2025届高考物理一轮总复习第3单元牛顿运动定律热点练3动力学中的典型“模型”课件新人教版

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1.(2023浙江联考)如图甲所示,将一物块P轻轻放在水平足够长的传送带上,取向右为速度的正方向,物块P最初一段时间的v-t图像如图乙所示,下列描述正确的是(　　)
A.物块一直受滑动摩擦力B.传送带做顺时针的匀速运动C.传送带做顺时针的匀加速运动D.物块最终有可能从图甲的左端滑下传送带
解析 由图乙可知,物块先做加速运动,当与传送带共速后,与传送带一起做顺时针的匀加速运动,故B错误,C正确;当物块与传送带一起顺时针加速后,物块受静摩擦力,物块也不可能从图甲的左端滑下传送带,故A、D错误。
2.(多选)(2023浙江温州十五校联合体联考)如图甲所示,质量为0.5 kg的小物块从右侧滑上匀速转动的足够长的水平传送带,其位移与时间的变化关系如图乙所示。图线的0~3 s段为抛物线,3~4.5 s段为直线(t1=3 s时x1=3 m, t2=4.5 s时x2=0),g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　)
A.传送带沿顺时针方向转动B.传送带速度大小为1 m/sC.小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2D.0~4.5 s内摩擦力对小物块所做的功为-3 J
解析 根据图乙可知,小物块的位移先增大后减小,表明小物块的运动方向变为反向,则传送带必定沿顺时针方向转动,A正确;根据图乙分析可知,小物块先向左做匀减速直线运动,后反向向右做匀加速直线运动至与传送带达到相等速度,最后以该速度向右做匀速直线运动,则传送带速度为v0= m/s=2 m/s,B错误;根据图乙可知,小物块向左匀减速经历时间t0=2 s速度减为0,后向右加速经历时间t1=1 s与传送带达到同速v0,则有v0=at1,μmg=ma,解得μ=0.2,C正确;小物块向左匀减速的初速度v1=at0=2×2 m/s=4 m/s,全过程对小物块分析有
3.(多选)如图所示,一长木板a在水平地面上运动,在某时刻(t=0)将一相对于地面静止的物块b轻放到木板上,此时a的速度水平向右,大小为2v0,同时对a施加一水平向右的恒力F。已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间的动摩擦因数相等,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上。在物块放到木板上之后,a、b运动的v-t图像可能是(　　)
解析 小物块由静止开始,长木板有初速度且受到恒力作用,所以对物块受力分析,由牛顿第二定律得μmg=mab,解得ab=μg,对长木板受力分析有F-μmg-μ×2mg=maa,解得aa= -3μg,根据图像斜率可知初始阶段aa<0,ab=|aa|,解得F=2μg,则a做匀减速直线运动,b做匀加速直线运动,共速后由于整体合力为零,将一起做匀速直线运动,故A错误,B正确;根据图像知a做匀速直线运动,即F=3μmg,b做匀加速直线运动,两者共速后,一起做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律有F-2μmg=2ma,解得a= μg= ab,故C正确;若aa4.(多选)如图甲所示,质量为1 kg可视为质点的物块A放置在足够长的长木板B上,A、B静止在水平地面上,用水平外力F作用在长木板B上,外力F随时间变化关系如图乙所示。已知长木板B的质量为2 kg,A与B及B与地面间的动摩擦因数均为0.1,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,则下列说法正确的是(　　)
解析 当A和B恰好发生相对滑动时,设拉力为F0,加速度为a0,对A,根据牛顿第二定律μmAg=mAa0,对A、B整体,有F0-μ(mA+mB)g=(mA+mB)a0,联立解得a0=1 m/s2,F0=6 N,由图乙可知,t=0时刻,拉力为6 N,故此时A的加速度大小为1 m/s2,故A正确;t=4 s时刻,A和B发生相对滑动,此时对B,根据牛顿第二定律F-μ(mA+mB)g-μmAg=mBaB,解得aB=3 m/s2,故B错误;t=0时刻,拉力为6 N,此后A和B一直相对滑动,0到4 s之内,拉力对B的冲量IF= ×4 N·s=32 N·s,对B根据动量定理IF-μmAgΔt-μ(mA+mB)gΔt=mBvB,解得vB=8 m/s,故C正确;
5.(2023浙江杭州八校联考)如图甲所示,物块和长木板置于倾角为θ=37°且足够长的斜面上。t=0时对长本板施加沿斜面向上的拉力F,使长木板和物块由静止开始沿斜面上滑,作用一段时间后撤去拉力F。已知长木板和物块始终保持相对静止,两者上滑时速度的二次方与位移之间的关系v2-x图像如图乙所示,已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2,最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力,则下列说法正确的是(　　)
A.拉力F的作用时间为2 sB.拉力F作用的时间内长木板的加速度大小为2 m/s2C.长木板与斜面间的动摩擦因数为0.25D.物块与长木板之间的动摩擦因数可能为0.75
6.(多选)一辆货车运输规格相同的木板,木板装载成两层平放在车厢里,如图所示。已知木板间的动摩擦因数为μ,木板与车厢间的动摩擦因数为2μ,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,货车为了躲避横穿公路的行人紧急刹车,刹车时的加速度大小为a,每块木板的质量均为m,重力加速度为g,上层木板最前端离驾驶室距离为d,则下列判断正确的是(　　)
A.当a>μg时,上层木板会与下层木板发生相对滑动B.当a=1.5μg时,下层木板受到车厢对它的摩擦力为3μmgC.若a>2μg,下层木板一定会相对车厢发生滑动D.若a=2μg,要使货车在紧急刹车时上层木板不撞上驾驶室,货车在水平路面上匀速行驶的速度应不超过
解析 当货车加速度a=μg时,上层木板受到的静摩擦力Ff=ma=μmg,恰好等于上、下两层木板间的最大静摩擦力,则上层木板刚好与下层木板相对静止,当a>μg时上层木板会与下层木板发生相对滑动,故A正确;当a>μg时,下层木板受到车厢对它的静摩擦力Ff2与上层木板对它的滑动摩擦力的合力产生其加速度,由牛顿第三定律可知,上层木板对下层木板的滑动摩擦力大小等于下层木板对上层木板的滑动摩擦力大小,有Ff2-μmg=ma,当a=1.5μg时,解得下层木板受到车厢对它的摩擦力为2.5μmg,故B错误;当a>μg时,由Ff2-μmg=ma可知,随a的增大,Ff2变大,当Ff2=4μmg时,下层木板刚好与车厢相对静止,此时车的加速度a=3μg,所以当a>3μg时,下层木板才会相对车厢发生滑动,故C错误;当a=2μg时,若上层木板恰好不撞上驾驶室,对车有v2=2ax1,对上层木板有v2=2μg(x1+d),两式联立解得 ,故D正确。
7.(多选)如图所示,水平传送带A、B两端相距s=3.5 m,工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.1。工件滑上A端瞬时速度vA=4 m/s,达到B端的瞬时速度设为vB,则(　　)
A.若传送带不动,则vB=3 m/sB.若传送带以速度v=4 m/s逆时针匀速转动,vB=3 m/sC.若传送带以速度v=2 m/s顺时针匀速转动,vB=3 m/sD.若传送带以速度v=2 m/s顺时针匀速转动,vB=2 m/s
工件的受力情况不变,由牛顿第二定律得知,工件的加速度大小仍为a=1 m/s2,工件的运动情况跟传送带不动时一样,则vB=3 m/s,选项B正确;若传送带以速度v=2 m/s顺时针匀速转动,工件滑上传送带时所受的滑动摩擦力方向水平向左,做匀减速运动,工件的加速度大小仍为a=1 m/s2,工件的运动情况跟传送带不动时一样,则vB=3 m/s,选项C正确,D错误。
8.(2023浙江浙南名校联盟高三联考)粮袋的传送装置如图所示,已知A、B间长度为L,传送带与水平方向的夹角为θ,工作时其运行速度为v,粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ。正常工作时工人在A点将粮袋轻轻放到运行中的传送带上。关于粮袋从A到B的运动,以下说法正确的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)
A.粮袋到达B点的速度与v比较,可能大,可能小,也可能相等B.粮袋开始运动的加速度为g(sin θ-μcs θ),若L足够大,则以后将一定以速度v做匀速运动C.若μ≥tan θ,则粮袋从A到B一定一直做加速运动D.不论μ大小如何,粮袋从A到B一直做匀加速运动,且a>gsin θ
解析 粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动,到达B点时的速度小于v,可能先做匀加速运动,当速度与传送带相同后,做匀速运动,到达B点时速度与v相同,也可能先做加速度较大的匀加速运动,当速度与传送带相同后做加速度较小的匀加速运动,到达B点时的速度大于v,故A正确;粮袋开始运动时受到沿传送带向下的滑动摩擦力,大小为μmgcs θ,根据牛顿第二定律得,加速度a=g(sin θ+μcs θ),故B错误;若μ≥tan θ,粮袋从A到B可能一直做匀加速运动,也可能先做匀加速运动,当速度与传送带相同后,再做匀速运动,故C错误;由以上分析可知,粮袋从A到B不一定一直做匀加速运动,故D错误。
9.如图所示,在水平面上固定一长度为L0=4.5 m的木板,在木板右端有传送带,传送带长L1=1.5 m、与水平面的夹角θ=30°,传送带以v=1 m/s的速度顺时针运动。现将一质量m=1 kg的物块以速度v0滑上木板左端,物块与木板之间的动摩擦因数为μ1=0.1,当物块到达木板右端时速度v1=4 m/s。随后物块滑上传送带(假设物块离开木板滑上传送带时速率不变),物块与传送带之间的动摩擦因数为μ2= ,g取10 m/s2。
(1)求物块的初速度v0的大小;(2)求物块从滑上传送带到运动至最高点所用的时间t;(3)若物块在传送带上相对滑动时会留下划痕,求物块从滑上传送带到运动至最高点的过程中,传送带上因物块相对滑动而留下的划痕为多长。
答案 (1)5 m/s(2)0.8 s(3)0.6 m解析 (1)根据牛顿第二定律及运动学公式μmg=ma1解得a1=1 m/s2v0=5 m/s。
(2)当物块速度大于传送带的速度时,μmgcs θ+mgsin θ=ma2解得a2=7.5 m/s2减速到与传送带同速所用时间为当传送带的速度大于物块速度时,mgsin θ-μ2mgcs θ=ma3解得a3=2.5 m/s2物块从滑上传送带到运动至最高点所用的时间t=t1+t2=0.8 s。