2022届高考物理二轮专题培优：牛顿运动定律计算 WORD版含答案.docx

1、2022年高考物理复习 牛顿运动定律计算培优卷12022年北京冬奥会将在我国北京市和河北省张家口市联合举行，近几年也掀起了冰雪运动的新热潮。如图所示，在某滑雪场，一滑雪者以v0=2m/s的初速度沿足够长的坡道以加速度a=4m/s2滑下，山坡的倾角=30，若人与装备的总质量m=60 kg，取g=10m/s2。求：（1）该滑雪者5s末的速度大小；（2）该滑雪者5s内滑过的路程；（3）该滑雪者所受阻力的大小。2运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦

2、因数以调节冰壶的运动。g取10m/s2。（1）运动员以4m/s的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？（2）若运动员仍以4m/s的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行10m后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的80%，求冰壶多滑行了多少距离？3如图所示，质量M=4kg、长L=2m的木板A静止在光滑水平面上，质量m=1kg的小滑块B置于A的左端。B在F=3N的水平恒力作用下由静止开始运动，当B运动至A的中点时撤去力F。A、B之间的动摩擦因数=0.2，g取10m/s2。求：撤去F之前A、B的加速度大小a1、a2。4可爱的企鹅喜欢在冰面上游玩

3、，如图所示，有一企鹅在倾角为的斜面上，先以加速度a=0.5m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”，t=4s时，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏（企鹅在滑动过程中姿势保持不变）。若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数，g=10m/s2，求：（1）企鹅向上“奔跑”的位移大小及4s末的速度；（2）企鹅沿冰面上滑的加速度大小；（3）企鹅退滑到出发点的速度大小。5如图所示，质量m=1kg的小球用轻质细绳系住并悬挂在质量M=11kg的木箱内，系统静止，两侧细绳与箱顶面夹角为53和37。现用水平向左的外力F拉动木箱在水平面上做直线运动，已知木箱与地面的动摩擦因数=0.5，最大静

4、摩擦力等于滑动摩擦力，sin37=0.6，cos37=0.8，g取10m/s2。（1）在运动过程中要保证两侧细线都伸直，求拉力F的取值范围。（2）如果木箱内细绳是光滑的，且穿过小球中间的小孔，这样小球可以在细线上自由滑动，现在要保证小球两侧细绳与木箱顶面的夹角仍为图中所示的情况，试求水平拉力F的大小和方向。（第二小题结果保留三位有效数字）6潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力顿减，称之为“掉深”。我国南海舰队的某常规型潜艇，是目前世界上唯一的一艘遭遇到海底“掉深”后，还能自救脱险的潜艇，创造了世界潜艇发展史上的奇迹。某潜艇总质量为，在高密度海水区域水下200m沿水平方向缓慢潜航，如图所示。

5、当该潜艇驶入海水低密度区域时，浮力突然降为2.2107N；10s后，潜艇官兵迅速对潜艇减重（排水），此后潜艇以大小为1.0m/s2的加速度匀减速下沉，速度减为零后开始上浮。取重力加速度为10m/s2，不计潜艇加重和减重的时间和水的粘滞阻力。求（1）潜艇再次浮出水面时的速度？（结果保留根式）（2）10s后潜艇减重排出多少Kg的水？7一个人用与水平方向成 的斜向下的推力F推一个质量为20 kg的箱子匀速前进，如图（a）所示，箱子与水平地面间的动摩擦因数为0.5，g取10 m/s2。求：（1）推力F的大小；（2）若该箱子原来静止，人不改变力F的大小，只把力的方向变为与水平方向成斜向上去拉这个箱子，如

6、图（b）所示，箱子在拉力作用下运动2s后，撤去外力F，求箱子运动的总位移。8某物流公司用如图所示的传送带将货物从高处传送到低处。传送带与水平地面夹角，顺时针转动的速率为。将质量为的物体无初速地放在传送带的顶端A，物体到达底端B后能无碰撞地滑上质量为的木板左端。已知木板与地面之间是光滑的，物体与传送带、木板间的动摩擦因数分别为，的距离为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速（已知，）。求：（1）物体滑上木板左端时的速度大小；（2）物体滑到传送带的底端时，相对传送带的摩擦痕迹是多长？（3）要使物体恰好不会从木板上掉下，木板长度L应是多少？9如图甲所示，一劲度系数的轻弹簧竖直固定在水平地面上，弹簧

7、上端与质量的托盘Q连在一起，P为质量的重物，此时整个系统处于静止状态，弹簧始终在弹性限度内。现给P施加一个方向竖直向上的拉力F，使它从静止开始向上做加速度大小的匀加速直线运动，拉力F随P的位移x的变化情况如图乙所示，取重力加速度，求：（1）拉力F1和F2的大小；（2）从开始拉重物到重物刚要离开托盘的时间t。10如图所示，一浅色传送带与水平面的夹角=30，且以v1=2m/s的速度沿顺时针方向传动。一质量m=lkg的小炭块以v2=4m/s的速度滑上传送带的底端，最终又从传送带的底端滑出。已知小炭块与传送带间的动摩擦因数，传送带足够长。计算时取，g=10m/s2。问：（1）小炭块向上滑行的时间？（2

8、）小炭块离开传送带时的速度大小？（3）小炭块在传送带上运动的整个过程中，其相对传送带的位移大小？小炭块在传送带上留下的痕迹长度？11如图所示，劲度系数N/m的轻质弹簧的左端固定在竖直挡板上，质量为kg的物块A和质量kg的物块B紧挨着放置在光滑的水平桌面上，轻质弹簧的右端与物块A接触但不连接。现用外力缓慢向左推物块B，当轻质弹簧的形变量m时，把推力改为向右的拉力F，使物块B由静止向右做加速度m/s2的匀加速直线运动。物块A和物块B均可视为质点。求：（1）物块A和物块B分离时的速度大小；（2）拉力F随时间t变化的关系式。12如图所示，质量为kg的物块（可视为质点）静止在长为m、质量为kg的木板的左

9、端，木板位于粗糙的水平面上。现对物块施加大小N的水平向右的恒力。已知物块与木板间的动摩擦因数，木板与水平面间的动摩擦因数，重力加速度g取10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：（1）物块、木板运动的加速度的大小；（2）物块滑离木板的时间以及物块滑离木板时二者的速度差。13如图所示，质量为的行李箱放在水平地面上，现在小李同学给行李箱施加一个大小、方向与水平方向成的拉力，已知行李箱与地面之间的摩擦因数为（，）则：（1）画出行李箱的受力示意图，并求出行李箱的加速度大小；（2）行李箱在拉力作用下末的速度大小；（3）行李箱在拉力作用下内通过的位移大小。14如图所示，某学校趣味运动会上举行推箱子比赛

10、，杨明同学用与水平方向成角斜向下的推力F推一个质量为的箱子匀速前进，箱子与地面间的动摩擦因数为求：（1）推力F的大小；（2）若人不改变推力F的大小，只把力的方向变为水平，去推静止在水平地面上的箱子，求此时箱子加速度的大小；（3）当水平推力F作用的时间后撤去推力，则撤去推力后箱子还能运动多长时间。15潜艇从高密度海水区域驶入低密度区域，浮力顿减，潜艇如同汽车掉下悬崖，称之为“掉深”，曾有一些潜艇因此沉没。某潜艇总质量为3.0106kg，在高密度海水区域距海平面200m，距海底144m处沿水平方向缓慢潜航，如图所示。当该潜艇驶入低密度海水区域A点时，浮力突然降为2.4107N；10s后，潜艇官兵迅

11、速对潜艇减重（排水），结果潜艇刚好零速度“坐底”并安全上浮，避免了一起严重事故。已知在整个运动过程中，潜艇所受阻力恒为1.2106N，潜艇减重的时间忽略不计，海底平坦，重力加速度为g取10m/s2，答案可用根式表示，求：（1）潜艇“掉深”10s时的速度；（2）潜艇减重排出水的质量；（3）潜艇从A开始“掉深”到返回A点所经历的时间。16如图所示，质量为mA=2kg的物块A和质量为mB=4kg的小车B叠放在光滑的水平地面上，左边缘对齐，处于静止状态，A与B间的动摩擦因数为 。某时刻对小车B施加水平向左的恒力F。已知物块A可看做质点，小车长为L=2m，重力加速度g=10m/s2，问：（1）若恒力F1

12、=6N，物块A所受摩擦力f大小为多少；（2）水平恒力F0至少为多大，物块A才能相对小车B滑动；（3）若恒力F2=16N，则从对小车B施加水平向左的恒力F到物块A离开小车B右边缘的时间为多少，并求出此时A和B的速度各为多少。17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中所受的阻力大小总等于1N。g取10m/s2。（1）求小球上升阶段和下降阶段的加速度大小及方向。（2）求小球从气球落下后到达的离地面最大高度？（3）小球从落下到到达地面共经多长时间？18如图，质量为M=2.5kg的一只长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿

13、水平面向右匀加速运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数1为0.3。这时铁箱内一个质量为m=0.5kg的木块恰好能静止在后壁上、木块与铁箱内壁间的动摩擦因数2为0.25。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。求：（1）木块对铁箱的作用力大小；（2）铁箱和木块一起运动的加速度；（3）水平拉力F的大小；参考答案：1（1）22m/s；（2）60m；（3）60N【解析】（1）滑雪者做匀加速直线运动，根据速度时间公式，有（2）滑雪者做匀加速直线运动，根据位移时间公式，有（3）由牛顿第二定律得2（1）；（2）【解析】（1）冰壶做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律有速度位移公式有解得（2）冰壶先以做匀减速直

14、线运动，根据速度位移公式有解得冰壶后以做匀减速直线运动，根据题意有根据速度位移公式有解得所以30.5m/s2，1m/s2【解析】根据牛顿第二定律得，对A：mg=Ma1代入数据得a1=0.5m/s2对B：F-mg=ma2代入数据得a2=1m/s24（1）4m；2m/s；（2）7.5m/s2；（3）【解析】（1）企鹅向上“奔跑”的位移大小为4s末的速度（2）企鹅在冰面上滑过程，由牛顿第二定律得代入数据得（3）企鹅在冰面上滑时做匀减速运动，匀减速的初速度为匀减速的位移为下滑过程下滑加速度为企鹅退滑到出发点的速度5（1）60NF150N；（2），水平向右【解析】（1）为使木箱能够向左做直线运动，F的最

15、小值为当木箱向左做匀加速运动且BC绳对小球的拉力为零时，F达到最大值Fmax，根据力的合成与分解以及牛顿第二定律可得此时木箱和小球的加速度大小为对木箱和小球整体，根据牛顿第二定律有解得所以拉力F的取值范围是60NF150N。（2）由题意可知此时绳子中各处张力大小相等，设为T，易知此时木箱将向右做匀加速运动，设加速度大小为a2，在竖直方向上根据平衡条件有在水平方向根据牛顿第二定律有解得对木箱和小球整体，根据牛顿第二定律有解得方向水平向右。6（1）；（2）【解析】（1）由牛顿第二定律，潜艇刚掉深时的加速度为解得掉深时，潜艇下落的高度为此时潜艇速度为潜艇减重后以的加速度匀减速下沉，直到速度为0，潜艇

16、下落的高度为潜艇“掉深”达到的深度（2）潜艇10s后以的加速度匀减速下沉过程中，由牛顿第二定律解得m1=2.0106kg“掉深”过程中排出水的质量7（1）200N；（2）26.4m，方向向右【解析】（1）箱子做匀速直线运动，由平衡条件可得解得F=200N（2）箱子所受拉力斜向右上方时，由牛顿第二定律可得竖直方向由平衡条件可得求得 箱子在拉力作用下运动2s后，撤去外力F，加速阶段中箱子位移大小为加速阶段的末速度为撤去外力后箱子做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可得解得减速阶段中箱子位移大小为箱子总位移大小为方向向右。8（1）；（2）；（3）【解析】（1）物体速度达到传送带速度前，由牛顿第二定律，有

17、解得 设物体与传送带共速时 运动的位移为，则对物体解得 此后物体继续在传送带上做匀加速运动，设加速度为，则解得 设物体经到达B端解得物体滑上木板左端时的速度大小 （2）第一段匀加速相对位移 第二段匀加速相对位移所以痕迹长（3）物体滑上木板后向右做匀减速直线运动 木板向右匀加速 当两者速度相等时，恰好不掉下来解得 共同速度为物体位移 木板位移 所以木板长度为9（1），；（2）【解析】（1）当时，对PQ整体当PQ分离瞬间，对P得（2）当时，对PQ整体得当PQ分离瞬间，对Q得由解得10（1）t=1.25s；（2）v =2.6m/s；（3）5.10m，5.35m【解析】（1）由题可知，小物块在开始时受

18、到传送带的滑动摩擦力沿传送带向下，设其做匀减速运动的加速度大小为a1，有解得a1=8m/s2其速度减小到v1=2m/s所用的时间t1=0.25s之后，小物块受到传送带的滑动摩擦力沿传送带向上，设其加速度大小为a2，有解得a2=2m/s2小物块减速到0所用的时间t2=1s解得t=t1+t2=1.25s（2）小物块沿传送带向上滑行的最大距离为解得x=1.75m又由于物块沿传送带下滑时，受到的滑动摩擦力沿传送带向上，其加速度大小仍为a2=2m/s2，有2a2x=v2解得v=m/s=2.6m/s（3）小物块向上减速的第一阶段，相对位移大小（向上）小物块向上减速的第二阶段，相对位移大小（向下）小物块向下

19、加速阶段，相对位移大小(向下)解得故总的相对位移为即相对传送带的位移大小为5.10m，方向沿传送带向下；而重叠在内，则全程的划痕为11（1）m/s；（2）【解析】(1)当物块A和物块B之间的弹力为0时二者分离，有由匀变速直线运动规律得解得(2)物块A和B分离前，拉力F是变力；物块A和B分离后，拉力F是恒力，由匀变速直线运动规律得解得物块A和物块B分离前，以物块A和物块B为研究对象，有解得（N）物块A和物块B分离后，以物块B为研究对象，由牛顿第二定律得解得N综上分析可得拉力F随时间t变化的关系式为12（1）；（2）；【解析】对物块，由牛顿第二定律得解得对木板，由牛顿第二定律得解得（2）由匀变速直

20、线运动规律得：解得由匀变速直线运动规律得物块的速度为木板的速度为二者的速度差为解得13（1）见解析图；（2）；（3）【解析】（1）行李箱受力如图所示在水平方向上有在竖直方向上有代入数据，解得（2）行李箱做初速度为零的匀加速直线运动，则代入数据解得（3）根据位移时间关系可得代入数据解得14（1）142.85N；（2）3.14m/s2；（3）2.36s【解析】解：（1）物体匀速运动过程中，受到斜向下的推力F、重力mg、支持力、摩擦力f，则有：水平方向竖直方向又由上面得（2）若人不改变推力F的大小，只把力的方向变为水平，去推静止在水平地面上的箱子，此时有则（3）当水平推力F作用的时间后撤去推力，此时

21、物体的速度为以后运动过程中物体的加速度大小为方向与速度方向相反。所以物体还能运动的时间为15（1）；（2）；（3）【解析】（1）潜艇加速下降，由牛顿第二定律得解得所以（2）加速下降的深度为在时距海底减速下降的加速度大小为a2，则解得减速下降过程：时间为由牛顿第二定律解得所以排水质量为（3）上浮过程有解得整个过程所需时间为16（1）2N；（2）12N；（3）2s，4m/s，6m/s【解析】(1)A、B保持相对静止一起加速，物块A 所受摩擦力为静摩擦力，对A、B整体分析代入数据得对A分析(2) 物块A在小车B上即将发生相对滑动时，物块A所受摩擦力达到最大静摩擦力，对A代入数据得对A、B整体分析代入

22、数据得(3) 因为，所以物块A在小车B上发生相对滑动，物块A和小车B都做匀加速直线运动，对A分析对B分析代入数据得设物块A经时间t滑到小车B最右端，此时物块A和小车B的速度分别为vA、vB，在这个过程中物块A和小车B通过的位移分别为xA、xB，则有， ，解得则，17（1），方向向下，方向向下；（2）（3）【解析】（1）小球在运动过程中受重力和阻力，上升过程中，向上做匀减速直线运动解得，方向向下下落过程中，向下做匀加速直线运动解得，方向向下（2）上升过程中，向上做匀减速直线运动上升时间为上升高度为离地面最大高度（3）下落时间为解得小球运动的总时间18（1）；（2）；（3）【解析】（1）木块恰好与铁箱一起沿水平面向右匀加速运动，对木块进行受力分析：竖直方向上受重力与最大静摩擦力，二力平衡水平方向受弹力铁箱对木块的作用力大小为由牛顿第三定律得，木块对铁箱的作用力大小为（2）根据牛顿第二定律，对木块分析，有（3）根据牛顿第二定律，对整体分析，有解得