kg的货物A(可视为质点)轻轻放在传送带底端,已知货物A与传送带间的动摩擦因数μ=0.8,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,重力加速度g=10 m/s2。
(1)求货物A刚开始运动时的加速度大小及在传送带上运动的时间;
(2)为了提高运送货物的效率,人们采用了“配重法”,即将货物A用跨过定滑轮的轻绳与质量m2=1 kg的重物B连接,如图中虚线所示,A与定滑轮间的轻绳与传送带平行,不可伸长的轻绳足够长,不计滑轮的质量与摩擦,在A运动到传送带顶端前重物B都没有落地。求:
①货物A在传送带上运动的时间;
②货物A在传送带上运动过程中摩擦力对其做的功。
答案 (1)0.4 m/s2 5 s (2)①3.5 s ②432 J
题型5 滑块-木板模型
1.(2024湖北名校联考)如图所示,长木板放在水平地面上,木块放在长木板上,作用在长木板上的水平拉力F使木块和长木板一起向右做匀加速直线运动,运动过程中木块与长木板间的静摩擦力大小为f。已知长木板的质量为木块质量的2倍,木块与长木板间的动摩擦因数等于木板与地面间的动摩擦因数。下列判断正确的是( A )
A.f2F3
2.(2024辽宁大连期末)平板小车静止放在水平地面上,箱子以一定的水平初速度从左端滑上平板小车,箱子和车之间有摩擦,地面对小车的阻力可忽略。当它们的速度相同时,箱子和平板小车的位置情况可能是( C )


3.(2024四川成都二诊)如图所示,一质量M=2 kg的木板静止在水平地面上,一质量m=1 kg的滑块(可视为质点)以v0=2 m/s的水平速度从木板左端滑上木板,木板始终保持静止。木板足够长,滑块与木板间的动摩擦因数μ1=0.3,木板与地面间的动摩擦因数为μ2(未知),重力加速度大小g=10 m/s2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( C )
A.地面对木板的摩擦力方向水平向右
B.地面对木板的摩擦力大小为9 N
C. μ2可能为0.12
D.整个过程中,滑块与木板间因摩擦产生的热量为4 J
4.(2024山西朔州期末)如图(a)所示,一质量为2 kg的长木板静置于粗糙水平地面上,其上放置一质量未知的小滑块,且长木板与小滑块之间的接触面粗糙。小滑块受到水平拉力F作用时,用传感器测出小滑块的加速度a与水平拉力F的关系如图(b)实线所示。已知地面与长木板间的动摩擦因数为0.2,重力加速度g=10 m/s2。下列说法正确的是( A )

A.小滑块与长木板间的动摩擦因数为0.6
B.当水平拉力增大时,小滑块比长木板先相对地面发生滑动
C.小滑块的质量为3 kg
D.当水平拉力F=12 N时,长木板的加速度大小为2 m/s2
5.(2024河南新高考联盟联考)(多选)如图所示,水平地面上有一足够长、质量M=10 kg的长木板A,上表面放置两个质量都为m=4 kg的小物块B、C(均可视为质点)。外力F作用在长木板A的右端。已知A与地面间的动摩擦因数μ1=0.2,B、C与A间的动摩擦因数分别为μ2=0.3、 μ3=0.5,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10 m/s2。下列说法正确的是( BC )
A.当F90 N时B与A才发生相对滑动
C.若F=104 N,B、C间的距离L=2 m,则用时2 s物块C会与B相碰
D.当F>126 N时C与A才发生相对滑动
6.(2024四川绵阳一模)如图所示,足够长的木板静止于水平地面上,小物块A放在木板的中间,现在对A施加一与水平方向成53°角的恒定拉力F,F的大小为5 N,3 s以后撤去拉力F的同时,另一小物块B以vB=6.5 m/s的对地速度(向右)冲上木板的左端。已知长木板的质量M=1 kg,A与B的质量均为m=1 kg,A和B与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.25,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.10,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10 m/s2,运动过程中A、B不会相撞。求:
(1)拉力F作用时,木板是否发生滑动;
(2)撤去拉力F时,小物块A的速度;
(3)长木板运动的总时间。
答案 (1)不会发生滑动 (2)4.5 m/s (3)113 s
7.(2024辽宁名校联盟一模)如图所示,倾角θ=37°的斜面体固定在水平面上,质量M=0.3 kg、长度L=6 m的木箱乙(厚度不计)底部中心放置着一个质量m=0.1 kg的可视为质点的物块甲,甲与乙间的动摩擦因数μ1=0.5,乙与斜面间的动摩擦因数μ2=0.25。初始时甲、乙在外力的作用下均处于静止状态,现撤去外力,同时给乙沿斜面向下的初速度v0=4 m/s,乙下滑2.25 m后与P处固定着的一弹性挡板发生碰撞,碰撞时间极短,碰后乙以原速率反弹。设沿斜面向下为正方向,且所有的碰撞均视为弹性正碰,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)刚撤去外力时甲、乙的加速度大小;
(2)从乙与挡板第一次碰撞到甲、乙第一次发生碰撞所需的时间;
(3)从乙与甲第一次发生碰撞到乙与挡板第二次发生碰撞所需的时间。
答案 (1)10 m/s2 2 m/s2 (2)0.5 s (3)14-32 s
限时检测练
练综合 30分钟
1.(2024福建厦门质检)在身体素质测试“原地纵跳摸高”中,某同学快速下蹲后立即蹬伸竖直起跳。在此过程中,测得该同学竖直方向的加速度a随时间t的变化关系如图所示,设竖直向上为正方向,不计空气阻力,则该同学( D )
A.从A到B的过程中处于超重状态
B.在B点时速度为0
C.在C点时恰好离开地面
D.从C到D的过程中处于失重状态
2.(2024吉林东北师大附中等五校联考)如图所示,四只猴子水中捞月,它们将一颗又直又高的杨树压弯,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号打算伸手捞“月亮”时,2号突然两手一滑没抓稳,1号扑通一声掉进了水里。假设2号手滑前四只猴子都处于静止状态,四只猴子的质量都相等且为m,重力加速度大小为g,那么在2号猴子手滑后的一瞬间( B )
A.1号猴子的加速度和速度都等于0
B.3号猴子对2号猴子的作用力大小为4mg3
C.2号猴子对3号猴子的作用力不变
D.树梢对4号猴子的作用力大小为3mg
3.(2024安徽安庆二模)(多选)如图所示,一固定光滑直杆与水平方向夹角为α,一质量为M的物块A套在杆上,通过轻绳连接一个质量为m的小球B。现让A、B以某一相同速度沿杆方向开始上滑,此时轻绳绷紧且与竖直方向夹角为β,在A、B一起沿杆上滑过程中,设A、B的加速度大小为a,轻绳的拉力大小为FT,杆对物块A的弹力大小为FN,已知重力加速度大小为g,A、B均可看成质点,忽略空气阻力,则( BC )
A.a=g tan α B.α=β
C.FN=(M+m)g cs α D.FT>mg cs β
4.(2024安徽池州二模)(多选)从地面上以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小球,若运动过程中小球受到的空气阻力与其速率成正比,比例系数为k,小球运动的速率随时间变化规律如图所示,t1时刻到达最高点,再落回地面,且落地前小球已经做速率为v1的匀速直线运动。已知重力加速度为g,则( BD )
A.小球上升的时间大于下落的时间
B.小球上升过程速率为v02时的加速度大小a=g+kv02m
C.小球上升的最大高度H=(v0-gt1)km
D.小球从被抛出到落回地面的整个过程中克服空气阻力做的功W=12mv02-12mv12
5.(2024湖北八市二模)(多选)如图所示,轻弹簧的一端固定在倾角为θ的固定光滑斜面的底部,另一端和质量为m的小物块a相连,质量为35m的小物块b紧靠a静止在斜面上,此时弹簧的压缩量为x0。从t=0时刻开始,对b施加沿斜面向上的外力,使b始终做匀加速直线运动。经过一段时间后,物块a、b分离,再经过同样长的时间,b到其出发点的距离恰好为x0。弹簧始终在弹性限度内,其中心轴线与斜面平行,重力加速度大小为g。下列说法正确的是( AC )
A.弹簧的劲度系数为8mgsinθ5x0
B.a、b分离时,弹簧的压缩量为x04
C.物块b加速度的大小为15g sin θ
D.物块b加速度的大小为65g sin θ
6.(2024长郡中学一模)(多选)图甲所示为电梯的结构示意图,配重和轿厢质量均为M0=500 kg,A与电动机(未画出)相连,缆绳质量以及其与滑轮B间的摩擦均可忽略。家住21楼的小明要爸爸送他上幼儿园,轿厢下行过程经加速、匀速、减速三个阶段,最后停在1楼。已知小明的质量m1=20 kg,爸爸的质量m2=60 kg,小明对轿厢底的压力随时间变化的关系图像如图乙所示,重力加速度g=10 m/s2。下列说法正确的是( CD )

A.小明家所在楼栋楼层的平均高度为3 m
B.加速阶段,缆绳对配重的拉力大小为500 N
C.整个过程,电动机的最大输出功率为2 680 W
D.整个过程,电动机对外做功的大小为51 200 J
7.(2024福建漳州三检)如图所示,足够长的水平传送带AB以v=6 m/s的速率沿逆时针方向匀速运行。质量为m的木板CD置于光滑的水平面上,木板与传送带上表面等高,B与C之间的缝隙不计。现将质量为m的小滑块a置于木板上,让质量也为m的小滑块b以v0=10 m/s的初速度从传送带的A端沿传送带向左滑动,从小滑块b滑上木板开始计时,经时间t=29 s与小滑块a发生弹性正碰。已知小滑块a与木板间的动摩擦因数μ1=0.5,小滑块b与木板间的动摩擦因数μ2=0.9,小滑块b与传送带间的动摩擦因数μ=0.8,g取10 m/s2。
(1)求小滑块b从A端滑上传送带开始到与传送带共速所需时间t1;
(2)求小滑块b刚滑上木板时,小滑块a的加速度大小a2;
(3)求小滑块b与小滑块a碰前瞬间,小滑块a的速度大小va1;
(4)若碰后小滑块a不会滑离木板,求小滑块a相对木板滑行的最大距离s。
答案 (1)0.5 s (2)4.5 m/s2 (3)1 m/s (4)0.6 m
实验微专题
实验微专题4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
1.(2024浙江1月,16-Ⅰ,7分)如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。
(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的,因此我们采用的研究方法是 B 。
A.放大法 B.控制变量法 C.补偿法
(2)该实验过程中操作正确的是 B 。
A.补偿阻力时小车未连接纸带
B.先接通打点计时器电源,后释放小车
C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行
(3)在小车质量 远大于 (填“远大于”或“远小于”)槽码质量时,可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为 系统误差 (填“偶然误差”或“系统误差”)。为减小此误差,下列可行的方案是 C 。
A.用气垫导轨代替普通导轨,滑块代替小车
B.在小车上加装遮光条,用光电计时系统代替打点计时器
C.在小车与细绳之间加装力传感器,测出小车所受拉力大小
(4)经正确操作后获得一条如图2所示的纸带,建立以计数点0为坐标原点的x轴,各计数点的位置坐标分别为0、x1、…、x6。已知打点计时器的打点周期为T,则打计数点5时小车速度的表达式v= x6-x410T ;小车加速度的表达式是 A 。
A.a=x6-2x3(15T)2 B.a=x6-2x3(3T)2 C.a=x5+x4-(x3+x2)(10T)2
2.(2024江西,11,8分)某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图(a)所示,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定一遮光片,细线一端与小车连接,另一端跨过定滑轮挂上钩码。
(1)实验前调节轨道右端滑轮高度,使细线与轨道平行,再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。
(2)小车的质量为M1=320 g。利用光电门系统测出不同钩码质量m时小车加速度a。钩码所受重力记为F,作出a-F图像,如图(b)中图线甲所示。
(3)由图线甲可知,F较小时,a与F成正比;F较大时,a与F不成正比。为了进一步探究,将小车的质量增加至M2=470 g,重复步骤(2)的测量过程,作出a-F图像,如图(b)中图线乙所示。
(4)与图线甲相比,图线乙的线性区间 较大 ,非线性区间 较小 。再将小车的质量增加至M3=720 g,重复步骤(2)的测量过程,记录钩码所受重力F与小车加速度a,如表所示(表中第9～14组数据未列出)。
(5)请在图(b)中补充描出第6至8三个数据点,并补充完成图线丙。
(6)根据以上实验结果猜想和推断:小车的质量 远大于钩码的质量 时,a与F成正比。结合所学知识对上述推断进行解释: 见解析 。
答案 (4)较大 较小 (5)如图所示 (6)远大于钩码的质量 见解析
3.(2021湖南,11,6分)某实验小组利用图(a)所示装置探究加速度与物体所受合力的关系。主要实验步骤如下:

(1)用游标卡尺测量垫块厚度h,示数如图(b)所示,h= 1.02 cm;
(2)接通气泵,将滑块轻放在气垫导轨上,调节导轨至水平;
(3)在右支点下放一垫块,改变气垫导轨的倾斜角度;
(4)在气垫导轨合适位置释放滑块,记录垫块个数n和滑块对应的加速度a;
(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同),重复步骤(4),记录数据如表:
根据表中数据在图(c)上描点,绘制图线。
如果表中缺少的第4组数据是正确的,其应该是 0.343 m/s2(保留三位有效数字)。 序号
1
2
3
4
5
钩码所受重力
F/(9.8 N)
0.020
0.040
0.060
0.080
0.100
小车加速度
a/(m·s-2)
0.26
0.55
0.82
1.08
1.36
序号
6
7
8
9～14
15
钩码所受重力
F/(9.8 N)
0.120
0.140
0.160
……
0.300
小车加速度
a/(m·s-2)
1.67
1.95
2.20
……
3.92
n
1
2
3
4
5
6
a/(m·s-2)
0.087
0.180
0.260
0.425
0.519