2023年新高考物理考试热点4牛顿运动定律

2023年新高考物理考试
热点4 牛顿运动定律
1.(2021·山东泰安市高三一模)如图1所示，挂钩连接三根长度均为L 的轻绳，三根轻绳的另一端与一质量为m ，直径为1.2L 的水平圆环相连，连接点将圆环三等分．在挂钩拉力作用下
圆环以加速度a ＝12g 匀减速上升，已知重力加速度为g ，则每根绳上的拉力大小为( )
图1
A.56mg
B.524mg
C.512mg
D.58
mg 答案 B
解析 设每根轻绳与竖直方向的夹角为α，每根轻绳上的拉力大小为F ，根据几何关系可得
sin α＝0.6L L
＝0.6，则cos α＝0.8.分析圆环受力，可知三根轻绳拉力水平方向的分力恰好平衡，竖直方向的分力与圆环重力的合力提供加速度，有mg －3F cos α＝m ·12g ，解得F ＝524
mg ，故选B.
2.(2021·河北张家口市高三期末)如图2所示，在水平面上固定一倾角θ＝30°的光滑斜面，斜面底端固定一挡板C ，两个质量均为m 的物块A 、B 用轻弹簧相连，静止在斜面上．现用一平行于斜面向上的拉力F 拉物块A ，在物块B 恰好离开挡板C 的瞬间撤去力F ，重力加速度为g ，则撤去力F 的瞬间( )
图2
A ．物块A 的加速度为零
B ．物块A 的加速度为g 2
，方向沿斜面向下 C ．物块B 的加速度为g 2
，方向沿斜面向上
D．物块B的加速度为零
答案 D
解析撤去力F瞬间，弹簧的弹力为kx＝mg sin θ，撤去力F的瞬间，对物块B，由牛顿第二定律得kx－mg sin θ＝ma B，对物块A，由牛顿第二定律得kx＋mg sin θ＝ma A，解得a B＝0，a A ＝g，方向沿斜面向下，故选D.
3.(2021·天津市河西区高三期末)如图3所示，物块A放在木板B上，A、B的质量相同，A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数也相同(最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小)．若将水平力作用在A上，使A刚好要相对B滑动，此时水平力大小为F1；若将水平力作用在B上，使B刚好要相对A滑动，此时水平力大小为F2，则F1与F2的比为()
图3
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4
答案 D
解析由于A与B之间的最大静摩擦力F f AB＝μmg小于B与地面之间的最大静摩擦力F f B地＝2μmg，当水平力作用在A上，使A刚好要相对B滑动，此时B静止，A与B间的静摩擦力刚好达到最大，此时水平力大小为F1＝μmg；当水平力作用在B上，使B刚好要相对A滑
动，此时A、B间的静摩擦力刚好达到最大，A、B的加速度相等，有a A＝a B＝μmg
m＝μg，此
时水平力大小为F2－2μmg＝2ma B，解得F2＝4μmg，故F1与F2的比为1∶4，故D正确，A、
B、C错误．
4.(2021·广西桂林市秀峰区高三第一次联合调研)如图4所示，在竖直平面内，一辆小车正在水平面上以加速度a向右匀加速运动，大物块压在车厢竖直后壁上并与车厢相对静止，小物块放在大物块上与大物块相对静止，大物块刚好不下滑，小物块与大物块也刚好不发生相对滑动．重力加速度为g，a < g．最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则大物块与车厢后壁间的动摩擦因数μ1和小物块与大物块间的动摩擦因数μ2的大小关系正确的是()
图4
A．μ1 < μ2B．μ1＝μ2
C．μ1 > μ2D．μ1·μ2 < 1
答案 C
解析将小物块与大物块看作一个整体有(m＋M)g＝μ1F N1，F N1＝(m＋M)a，对小物
块受力分析有mg＝F N2，μ2F N2＝ma，代入分别解得μ1＝g
a，μ2＝
a
g，由于a < g，则有，
μ1 > 1，μ2 < 1，μ1 > μ2，μ1·μ2＝1，故选C.
5.(2021·山东日照市高三一模)如图5所示，倾角为θ的斜面上有一无动力小车，小车里用细绳悬挂一个小球．当小车沿斜面向下加速滑动时，悬线与垂直斜面Ob方向的夹角始终为α(α<θ)，则可求小车的底面与斜面间的动摩擦因数μ为()
图5
A．μ＝tan θB．μ＝tan(θ－α)
C．μ＝sin(θ－α) D．μ＝tan α
答案 D
解析以小球为研究对象，受力分析如图所示
则有F T cos α＝mg cos θ，mg sin θ－F T sin α＝ma，
以车和小球整体为研究对象，根据牛顿第二定律有(M＋m)g sin θ－μ(M＋m)g cos θ＝(M＋m)a，解得a＝g sin θ－μg cos θ，联立解得μ＝tan α，A、B、C错误，D正确．
6.(多选)(2021·湖南岳阳市高三检测)如图6所示，质量为m的物块A静置在水平桌面上，通过足够长的轻绳和轻质滑轮悬挂着质量为4m的物块B.现由静止释放物块A、B，以后的运动过程中物块A不与定滑轮发生碰撞．已知重力加速度大小为g，不计所有摩擦阻力，下列说法正确的是()
图6
A．在相同时间内物块A、B运动的路程之比为1∶2
B．物块A、B的加速度大小之比为2∶1
C ．轻绳的拉力大小为mg 2
D ．B 下落高度h 时速度为gh
答案 BD
解析 根据动滑轮的特点可知B 下降s ，A 需要移动2s ，故s A ＝2s B ，选项A 错误；物块A 、
B 都是由静止开始运动的，故有2×12a B t 2＝12a A t 2，解得a A a B ＝21
，选项B 正确；对A 受力分析有F T ＝ma A ，对B 受力分析有4mg －2F T ＝4ma B ，解得F T ＝mg ，a B ＝12
g ，选项C 错误；物块B 加速度为a B ＝12
g ，根据速度位移公式，有v 2＝2a B h ，解得v ＝gh ，选项D 正确． 7．(多选)(2021·全国乙卷·19)水平桌面上，一质量为m 的物体在水平恒力F 拉动下从静止开始运动，物体通过的路程等于s 0时，速度的大小为v 0，此时撤去F ，物体继续滑行2s 0的路程后停止运动，重力加速度大小为g ，则( )
A ．在此过程中F 所做的功为12
m v 02 B ．在此过程中F 的冲量大小等于32
m v 0 C ．物体与桌面间的动摩擦因数等于v 02
4s 0g
D ．F 的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍
答案 BC
解析 外力撤去前，由牛顿第二定律可知F －μmg ＝ma 1①
由速度位移公式有v 02＝2a 1s 0②
外力撤去后，由牛顿第二定律可知－μmg ＝ma 2③
由速度位移公式有－v 02＝2a 2(2s 0)④
由①②③④可得，水平恒力F ＝3m v 02
4s 0
物体与桌面间的动摩擦因数μ＝v 02
4s 0g
滑动摩擦力F f ＝μmg ＝m v 02
4s 0
可知F 的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的3倍，
故C 正确，D 错误；
在此过程中，外力F 做功为W ＝Fs 0＝34
m v 02， 故A 错误；
由平均速度公式可知，外力F 作用时间
t 1＝s 00＋v 02
＝2s 0v 0
， 在此过程中，F 的冲量大小是I ＝Ft 1＝32
m v 0， 故B 正确．。