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1、 1 强化训练 8 牛顿运动定律的一般应用 17 备考综合热身教辅系列 本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。其主要目的在于进一步理解和掌握牛顿运动定律。能熟练地运用牛顿第二、三运动定律解决超、失重问题，并能解答较简单的连接体问题。一、破解依据 欲顺利解决此类问题，试归纳以下几条“依据”：牛顿第二、三定律：maF合；/FF。超、失重的求解：)(agmFN，加速度a向上；)(agmFN，加速度a向下。运动学公式（请见前文）利用牛顿定律与各种常见的力（弹力 kxF；滑动摩擦力 NFf；介质阻力 kvf 或2kvf；浮力 ghSgVF等等）、运动学公式
2、等解决问题。二、精选习题 选择题（每小题 5 分，共 40 分）（15 江苏）一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度 a 随时间 t 变化的图线如图-1所示，以竖直向上为 a 的正方向，则人对地板的压力 At=2s 时最大 Bt=2s 时最小 Ct=8.5s 时最大 Dt=8.5s 时最小（15 重庆）若货物随升降机运动的vt图像如题图-2 所示（竖直向上为正），则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图像可能是:（）图-1 图-2 2 （13 上海）如图-3，质量mAmB的两物体 A、B 叠放在一起，靠着竖直墙面。让它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体 B 的受力示意图是 （14 长
3、沙模拟）3.如图-4 所示，小车静止在光滑水平地面上，小车的上表面由光滑的斜面AB和粗糙的平面BC组成（它们在B处由极短的光滑圆弧平滑连接），小车右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器，当传感器受压力时，其示数为正值；当传感器受拉力时，其示数为负值。一个小滑块（可视为质点）从A点由静止开始下滑，经B至C点的过程中，传感器记录到的力F随时间t变化的关系如下面四图表示，其中可能正确的是（）（14 武汉调研）如图-6 所示，在光滑的水平面上放着质量为 M 的木板，在木板的左端有一个质量为 m 的木块，在木块上施加一个水平向右的恒力 F，木块与木板由静止开始运动，经过时间 t 分离下列说法正确的是()A
4、若仅增大木板的质量 M，则时间 t 增大 B若仅增大木块的质量 m，则时间 t 增大 C若仅增大恒力 F，则时间 t 增大 D若仅增大木块与木板间的动摩擦因数，则时间 t 增大 6.（14 北京西城）在德国首都柏林举行的世界田径锦标赛女子跳高决赛中，克罗地亚选手弗拉希奇以 2.04 m 的成绩获得冠军弗拉希奇的身高约为 1.93 m，忽略空气阻力，gt F 0 A t F 0 B t F 0 C t F 0 D图 图-3 图-4 图-5 图-6 3 取 10 m/s2，如图-7 所示则下列说法正确的是()A弗拉希奇在下降过程中处于失重状态 B弗拉希奇起跳以后在上升的过程中处于超重状态 C弗拉希
5、奇起跳时地面对她的支持力等于她所受的重力 D弗拉希奇起跳时的初速度大约为 3 m/s（15 新课标 II）在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩链接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢一大小为 a 的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩 P和 Q 间的拉力大小为 F；当机车在西边拉着这列车厢一大小为错误!未找到引用源。a 的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩 P 和 Q 间的拉力大小仍为 F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为 A.8 B.10 C.15 D.18（15 福建）如图-8，在竖直平面内，滑到ABC关于B点对称，且A、B、C三点在同一水平
6、线上。若小滑块第一次由A滑到C，所用的时间为t1，第二次由C滑到A，所用时间为t2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则()A12tt B12tt C12tt D无法比较1t、2t的大小 填空题（共 24 分）9（15 新课标 II）（6 分）某学生用图（a）琐事的实验装置测量物块与斜面的懂摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为 50Hz，物块下滑过程中所得到的只带的一部分如图（b）所示，图中标出了 5 个连续点之间的距离。物块下滑是的加速度 a=m/s2；打点 C 点时物块的速度 V=m/s;图-8 图-7 4 图 2 已知重力加速度大小为
7、 g，求出动摩擦因数，还需测量的物理量是 （填正确答案标号）A 物块的质量 B 斜面的高度 C 斜面的倾角 10.(13 四川)（10 分）如图-9-1 所示，某组同学借用“探究 a 与 F、m 之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验：为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做_运动。连接细绳及托盘，放人砝码，通过实验得到图-9-2 所示的纸带。纸带上 0 为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为 0.1s 的相邻计数点 A、B、C、D、E、F、G。实验时小车所受拉力为 0.2N
8、，小车的质量为 0.2kg。请计算小车所受合外力做的功 W 和小车动能的变化Ek，补填表中空格（结果保留至小数点后第四位）。分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内 W=Ek，与理论推导结果一致。实验前已测得托盘质量为 7.710-3kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为-_kg（g 取 9.8m/s2，结果保留至小数点后第三位）。11.（13 新课标 I）（8 分）图-10(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图，实验步骤如下：用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量 m；用游标卡尺测量遮光片的宽度 d用米尺测量两光电门之间的距离 s；调整轻滑轮，使细线水平；让物块
9、从光电门 A 的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门 A 和光电门 B 所用的时间t A和t B，求出加速度 a：多次重复步骤求 a 的平均值 根据上述实验数据求出动摩擦因数 回答下列问题：O-B O-C O-D O-E O-F W/J 0.0432 0.0572 0.0734 0.0915 Ek/J 0.0430 0.0570 0.0734 0.0907 图-9 5(1)测量 d 时，某次游标卡尺（主尺的最小分度为 1mm）的示数如图-10(b)所示，其读数为 cm。(2)物块的加速度 a 可用 d、s和t A和t B表示为 a=。(3)动摩擦因数 可用 M、m、和重力加速度
10、 g 表示为=。(4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于 (填“偶然误差”或“系统误差”)。计算题（共 36 分）12.（14 新课标）（10 分）公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为 1 s，当汽车在晴天干燥沥青路面上以 108 km/h 的速度匀速行驶时，安全距离为 120 m设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的25，若要求安全距离仍为 120 m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度 13.（17 全国卷）（12 分）如图-11，两个滑
11、块 A 和 B 的质量分别为 mA1 kg 和 mB5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为 10.5；木板的质量为 m4 kg，与地面间的动摩擦因数为20.1.某时刻 A、B 两滑块开始相向滑动，初速度大小均为 v03 m/s.A、B 相遇时，A 与木板恰好相对静止设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小 g10 m/s2.求：(1)B 与木板相对静止时，木板的速度；(2)A、B 开始运动时，两者之间的距离 14.（13 浙江）(14 分)山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤，其示意图如下 图中 A、B、C、D 均为石头的边缘点，O 为青藤的固定点，
12、h11.8 m，h24.0 m，x14.8 m，x28.0 m开始时，质量分别为 M10 kg 和 m2 kg 的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上，当大猴发现小猴将受到伤害时，迅速从左边石头的 A 点水平跳至中间石头 大猴抱起小猴跑到 C 点，抓住青藤下端，荡到右边石头上的 D 点，此时速度恰好为零 运动过程中猴子均可看成质点，空气阻力不计，重力加速度 g10 m/s2.求：图-10 图-11 6(1)大猴从 A 点水平跳离时速度的最小值；(2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小；(3)猴子荡起时，青藤对猴子的拉力大小 (四)选做题 15.（16 天津）我国高铁技术处于世界领先水平，和谐
13、号动车组是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比，某列动车组由8 节车厢组成，其中第 1 和 5 节车厢为动车，其余为拖车，则该动车组 A、启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反 B、做匀加速运动时，第 5、6 节与第 6、7 节车厢间的作用力之比为 3:2 C、进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比 D、与改为 4 节动车带 4 节拖车的动车组最大速度之比为 1:2 16.（15 海南）假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩
14、托艇发动机的输出功率变为原来的 2 倍，则摩托艇的最大速率变为原来的（）A.4 倍 B.2 倍 C.3倍 D.2倍 17.（14 北京）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出对此现象分析正图-12 图-13 7 确的是()A手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态 B手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 C在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 18.（13 安徽）如图-14 所示，细线的一端系一质量为 m 的小球，另一端固定在倾角为 的光
15、滑斜面体顶端，细线与斜面平行在斜面体以加速度 a 水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力 T 和斜面的支持力 FN分别为(重力加速度为 g)()ATm(gsinacos)FNm(gcosasin)BTm(gcosasin)FNm(gsinacos)CTm(acosgsin)FNm(gcosasin)DTm(asingcos)FNm(gsinacos)19.（14 金丽衢十二校）从地面上以初速度 v0竖直上抛一个质量为 m 的小球若小球在运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比，小球运动的速率随时间变化的规律如图-15所示，t1时刻到达最高点，落地速率为 v1，
16、且落地前小球已经做匀速运动，则下列说法正确的是()A小球的加速度在上升过程中逐渐减小，在下降过程也逐渐减小 B小球抛出瞬间的加速度大小为1v0v1g C小球被抛出时的加速度值最大，到达最高点时的加速度值最小 D小球上升过程的平均速度小于v02 20.（15 新课标 II）（20 分）下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。图-14 图-15 8 某地有一倾角为=37（sin37=53）的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均处于静止状态，如图-16 所示。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m（可视为质量不变的滑块），在极短
17、时间内，A、B间的动摩擦因数 1减小为83，B、C间的动摩擦因数 2减小为 0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第 2s 末，B的上表面突然变为光滑，2保持不变。已知A开始运动时，A离B下边缘的距离l=27m，C足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求：（1）在 02s 时间内 A 和 B 加速度的大小（2）A 在 B 上总的运动时间 三、参考答案 选择题【答案 AD 图-16 9 【答案】A.【解析】两物体 A、B 叠放在一起，在沿粗糙墙面下落过程中，由于物块与竖直墙面之间没有压力，没有摩擦力，二者一起做自由落体运动，AB 之间没有弹力作用，物体 B
18、 的受力示意图是图 A。【答案】D.【解析】滑块先匀加速下滑后匀减速向左滑动；滑块加速下滑时，受重力和支持力，故对斜面体有向右下方的恒定压力，故传感器示数为正且恒定不变；滑块匀减速向左滑动时，对小车有向左的摩擦力，故传感器受到拉力且恒定；故 ABC 错误，D 正确；故选 D 5.【答案】BD 【解析】设木块与木板间的动摩擦因数为，则木块的加速度 a1FmgmFmg，木板的加速度 a2mgM，两者恰好分离的条件为12(a1a2)t2L，时间 t2LFmmMMg.由此可知，仅增大 M 或 F，时间 t 减小，仅增大 m 或，时间 t 增大，选项 B、D 正确 6.【答案】A 【解析】在跳高过程中，
19、弗拉希奇的加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，选项A 正确，选项 B 错误；弗拉希奇起跳时地面对她的支持力大于她所受的重力，选项 C 错误；弗拉希奇在上升的过程中做竖直上抛运动，由运动学公式 v202gh 可得初速度 v0 2gh202.041.932 m/s4.6 m/s，选项 D 错误【答案】BC【解析】由设这列车厢的节数为 n，P、Q 挂钩东边有 m 节车厢，每节车厢的质量为 m，10 由牛顿第二定律可知：mknFkmF)(32，解得：nk52，k 是正整数，n 只能是 5 的倍数，故 B、C 正确，A、D 错误【答案】A【解析】在AB段，根据牛顿第二定律RvmFmgN2，速度越大，
20、滑块受支持力越小，摩擦力就越小，在BC段，根据牛顿第二定律RvmmgFN2，速度越大，滑块受支持力越大，摩擦力就越大，由题意知从A运动到C相比从C到A，在AB段速度较大，在BC段速度较小，所以从A到C运动过程受摩擦力较小，用时短，所以 A 正确。填空题 9.【答案】（1）3.25；1.79；(2)C【解析】：（1）根据纸带数据可知：加速度smTxxxxaBCABDECD/25.34)()(2；打点 C 点时物块的速度smTxvBDC/79.12（2）由牛顿第二定律得：加速度cossingga，所以求出动摩擦因数，还需测量的物理量是斜面的倾角。考点：测量物块与斜面的懂摩擦因数 10.【答案】(2
21、)匀速直线 0.1115 0.1105 0.015 11.【答案】0.960cm。【解析】游标卡尺的读数=主尺（整毫米数）+游标尺对齐格数精度，题中游标卡尺的主尺部 分的读数 为 9mm，对齐格数为 第 12 条，20 分 度的游标卡尺的精 度为mm05.0mm201，所以 d=9mm+120.05mm=9.60mm=0.960cm。(2)【答案】)()(2122ABtdtds【解析】物块在重物作用下沿水平桌面上做匀加速直线运动，经过光电门 A、B 时的速 11 度大小分别为Atd、Btd，由asvvAB222解得)()(2122ABtdtdsa (3)【答案】MgamMmg)(【解析】把重物
22、、物块和遮光片看一整体，进行受力分析，由牛顿第二定律有 mg-Mg=(M+m)，解得MgamMmg)(4)【答案】系统误差【解析】从来源看，误差分为系统误差和偶然误差两种。系统误差是由于仪器本身不精确，或实验方法粗略，或实验原理不完善而产生的。偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。细线没有调整到水平引起的误差属于系统误差。计算题 12.【答案】2 m/s(或 72 km/h)【解析】设路面干燥时，汽车与地面的动摩擦因数为 0，刹车时汽车的加速度大小为a0，安全距离为 s，反应时间为 t0，由牛顿第二定律和运动学公式得 0mgma0 sv0t0v202a0 式中，
23、m 和 v0分别为汽车的质量和刹车前的速度 设在雨天行驶时，汽车与地面的动摩擦因数为，依题意有 250 设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为 a，安全行驶的最大速度为 v，由牛顿第二定律和运动学公式得 mgma svt0v22a 联立式并代入题给数据得 v20 m/s(72 km/h)13.【解析】(1)滑块 A 和 B 在木板上滑动时，木板也在地面上滑动设 A、B 所受木板的摩擦力和木板所受地面的摩擦力大小分别为 f1、f2和 f3，A 和 B 相对于地面的加速度大小 12 分别为 aA和 aB，木板相对于地面的加速度大小为 a1.在滑块 B 与木板达到共同速度前有 f11mAg f21mB
24、g f32(mmAmB)g 由牛顿第二定律得 f1mAaA f2mBaB f2f1f3ma1 设在 t1时刻，B 与木板达到共同速度，其大小为 v1.由运动学公式有 v1v0aBt1 v1a1t1 联立式，代入已知数据得 v11 m/s (2)在 t1时间间隔内，B 相对于地面移动的距离为 sBv0t112aBt21 设在 B 与木板达到共同速度 v1后，木板的加速度大小为 a2.对于 B 与木板组成的体系，由牛顿第二定律有 f1f3(mBm)a2 由式知，aAaB；再由式知，B 与木板达到共同速度时，A 的速度大小也为 v1，但运动方向与木板相反由题意知，A 和 B 相遇时，A 与木板的速度
25、相同，设其大小为 v2.设 A 的速度大小从 v1变到 v2所用的时间为 t2，则由运动学公式，对木板有 v2v1a2t2 对 A 有 v2v1aAt2 在 t2时间间隔内，B(以及木板)相对地面移动的距离为 s1v1t212a2t22 在(t1t2)时间间隔内，A 相对地面移动的距离为 sAv0(t1t2)12aA(t1t2)2 A 和 B 相遇时，A 与木板的速度也恰好相同因此 A 和 B 开始运动时，两者之间的距离为 s0sAs1sB 联立以上各式，并代入数据得 s01.9 m (也可用如图的速度时间图线求解)14.【解析】(1)设猴子从 A 点水平跳离时速度的最小值为 vmin，根据平
26、抛运动规律，有 h112gt2 x1vmint 联立式，得 vmin8 m/s(2)猴子抓住青藤后的运动过程中机械能守恒，设荡起时的速度为 vC，有 13(Mm)gh212(Mm)v2C vC 2gh2 80 m/s9 m/s(3)设拉力为 FT，青藤的长度为 L，对最低点，由牛顿第二定律得 FT(Mm)g(Mm)v2CL 由几何关系(Lh2)2x22L2 得 L10 m 综合式并代入数据解得：FT(Mm)g(Mm)v2CL216 N（四）选做题 15.【答案】BD【解析】列车启动时，乘客随车厢一起加速，加速度方向与车的运动方向相同，故乘客受到车厢的作用力方向与车运动方向相同，A 错；对动车组
27、，由牛顿第二定律有288Fkmgma，则4Fakgm，以 6、7、8 节车厢为整体：56330.75fmakmgF;对 7、8 有67220.5fmakmgF；则 5、6 节与 7、8 节间作用力之比为 3:2，B 对；由212kMgsMv可得22vskg，则 C 错误；8 节车厢有 2 节动车时的最大速度128mPvkmg；同理有 4 节动车时的最大速度248mPvkmg，则1212mmvv，D 正确；故选 BD。16.【答案】D【解析】设fkv，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有2PFvfvkv vkv，变化后有22 PF vkv vkv，联立解得2vv，D正确；17.【答案
28、】D 本题考查牛顿第二定律的动力学分析、超重和失重加速度向上为超重向下为失重，手托物体抛出的过程，必定有一段加速过程，即超重过程，从加速后到手和物体分离的过程中，可以匀速也可以减速，因此可能失重，也可能既不超重也不失重，A、B错误手与物体分离时的力学条件为：手与物体之间的压力 N0，分离后手和物体一定减速，物体减速的加速度为 g，手减速要比物体快才会分离，因此手的加速度大于 g，C 错误，D 正确 18.【答案】A 【解析】本题考查受力分析、应用牛顿第二定律分析解决问题的能力 对物体进行受力分析，应用牛顿第二定律，在水平方向有 Tcos 14 FNsinma，在竖直方向有 TsinFNcosm
29、g，解得：Tmacosmgsin，FNmgcosmasin，选项 A 正确 19.【答案】ABD【解析】由牛顿第二定律可知，上升过程小球的加速度大小 a1mgkvm随速度的减小而减小，下降过程小球的加速度大小 a2mgkvm随速度的增大而减小，抛出瞬间加速度最大，在最高点时加速度等于重力加速度，匀速下落时加速度最小(大小为 0)，选项 A 正确，选项 C 错误；做匀速运动时，有 mgkv1，刚抛出时的加速度 a0mgkv0m1v0v1g，选项 B 正确；由图像知小球上升过程的位移小于相同初速度、相同时间情况下匀减速运动的位移，则其平均速度小于v02，选项 D 正确 20.【答案】（1）a1=3m/s2；a2=1m/s2；（2）4s 11sinmafmg 15 212sinmaffmg 联立以上各式可得 a1=3m/s2 (利用下面的速度图象求解，正确的，参照上述答案信参考给分)16