新高考物理二轮复习考点知识讲练与题型归纳专题04 牛顿运动定律的应用（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考物理二轮复习考点知识讲练与题型归纳专题04 牛顿运动定律的应用（2份，原卷版+解析版），共6页。试卷主要包含了牛顿三定律的理解，动力学两类基础问题，超重与失重现象，瞬时问题的两类问题，动力学图像问题，动力学中的连接体问题等内容，欢迎下载使用。

TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc208216114" 题型一 牛顿三定律的理解 PAGEREF _Tc208216114 \h 1
\l "_Tc208216115" 题型二 动力学两类基础问题 PAGEREF _Tc208216115 \h 5
\l "_Tc208216116" 类型1 已知受力求解运动情况 PAGEREF _Tc208216116 \h 5
\l "_Tc208216117" 类型2 已知物体运动情况，分析物体受力 PAGEREF _Tc208216117 \h 9
\l "_Tc208216118" 题型三 超重与失重现象 PAGEREF _Tc208216118 \h 14
\l "_Tc208216119" 类型1 超、失重现象的图像问题 PAGEREF _Tc208216119 \h 15
\l "_Tc208216120" 类型2 超、失重现象的分析与计算 PAGEREF _Tc208216120 \h 19
\l "_Tc208216121" 题型四 瞬时问题的两类问题 PAGEREF _Tc208216121 \h 23
\l "_Tc208216122" 题型五 动力学图像问题 PAGEREF _Tc208216122 \h 27
\l "_Tc208216123" 类型1 F-t、F-x图像的分析运动情况 PAGEREF _Tc208216123 \h 28
\l "_Tc208216124" 类型2 通过v-t、a-t图像分析受力情况 PAGEREF _Tc208216124 \h 29
\l "_Tc208216125" 类型3 通过a-F图像分析力与运动的关系 PAGEREF _Tc208216125 \h 29
\l "_Tc208216126" 题型六 动力学中的连接体问题 PAGEREF _Tc208216126 \h 30
题型一 牛顿三定律的理解
1．内容
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．
2．惯性
(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质．
(2)量度：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小．
(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关．
3．牛顿第二定律
(1)表达式为F＝ma.
(2)理解：核心是加速度与合外力的瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时消失、同时变化．
4．牛顿第三定律的内容
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上．
5．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”
(1)“三同”：①大小相同；②性质相同；③变化情况相同．
(2)“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生的效果不同．
(3)“三无关”：①与物体的种类无关；②与物体的运动状态无关；③与物体是否和其他物体存在相互作用无关．
大阳台、大的落地窗户深受年轻购房者的喜爱，但家中大面积的玻璃面使用同样也带来了清洁困难等问题。科技改变生活，擦窗机器人的出现有效地解决了此类问题。如图所示，某品牌的擦窗机器人在完成清洁任务后静止在玻璃窗上，已知擦窗机器人是通过吸盘吸附在玻璃上的，则擦窗机器人与玻璃窗之间的相互作用力总共有几对（ ）
A．1对B．2对C．3对D．4对
【答案】B
【详解】对机器人受力分析，玻璃窗对机器人有弹力和摩擦力，所以它们之间的相互作用力共有2对。
故选B。
如图所示，质量为m的书放在表面粗糙的斜面上处于静止状态，斜面与水平面的夹角为α，重力加速度为g，书所受支持力的大小为N，书所受摩擦力的大小f，则（ ）
A．书对斜面的压力与斜面对书的支持力是一对平衡力
B．书对斜面的摩擦力与斜面对书的摩擦力作用在不同物体上，故大小不相等
C．f=mgsinα
D．N=mgsinα
【答案】C
【详解】A．根据牛顿第三定律，可知书对斜面的压力与斜面对书的支持力是一对相互作用力，作用在两个物体上，不是一对平衡力，故A错误；
B．根据牛顿第三定律，书对斜面的摩擦力与斜面对书的摩擦力是相互作用力，大小必然相等，与作用对象无关，故B错误；
CD．书处于平衡状态，根据平衡条件可得所受摩擦力为静摩擦力f=mgsinα
支持力N=mgcsα，故C正确，D错误。
故选C。
如图所示，当人推墙时、人将向后退，对此现象下列说法中正确的是（ ）
A．人后退的过程中始终受到墙的作用力
B．人离开墙后还能退一段距离是因为人具有惯性
C．人对墙的力大于墙对人的力
D．人对墙的力与墙对人的力是一对平衡力
【答案】B
【详解】A．当人后退至与墙分离后，墙对人的作用力为0，故A错误；
B．由于惯性，人离开墙后还能退一段距离减速至0，故B正确；
CD．人对墙的力与墙对人的力是一对相互作用力，人对墙的力大小等于墙对人的力，故CD错误。
故选B。
如图所示，质量为2kg的物块置于水平桌面上，现对其施加两个作用力F1、F2，F1水平向右、大小为12N，F2与水平方向成θ=53°夹角斜向左上方，大小为10N，此时物块恰好未滑动。已知F1、F2在同一竖直平面内，物块与桌面间的动摩擦因数恒定，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6。现撤去F2，则物块运动的加速度大小等于（ ）
A．5m/s2B．6m/s2C．2m/s2D．1m/s2
【答案】D
【详解】对其施加两个作用力F1、F2，物块恰好未滑动，根据平衡条件可得F1−F2csθ=f=μ(mg−F2sinθ)
代入数据解得μ=0.5
现撤去F2，根据牛顿第二定律可得F1−μmg=ma
解得物块运动的加速度大小为a=1m/s2
故选D。
如图所示，质量为m的滑块P轻放在倾角为30°、质量为2m的斜面体Q上表面，滑块P沿斜面体上表面向下滑动，斜面体Q始终保持静止。已知滑块与斜面体上表面之间的动摩擦因数μ=35，重力加速度为g。下列说法中正确的是（ ）
A．滑块P沿斜面体向下滑动的加速度为3m/s2
B．斜面体对滑块P的作用力大小为310mg
C．地面对斜面体的支持力大小为2910mg
D．地面对斜面体的摩擦力大小为310mg，方向水平向右
【答案】C
【详解】A．对滑块P受力分析并结合牛顿第二定律有mgsin30°−μmgcs30°=ma
解得a=2m/s2，故A错误；
B．斜面体对滑块P的支持力FN=mgcs30°
斜面体对滑块P的摩擦力Ff=μmgcs30°
所以斜面体对滑块P的作用力大小F=FN2+Ff2=215mg，故B错误；
C．对斜面体Q受力分析，竖直方向有FN地−2mg−FNcs30°−Ffsin30°=0
解得FN地=2910mg，故C正确；
D．对斜面体Q受力分析，水平方向有FNsin30°−Ffcs30°−Ff地=0
解得Ff地=310mg，方向水平向左，故D错误。
故选C。
题型二 动力学两类基础问题
求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：
分析解决这两类问题的关键：应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度．
类型1 已知受力求解运动情况
工人师傅为方便卸货，在距水平地面高度为1.2m的车厢底部用有效长度为2m的木板与地面之间搭建了一个斜面，已知物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.25，重力加速度为g=10m/s2，物块可看作质点，则物块从静止开始沿木板运动到底部的过程中，所用时间为（ ）
A．0.5sB．1.0sC．2sD．2.0s
【答案】B
【详解】设木板与地面间的倾角为θ，则有sinθ=1.22=0.6，csθ=22−1.222=0.8
根据牛顿第二定律可得mgsinθ−μmgcsθ=ma
解得加速度大小为a=4m/s2
根据运动学公式可得L=12at2
解得所用时间为t=2×24s=1s
故选B。
2025年3月7日，国际雪联单板滑雪坡面障碍技巧亚洲杯在吉林北大湖滑雪场开幕，在女子个人组比赛中，中国队张小楠、甘佳佳、熊诗芮分获金银铜牌。如图所示，若滑雪运动员以初速度v=4m/s沿倾角为θ=37°、足够长的滑雪轨道匀加速直线下滑，在3s的时间内下滑的路程为30m，已知滑板和运动员的总质量为m=50kg，g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。则（ ）
A．运动员下滑的加速度大小为4m/s2B．运动员5s末的速度大小为20m/s
C．运动员受到的阻力大小为60ND．运动员受到斜轨道支持力的大小为600N
【答案】A
【详解】A．运动员沿斜轨道向下做匀加速直线运动。根据匀变速直线运动规律有x=vt+12at2
解得a=4m/s2，故A正确；
B．5s末的速度v5=v+at5=24m/s，故B错误；
C．运动员在下滑过程中，受到重力mg、轨道的支持力FN以及阻力Ff的共同作用。以运动员为研究对象，根据牛顿第二定律，沿斜轨道向下方向有mgsinθ−Ff=ma，
解得Ff=100N，故C错误；
D．垂直于斜轨道方向有FN−mgcsθ=0，
解得FN=400N，故D错误。
故选A。
水上乐园小朋友正在玩水滑梯。已知滑梯顶端距地面高为4m，滑梯所构成的斜面长度为8m。一名质量为30kg的小朋友由静止从滑梯顶端滑下，其速度-时间图像如图所示。小朋友滑至底端后，沿水平滑轨滑行4m停止。小朋友视为质点，g=10m/s²求:
(1)小朋友沿滑梯下滑过程的加速度的大小；
(2)小朋友沿滑梯下滑过程受到的阻力；
(3)小朋友与水平滑轨间的动摩擦因数。
【答案】(1)1m/s2
(2)120N
(3)0.2
【详解】（1）在速度-时间图像中，加速度a等于图线的斜率。
由图像可知a=ΔvΔt=3.0−03.0−0m/s2=1m/s2
（2）根据牛顿第二定律得mgsinθ−Ff=ma
根据题意得sinθ=48=12
解得Ff=120N
（3）设小朋友滑至底端的速度v，v2=2ax
解得v=4m/s
设水平滑行时的加速度大小为a'，根据牛顿第二定律得μmg=ma'
根据运动学公式v2=2a'x'
解得μ=0.2
某快递车装上货物（视为质点），其中货物与车的简化图如图所示。货物在长度L=7.5m的水平车厢中间位置，总质量M=1×104kg的车在平直路面以v0=108km/h行驶，突然因紧急情况刹车（关闭发动机），经过t=6s车停下，最终发现货物也刚好滑到车厢前端靠近驾驶室。取重力加速度大小g=10m/s2，货物的质量远小于快递车的质量。求：
(1)快递车刹车时受到的阻力大小f；
(2)该货物与水平车厢间的动摩擦因数μ。
【答案】(1)f=5×104N
(2)μ=0.48
【详解】（1）由题意可知车做匀减速直线运动，其加速度大小a=v0t
又由牛顿第二定律有f=Ma
解得f=5×104N
（2）车做匀减速直线运动的位移大小x=v02t
则货物的位移大小x'=x+L2
则货物的加速度大小a'=v022x'
由牛顿第二定律有ma'=μmg
解得μ=0.48
蹴球是中国少数民族的一种传统体育项目，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。则球2运动的时间为（ ）
A．2LμgB．L2μg
C．2LμgD．Lμg
【答案】A
【详解】A球2匀减速直线运动到停下，可以看作反向匀加速直线运动，可得L=12at2
根据牛顿第二定律可得μmg=ma
解得t=2Lμg
故选A。
类型2 已知物体运动情况，分析物体受力
以6m/s的速度匀速上升的气球，当升到离地面14.5m高时，从气球上落下一小球，小球的质量为0.5kg，假设小球在运动过程所受阻力大小满足f=(1+kv）N，k=0.01kg/s，g取10m/s2。则小球从气球落下后大约经过多长时间到达地面（ ）
A．1.7sB．1.9sC．2.6sD．3.5s
【答案】C
【详解】因速度大小对阻力大小影响很小，在估算时可把阻力大小恒定1N进行计算，根据牛顿第二定律推知，小球上升阶段的加速度a1=mg+fm=12m/s2
上升的时间t1=va1=612=0.5s
上升的高度h1=v2t1=1.5m
根据牛顿第二定律推知，下降阶段的加速度a2=mg−fm=8m/s2
根据运动学公式(h0+h1)=12a2t22
故下降用时间t2=2(h0+h1)a2=2×168s=2s
则共用时间为t=t1+t2=2.5s
与C项最接近。
故选C。
以相同的初速度将A、B两物体同时竖直向上抛出，物体A所受空气阻力可忽略，物体B所受空气阻力大小与物体速率成正比，用tA和tB分别表示两物体上升至最高点所需要的时间，则tA和tB的大小关系为（ ）
A．tA=tBB．tAtBD．无法比较
【答案】C
【详解】由题意可知，物体A不受空气阻力只受重力，做竖直上抛运动，则有tA=v0g
物体B受空气阻力，在其上升阶段，根据牛顿第二定律有mg+f=ma
解得a=g+fm
由于物体B所受阻力随着速度减小而减小，故物体B的加速度逐渐减小至最小值g，由于物体B上升过程中的加速度大于重力加速度即物体A上升过程中的加速度，且二者初速度相同，所以tA>tB
故选C。
如图所示，t=0时刻质量为1kg的物块从h=5m高度处以v=5m/s的初速度水平抛出，同时对物块施加一水平方向上的恒力，使物块落地前水平方向通过的路程最短。不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，则（ ）
A．物块所受水平恒力的大小为5N
B．物块所受水平恒力的大小为6N
C．物块在空中运动过程的位移大小为552−2m
D．物块在空中运动过程的位移大小为5m
【答案】C
【详解】AB．由题意，可知物块抛出后，在竖直方向做自由落体运动，设物块在空中运动的时间为t，有
h=12gt2
可得
t=1s
分情况讨论物块落地前水平方向的运动：情况1，物块落地前水平速度方向不发生变化。由匀变速运动规律可得，落地时水平速度减速为0时经过水平路程最小，即有
smin1=vt2=2.5m
情况2，物块落地前水平速度方向发生变化。此情况下物块的加速度
a>vt
物块减速到0过程的水平路程
s1=v22a
反向加速过程经过的水平路程
s2=at−v22a
经过的总水平路程
s=s1+s2
代入整理得
s=v2a+12at2−vt
由数学知识可得
v2a+12at2≥2v2a×12at2
则
s≥2−1vt
即
v2a=12at2
时，s取得最小值，为
smin2=52−1m3N，物块A相对木箱静止，A错误；
B．木箱以5m/s²的加速度竖直向下做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有mg−F支2=ma2
得F支2=5N
则木箱可提供的最大静摩擦力为Ffm2=μF支2=2.5NFfm，物块A相对木箱滑动，C正确；
D．木箱以7m/s²的加速度水平向右做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有Ff4+F=ma4
得Ff4=4N
Ff4a0=7m/s2
可知此时A、B与小车发生相对滑动，故C错误；
D．由C选项分析可知，t=6s时，A、B与小车发生相对滑动，此时轻绳对B拉力大小为4N，故D正确。
故选BD。
如图所示，倾角为30°、足够长的固定斜面上有内壁光滑、截面为半圆形的容器，O为截面圆的圆心，AB为平行于斜面的直径，OC垂直于AB，D为圆上的一点，OD与OC的夹角为30°。容器内有一光滑的小球，当容器和小球一起在斜面上自由下滑时，小球相对容器停在C点；当容器受到沿斜面向下的拉力（图中没有画出）作用，稳定时容器和小球一起向下以加速度a运动，小球相对容器停在D点，已知重力加速度为g，则（ ）
A．加速度a的大小为12g
B．加速度a的大小为g
C．容器与斜面间的动摩擦因数为0.5
D．容器与斜面间的动摩擦因数为33
【答案】B
【详解】CD．二者自由下滑时，对小球受力分析，有a球=gsin30°
可知半球形容器加速度大小也为gsin30°，则容器与斜面间没有摩擦力，即容器与斜面间的动摩擦因数为0，故CD错误；
AB．当容器受到沿斜面向下的拉力作用，稳定时对小球受力分析，可得小球所受容器的支持力与自身重力与其合力夹角均为60°，由二力合成规律可得ma=mg
即a=g
故A错误；B正确。
故选B。
如图，质量为m的小滑块a静置于质量为M的粗糙斜劈b的斜面上，斜面倾角为θθ