2019年高考物理 真題和模擬題分項匯編 專題04 牛頓運動定律(含解析)

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1、牛頓運動定律 1.(2019·新課標全國Ⅲ卷)如圖(a),物塊和木板疊放在實驗臺上,物塊用一不可伸長的細繩與固定在實驗臺上的力傳感器相連,細繩水平。t=0時,木板開始受到水平外力F的作用,在t=4 s時撤去外力。細繩對物塊的拉力f隨時間t變化的關(guān)系如圖(b)所示,木板的速度v與時間t的關(guān)系如圖(c)所示。木板與實驗臺之間的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10 m/s2。由題給數(shù)據(jù)可以得出 A.木板的質(zhì)量為1 kg B.2 s~4 s內(nèi),力F的大小為0.4 N C.0~2 s內(nèi),力F的大小保持不變 D.物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.2 【答案】AB 【解析】結(jié)合兩圖像可判斷出0

2、~2 s物塊和木板還未發(fā)生相對滑動,它們之間的摩擦力為靜摩擦力,此過程力F等于f,故F在此過程中是變力,即C錯誤;2~5 s內(nèi)木板與物塊發(fā)生相對滑動,摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒幽Σ亮?,由牛頓運動定律,對2~4 s和4~5 s列運動學(xué)方程,可解出質(zhì)量m為1 kg,2~4 s內(nèi)的力F為0.4 N,故A、B正確;由于不知道物塊的質(zhì)量,所以無法計算它們之間的動摩擦因數(shù)μ,故D錯誤。 2.(2019·安徽省定遠縣民族中學(xué)高三模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的小球穿在足夠長的水平固定直桿上處于靜止狀態(tài),現(xiàn)對小球同時施加水平向右的恒力F0和豎直向上的力F,使小球從靜止開始向右運動,其中豎直向上的力F大小始終與小球的速度成正

3、比,即F=kv(圖中未標出),已知小球與桿間的動摩擦因數(shù)為m,下列說法中正確的是 A.小球先做加速度增大的加速運動,后做加速度減小的減速運動 B.小球先做加速度減小的加速運動,后做加速度增大的減速運動直到靜止 C.小球的最大加速度為 D.小球的最大速度為 【答案】D 【解析】AB項:剛開始運動時,加速度為,當速度v增大,加速度增大,當速度v增大到符合kv>mg后,加速度為:,當速度v增大,加速度減小,當a減小到0,做勻速運動,所以小球的速度先增大后保持不變,加速度先增大后減小,最后保持不變,故AB錯誤;C項:當阻力為零時,加速度最大,故小球的最大加速度為,故C錯誤;D項:當加速

4、度為零時,小球的速度最大,此時有:F0=μ(kvm–mg),故最大速度為,故D正確。 3.(2019·江西省名校聯(lián)考)南方氣溫偏低,經(jīng)常存在冰凍現(xiàn)象。某校方同學(xué)和陽同學(xué)(校服材質(zhì)一樣)先后從傾斜坡面的同一位置由靜止滑下,最終兩人停在水平冰面上,如圖所示(兩人均可視為質(zhì)點,且不計人經(jīng)過B點時的能量損失)。根據(jù)上述信息,不能確定方、陽兩人 A.經(jīng)過B點時速度大小相等 B.最終兩人停在水平冰面上同一位置 C.損失的機械能相等· D.運動的時間相等 【答案】C 【解析】設(shè)在斜面上運動的距離為,在水平面上運動的距離為,斜面的傾角為,動摩擦因數(shù)為,物體在斜面上下滑時,由牛頓第二定律得?,

5、可得,所以兩個物體在斜面下滑時加速度相同,根據(jù)運動學(xué)公式可得,經(jīng)過點時速度大小相等,對整個過程,運用動能定理得,則得,可知、、相同,則知最終兩人停在水平冰面上同一位置,同理在水平面上運動的加速度相同,運動時間也相同,故兩個物體運動的總時間相等;由上知不能確定兩個物體質(zhì)量關(guān)系,故不能確定摩擦力相等,也不能判斷克服摩擦力做功的大小,所以機械能損失不一定相等,故不能確定方、陽兩人的選選項C。 4.(2019·遼寧省沈陽市高三三模)如圖所示,水平桌面上放置一個傾角為45°的光滑楔形滑塊A,一細線的一端固定于楔形滑塊A的頂端O處,細線另一端拴一質(zhì)量為m=0.2 kg的小球。若滑塊與小球一起以加速度a向

6、左做勻加速運動(取g=10 m/s2)則下列說法正確的是 A.當a=5 m/s2時,滑塊對球的支持力為 B.當a=15 m/s2時,滑塊對球的支持力為半 C.當a=5 m/s2時,地面對A的支持力一定大于兩個物體的重力之和 D.當a=15 m/s2時,地面對A的支持力一定小于兩個物體的重力之和 【答案】A 【解析】設(shè)加速度為a0時小球?qū)瑝K的壓力等于零,對小球受力分析,受重力、拉力,根據(jù)牛頓第二定律,有:水平方向:F合=Fcos45°=ma0;豎直方向:Fsin45°=mg,解得a0=g。A、當a=5 m/s2時,小球未離開滑塊,水平方向:Fcos45°–FNcos45°=ma

7、;豎直方向:Fsin45°+FNsin45°=mg,解得,故A正確;B、當a=15 m/s2時,小球已經(jīng)離開滑塊,只受重力和繩的拉力,滑塊對球的支持力為零,故B錯誤;CD、當系統(tǒng)相對穩(wěn)定后,豎直方向沒有加速度,受力平衡,所以地面對A的支持力一定等于兩個物體的重力之和,故C,D錯誤;故選A。 5.(2019·遼寧省遼南協(xié)作體高三下學(xué)期第一次模擬)如圖所示,光滑的水平面上兩個質(zhì)量分別為m1=2 kg、m2=3 kg的物體,中間用輕質(zhì)彈簧秤連接,在兩個大小分別為F1=30 N、F2=20 N的水平拉力作用下一起勻加速運動,則 A.彈簧秤的示數(shù)是10 N B.彈簧秤的示數(shù)是25 N C.彈簧

8、秤的示數(shù)是26 N D.彈簧秤的示數(shù)是52 N 【答案】C 【解析】以兩物體組成的整體為研究對象,由牛頓第二定律得:,解得:a=2 m/s2,對物體,由牛頓第二定律得:,解得:T=26 N,則彈簧秤示數(shù)為26 N,C正確。 6.(山東省淄博市2019屆高三三??荚嚴砭C物理試卷)如圖所示,某賓館大樓中的電梯下方固定有4根相同的豎直彈簧,其勁度系數(shù)均為k。這是為了防止電梯在空中因纜繩斷裂而造成生命危險。若纜繩斷裂后,總質(zhì)量為m的電梯下墜,4根彈簧同時著地而開始緩沖,電梯墜到最低點時加速度大小為5g(g為重力加速度大?。铝姓f法正確的是 A.電梯墜到最低點時,每根彈簧的壓縮長度為 B

9、.電梯墜到最低點時,每根彈簧的壓縮長度為 C.從彈簧著地開始至電梯下落到最低點的過程中,電梯先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài) D.從彈簧著地開始至電梯下落到最低點的過程中,電梯始終處于失重狀態(tài) 【答案】C 【解析】在最低點時,由牛頓第二定律:,其中a=5g,解得,選項AB錯誤;從彈簧著地開始至電梯下落到最低點的過程中,重力先大于彈力,電梯向下先加速運動,當重力小于彈力時,電梯的加速度向上,電梯向下做減速運動,則電梯先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài),選項C正確,D錯誤。 7.(2019·江蘇省丹陽市丹陽高級中學(xué)三模)如圖所示,鋼鐵構(gòu)件A、B疊放在卡車的水平底板上,卡車底板和B間動摩擦因數(shù)為μ1

10、,A、B間動摩擦因數(shù)為μ2,μ1>μ2,卡車剎車的最大加速度為a,a>μ1g,可以認為最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等.卡車沿平直公路行駛途中遇到緊急情況時,要求其剎車后在s0距離內(nèi)能安全停下,則卡車行駛的速度不能超過 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】由,分析可知要求其剎車后在距離內(nèi)能安全停下來,則車的最大加速度,由運動學(xué)公式,車的最大速度:,故選A。 8.(2019·福建省廈門外國語學(xué)校高三最后一模)如圖甲所示,為測定物體沖上粗糙斜面能達到的最大位移x與斜面傾角θ的關(guān)系,將某一物體每次以不變的初速率v0沿足夠長的斜面向上推出,調(diào)節(jié)斜面與水平方向的夾角θ,實驗測得x與

11、斜面傾角θ的關(guān)系如圖乙所示,取g=10 m/s2。根據(jù)圖象可求出 A.物體的初速率v0=6 m/s B.物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5 C.當θ=30o時,物體達到最大位移后將保持靜止 D.取不同的傾角θ,物體在斜面上能達到的位移x的最小值 【答案】BD 【解析】A項:由圖可知,當夾角為90°時,x=0.80 m,物體做豎直上拋運動,則由豎直上拋運動規(guī)律可知:,解得:,故A錯誤;B項:當夾角θ=0時,x=1.60 m,由動能定理可得:,解得:,故B正確;C項:若θ=30°時,物體的重力沿斜面向下的分力大小為:mgsin30°=0.5mg;最大靜摩擦力為:,則,,因此,物體達

12、到最大位移后將下滑,故C錯誤;D項:根據(jù)動能定理得:,解得: 其中tanα=2,當,,此時位移最小,故D正確。 9.(2019·湖南省懷化市高三二模)如圖所示傾角為30°的斜面放在地面上,一小滑塊從斜面底端A沖上斜面,到達最高點D后又返回A點,斜面始終保持靜止。已知滑塊上滑過程經(jīng)過AB、BC、CD的時間相等,且BC比CD長0.8 m,上滑時間為下滑時間的一半,下列說法正確的是 A.斜面長為36 m B.滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為 C.地面對斜面的摩擦力先向左后向右 D.滑塊向上運動和向下運動過程中,地面受到的壓力都小于斜面體和滑塊的總重力 【答案】BD 【解析】A、經(jīng)過AB

13、、BC、CD的時間相等,且BC比CD長0.8 m,設(shè)CD長度為L,逆向思維可知,BC=3L,AB=5L,所以3L–L=0.8 m,解得L=0.4 m,斜面長x=9L=3.6 m,故A錯誤;B、上滑過程的加速度設(shè)為a1,下滑時的加速度為a2,上滑過程可以逆向分析,則:,解得a1=4a2,根據(jù)牛頓第二定律可得:,聯(lián)立解得,故B正確;C、減速上升和加速下降過程中,物體的加速度都是沿斜面向下,加速度在水平方向的分加速度都是向左,即斜面對物體水平方向的作用力向左,物體對斜面的作用力向右,物體處于靜止,則地面對斜面的摩擦力方向向左,故C錯誤;D、滑塊向上運動和向下運動過程中,加速度在豎直方向的分加速度豎直

14、向下,物體處于失重狀態(tài),地面受到的壓力都小于斜面體和滑塊的總重力,故D正確。 10.(2019·江西省名校高三聯(lián)考)為了備戰(zhàn)2020年東京奧運會,我國羽毛球運動員進行了如圖所示的原地縱跳摸高訓(xùn)練。已知質(zhì)量m=50 kg的運動員原地靜止站立(不起跳)摸高為2.10 m,比賽過程中,該運動員先下蹲,重心下降0.5 m,經(jīng)過充分調(diào)整后,發(fā)力跳起摸到了2.90 m的高度。若運動員起跳過程視為勻加速運動,忽略空氣阻力影響,g取10 m/s2。則 A.運動員起跳過程處于超重狀態(tài) B.起跳過程的平均速度比離地上升到最高點過程的平均速度大 C.起跳過程中運動員對地面的壓力為960 N D.從開始

15、起跳到雙腳落地需要1.05 s 【答案】AD 【解析】AC、運動員離開地面后做豎直上拋運動,根據(jù)可知;在起跳過程中可視為勻加速直線運動,加速度方向豎直向上,所以運動員起跳過程處于超重狀態(tài),根據(jù)速度位移公式可知,解得,對運動員根據(jù)牛頓第二定律可知,解得,根據(jù)牛頓第三定律可知,對地面的壓力為1 560 N,故選項A正確,C錯誤;B、在起跳過程中做勻加速直線運動,起跳過程的平均速度,運動員離開地面后做豎直上拋運動,離地上升到最高點過程的平均速度,故選項B錯誤;D、起跳過程運動的時間,起跳后運動的時間,故運動的總時間,故選項D正確。 11.(2019·遼寧省沈陽市高三三模)根據(jù)動滑輪省力的特點設(shè)

16、計如圖甲所示裝置(滑輪質(zhì)量、摩擦均不計)。質(zhì)量為2 kg的物體在豎直向上的拉力F作用下由靜止開始向上做勻加速運動,其速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示,由此可知(取g=10 m/s2) A.物體加速度大小為0.5 m/s2 B.拉力F的大小為12 N C.2 s末拉力F的功率大小為96 W D.2 s內(nèi)拉力F做的功為48 J 【答案】BC 【解析】A、根據(jù)v–t圖象知加速度,故A錯誤;B、牛頓第二定律得,2F–mg=ma,解得,故B正確;C、2 s末物體的速度v=4 m/s,則F的功率P=Fv′=2Fv=12×8 W=96 W,故C正確;D、物體在2 s內(nèi)的位移;則拉力作用點的位移

17、x=8 m,則拉力F做功的大小為W=Fx=12×8 J=96 J,故D錯誤。故選BC。 12.(2019·湖南省懷化市高三統(tǒng)一模擬)如圖所示,質(zhì)量為M=2 kg、長為L=1.5 m的木板靜止在光滑的水平面上,木板上右端放著一可視為質(zhì)點的小滑塊,小滑塊的質(zhì)量為m=1 kg,小滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為=0.2。若用水不拉力F作用在木板上,取g=10 m/s2,則下列說法正確的是 A.F=8 N時,小滑塊與木板保持相對靜止 B.F=10 N時,小滑塊與木板發(fā)生相對滑動 C.F=12 N時,小滑塊從木板上滑下所需的時間為2 s D.F=12 N時,小滑塊從木板上滑下時木板的動量大小為

18、10 kg·m/s 【答案】BD 【解析】以小滑塊為研究對象,由牛頓第二定律,得小滑塊的最大加速度為,以整體為研究對象,小滑塊在木板上滑動時的最小拉力為,A項錯誤,B項正確;若,則木板的加速度大小為,由得小滑塊從木板上滑下所需的時間為,C項錯誤;小滑塊從木板上滑下時,木板的動量大小為,D項正確。 13.(2019·江蘇省丹陽市丹陽高級中學(xué)高三模擬)溜索是一種古老的渡河工具,現(xiàn)已演變?yōu)橛螛讽椖?。如圖所示,滑輪、保險繩索與人體連接,粗鋼索兩端連接在固定樁上。人從高處平臺的A點出發(fā),借助幾十米的落差,沿鋼索順勢而下,滑過最低點C,到達B點時速度為零。下列說法中正確的有 A.人滑到C點時速

19、度最大 B.人從A滑到C的過程中,重力的功率先增大后減小 C.人滑到C點時的加速度方向豎直向上 D.鋼索對左側(cè)固定樁的拉力小于對右側(cè)固定樁的拉力 【答案】BD 【解析】人滑到C點時,對人進行受力分析,人和滑輪整體受到重力、鋼索的拉力和滑動摩擦力,受力分析如圖所示: 如果鋼索光滑,則在C點速度最大;考慮摩擦力作用,則摩擦力切線方向的分量和兩繩拉力沿切線方向分量合力為0的位置速度最大,則此時C點的速度不是最大,故A錯誤;人從A滑到C的過程中,根據(jù),開始時速度為0,重力的瞬時功率為0,中間過程重力的功率不為0,到C點時重力方向與速度方向垂直,重力的瞬時功率為0,故人從A到C的過程中,重力的功率先增大后減小,故B正確;人滑到C點時由于有沿切線方向的摩擦力,所以人滑到C點時合力方向不再沿豎直向上,故C錯誤;如果沒有摩擦力,鋼索對左側(cè)固定樁的拉力與對右側(cè)固定樁的拉力相等;人從A滑到C的過程中,鋼索對人有向右的摩擦力,則右邊的鋼索會受到人對它向左的摩擦力,因此右側(cè)鋼索對固定樁的拉力大,所以鋼索對左側(cè)固定樁的拉力小于對右側(cè)固定樁的拉力,故D正確。 10

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