专题04 牛顿定律-2021年高考物理冲刺阶段考点培优练（教师版含解析）

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1、20212021 年高考高三下学期开学考试物理试题汇编年高考高三下学期开学考试物理试题汇编 专题 04 牛顿运动定律 1 1、(2021(2021山东省实验中学西校区高三下学期山东省实验中学西校区高三下学期 2 2 月测试月测试) )一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重，一个 可乘 10多个人的环形座舱套在竖直柱子上由升降机先送上几十米的高处，然后让座舱自由落下，落到一定 位置，制动系统启动,到地面时刚好停下，整个过程中( ) A. 一直处于失重状态 B. 先失重后超重 C. 一直处于超重状态 D. 先超重后失重 【答案】B 【解析】 开始制动前，座舱做自由落体运动，处于失重状态，制动后，做

2、向下的减速运动，则物体处于超重状态， 故 B 正确，ACD 错误。 故选 B 2 2、(2021(2021山东省聊城一中高三下学期开学模拟山东省聊城一中高三下学期开学模拟) )如图，倾角分别为 60和 30的两个斜面顶端相连接置 于水平面上，左侧斜面光滑，右侧斜面粗糙，斜面顶端装有光滑轻小滑轮，物块 A与轻弹簧连接，物块 B 通过细线跨过滑轮与弹簧相连，两物块分别置于斜面上。用手托住物块 A，使弹簧处于自然状态且细线刚 好伸直，此时物块 B刚好能在斜面上保持静止；然后释放 A，当 A 到达斜面上最低点时，物块 B恰好将要 沿斜面滑动。则物块 A 的质量 mA与物块 B 的质量 mB应满足的关系

3、为( ) A. mA=mB B. 3 AB mm C. 3 BA mm D. mB=3mA 【答案】C 【解析】 弹簧处于自然状态且细线刚好伸直，此时物块 B 刚好能在斜面上保持静止，有 cos30sin30 BB m gm g 当 A 到达斜面上最低点时，物块 B 恰好将要沿斜面滑动 cos30sin30 BB kxm gm g 刚释放 A 时，A的加速度为 3 sin60 = 2 agg 释放 A后，A做简谐振动，根据简谐振动的对称性特点可知，当 A到达斜面上最低点时，加速度与刚释放 时大小相等方向相反，则有 sin60 AA k xm gm a 联立上面几式解得 3 BA mm 故选 C

4、。 3 3、(2021(2021浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考) )水平地面上放着一辆手推小车，小车的水 平板上放置一只金属桶，金属桶始终与小车保持相对静止，则( ) A. 当小车水平向左启动时，金属桶不受摩擦力 B. 当小车水平向右启动时，金属桶受到水平向左的摩擦力 C. 当小车水平向右减速运动时，金属桶对小车的摩擦力水平向右 D. 当小车水平向左减速运动时，金属桶受到的摩擦力水平向左 【答案】C 【解析】 A当小车水平向左启动时，加速度 a的方向向左，金属桶受到向左摩擦力，A 错误； B当小车水平向右启动时，加速度 a 的方向向

5、右，金属桶受到水平向右的摩擦力，B错误； C当小车水平向右减速运动时，加速度 a 的方向向左，金属桶受到向左的摩擦力，再由牛顿第三定律，金 属桶对小车的摩擦力水平向右，C正确； D当小车水平向左减速运动时，金属桶受到的摩擦力水平向右，D错误； 故选 C。 4 4、(2021(2021湖北省宜昌市高三下学期开学考试湖北省宜昌市高三下学期开学考试) )某校学生乘坐高铁进行研学旅行，当列车做匀加速直线运动 时，一学生观察置于车厢内水平桌面上一碗水的水面，观察到的情形与下图中相符的是( ) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 当火车向右做匀加速直线运动时，碗中水也向右做匀加速运动，加速度方向

6、水平向右，根据牛顿第二定律 可知水所受的合力水平向右，则碗对水的作用力的合力方向大致为斜向右上方； 故选 B。 5 5、(2021(2021湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试) )如图甲所示，一块质量为 mA=2kg的木板 A静止在水 平地面上，一个质量为 mB=1kg 的滑块 B静止在木板的左端，对 B施加一向右的水平恒力 F，一段时间后 B 从 A 右端滑出， A 继续在地面上运动一段距离后停止， 此过程中 A的速度随时间变化的图像如图乙所示 设 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取 g=10m/s2则下列说法正确的是 A. 滑块与木板之间的动摩擦

7、因数为 0.6 B. 木板与地面之间的动摩擦因数为 0.1 C. F的大小可能为 9N D. F的大小与板长 L有关 【答案】BD 【解析】 根据木板 A的 v-t图像求解滑块在木板上滑动时和离开木板时木板的加速度， 根据牛顿第二定律列式求解两 个动摩擦因数；若木块在木板上滑动时，木块的加速度应该大于木板的加速度，由此求解 F 的范围；根据 木块和木板的位移关系求解 F与 L的关系. 滑块在木板上滑动时木板的加速度为 22 1 2 /2/ 1 v am sm s t ，对木板根据牛顿第二定律： 121 () BABA m gmmgm a； 滑块从木板上滑出时木板的加速度为 22 2 2 /1/

8、 2 v am sm s t ，对木 板根据牛顿第二定律： 22AA m gm a；联立解得：1=0.7，2 =0.1，选项 A 错误，B 正确；对木块 B： 1BBB Fm gm a，其中的 aA2m/s2，则 F9N，则 F 的大小不可能为 9N，选项 C 错误；根据 22 1 11 22 B La ta t，式中 t=1s ，联立解得：F=2L+9，即 F的大小与板长 L有关，选项 D正确；故选 BD. 【点睛】 此题时牛顿第二定律的综合应用问题， 首先要搞清两物体的运动情况， 通过 v-t图像获取运动信息， 结合牛顿第二定律求解. 6 6、(2021(2021河南省新乡市高三下学期开学

9、考试河南省新乡市高三下学期开学考试) )如图所示，一物块在方向与水平面成53角且斜向右上方的 拉力 F的作用下沿水平面做加速度大小为 a的匀加速直线运动， 若保持 F的大小不变， 方向改成水平向右， 物块运动的加速度大小也为 a。取出sin530.8,cos530.6 ，重力加速度大小 2 10m/sg ，则物块与 水平面间的动摩擦因数为( ) A. 0.6 B. 0.5 C. 0.3 D. 0.2 【答案】B 【解析】 当 F 方向与水平面成53角时，对物体受力分析如图所示 根据牛顿第二定律 cos53Ffma 对地面的压力为 sin53NmgF 摩擦力为 fN F 水平时，根据牛顿第二定律

10、有 Fmgma 联立解得 0.5 故选 B。 7 7、(2021(2021河北省“五个一名校联盟”高三下学期第二次联考河北省“五个一名校联盟”高三下学期第二次联考) )如图所示，底面倾角为 37 的光滑棱柱固定 在地面上， 在其侧面上铺一块质量可忽略且足够长的轻质丝绸， 并在外力作用下使质量分别为 2m和 m的滑 块 A、B静止在两侧丝绸之上。已知 A、B 与丝绸间的动摩擦因数均为 0.8，且最大静摩擦力等于滑动摩擦 力，重力加速度大小为 g，sin37 =0.6，cos37 =0.8。现同时由静止释放 A、B，则关于 A、B之后的运动(A、 B均未达到棱柱的顶端或底端)，下列说法正确的是(

11、) A. A 与丝绸相对静止 B. B 与丝绸相对静止 C. A 的加速度大小为 0.04g D. B 的加速度大小为 0.04g 【答案】AD 【解析】 AB因为 A的最大静摩擦力大于 B 的最大静摩擦力，所以 B 相对丝绸向下滑动，A 与丝绸一起向下滑动。 A 正确，B 错误； CD对 B，有 1 cossinmgmgma 解得 1 0.04ag 对 A，有 2 2sincos2mgmgma 解得 2 0.28ag C错误，D 正确。 故选 AD。 8 8、(2021(2021广东省丹阳市一中高三下学期开学考试广东省丹阳市一中高三下学期开学考试) )“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑

12、在踝关节 等处，从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动，所受绳子拉力 F 的大小随时间 t变化的情况如 图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为 g。据图可知，此人在蹦极过程中最大加速度 约为( ) A. g B. 1.8g C. 2g D. 3g 【答案】C 【解析】 由拉力与时间关系图象可以知道，人的重力等于 0.6F0，而最大拉力为 1.8F0 结合牛顿第二定律 1.8F0-mg=mam 解得 am=2g 故 C 正确，ABD 错误。 故选 C。 9 9、(2021(2021广东省河源市高三下学期开学考试广东省河源市高三下学期开学考试) )无动力翼装飞行是世界上最疯

13、狂的极限运动之一，也称飞鼠 装滑翔运动。图示为世界无动力翼装飞行大师杰布 科利斯穿越天门洞的情景。若质量为80kg的杰布在某 次无动力翼装飞行中做初速度为零的匀加速直线运动，最大速度达s194. km/4，翼装飞行方向与水平方向 的夹角的正切值为0.75，杰布受到空气的作用力F的方向与飞行方向垂直，取 2 10m/sg ，则此过程中 ( ) A. 480NF B. 加速度大小为 2 8m/s C. 用时9s D. 下降高度为243m 【答案】C 【解析】 A杰布在飞行时受力如图所示 则 cos640NFmg A 错误； B设加速度大小为a，则 sinmgma 得 2 6m/sa ，B错误； C

14、最大速度 m 194.4 m/s54m/s 3.6 v 由 m vat得 m 9s v t a C正确； D飞行距离 2 1 243m 2 xat 下降高度 sin145.8mhx D 错误。 故选 C。 1010、(2021(2021福建省名校联盟高三下福建省名校联盟高三下学期开学考试学期开学考试) )质量是 60kg 的人站在升降机中的体重计上，如图所示。 重力加速度 g取 10m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数 (1)匀速上升； (2)以 4m/s2的加速度加速上升； (3)以 5m/s2的加速度加速下降。 【答案】(1)600N(2)840N(3)300N 【解析】 (

15、1)匀速上升时，由平衡条件得： FN1mg600N 由牛顿第三定律得：人对体重计压力为 600N，即体重计示数为 600N； (2)加速上升时，由牛顿第二定律得： FN2mgma1 解得 FN2mgma1840N 由牛顿第三定律得：人对体重计压力为 840N，即体重计示数为 840N； (3)加速下降时，由牛顿第二定律得： mgFN3ma3 解得 FN3mgma3300N 由牛顿第三定律得：人对体重计压力为 300N，即体重计示数为 300N。 1111、(2021(2021湖北省宜昌一中龙泉中学高三下学期开学考试湖北省宜昌一中龙泉中学高三下学期开学考试) )在水平长直轨道上，有一长度为 L

16、的平板车 在外力控制下始终保持速度 v0做匀速直线运动某时刻将一质量为 m 的小滑块轻放到车面的中点，滑块与 车面间的动摩擦因数为 ，此时调节外力，使平板车仍做速度为 v0的匀速直线运动 (1)若滑块最终停在小车上，滑块和车之间因为摩擦产生的内能为多少？(结果用 m，v0表示) (2)已知滑块与车面间动摩擦因数 =0.2，滑块质量 m=1kg，车长 L=2m，车速 v0=4m/s，取 g=10m/s2，当滑 块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力 F， 要保证滑块不能从车的左端掉下， 恒 力 F 大小应该满足什么条件？ 【答案】(1) 2 0 1 2 mv(2)6FN 【解

17、析】 解：根据牛顿第二定律，滑块相对车滑动时的加速度 mg ag m 滑块相对车滑动的时间： 0 v t a 滑块相对车滑动的距离 2 0 0 2 v sv t g 滑块与车摩擦产生的内能Qmgs 由上述各式解得 2 0 1 2 Qmv(与动摩擦因数无关的定值) (2)设恒力 F 取最小值为 1F ，滑块加速度为 1a ，此时滑块恰好达到车的左端，则： 滑块运动到车左端的时间 0 1 1 v t a 由几何关系有： 0 1 0 1 22 v tL v t 由牛顿定律有： 11 Fmgma 联立可以得到： 1 0.5s t ， 1 6FN 则恒力 F 大小应该满足条件是：6FN 1212、(20

18、21(2021湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试) )如图甲所示，可视为质点的质量 m1=1kg 的小物块放 在质量 m2=2kg的，长木板正中央位置，长木板静止在水平地面上，连接物块的轻质细绳与水平方向的夹角 为37 ，现对长木板施加水平向左的拉力F=18N，长木板运动v-t图像如图乙所示， sin37 =0.6， 2 10/gm s， 求： (1)长木板长度 L； (2)木板与地面间的动摩擦因数 2； (3)物块与 木板间的动摩擦因数 1； 【答案】(1)2m(2)0.5(3) 8 19 【解析】 (1)从图线可知，木板运动 2s 离开小物块，在 02

19、s，由图线可知 2 1 1 2 xm ，22Lxm； (2)在 23s，由图线可得 2 2 4/ v am s t ， 22 2 2 Fm g a m ，解得 2 0.5 (3)02s：小物块 1 sin37FTm g 支 ， 1 cos37Tf， 11 fF 支 长木板 2 1 0.5/ v am s t ， 122 1 2 Ffm gF a m 支 ，解得 1 8 = 19 1313、(2021(2021山东省实验中学西校区高三下山东省实验中学西校区高三下学期学期 2 2 月测试月测试) )随着科技的发展，我国未来的航空母舰上将安装 电磁弹射器以缩短飞机的起飞距离，如图所示，航空母舰的水平

20、跑道总长180 ml ，其中电磁弹射区的长 度为1 80 ml ，在该区域安装有直线电机，该电机可从头至尾提供一个恒定的牵引力F牵一架质量为 4 2.0 10 kgm 的飞机， 其喷气式发动机可以提供恒定的推力 5 1.2 10 NF 推 假设飞机在航母上的阻力 恒为飞机重力的 0.2 倍已知飞机可看作质量恒定的质点，离舰起飞速度40 m/sv ，航空母舰处于静止状 态，(取 2 10 m/sg)求： (1)飞机在后一阶段的加速度大小； (2)飞机在电磁弹射区的末速度大小； (3)电磁弹射器的牵引力F牵的大小 【答案】(1) 2 4.0m/s (2) 20 2m/s (3) 4 2 10 N 【解析】 (1)根据牛顿第二定律： F推-0.2mg=ma2 解得 a2=4.0m/s2 (2)由 22 121 2vvall解得，飞机在电磁弹射区的末速度 1 20/s2mv (3)由 2 11 1 2va l解得飞机在电磁弹射区的加速度 a1=5m/s2 根据牛顿第二定律： 1 0.2FFmgma 推牵 代入数据解得： F牵=2104N 答：(1)飞机在后一阶段加速度 a2=4.0m/s2； (2)飞机在电磁弹射区的末速度 1 20/s2mv ； (3)电磁弹射器的牵引力 F牵=2104N