专题03 牛顿运动定律(解析版)-2021年高考物理专项攻关高分宝典

2021年高考物理专项攻关高分宝典

（解析版）

专题【03】牛顿运动定律【备考建议】

【经典例题】

一、与图像有关的加速度问题

【典例1】【2019·全国卷Ⅲ】如图a，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在

实验台上的力传感器相连，细绳水平。t＝0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t＝4 s时撤去外力。

细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图b所示，木板的速度v与时间t的关系如图c所示。木板与实

验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取10 m/s2。由题给数据可以得出()

A．木板的质量为1 kg B．2～4 s内，力F的大小为0.4 N

C．0～2 s内，力F的大小保持不变D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2

【答案】AB

牛顿运动定律是高考的必考内容，考查频率最好的是动力学的两类基本问题和动力学的图像问题，既有选择题，也有计算题。计算题往往结合运动图像生活中的运动实例，有时还与电场中的带电体的运动相结合，涉及多过程或多物体的综合，难度较大。考生应熟练掌握牛顿第二定律及其应用，尤其是物体的受力分析、运动分析的方法。

【解析】 木板和实验台间的摩擦忽略不计，由题图b 知，2 s 后木板滑动，物块和木板间的滑动摩擦力大小F 摩＝0.2 N 。由题图c 知，2～4 s 内，木板的加速度大小a 1＝0.4

2 m/s 2＝0.2 m/s 2，撤去外力F 后的加速度

大小a 2＝0.4－0.2

1 m/s 2＝0.

2 m/s 2，设木板质量为m ，据牛顿第二定律，对木板有：2～4 s 内：F －F 摩＝ma 1,4

s 以后：F 摩＝ma 2，解得m ＝1 kg ，F ＝0.4 N ，A 、B 正确。0～2 s 内，木板静止，F ＝f ，由题图b 知，F 是均匀增加的，C 错误。因物块质量不可求，故由F 摩＝μm 物g 可知动摩擦因数不可求，D 错误。

二、滑块-传送带模型

【典例2】【2019·江苏高考】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v A ；

(2)在左边缘再次对齐的前、后，B 运动加速度的大小a B 、a B ′； (3)B 被敲击后获得的初速度大小v B 。 【答案】 (1)2μgL (2)3μg μg (3)22μgL 【解析】 A 、B 的运动过程如图所示：

(1)A 被敲击后，B 静止，A 向右运动，由牛顿第二定律知，A 的加速度大小a A ＝μg A 在B 上滑动时有2a A L ＝v 2A 解得：v A ＝2μgL 。

(2)设A、B的质量均为m

对齐前，A相对B滑动，B所受合外力大小

F＝μmg＋2μmg＝3μmg

由牛顿第二定律得F＝ma B，得a B＝3μg

对齐后，A、B相对静止，整体所受合外力大小F′＝2μmg

由牛顿第二定律得F′＝2ma B′，得a B′＝μg。

(3)设B被敲击后，经过时间t，A、B达到共同速度v，位移分别为x A、x B，A的加速度大小等于a A 则v＝a A t，v＝v B－a B t

x A＝1

2a A t

2，x B＝v B t－

1

2a B t

2

且x B－x A＝L

解得：v B＝22μgL。

三、超重和失重问题

【典例3】(2019·浙江普通高校招生选考模拟)如图所示，是某人站在压力板传感器上，做下蹲——起立的动作时记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为力(单位为N)，横坐标为时间(单位为s)。由图线可知，该人的体重约为650 N，除此之外，还可以得到的信息是()

A．该人做了两次下蹲——起立的动作B．该人做了一次下蹲——起立的动作

C．下蹲过程中人处于失重状态D．下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态

【答案】 B

【解析】人下蹲过程先是加速下降，为失重，到达一个最大速度后再减速下降，为超重，对应先失重再超重，人起立过程对应先超重再失重，由图象可知，该人做了一次下蹲——起立的动作，A、C、D错误，B正确。

四、与加速度相关的连接体问题

【典例4】(2019·贵州铜仁一中模拟)物体A 、B 放在光滑水平面上并用轻质弹簧做成的弹簧秤相连，

如图所示，

今对物体A 、B 分别施以方向相反的水平力F 1、F 2，且F 1大于F 2，则弹簧秤的示数( )

A ．一定等于F 1－F 2

B ．一定大于F 2小于F 1

C ．一定等于F 1＋F 2

D ．条件不足，无法确定

【答案】B

【解析】两个物体一起向左做匀加速直线运动，对两个物体整体运用牛顿第二定律，有：F 1－F 2＝(M ＋m )a ，再对物体A 受力分析，运用牛顿第二定律，得到：F 1－F ＝Ma ，由以上两式解得F ＝mF 1＋MF 2M ＋m ，由于F 1大

于F 2，故F 一定大于F 2小于F 1，故B 正确．

【典例5】

（2020·海南省海口市高三下学期6月模拟）如图所示，a 、b 、c 为三个质量均为m 的物块，物块a 、b 通过水平轻绳相连后放在水平面上，物块c 放在b 上，现用水平拉力F 作用于a ，使三个物块一起水平向右做匀速直线运动，各接触面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g ，下列说法正确的是（ ）

A. 水平轻绳的弹力大小为F

B. 物块c 受到的摩擦力大小为μmg

C. 剪断轻绳后，在物块b 向右运动的过程中，物块c 受到的摩擦力大小为1

3

μmg D. 当该水平拉力增大为原来的32

倍时，物块c 受到的摩擦力大小为1

2μmg

【答案】D 【解析】

A ．三物块一起做匀速直线运动，由平衡条件