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高中物理牛顿运动定律知识点汇总

1

单选题
1、物体质量为m＝5Kg放在粗糙的水平面上，在力F的作用下做a＝2m/s2的匀加速直线运动，方向向右，已知物体与地面之间的动摩擦因数为0.3，则外力F为（       ）

A．20NB．15NC．25ND．10N
答案：C
解析：
根据牛顿第二定律得
a=F合m
则有
F﹣μmg＝ma
F＝0.3×5×10+2×5＝25N
故选C。
2、中国高速铁路最高运行时速350km，被誉为中国“新四大发明”之一。几年前一位来中国旅行的瑞典人在网上发了一段视频，高速行驶的列车窗台上，放了一枚直立的硬币，如图所示。在列车行驶的过程中，硬币始终直立在列车窗台上，直到列车转弯的时候，硬币才倒下。这一视频证明了中国高铁极好的稳定性。关于这枚硬币，下列判断正确的是（　　）

A．硬币直立过程中，列车一定做匀速直线运动
B．硬币直立过程中，一定只受重力和支持力，处于平衡状态
C．硬币直立过程中，可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用
D．列车加速或减速行驶时，硬币都可能受到与列车运动方向相反的摩擦力作用
答案：C
解析：
A．硬币直立过程中，硬币与列车间可能存在一定的摩擦力，列车做匀速直线运动时可以直立，列车在做加速度较小的加速运动时，所需要的摩擦力也会较小，也能使硬币处于直立的状态，故A错误；
B．硬币直立的过程，也可能处于加速运动状态，故不一定处于平衡状态，故B错误；
C．硬币直立过程中，可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用，故C正确；
D．列车加速时，硬币受到的摩擦力与列车的运动方向相同，列车减速行驶时，硬币受到摩擦力与列车运动方向相反，故D错误。
故选C。
3、如图甲所示，倾角为θ的粗糙斜面体固定在水平面上，质量为m = 1kg的小木块以初速度为v0 = 10m/s沿斜面上滑，若从此时开始计时，整个过程中小木块速度的平方随路程变化的关系图象如图乙所示，则下列判断正确的是（ ）

A．在t = 5s时刻，摩擦力方向发生变化
B．0 ~ 13s内小木块做匀变速直线运动
C．斜面倾角θ = 30°
D．小木块与斜面间的动摩擦因数为0.5
答案：D
解析：
A．x在0—5m内，由匀变速直线运动的速度位移公式
v2﹣v02 = 2ax
结合图象看出在0—5m
a = 0-v22x = 0-1002×5m/s2 = ﹣10m/s2
由图示图象可知v02 = 100(m/s)2得，v0 = 10m/s，则小木块匀减速运动的时间
t = 0-v0a = 0-10-10s = 1s
1s后物体反向做匀加速运动，t = 1s时摩擦力反向，A错误；
B．由图示图象可知，物体反向加速运动时的加速度
a'=v22x=322×8m/s2=2m/s2
结合A选项可知，在0—1s内物体向上做匀减速运动，1s后物体反向做匀加速运动，整个过程加速度a发生变化，所以整个过程不是匀变速直线运动，B错误；
CD．由牛顿第二定律得，小木块上滑有
mgsinθ + μmgcosθ = ma
下滑有
mgsinθ﹣μmgcosθ = ma′
代入数据解得
μ = 0.5，θ = 37°
C错误、D正确。
故选D。
4、如图所示，一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上，另一端连着A小球，同时水平细线一端连着A球，另一端固定在右侧竖直墙上，弹簧与竖直方向的夹角是60°，A、B两小球分别连在另一根竖直弹簧两端。开始时A、B两球都静止不动，A、B两小球的质量相等，重力加速度为g，若不计弹簧质量，在水平细线被剪断瞬间，A、B两球的加速度分别为（　　）

A．aA=aB=gB．aA=2g，aB=0
C．aA=3g，aB=0D．aA=23g，aB=0
答案：D
解析：
水平细线被剪断前对A、B两小球进行受力分析，如图所示，静止时，由平衡条件得

FT=Fsin60°
Fcos60°=mAg+F1
F1=mBg
又
mA=mB
解得
FT=23mAg
水平细线被剪断瞬间，FT消失，弹力不能突变，A所受合力与FT等大反向，F1=mBg，所以可得
aA=FTmA=23g
aB=0
ABC错误，D正确。
故选D。
5、重庆由于其良好的生态环境和有利的地理位置，是鸟类的好居处。如图所示，质量为m的鸽子，沿着与水平方向成15°角、斜向右上方的方向以大小为v的速度匀速飞行，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）

A．鸽子处于失重状态B．空气对鸽子的作用力大于mg
C．空气对鸽子的作用力的功率为mgvD．鸽子克服自身的重力的功率为mgvsin15°
答案：D
解析：
A．由鸽子匀速飞行可知，鸽子所受合外力为0，A错误；
B．由共点力平衡条件可知，空气对鸽子的作用力等于mg，B错误；
C．空气对鸽子的作用力竖直向上，所以空气对鸽子的作用力的功率为mgvcos75°，C错误；
D．鸽子克服自身的重力的功率为
P=-P重力
由力的功率表达式
P重力=mgvcos（15°+90°）
联立解得
P=mgvsin15°
D正确。
故选D。
6、将倾角为θ的足够长的斜面体放在粗糙的水平地面上，现有一带固定支架的滑块正沿斜面加速下滑。支架上用细线悬挂质量为m的小球达到稳定（与滑块相对静止）后，悬线的方向与竖直方向的夹角为α，如图所示，已知斜面体始终保持静止，重力加速度为g，若α=θ，则下列说法正确的是（　　）

A．小球、滑块的加速度为gsinθ，斜面体的上表面粗糙
B．小球、滑块的加速度为gtanθ，斜面体的上表面光滑
C．地面对斜面体的摩擦力水平向右
D．地面对斜面体的摩擦力水平向左
答案：D
解析：
AB．小球受到沿绳的拉力和竖直向下的重力，合力平行斜面向下，满足
F=mgsinθ=ma
可得加速度
a=gsinθ
故斜面一定是光滑的，故AB错误；
CD．对整个系统，水平方向有向左的加速度，水平方向有向左的合外力，则地面对斜面体的摩擦力水平向左，故C错误，D正确。
故选D。
7、如图所示，某竖直弹射装置由两根劲度系数为k的轻弹簧以及质量不计的底盘构成，当将质量为m的物体竖直射向空中时，底盘对物体的支持力为6mg（g为重力加速度），已知两根弹簧与竖直方向的夹角为θ＝30°，则此时每根弹簧的伸长量为（　　）

A．3mgkB．4mgkC．5mgkD．23mgk
答案：D
解析：
物体受重力和支持力，根据牛顿第二定律，有
N－mg＝ma
其中N＝6mg，解得
a＝5g
再对质量不计的底盘和物体m整体受力分析，整体受重力和两个拉力，根据牛顿第二定律，在竖直方向满足
2Fcos 30°－mg＝ma
解得
F=23mg
根据胡克定律，有
x=Fx=23mgk
故选D。
8、如图所示，质量M=8kg的小车放在水平光滑的平面上，在小车左端加一水平推力F=8N。当小车向右运动的速度达到3m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计、质量为m=2kg的小物块，小物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2，小车足够长。求：经多长时间两者达到相同的速度？（　　）

A．0.5sB．1sC．1.5sD．2s
答案：D
解析：
小物块放到小车上后，根据题意，对小物块由牛顿第二定律得
μmg=ma1
对小车由牛顿第二定律得
F-μmg=Ma2
设经过时间t两者速度相等，根据速度与时间的关系式有
3+a2t=a1t
解得
t=2s
故ABC错误D正确。
故选D。
多选题
9、如图所示，在水平上运动的箱子内，用轻绳AO、BO在O点悬挂质量为2kg的重物，轻绳AO、BO与车顶部夹角分别为30°、60°。在箱子沿水平匀变速运动过程中，为保持重物悬挂点O位置相对箱子不动（重力加速度为g），则箱子运动的最大加速度为（　　）

A．g2B．3g3C．3g2D．3g
答案：BD
解析：
当箱子加速度向左时，当加速度完全由绳OA的拉力提供时，水平方向
TAOcos30°=ma
竖直方向
TAOsin30=mg
联立解得最大加速度
a=3g
当箱子加速度向右时，当加速度完全由绳OB拉力提供时，竖直方向
TBOsin60°=mg
水平方向
TBOcos60°=ma'
联立解得最大加速度
a'=33g
故BD正确，AC错误。
故选BD。
10、关于平抛物体的运动，下列说法中正确的是（　　）
A．物体只受重力的作用，是a=g的匀变速曲线运动
B．物体落地时的水平位移与抛出点的高度无关
C．平抛运动任一时刻的速度沿水平方向上的分量都相同
D．初速度越大，物体在空中的飞行时间越长
答案：AC
解析：
A．物体做平抛运动的物体，过程中只受重力，由牛顿第二定律可得加速度为g，A正确；
B．由水平位移公式
x=v0t
竖直方向的位移为
h=12gt2
联立可得
x=v02hg
故可知，平抛运动的水平位移与初速度和抛出点高度均有关系；B错误；
C．由运动的合成与分解可知，平抛运动水平方向不受力，故水平方向做匀速直线运动，故平抛运动任一时刻的速度沿水平方向上的分量都相同，C正确；
D．由竖直方向的位移公式可知，平抛运动的时间由抛出点高度决定，D错误。
故选AC。
11、将力传感器A固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质水平细绳与滑块相连，滑块放在较长的小车上，如图（甲）所示。传感器与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律。一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮，一端连接小车，另一端系沙桶，整个装置开始处于静止状态。在滑块与小车分离前缓慢向沙桶里倒入细沙，力传感器采集的F­t图象如图（乙）所示。则（　　）

A．2.5s前小车做变加速运动
B．2.5s后小车做变加速运动（假设细沙仍在加注中）
C．2.5s前小车所受摩擦力不变
D．2.5s后小车所受摩擦力不变
答案：BD
解析：
ACD．设滑块质量为M，若小车处于运动状态，连接传感器的细绳上的拉力与滑块受到的滑动摩擦力大小相等，即
F2=f2=μMg
即示数应保持不变，结合题图乙可知，在F的变化阶段，滑块应处于静止状态，受到的为静摩擦力，传感器的示数等于静摩擦力，又等于沙桶（质量为m）的总重力，在逐渐增大，即
F1=f1=mg
故2.5s前小车处于静止，受到的静摩擦力在变大，2.5s后小车在运动，受到的滑动摩擦力不变，AC错误，D正确；
B．2.5s后小车受到的滑动摩擦力不变，但连接沙桶的细绳上拉力增大，结合牛顿第二定律可知，小车做变加速直线运动，B正确。
故选BD。
12、如图，质量为0.5kg的物块A放在一个纵剖面为矩形的静止木箱内，物块A和木箱水平底面之间的动摩擦因数为0.3.物块A的右边被一根轻弹簧用1.2N的水平拉力向右拉着而保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，现在要使弹簧能拉动物块A相对木箱底面水平移动，木箱的运动情况可能是（　　）

A．竖直向下匀加速运动，加速度的大小a=3m/s2
B．竖直向下匀减速运动，加速度的大小a=6m/s2
C．水平向左匀加速运动，加速度的大小a=3m/s2
D．水平向左匀减速运动，加速度的大小a=6m/s2
答案：ACD
解析：
AB．要使弹簧拉动物块A相对木箱地面运动，物块A受到的木箱对他的最大静摩擦力要小于弹簧对它的拉力，即
fm<T=1.2N
fm=μFN
解得
FN<4N
所以要使A处于失重状态，即A的加速度向下，大小
a=mg-FNm>2m/s2
要让木箱在竖直方向上向下加速或者向上减速，加速大小大于2m/s2，B错误，A正确；
C．如果让木箱在水平方向运动，要使弹簧能拉动物块A相对木箱底面向右移动，则物块的加速度要向左，根据牛顿第二定律
μFN'-T=ma'
FN'=mg=5N
解得
a'=0.6m/s2
即木箱以加速度大于0.6m/s2向左匀加速运动，C正确。
D．如果让木箱在水平方向运动，要使弹簧能拉动物块A相对木箱底面向左移动，则物块的加速度要向右，根据牛顿第二定律
μFN'+T=ma''
FN'=mg=5N
解得
a''=5.4m/s2
即木箱以加速度大于5.4m/s2向右匀加速运动，D正确。
故选ACD。
13、从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的空气阻力的作用。距地面高度h在3m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2，则（　　）

A．该物体的质量为2kgB．空气阻力大小为2N
C．全过程所用的时间为2+62sD．物体运动过程中机械能减小了24J
答案：BCD
解析：
AB．根据动能定理
ΔEk=F合x
故图像的斜率代表了物体受到的合力，有
mg+f=12
mg-f=8
解得
m=1kg，f=2N
A选项错误，B选项正确；
D．根据图像可知初动能为72J，回到起点的动能为48J，损失的机械能即为24J，D正确；
C．设初速度为v0，则
12mv02=Ek=72J
代入得到
v0=12m/s
设上升加速度为a1，时间为t1，上升位移为x，则
ma1=12
v0=a1t1
x=12a1t12
解得
t1=1s，x=6m
设下降加速度为a2，时间为t2，则
ma2=8
x=12a2t22
解得
t2=62s
所以总时间t有
t=t1+t2=2+62s
C正确；
故选BCD。
14、如图所示，足够长水平传送带以大小为v0的速度顺时针匀速转动，将一质量为m的小物块（可视为质点）静止放置在传送带的左端，同时对小物块施加竖直向上的力F，力的大小满足F=kv，v为小物块的水平速度，小物块与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，下列所画出的小物块的水平速度v随时间变化的图象（图中t0=v0μg，vm=mgk）可能正确的是（　　）

A．B．
C．D．
答案：BC
解析：
D．小物块由静止开始向右做加速运动，开始运动后受到重力mg、竖直向上的力F、支持力N=mg-F、水平向右的滑动摩擦力f=μN，若kv0<mg，根据牛顿第二定律可知，小物块运动的加速度大小
a=μmg-kvm
可见随着速度v的增大，小物块做加速度逐渐减小的加速运动。故D错误；
A．当v=0时，a=μg=v0t0，所以图线在O点的切线应过点t0,v0。故A错误；
B．当mg=kvm时，a=0，对应速度vm=mgk，当vm<v0时，小物块加速到vm时，支持力N=0，摩擦力为零，小物块脱离传送带做匀速运动。故B正确；
C．当vm>v0，小物块加速到v0时，小物块与传送带共速，摩擦力为零，小物块随传送带一起向右做匀速运动。故C正确。
故选BC。
15、一木块静止在水平地面上，下列说法中正确的是（　　）
A．木块受到的重力和支持力是一对平衡力
B．地面对木块的支持力与木块对地面的压力是一对平衡力
C．木块受到的重力和支持力是一对作用力与反作用力
D．地面对木块的支持力与木块对地面的压力是一对作用力与反作用力
答案：AD
解析：
AC．木块受到重力和支持力作用而处于平衡状态，故重力和支持力是一对平衡力，A正确，C错误；
BD．地面对木块的支持力与木块对地面的压力是一对作用力与反作用力，B错误，D正确。
故选AD。
16、如图所示，水平传送带A、B两端相距s＝2m，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.4．工件滑上A端瞬时速度vA＝5m/s，达到B端的瞬时速度设为vB，则（　　）

A．若传送带以4m/s顺时针转动，则vB＝4m/s
B．若传送带逆时针匀速转动，则vB＜3m/s
C．若传送带以2m/s顺时针匀速转动，则vB＝3m/s
D．若传送带以某一速度顺时针匀速转动，则一定vB＞3m/s
答案：AC
解析：
A．物体在传送带上做加速或减速运动的加速度为
a=μmgm=4m/s2
若传送带以4m/s顺时针转动，则物体开始时做减速运动，当速度减为4m/s时的位移为
s=vB2-vA22a=52-422×4m=1.125m
然后物体随传送带匀速运动，故达到B端的瞬时速度为4m/s， A正确；
B．若传送带逆时针匀速转动，则物体在传送带上做减速运动，到达B端时的速度为
vB=vA2-2aL=52-2×4×2m/s=3m/s
B错误；
C．若传送带以2m/s顺时针匀速转动时，物体做减速运动，由B选项可知因为到达B端的速度为3m/s ，故最后物体到达B端的速度为vB=3m/s，C 正确；
D．因为当传送带以某一速度顺时针匀速转动时，若物体一直减速，则到达B端的速度为3m/s，只有当传送带的速度大于3m/s时到达右端的速度才可能是vB>3m/s， D 错误。
故选AC。
填空题
17、如图所示，质量为3kg的一只长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数μ1为0.2。此时有一个质量为1kg的物块静止在空铁箱内壁上，如图所示，物块与铁箱内壁间的动摩擦因数为μ2为0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块对铁箱压力的大小为______N，水平拉力F的大小为______。

答案：     20     88
解析：
[1]物块和铁箱保持静止，则一起向右匀加速，设加速度为a，铁箱对物块的支持力为N，对物块受力分析，竖直方向根据平衡条件
μ2N=mg
水平方向，根据牛顿第二定律
N=ma
联立解得
a=20ms2，N=20N
根据牛顿第三定律可知，物块对铁箱压力的大小为20N。
[2]把物块和铁箱看成整体，水平方向，根据牛顿第二定律
F-μ1M+mg=M+ma
代入数据解得
F=88N
18、如图所示，一根质量不计的轻弹簧上端固定在天花板上，下端与一重力为G的托盘连接，托盘中有一个质量为2G的砝码。当托盘静止时，弹簧的伸长量为L。现将托盘向下拉，弹簧又伸长了L（未超过弹簧的弹性限度），然后使托盘由静止释放，则刚释放托盘时，砝码对托盘的作用力大小等于___________。

答案：4G
解析：
[1]设弹簧劲度系数为k，设砝码质量为2m，则托盘质量为m，托盘静止，弹簧伸长L时，以托盘及砝码整体为研究对象，受力平衡，有
kL=3mg
伸长2L时，释放瞬间，以整体为研究对象，由牛顿第二定律得
2kL-3mg=3ma
解得
a=g
隔离砝码为研究对象，则
N-2mg=2ma
解得
N=4mg
据牛顿第三定律，砝码对托盘的作用力为4mg，即4G。
19、小明同学学习了牛顿运动定律后，自制了一个简易加速度计。如图，在轻杆的上端装有转轴，固定于竖直放置的标有角度的木板上的O点，轻杆下端固定一个小球，杆可在竖直面内自由转动。他利用这个加速度计来测量校车的加速度，测量时他应让板面竖直且与校车的运动方向__________（选填“垂直”或“平行”），已知重力加速度大小为g，当轻杆与竖直方向的夹角为θ时，校车的加速度大小为___________。

答案：     平行     gtanθ
解析：
[1][2]由加速度原理知，小车加速度在水平方向，则板面与校车运动方向平行，当轻杆与竖直方向的夹角为θ时，受力分析如图

由平衡条件知，小球不上下移动，即竖直方向合力为0，则有
F'mg=tanθ
由牛顿第二定律知
F'=ma
解得
a=gtanθ
20、如图（a）所示，木板OA可绕轴O在竖直平面内转动，用此装置探索物块在方向始终平行于斜面、大小为F＝8N的力作用下加速度与斜面倾角的关系。已知物块的质量m＝1kg，通过DIS实验，得到如图（b）所示的加速度与斜面倾角的关系图线。若物块与木板间的动摩擦因数为0.2，假定物块与木板间的最大静摩擦力始终等于滑动摩擦力，g取10m/s2。图（b）中图线与纵坐标交点a0为_______，图（b）中图线与θ轴交点坐标分别为θ1和θ2，木板处于该两个角度时的摩擦力指向和物块的运状态为_______。

答案：     6m/s2     静止状态
解析：
[1][2]当斜面倾角为θ1时，摩擦力沿斜面向下且加速度为零；当斜面倾角为θ2时，摩擦力沿斜面向上且加速度为零；当斜面倾角在θ1和θ2之间时，物块处于静止状态。
θ=0°时，木板水平放置，由牛顿第二定律
F-f=ma0
又
f=μmg
联立解得
a0=6m/s2
由图可知，当斜面倾角为θ1时，摩擦力沿斜面向下且加速度为零；当斜面倾角为θ2时，摩擦力沿斜面向上且加速度为零；当斜面倾角在θ1和θ2之间时，物块处于静止状态。
21、力的单位
（1）力的国际单位是___________，根据___________定义的。当物体的质量为m=1kg，在某力的作用下获得的加速度为a=1m/s2，由牛顿第二定律可得，F=ma=___________，我们就把它定义为1牛顿。即：1牛=1千克 · 米/秒2
（2）光滑水平桌面上有A、B两个相距较远的物体，已知mA=2mB．当用F=10 N的水平力作用在A上时，能使A产生5 m/s2的加速度，当用2F的水平力作用在B上时，能使B产生的加速度为___________m/s2。
答案：     牛顿     F=ma     1kg⋅m/s2     20
解析：
（1）[1] 力的国际单位是牛顿，根据F=ma定义的。当物体的质量为m=1kg，在某力的作用下获得的加速度为a=1m/s2，由牛顿第二定律可得，F=ma=1kg⋅m/s2我们就把它定义为1牛顿。即：1牛=1千克 · 米/秒2
（2）[2]根据牛顿第二定律，当用F=10 N的水平力作用在A上时
F=mAaA
用2F的水平力作用在B上时
2F=mBaB
解得
aB=20m/s2
22、一辆高速行驶的F1赛车与一架静止在发射场的航天飞机，两者运动状态较难改变的是___________，你判断时依据的物理规律是________，请写出你判断的逻辑过程：______。
答案：     航天飞机     牛顿第二定律     见解析
解析：
[1] 两者运动状态较难改变的是航天飞机
[2][3] 根据牛二定律
F=ma
物体质量m越大，同样力F产生的加速度a越小，即在相同时间Δt内，速度变化Δv越小，速度是描述运动状态的物理量，Δv越小说明运动状态改变越小，运动状态越难改变
23、质量为m=1kg的物体在水平拉力作用下沿粗糙水平面做匀变速直线运动，动摩擦因数μ=0.1，其位移随时间变化的关系式为x=2t-t2（m），则物体的初速度大小是 _____m/s，水平拉力的大小为______ N。

答案：     2     1
解析：
根据匀变速直线运动位移与时间变化的关系式
x=v0t+12at2
与x=2t-t2对照可得
v0=2m/s，a=-2m/s2
假设F方向向前，由牛顿第二定律
F-μmg=ma
带入可得
F=-1N
说明F方向向后，大小为1N。
24、如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的______，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出______。
答案：     加速度     力
解析：
略
解答题
25、如图所示，竖直平面内一倾角θ=37°的粗糙倾斜直轨道AB与光滑圆弧轨道BC相切于B点，BC长度可忽略，且与传送带水平段平滑连接于C点。一质量m=0.2kg的小滑块从A点静止释放，经B点最后从C点水平滑上传送带。已知A点离地高度H=1.2m，AB长L1=1.25m，滑块与AB间的动摩擦因数μ1=0.25，与传送带间的动摩擦因数μ2=0.2，CD长度L2=3m，圆弧轨道半径R=0.5m。若滑块可视为质点，不计空气阻力，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
（1）小滑块经过C点时对轨道的压力；
（2）当传送带以顺时针方向v1=4m/s的速度转动时，小滑块从水平传送带右端D点水平抛出后，落地点到D点的水平距离。

答案：（1）6N；（2）1.2m
解析：
（1）根据题意，滑块由A运动B的过程，应用动能定理
mgL1sin37°-μ1mgcos37°L1=12mvB2-0
代入数据解得
vB=10ms
由于BC长度可忽略，则
vC=vB=10ms
滑块在C点，受轨道的支持力FN和本身重力mg，根据牛顿第二定律
FN-mg=mv2R
代入数据解得
FN=6N
根据牛顿第三定律，小滑块经过C点时对轨道的压力等于轨道对滑块的支持力6N。
（2）假设滑块划上传送带之后全程加速，根据牛顿第二定律
μ2mg=ma
代入数据解得
a=2ms2
设滑块到达传送带右端的速度为v，根据公式
v2-vc2=2aL2
代入数据解得
v=22ms>4ms
则滑块未达到传送带右端就和传送带共速，则滑块以传送带的速度从D点水平抛出，竖直方向，由于BC长度可忽略，则
H-L1sin37°=12gt2
代入数据解得
t=0.3s
水平方向，落地点到D点的水平距离
x=vt=4×0.3m=1.2m
26、2022年2月8日，我国选手谷爱凌在第24届冬季奥林匹克运动会女子自由式滑雪大跳台比赛中获得冠军．参赛滑道简图如图所示，abcd为同一竖直平面内的滑雪比赛滑道，运动员从a点自静止出发，沿滑道abcd滑至d点飞出，然后做出空翻、抓板等动作．其中ab段和cd段的倾角均为θ=37°，ab段长L1=110m，水平段bc长L2=12m，cd坡高h=9m．设滑板与滑道之间的动摩擦因数为μ=0.4，不考虑转弯b和c处的能量损失，运动员连同滑板整体可视为质点，其总质量m=60kg．忽略空气阻力，g取10m/s2．
（1）运动员从a到b所用的时间；
（2）运动员到达c点时的速度大小；

答案：（1）8.9s；（2）23m/s
解析：
（1）在ab段的加速度为
mgsinθ-μmgcosθ=ma
根据运动公式
L1=12at2
解得
a=2.8m/s2
t=8.9s
（2）到达b点时的速度
vb=at≈25m/s
从b到c由动能定理
-μmgL2=12mvc2-12mvb2
解得
vc=23m/s
27、如图所示，质量为3kg的物体在与水平面成37°角的拉力F作用下，沿水平桌面向右做直线运动，经过0.5m的距离速度由0.6m/s变为0.4m/s，已知物体与桌面间的动摩擦因数μ＝13，求作用力F的大小。（g＝10m/s2）

答案：9.4N
解析：
对物体受力分析，建立直角坐标系如图

由
vt2－v02＝2ax
a＝vt2-v022x＝0.42-0.622×0.5m/s2＝-0.2m/s2
负号表示加速度方向与速度方向相反，即方向向左。
y轴方向
FN+Fsin30°＝mg
Fμ＝μ（mg-Fsin30°）
x轴方向，由牛顿第二定律得
Fcos30°－Fμ＝ma
即
Fcos30°－μ（mg－Fsin30°）＝ma
解得
F＝9.4N
28、如图所示，倾角θ=37°的斜面固定在水平地面上，斜面底端固定一挡板P，上端装有光滑定滑轮，E、F是斜面上两点，P、E间距离L1=0.7m，E、F间距离L2=9m。轻绳跨过滑轮连接质量mB=4kg的平板B和质量mC=3kg的重物C，质量mA=1kg且可看成质点的小物块A置于长L=3.2m的平板B上端，初始时A、F沿斜面方向距离L0=2m，当小物块A在EF区间运动时对其施加一个沿斜面向下大小F=10N的恒力。已知小物块A、平板B之间动摩擦因数μ1=0.75，平板B与斜面之间的动摩擦因数μ2=0.25，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，平板B与挡板P碰撞后不反弹。取g=10m/s2。整个装置初始状态保持静止，现将轻绳剪断，求：
（1）小物块A在轻绳剪断的瞬间所受摩擦力的大小；
（2）小物块A由静止运动到挡板P所用的时间。

答案：（1）2N；（2）2.05s
解析：
（1）轻绳剪断的瞬间，设A、B相对静止一起向下做匀加速运动，由牛顿第二定律得
mA+mBgsin37°-μ2mA+mBgcos37°=mA+mBa
解得
a=4m/s2
设B对A的静摩擦力大小为FfBA，对A受力分析，由牛顿第二定律得
mAgsin37°-FfBA=mAa
解得
FfBA=2N
A、B间的最大静摩擦力
Ffmax=μ1mAgcosθ=6N
FfBA<Ffmax，所以A、B能够相对静止一起向下做匀加速运动
所以小物块A在绳剪断的瞬间所受摩擦力的大小为2N。
（2）小物块A刚运动至F点时，小物块A、平板B速度满足
v02=2aL
解得
v0=4m/s
设该过程的运动时间为t1，则
v0=at1
解得
t1=1s
当小物块A进入EF区间内时，A、B之间发生相对运动，对小物块A有
F+mAgsin37°-μ1mAgcos37°=mAa1
解得
a1=10m/s2
对平板B有
μ1mAgcos37°+mBgsin37°-μ2mA+mBgcos37°=mBa2
解得
a2=5m/s2
当小物块A刚运动至E点时，速度满足
v12-v02=2a1L2
解得
v1=14m/s
小物块A在EF之间的运动时间为
t2=v1-v0a1=1s
对平板B有
v2=v0+a2t2=9m/s
平板B运动的位移为
x=v22-v022a2=6.5m
此时平板B的下端距离P的距离为
x'=L1-L+L2-x=0m
此时平板B与挡板刚好相撞，此后小物块A离开EF区域，在平板B的上表面匀速滑行，A离开EF区域后滑行时间为
t3=L1v1=0.05s
因此小物块A到达P所用的时间为
t=t1+t2+t3=2.05s

29、传送带被广泛地应用于车站、码头、工厂．如图甲所示为一传送装置，由一个倾斜斜面和一个水平传送带组成，斜面与水平传送带平滑连接，其原理可简化为示意图乙．斜面AB长度L1＝11.25 m，倾角θ＝37°，箱子与斜面AB间的动摩擦因数μ1＝0.8，传送带BC长度L2＝7 m，箱子与传送带BC间的动摩擦因数μ2＝0.2，某工人将一质量为m＝1 kg的箱子以初速度v0＝5 m/s从A处沿斜面向下运动，传送带BC保持静止．（g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）求：
（1）箱子运动到B处的速度大小；
（2）箱子在传送带BC上运动的距离；
（3）若传送带BC逆时针转动，保持v2＝2 m/s的恒定速率．仍将质量为m＝1 kg的箱子以初速度v0＝5 m/s从A处沿斜面向下运动，求箱子在传送带上运动的时间．

答案：（1）4 m/s；（2）4 m；（3）4.5 s
解析：
（1）从A到B过程，根据牛顿第二定律有
μ1mgcos37°-mgsin37°=ma1
解得
a1=0.4m/s2
根据速度位移公式有
vB2-v02=-2a1L1
解得
vB=4m/s
（2）从B到静止过程，根据牛顿第二定律有
μ2mg=ma2
根据
0-vB2=-2a2x1
解得
x1=4m
（3）从B到速度减为零的过程，根据运动学公式有
t1=0-vB-a2=2s
从速度减为零开始向左运动过程
v22-0=2a2x2
解得
x2=1m<4m
则箱子先匀加速1 m后匀速运动
t2=v2-0a2=1s
匀速运动到B过程
x3=x1-x2=3m
t3=x3v2=1.5s
因为
μ1mgcos37°>mgsin37°
所以箱子最后会停在斜面上
t总=t1+t2+t3=4.5s
30、如图所示，倾角θ=30°的光滑斜面固定在地面上。一质量m=1.0kg的物体在沿斜面向上的力F作用下由静止开始从斜面底部向上运动。已知在物体运动的第1s内力F的大小为8.0N，在随后2s时间力F的大小变为4.0N，物体运动3s后撤去力F。设斜面足够长，重力加速度g取10m/s2，求物体向上运动的最大位移s及整个过程中力F对物体所做的功WF。

答案：5.6m；28J
解析：
对物体受力分析，由牛顿第二定律得第1s内物体加速度为
a1=F1-mgsinθm=3ms2
位移为
x1=12a1t12=1.5m
速度为
v1=a1t1=3ms
2s~3s内，加速度为
a2=F2-mgsinθm=-1ms2
速度为
v2=v1+a2t2=1ms
位移为
x2=v1+v22t2=4m
撤去F后，加速度为
a3=-mgsinθm=-5ms2
位移为
x3=0-v222a3=0.1m
所以整个过程位移为
x=x1+x2+x3=5.6m
整个过程中力F对物体所做的功为
WF=F1x1+F2x2=28J
31、如图所示，截面是直角梯形的物块静置于光滑水平地面上，其两个侧面恰好与两个固定在地面上的挡板X和Y相接触。图中AB高H=0.3m、AD长L=0.5m，斜面倾角θ=37°。可视为质点的小物块P（图中未画出）质量m=1kg，它与斜面的动摩擦因数μ可以通过更换斜面表面的材料进行调节，调节范围是0 ≤μ≤ 1。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）
（1）令μ=0，将P由D点静止释放，求小物块P落地时速度；
（2）令μ=0.5，将P由D点静止释放，求小物块P在斜面上运动时间；
（3）对于不同的μ，每次都在D点给小物块P一个沿斜面向下足够大的初速度以保证它能滑离斜面，求μ的取值在哪个范围内，挡板X始终受到压力的作用。

答案：（1）3.46m/s；（2）0.71s；（3）0.75 <μ< 1
解析：
（1）当μ=0时，P从D点释放到落地的过程中。只有重力做功，因此机械能守恒。可得
mgh=12mv2
其中
h=Lsin37° +H=0.5 × 0.6 + 0.3m=0.6m
解得
v=2gh=2×10×0.6m/s=23m/s=3.46m/s
（2）设μ=0.5时，P沿斜面下滑的加速度为a，受力如图4所示

由牛顿第二定律得
mgsin37° -f=ma，N=mgcos37°
又滑动摩擦力
f=μN
由以上式子可得
mgsin37° -μmgcos37°=ma
解得
a=g(sin37° -μcos37°)=2m/s2
P沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动，由运动学公式
L=12at2
得
t=2La=2×0.52s=0.71s
（3）P在斜面上下滑过程中梯形物块受力如图5所示

由平衡条件可得
F+Nsinθ=fcosθ
所以
F=μmgcosθcosθ-mgcosθsinθ
代入数据得
F=6.4μ- 4.8
挡板X受压力，则F> 0，所以6.4μ- 4.8 > 0
得
μ> 0.75
所以μ的取值范围为0.75 <μ< 1
32、如图所示，一条轻绳上端系在车的左上角的A点，另一条轻绳一端系在车左端B点，B点在A点的正下方，A、B距离为b，两条轻绳另一端在C点相结并系一个质量为m的小球，轻绳AC长度为2 b，轻绳BC长度为b。两条轻绳能够承受的最大拉力均为2mg。
(1)轻绳BC刚好被拉直时，车的加速度是多大？（要求画出受力图）
(2)在不拉断轻绳的前提下，求车向左运动的最大加速度是多大。（要求画出受力图）

答案：(1)g，见解析图甲；(2)3g，见解析图乙
解析：
(1)轻绳BC刚好被拉直时，小球受力如图甲所示

因为
AB=BC=b
AC=2b
故轻绳BC与AB垂直
θ=45°
由牛顿第二定律
mgtan θ