课标版2021高考物理一轮复习专题三牛顿运动定律试题部分精练含解析 16页

- 1 - 专题三　牛顿运动定律 【考情探究】 5 年考情考点 考向 考题示例 学业水平 关联考点 素养要素 解法 预测热 度 2019 北京理综,20,6 分 3 科学本质 2015 江苏单科,6,4 分 3 运动与相互作用观念 对牛顿第一 定律和惯 性的理解 2015 课标Ⅱ,20,6 分 4 运动与相互作用观念 2019 浙江 4 月选考,12,3 分 3 运动与相互作用观念 2016 课标Ⅰ,18,6 分 4 曲线运动 运动与相互作用观念 2015 重庆理综,3,6 分 3 运动与相互作用观念 牛顿运 动定律 对牛顿第二 定律的理解 2015 海南单科,9,5 分 3 运动与相互作用观念 ★★☆ 2018 课标Ⅰ,15,6 分 4 F-x 图像 运动与相互作用观念 图像法利用图像解 答牛顿运动 定律问题　 2015 课标Ⅰ,20,6 分 3 v-t 图像 运动与相互作用观念 图像法 2019 课标Ⅲ,20,6 分 4 f-t、v-t 图像 运动与相互作用观念 图像法 2019 江苏单科,15,16 分 4 运动与相互作用观念 牛顿运 动定律 的应用 连接体 2017 课标Ⅲ,25,20 分 4 科学推理 ★★★ 分析解读　　牛顿运动定律是力学乃至整个物理学的基本规律。本专题主要考查牛顿运动定 律的理解、计算、应用三方面,题型有选择题、计算题。牛顿运动定律是高考的必考内容。本 专题应主要掌握整体法、隔离法的应用,会用正交分解法规范地做题,掌握超重和失重的分析, 会分析解决传送带模型及连接体问题,能综合运用牛顿运动定律和运动学规律解题。 【真题探秘】 - 2 - 破考点 练考向 【考点集训】 考点一　牛顿运动定律 1.(2020 届内蒙古包头五校联考,5)(多选)电梯的顶部挂一个弹簧秤,秤下端挂了一个重物,电 梯匀速直线运动时,弹簧秤的示数为 10 N,在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为 6 N, 关于电梯的运动(如图所示),以下说法正确的是(g 取 10 m/s2)(　　) A.电梯可能向上加速运动,加速度大小为 4 m/s2 B.电梯可能向下加速运动,加速度大小为 4 m/s2 C.电梯可能向上减速运动,加速度大小为 4 m/s2 D.电梯可能向下减速运动,加速度大小为 4 m/s2 答案　BC 2.远在春秋战国时代(公元前 772—前 221 年),我国杰出学者墨子认为:“力,刑之所以奋 也。”“刑”同“形”,即物体;“奋,动也”,即开始运动或运动加快,对墨子这句关于力和运 动观点的理解,下列说法不正确的是(　　) A.墨子认为力是改变物体运动状态的原因 B.墨子认为力是使物体产生加速度的原因 C.此观点与亚里士多德关于力和运动的观点基本相同 D.此观点与牛顿关于力和运动的观点基本相同 答案　C 3.(2020 届东北三校联考,1)一个质量为 2 kg 的物体,在 4 个共点力作用下处于平衡状态。现 同时撤去大小分别为 8 N 和 12 N 的两个力,其余的力保持不变,关于此后该物体运动的说法正 确的是(g 取 10 m/s2)(　　) A.一定做匀变速运动,加速度大小可能等于重力加速度的大小 B.一定做匀变速直线运动,加速度大小可能是 5 m/s2 C.可能做匀减速直线运动,加速度大小是 1.5 m/s2 D.可能做匀速圆周运动,向心加速度大小是 6 m/s2 答案　A 4.(2018 山西五市联考,8)(多选)在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为 m1 的木块,木 块和车厢通过一根轻质弹簧相连接,弹簧的劲度系数为 k,在车厢的顶部用一根细线悬挂一质 - 3 - 量为 m2 的小球。某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为 θ,在这段时间内木块与车厢保持 相对静止,如图所示。不计木块与车厢底部的摩擦力,则下列说法正确的是(　　) 　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.小车可能向右做减速运动 B.小车可能向右做加速运动 C.在这段时间内弹簧的伸长量为m1g k tan θ D.在这段时间内弹簧的压缩量为m1g k tan θ 答案　AC 考点二　牛顿运动定律的应用 1. (2018 课标Ⅰ,15,6 分)如图,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块 P,系统处于 静止状态。现用一竖直向上的力 F 作用在 P 上,使其向上做匀加速直线运动。以 x 表示 P 离开 静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列表示 F 和 x 之间关系的图像可能正确的是(　　) 答案　A 2.(2018 安徽 A10 联盟联考)如图甲所示,一个可视为质点的物块从倾角为 θ=30°的固定斜 面顶端由静止开始下滑,从此时开始计时,物块的速度为 v,到斜面顶端的距离为 x,其 x-v2 图 像如图乙所示。已知 g=10 m/s2,斜面足够长,不计空气阻力,下列说法正确的是(　　) A.物块的加速度大小为 8 m/s2 B.物块在 t=1 s 时的速度大小为 8 m/s C.物块在 t=4 s 时处于斜面上 x=24 m 的位置 D.物块与斜面间的动摩擦因数为 μ= 3 15 答案 D 3.(2020 届陕西西安模拟,10)如图所示,水平地面上有一车厢,车厢内固定的平台通过相同的 弹簧把相同的物块 A、B 压在竖直侧壁和水平的顶板上,已知 A、B 与接触面间的动摩擦因数均 - 4 - 为 μ,车厢静止时,两弹簧长度相同,A 恰好不下滑,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速 度为 g。现使车厢沿水平方向加速运动,为保证 A、B 仍相对车厢静止,则(　　) A.速度可能向左,加速度可大于(1+μ)g B.加速度一定向右,不能超过(1-μ)g C.加速度一定向左,不能超过 μg D.加速度一定向左,不能超过(1-μ)g 答案　B 4.质量为 M 的皮带轮工件放置在水平桌面上,一细绳绕过皮带轮的皮带槽,一端系一质量为 m 的重物,另一端固定在桌面上,如图所示。工件与桌面、绳之间以及绳与桌面边缘之间的摩擦 都忽略不计,桌面上绳与桌面平行,则重物下落过程中,工件运动的加速度为(　　) A. 2mg M + 4m B. 2mg M + 2m C.mg 2M D. mg M + m 答案　A 炼技法 提能力 【方法集训】 方法 1　瞬时性问题的处理 1.如图所示,两个质量分别为 m1、m2 的物块 A 和 B 通过一轻弹簧连接在一起并放置于水平传送 带上,水平轻绳一端连接 A,另一端固定在墙上,A、B 与传送带间动摩擦因数均为 μ。传送带顺 时针方向转动,系统达到稳定后,突然剪断轻绳的瞬间,设 A、B 的加速度大小分别为 aA 和 aB,(弹簧在弹性限度内,重力加速度为 g)则(　　) 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.aA=μ(1 + m2 m1)g,aB=μg B.aA=μg,aB=0 C.aA=μ(1 + m2 m1)g,aB=0 D.aA=μg,aB=μg 答案　C 2.(2019 贵州铜仁模拟)(多选)如图所示,在动摩擦因数 μ=0.2 的水平面上有一个质量 m=1 kg 的小球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成 θ=45°角的不可伸长的轻绳的一端相连,此时小 球处于静止状态,且水平面对小球的弹力恰好为零。在剪断轻绳的瞬间(g 取 10 m/s2),下列说 法中正确的是(　　) - 5 - A.小球受力个数不变 B.小球立即向左运动,且 a=8 m/s2 C.小球立即向左运动,且 a=10 m/s2 D.若剪断的是弹簧,则剪断瞬间小球加速度为零 答案　BD 方法 2　传送带问题的处理 1.(2018 山西考前测试)如图所示,倾角为 θ=37°的传送带以速度 v1=2 m/s 顺时针匀速转动。 将一小物块以 v2=8 m/s 的速度从传送带的底端滑上传送带。已知小物块与传送带间的动摩擦 因数 μ=0.5,传送带足够长,取 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2,下列说法正确的是 (　　) A.小物块运动的加速度大小恒为 10 m/s2 B.小物块向上运动的时间为 0.6 s C.小物块向上滑行的最远距离为 4 m D.小物块最终将随传送带一起向上匀速运动 答案　C 2.(2020 届四川广元一诊)(多选)如图所示,倾斜的传送带顺时针匀速转动,一物块从传送带上 端 A 滑上传送带,滑上时速率为 v1,传送带的速率为 v2,且 v2>v1,不计空气阻力,动摩擦因数一 定,关于物块离开传送带的速率 v 和位置,下面可能的是(　　) A.从下端 B 离开,v>v1 B.从下端 B 离开,v3μmg 时,A 相对 B 滑动 D.无论 F 为何值,B 的加速度都不会超过1 2μg 答案　BCD 3.(2017 上海单科,5,3 分)如图,在匀强电场中,悬线一端固定于地面,另一端拉住一个带电小 球,使之处于静止状态。忽略空气阻力,当悬线断裂后,小球将做(　　) - 11 - 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.曲线运动 B.匀速直线运动 C.匀加速直线运动 D.变加速直线运动 答案　C 4.(2016 江苏单科,9,4 分)(多选)如图所示,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出,鱼缸最 终没有滑出桌面。若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,则在上述过程中(　　) A.桌布对鱼缸摩擦力的方向向左 B.鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等 C.若猫增大拉力,鱼缸受到的摩擦力将增大 D.若猫减小拉力,鱼缸有可能滑出桌面 答案　BD 5.(2011 课标,21,6 分)如图,在光滑水平面上有一质量为 m1 的足够长的木板,其上叠放一质量 为 m2 的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时 间 t 增大的水平力 F=kt(k 是常数),木板和木块加速度的大小分别为 a1 和 a2。下列反映 a1 和 a2 变化的图线中正确的是　(　　) 答案　A 6.(2015 重庆理综,3,6 分)高空作业须系安全带,如果质量为 m 的高空作业人员不慎跌落,从 开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为 h(可视为自由落体运动)。此后经历时 间 t 安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平 均作用力大小为(　　) A.m 2gh t +mg B.m 2gh t -mg C.m gh t +mg D.m gh t -mg 答案　A 7.(2013 课标Ⅰ,14,6 分,0.787)如图是伽利略 1604 年做斜面实验时的一页 手稿照片,照片左上角的三列数据如下表。表中第二列是时间,第三列是物 体沿斜面运动的距离,第一列是伽利略在分析实验数据时添加的。根据表中 的数据,伽利略可以得出的结论是(　　) 1 1 32 4 2 130 - 12 - 9 3 298 16 4 526 25 5 824 36 6 1 192 49 7 1 600 64 8 2 104 A.物体具有惯性 B.斜面倾角一定时,加速度与质量无关 C.物体运动的距离与时间的平方成正比 D.物体运动的加速度与重力加速度成正比 答案　C 8.(2010 课标Ⅰ,15,6 分)如图,轻弹簧上端与一质量为 m 的木块 1 相连,下端与另一质量为 M 的木块 2 相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。现将木板沿水平方向 突然抽出,设抽出后的瞬间,木块 1、2 的加速度大小分别为 a1、a2。重力加速度大小为 g。则 有(　　) A.a1=0,a2=g B.a1=g,a2=g C.a1=0,a2=m + M M g D.a1=g,a2=m + M M g 答案　C 9.[2019 天津理综,9(1)]第 26 届国际计量大会决定,质量单位“千克”用普朗克常量 h 定 义,“国际千克原器”于 2019 年 5 月 20 日正式“退役”。h 的数值为 6.63×10-34,根据能量 子定义,h 的单位是　　　　,该单位用国际单位制中的力学基本单位表示,则为　　　　。 答案　J·s　kg·m2/s 10.(2014 课标Ⅰ,24,12 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 2/5,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。 答案　20 m/s(或 72 km/h) 【3 年模拟】 时间:60 分钟　分值:95 分 一、选择题(每小题 6 分,共 48 分) 1.(2020 届广东汕头模拟,2)(多选)建设房屋时,保持底边 L 不变,要设计好屋顶的倾角 θ,以 便下雨时落在房顶的雨滴能尽快地滑离屋顶,雨滴下滑时可视为小球做无初速度、无摩擦的运 动。下列说法正确的是(　　) - 13 - 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.倾角 θ 越大,雨滴下滑时的加速度越大 B.倾角 θ 越大,雨滴对屋顶压力越大 C.倾角 θ 越大,雨滴从顶端 O 下滑至屋檐 M 时的速度越大 D.倾角 θ 越大,雨滴从顶端 O 下滑至屋檐 M 时的时间越短 答案　AC 2. (2018 河北五校联考,6)如图所示,在竖直平面内有半径为 R 和 2R 的两个圆,两圆的最高点 相切,切点为 A,B 和 C 分别是小圆和大圆上的点,其中 AB 长为 2R,AC 长为 2 2R。现沿 AB 和 AC 建立两条光滑轨道,自 A 处由静止释放小球,已知小球沿 AB 轨道运动到 B 点所用时间为 t1, 沿 AC 轨道运动到 C 点所用时间为 t2,则 t1 与 t2 之比为(　　) A.1∶ 2 B.1∶2 C.1∶ 3 D.1∶3 答案　A 3.(2020 届宁夏银川一中摸底,5)两个质量均为 m 的小球,用一条轻细线和轻弹簧连接,放置在 倾角为 θ=30°的光滑斜面上,处于平衡状态。如图所示,系统静止时,弹簧与细线均平行于斜 面,在细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是(　　) A.aA=0,aB=1 2g B.aA=g,aB=0 C.aA=g,aB=g D.aA=0,aB=g 答案　B 4.(2018 陕西西安模拟,8)(多选)质量分别为 2 kg 和 3 kg 的物块 A、B 放在光滑水平面上并用 轻质弹簧相连,如图所示,今对物块 A、B 分别施以方向相反的水平力 F1、F2,且 F1=20 N、F2=10 N,则下列说法正确的是(　　) 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.弹簧的弹力大小为 16 N B.如果只有 F1 作用,则弹簧的弹力大小变为 12 N C.若把弹簧换成轻质绳,则绳对物体的拉力大小为零 D.若 F1=10 N、F2=20 N,则弹簧的弹力大小不变 答案　AB - 14 - 5.(2018 河北五校联考,3)(多选)如图所示,两根粗细均匀,重力不计的橡皮筋 L1、L2 的一端分 别连接于 A、B 两点,另一端与同一小球相连,小球静止时,L1 与竖直方向的夹角为 θ,L2 保持水 平,此时两根橡皮筋的长度相等,已知两根橡皮筋的劲度系数相等,橡皮筋的弹力与形变量成 正比,重力加速度为 g,则(　　) 　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.两根橡皮筋的形变量相等 B.L1 的原长比 L2 的原长短 C.剪断 L1 的瞬间,小球的加速度大小为 g D.剪断 L2 的瞬间,小球的加速度大小为 g tan θ 答案　BD 6.(2018 内蒙古五市联考,4)如图所示,光滑水平面上,A、B 两物体用轻弹簧连接在一起,A、B 的质量分别为 m1、m2,在拉力 F 作用下,A、B 共同做匀加速直线运动,加速度大小为 a,某时刻突 然撤去拉力 F,此瞬时 A 和 B 的加速度大小为 a1 和 a2,则(　　) 　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.a1=0,a2=0 B.a1=a,a2= m2 m1 + m2 a C.a1= m2 m1 + m2 a,a2= m2 m1 + m2 a D.a1=a,a2=m1 m2 a 答案　D 7.(2018 天津河东一模)(多选)如图所示,带有长方体盒子的斜劈 A 放在固定的斜面体 C 的斜 面上,在盒子内放有光滑球 B,B 恰与盒子前、后壁 P、Q 相接触。若使斜劈 A 在斜面体 C 上静 止不动,则 P、Q 对球 B 无压力。以下说法正确的是(　　) A.若 C 的斜面光滑,斜劈 A 由静止释放,则 Q 对球 B 有压力 B.若 C 的斜面光滑,斜劈 A 以一定的初速度沿斜面向上滑行,则 P、Q 对 B 球均无压力 C.若 C 的斜面粗糙,斜劈 A 沿斜面匀速下滑,则 P、Q 对球 B 均无压力 D.若 C 的斜面粗糙,斜劈 A 沿斜面以一定的初速度减速下滑,则 P 对球 B 有压力 答案　ACD 8.(2020 届甘肃兰州一中期中,21)(多选)如图所示,有一个质量为 m 的长木板静止在光滑水平 地面上,另一质量也为 m 的小物块叠放在长木板的一端之上。B 是长木板的中点,物块与木板在 AB 段的动摩擦因数为 μ,在 BC 段的动摩擦因数为 2μ,若把物块放在长木板左端,对其施加水 平向右的力 F1 可使其恰好与木板发生相对滑动。若把物块放在长木板右端,对其施加水平向左 的力 F2 也可使其恰好与木板发生相对滑动。下列说法正确的是(　　) - 15 - A.F1 与 F2 的大小之比为 1∶2 B.若将 F1、F2 都增加到原来的 2 倍,小物块在木板上运动到 B 点的时间之比为 1∶2 C.若将 F1、F2 都增加到原来的 2 倍,小物块在木板上运动到 B 点时木板的位移之比为 1∶1 D.若将 F1、F2 都增加到原来的 2 倍,小物块在木板上运动的整个过程中摩擦生热之比为 1∶1 答案　ACD 二、非选择题(共 47 分) 9.(11 分)(2018 东北三校第一次联考,16)如图所示,长度 L=10 m 的水平传送带以速率 v0=4 m/s 沿顺时针方向运行,质量 m=1 kg 的小物块(可视为质点)以 v1=6 m/s 的初速度从右端滑上传 送带。已知物块与传送带之间的动摩擦因数 μ=0.2,重力加速度 g=10 m/s2,求: (1)物块相对地面向左运动的最大距离为多少。 (2)物块从滑上传送带到滑下传送带所用的时间为多少。 答案　(1)9 m　(2)6.25 s 10.(12 分)(2020 届河南中原名校联考,12)如图所示,在光滑的水平面上有一足够长的质量为 M=4 kg 的长木板,在长木板右端有一质量为 m=1 kg 的小物块,长木板与小物块间动摩擦因数为 μ=0.2,长木板与小物块均静止。现用 F=14 N 的水平恒力向右拉长木板,经时间 t=1 s 撤去水 平恒力 F。(g 取 10 m/s2) (1)在 F 的作用下,长木板的加速度为多大? (2)刚撤去 F 时,小物块离长木板右端多远? (3)最终长木板与小物块一同以多大的速度匀速运动? (4)最终小物块离长木板右端多远? 答案　(1)3 m/s2　(2)0.5 m　(3)2.8 m/s　(4)0.7 m 11.(12 分)(2018 安徽皖南八校联考,17)如图所示,倾角为 θ=30°的光滑斜面上有固定挡板 AB,斜面上 B、C 两端点间高度差为 h。斜面上叠放着质量均为 m 的小物块和薄木板,小物块视 为质点,薄木板长为 L,下端位于挡板 AB 处,整体处于静止状态。木板和物块两者间的动摩擦因 数 μ= 3 2 ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为 g。 (1)若木板和物块一起以某初速度沿斜面向上运动,木板上端恰能到达 C 点,求初速度大小; (2)若给木板施加一平行斜面向上的拉力,为使木板上滑且与物块间没有相对滑动,求拉力 应满足的条件; (3)若给木板施加一平行斜面向上的拉力,且大小为 F=2mg,假设在此后的运动过程中小物 块始终未脱离木板,要使木板上端恰能到达 C 点,求拉力 F 作用的时间 t1。 答案　(1) g(2h - L) (2)mg