熱點(diǎn)3　牛頓運(yùn)動定律-2025高考物理

熱點(diǎn)3牛頓運(yùn)動定律［分值：50分］1~4題每題5分，5~9題每題6分，共50分1.(2024·廣東佛山市質(zhì)檢)某同學(xué)體重50kg，乘電梯上行時，用手機(jī)內(nèi)置傳感器測得某段時間內(nèi)電梯的加速度如圖所示。豎直向上為電梯加速度的正方向。重力加速度g=10m/s2。關(guān)于該段時間下列說法正確的是()A.3~5s該同學(xué)處于失重狀態(tài)B.9~11s電梯向下加速運(yùn)動C.該同學(xué)受到的最小支持力約為30ND.該同學(xué)受到的最大支持力約為530N答案D解析由題圖可知，3~5s的加速度為正，方向是豎直向上，則該同學(xué)處于超重狀態(tài)，故A錯誤；由題圖可知，9~11s的加速度為負(fù)，方向是豎直向下，9s時的速度是豎直向上的，故電梯向上減速運(yùn)動，故B錯誤；由題圖可知，9.8s時，a1=-0.6m/s2，該同學(xué)受到的支持力最小，由FNmin-mg=ma1，解得FNmin=470N，故C錯誤；由題圖可知，4s時，a2=0.6m/s2，該同學(xué)受到的支持力最大，由FNmax-mg=ma2，解得FNmax=530N，故D正確。2.(2024·內(nèi)蒙古赤峰市一模)如圖所示，一根細(xì)線一端系在天花板上，另一端系在木箱上，木箱內(nèi)放有一個質(zhì)量m=0.1kg的物塊，物塊與水平輕質(zhì)彈簧相連，彈簧的另一端與木箱左壁相連，此時彈簧處于伸長狀態(tài)，彈簧的彈力為0.5N，物塊保持靜止?fàn)顟B(tài)。取重力加速度g=10m/s2。用剪刀把細(xì)線剪斷的瞬間，物塊的加速度大小是()A.a=0 B.a=5m/s2C.a=10m/s2 D.a=55m/s2答案D解析用剪刀把細(xì)線剪斷的瞬間，物塊有豎直方向的加速度ay=g=10m/s2，因物塊完全失重，物塊對木箱壓力為零，則水平方向不受摩擦力，只受彈簧的拉力，則ax=Fm=5m/s2，可知物塊的加速度大小a=ax2+ay2=53.(2024·北京卷·4)如圖所示，飛船與空間站對接后，在推力F作用下一起向前運(yùn)動。飛船和空間站的質(zhì)量分別為m和M，則飛船和空間站之間的作用力大小為()A.MM+mF BC.MmF D.m答案A解析根據(jù)題意，對整體應(yīng)用牛頓第二定律有F=(M+m)a，對空間站分析有F'=Ma，解得飛船和空間站之間的作用力F'=MM+mF4.(2024·江蘇南通市模擬)如圖所示，足夠長的傾斜傳送帶沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，一滑塊從斜面頂端由靜止釋放后一直做加速運(yùn)動。則()A.滑塊受到的摩擦力方向保持不變B.滑塊的加速度保持不變C.若減小傳送帶的傾角，滑塊可能先做加速運(yùn)動后做勻速運(yùn)動D.若傳送帶改為順時針轉(zhuǎn)動，滑塊可能先做加速運(yùn)動后做勻速運(yùn)動答案C解析設(shè)滑塊質(zhì)量為m，傳送帶傾角為θ，剛開始時滑塊受重力、支持力、沿傳送帶向下的摩擦力作用，由牛頓第二定律得mgsinθ+μmgcosθ=ma1，滑塊向下做勻加速運(yùn)動，當(dāng)滑塊與傳送帶達(dá)到共同速度時，如果mgsinθ>μmgcosθ，則滑塊受到沿傳送帶向上的摩擦力作用，由牛頓第二定律可得mgsinθ-μmgcosθ=ma2，則滑塊繼續(xù)向下加速運(yùn)動，加速度大小改變，故A、B錯誤；若減小傳送帶的傾角，當(dāng)滑塊與傳送帶達(dá)到共同速度時，若mgsinθ≤μmgcosθ，此后滑塊與傳送帶一起勻速運(yùn)動，所以滑塊可能先做加速運(yùn)動后做勻速運(yùn)動，故C正確；傳送帶改為順時針轉(zhuǎn)動，若mgsinθ≤μmgcosθ，滑塊不能向下運(yùn)動，若mgsinθ>μmgcosθ，則滑塊一直向下勻加速運(yùn)動，故D錯誤。5.(2024·全國甲卷·15)如圖，一輕繩跨過光滑定滑輪，繩的一端系物塊P，P置于水平桌面上，與桌面間存在摩擦；繩的另一端懸掛一輕盤(質(zhì)量可忽略)，盤中放置砝碼。改變盤中砝碼總質(zhì)量m，并測量P的加速度大小a，得到a-m圖像。重力加速度大小為g。在下列a-m圖像中，可能正確的是()答案D解析設(shè)P的質(zhì)量為M，P與桌面間的滑動摩擦力為Ff；以P為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得FT-Ff=Ma以盤和砝碼為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得mg-FT=ma聯(lián)立可得a=mg-FfM可知當(dāng)砝碼的總重力大于Ff時，才有一定的加速度，當(dāng)m趨于無窮大時，加速度大小趨近于g。故選D。6.(2024·吉林白城市一模)平板小車靜止放在水平地面上，箱子以一定的水平初速度從左端滑上平板車，箱子和車之間有摩擦，地面對小車的阻力可忽略，當(dāng)它們的速度相等時，箱子和平板車的位置情況可能是()答案C解析箱子以一定的水平初速度v0從左端滑上平板車，在摩擦力作用下，箱子做勻減速直線運(yùn)動，平板車做勻加速直線運(yùn)動，設(shè)經(jīng)過t時間箱子與平板車達(dá)到共速v共，此過程平板車的位移為x車=v共2t，箱子的位移為x箱=v0+v共2t，則箱子相對于平板車向前的位移大小為Δx=x箱-x車=v0+v共2t-v共2t=v027.(2024·廣東卷·7)如圖所示，輕質(zhì)彈簧豎直放置，下端固定。木塊從彈簧正上方H高度處由靜止釋放。以木塊釋放點(diǎn)為原點(diǎn)，取豎直向下為正方向。木塊的位移為y，所受合外力為F，運(yùn)動時間為t，忽略空氣阻力，彈簧在彈性限度內(nèi)。關(guān)于木塊從釋放到第一次回到原點(diǎn)的過程中，其F-y圖像或y-t圖像可能正確的是()答案B解析在木塊下落H高度之前，木塊所受合外力為木塊的重力，保持不變，即F=mg當(dāng)木塊接觸彈簧后合外力F=mg-kx，其中x為壓縮量且x=y-HF-y圖像如圖甲所示故B正確，A錯誤；在木塊下落H高度之前，木塊做自由落體運(yùn)動，根據(jù)y=12gt2，知y-t圖像為拋物線，故D在O~H的過程中，速度逐漸增大，y-t圖像斜率逐漸增大，當(dāng)木塊接觸彈簧后到合外力為零前，木塊的速度繼續(xù)增大，所以y-t圖像斜率繼續(xù)增大，當(dāng)彈簧彈力大于木塊的重力后到最低點(diǎn)過程中F=kx-mg木塊所受合外力向上，木塊速度減小，所以y-t圖像斜率減小，到達(dá)最低點(diǎn)后，木塊向上運(yùn)動，經(jīng)以上分析可知，y-t圖像大致為如圖乙所示，故C錯誤。8.(2024·廣東省部分學(xué)校二模)圖甲為快遞物流配送分揀示意圖，水平傳送帶和傾斜傳送帶以相同的速率逆時針運(yùn)行?，F(xiàn)將一質(zhì)量為0.5kg的貨物(可視為質(zhì)點(diǎn))，輕放在傾斜傳送帶上端A處，圖乙為傾斜傳送帶AB段的數(shù)控設(shè)備記錄的貨物的速度—時間圖像，1.2s末貨物剛好到達(dá)下端B處，隨后以不變的速率滑上水平傳送帶C端。已知CD段的長度L=6m，最大靜摩擦力均與相應(yīng)的滑動摩擦力相等，貨物與兩條傳送帶間的動摩擦因數(shù)相同，B、C間距忽略不計，取g=10m/s2。下列說法不正確的是()A.貨物與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5B.傾斜傳送帶與水平面間的夾角為30°C.貨物在水平傳動帶上做勻變速直線運(yùn)動的時間為0.4sD.貨物從C端運(yùn)動到D端的過程中，貨物與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的總熱量為1J答案B解析0~0.2s內(nèi)，貨物在傾斜傳送帶上的加速度大小為a1=Δv1Δt1=20.2m/s2=10m/s2，0.2~1.2s內(nèi)，貨物在傾斜傳送帶上的加速度大小為a2=Δv2Δt2=4-21.2-0.2m/s2=2m/s2，根據(jù)牛頓第二定律，0~0.2s內(nèi)，有mgsinθ+μmgcosθ=ma1，0.2~1.2s內(nèi)，有mgsinθ-μmgcosθ=ma2，解得sinθ=0.6，μ=0.5，故A正確，B錯誤；結(jié)合題圖乙知，傳送帶的速率v=2m/s，貨物在水平傳送帶上運(yùn)動的加速度大小為a=μmgm=μg=5m/s2，貨物在水平傳送帶上做勻減速運(yùn)動的時間t3=v2-va=0.4s，貨物在水平傳送帶上做勻減速運(yùn)動的位移大小為x=v2+v2t3，解得x=1.2m，由于x<L，貨物與傳送帶共速后一起做勻速運(yùn)動，貨物在水平傳送帶上的相對位移Δx=x-vt3=0.49.(多選)(2022·湖南卷·9)球形飛行器安裝了可提供任意方向推力的矢量發(fā)動機(jī)，總質(zhì)量為M。飛行器飛行時受到的空氣阻力大小與其速率平方成正比(即F阻=kv2，k為常量)。當(dāng)發(fā)動機(jī)關(guān)閉時，飛行器豎直下落，經(jīng)過一段時間后，其勻速下落的速率為10m/s；當(dāng)發(fā)動機(jī)以最大推力推動飛行器豎直向上運(yùn)動，經(jīng)過一段時間后，飛行器勻速向上的速率為5m/s。重力加速度大小為g，不考慮空氣相對于地面的流動及飛行器質(zhì)量的變化，下列說法正確的是()A.發(fā)動機(jī)的最大推力為1.5MgB.當(dāng)飛行器以5m/s勻速水平飛行時，發(fā)動機(jī)推力的大小為174C.發(fā)動機(jī)以最大推力推動飛行器勻速水平飛行時，飛行器速率為53m/sD.當(dāng)飛行器以5m/s的速率飛行時，其加速度大小可以達(dá)到3g答案BC解析飛行器關(guān)閉發(fā)動機(jī)，以v1=10m/s的速度勻速下落時，有Mg=kv12=k×100(飛行器以v2=5m/s向上勻速時，設(shè)最大推力為Fm，F(xiàn)m=Mg+kv22=Mg+k×