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(2)牛頓運(yùn)動(dòng)定律一2021年高考物理真題模擬試題專項(xiàng)匯編
1.[2021年全國(guó)乙卷,21】水平地面上有一質(zhì)量為網(wǎng)的長(zhǎng)木板,木板的左端上有一質(zhì)量為外的
物塊,如圖(a)所示。用水平向右的拉力F作用在物塊上,F(xiàn)隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(b)所
示,其中耳、鳥分別為小與時(shí)刻F的大小。木板的加速度%隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(c)所
示。已知木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為四,物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃°,假設(shè)最大靜摩擦力
均與相應(yīng)的滑動(dòng)摩擦力相等,重力加速度大小為g,則()
A.月=4平gB.F2=---------(^2-必)g
明
C.叫4D.在0~4時(shí)間段物塊與木板加速度相等
嗎
2.【2021年全國(guó)甲卷,20】一質(zhì)量為m的物體自傾角為a的固定斜面底端沿斜面向上滑動(dòng)。該
物體開始滑動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為線,向上滑動(dòng)一段距離后速度減小為零,此后物體向下滑動(dòng),到達(dá)斜面
底端時(shí)動(dòng)能為Ek分。已知sina=0.6,重力加速度大小為g。則()
A.物體向上滑動(dòng)的距離為裊
B.物體向下滑動(dòng)時(shí)的加速度大小為日
C.物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)等于0.5
D.物體向上滑動(dòng)所用的時(shí)間比向下滑動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)
3.[2021年山東卷,11]如圖所示,教有物資的熱氣球靜止于距水平地面H的高處,現(xiàn)將質(zhì)量
為m的物資以相對(duì)地面的速度%水平投出,落地時(shí)物資與熱氣球的距離為D.已知投出物資后熱氣
球的總質(zhì)量為M,所受浮力不變,重力加速度為g,不計(jì)阻力,以下判斷正確的是()
A.投出物資后熱氣球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.投出物資后熱氣球所受合
力大小為mg
小小我斗金?欄討+■爐
4.【2021年山東卷,12]如圖所示,電阻不計(jì)的光滑U形金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上.區(qū)域I、
II中磁場(chǎng)方向均垂直斜面向上,I區(qū)中磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加,II區(qū)中為勻強(qiáng)磁場(chǎng).阻值恒定
的金屬棒從無磁場(chǎng)區(qū)域中a處由靜止釋放,進(jìn)入H區(qū)后,經(jīng)b下行至c處反向上行.運(yùn)動(dòng)過程中金
屬棒始終垂直導(dǎo)軌且接觸良好.在第一次下行和上行的過程中,以下敘述正確的是()
A.金屬棒下行過b時(shí)的速度大于上行過b時(shí)的速度
B.金屬棒下行過b時(shí)的加速度大于上行過b時(shí)的加速度
C.金屬棒不能回到無磁場(chǎng)區(qū)
D.金屬棒能回到無磁場(chǎng)區(qū),但不能回到a處
5.[2021年湖南卷,3]“復(fù)興號(hào)”動(dòng)車組用多節(jié)車廂提供動(dòng)力,從而達(dá)到提速的目的??傎|(zhì)量
為m的動(dòng)車組在平直的軌道上行駛。該動(dòng)車組有四節(jié)動(dòng)力車廂,每節(jié)車廂發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率均為
P,若動(dòng)車組所受的阻力與其速率成正比(品=初,k為常量),動(dòng)車組能達(dá)到的最大速度為
%。下列說法正確的是()
A.動(dòng)車組在勻加速啟動(dòng)過程中,牽引力恒定不變
B.若四節(jié)動(dòng)力車廂輸出功率均為額定值,則動(dòng)車組從靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)
3
C.若四節(jié)動(dòng)力車廂輸出的總功率為2.25尸,則動(dòng)車組勻速行駛的速度為公%
D.若四節(jié)動(dòng)力車廂輸出功率均為額定值,動(dòng)車組從靜止啟動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t達(dá)到最大速度%,則這
一過程中該動(dòng)車組克服阻力做的功為
6.[2021年浙江卷,4]2021年5月15日,“天問一號(hào)”著陸器在成功著陸火星表面的過程
中,經(jīng)大氣層290s的減速,速度從4.9x103m/s減為4.6X10?m/s;打開降落傘后,經(jīng)過90s速
度進(jìn)一步減為1.0x10?m/s;與降落傘分離,打開發(fā)動(dòng)機(jī)減速后處于懸停狀態(tài);經(jīng)過對(duì)著陸點(diǎn)的探
測(cè)后平穩(wěn)著陸。若打開降落傘至分離前的運(yùn)動(dòng)可視為豎直向下運(yùn)動(dòng),則著陸器()
A.打開降落傘前,只受到氣體阻力的作用
B.打開降落傘至分離前,受到的合力方向豎直向上
C.打開降落傘至分離前,只受到浮力和氣體阻力的作用
D.懸停狀態(tài)中,發(fā)動(dòng)機(jī)噴火的反作用力與氣體阻力是平衡力
7.[2021年江西省吉安市質(zhì)檢,3]如圖所示,靜止在水平桌面上的直角三角形大木塊,其底角
/3>a,質(zhì)量為M。質(zhì)量同為m的甲、乙小木塊均可視為質(zhì)點(diǎn),分別置于大木塊上離桌面不同高度
處。若甲、乙與斜面間無摩擦力,兩個(gè)小木塊同時(shí)由靜止下滑,同時(shí)到達(dá)水平桌面的過程中大木
塊始終保持靜止,重力加速度為g,則小木塊下滑過程中()
A.甲的加速度大小大于乙的加速度大小B.甲、乙小木塊到達(dá)桌面時(shí)的速率相等
C.大木塊對(duì)桌面的摩擦力為0D.大木塊對(duì)桌面的壓力小于為(M+〃Dg
8.【2021年江西省吉安市質(zhì)檢,4]建筑工地上有一種小型打夯機(jī),其結(jié)構(gòu)原理如圖所示,一個(gè)
質(zhì)量為M的支架(含電動(dòng)機(jī))上有一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿,一端固定一個(gè)質(zhì)量為m的鐵塊(視為質(zhì)點(diǎn)),
另一端固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鐵塊在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度
達(dá)到一定數(shù)值時(shí),支架抬起然后砸向地面,從而起到夯實(shí)地基的作用。若重力加速度為g,空氣阻
力不計(jì),則()
A,鐵塊做圓周運(yùn)動(dòng)的速度始終不變
B.鐵塊轉(zhuǎn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)處于失重狀態(tài)
C.若使支架離開地面,則電動(dòng)機(jī)的角速度02佟
D.若使支架離開地面,則電動(dòng)機(jī)的角速度。十"必
VmL
9.(2021年五省百校聯(lián)考,7】如圖所示,光滑水平面上有一質(zhì)量M=16kg的斜面體,斜面傾角
6=37。,斜面上放有一質(zhì)量機(jī)=1kg的橡皮材質(zhì)小物體。用力F水平向左拉斜面體,欲使小物體
與斜面之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),已知橡皮材質(zhì)小物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)大于1.〃=1.5,且
最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力,已知sin37o=0.6,cos370=0.8,重力加速度g取
10m/s2,則F的最大值為()
A.5ONB.60NC.40ND.7ON
10.【2021年湖南寧鄉(xiāng)市聯(lián)考,5]某同學(xué)將新購(gòu)買的電子臺(tái)秤置于豎直運(yùn)動(dòng)的升降電梯地板上,
臺(tái)秤上放置一祛碼,電梯靜止時(shí),臺(tái)秤的示數(shù)為100.0g。在乘坐電梯的一段時(shí)間內(nèi),該同學(xué)用手
機(jī)依次拍攝的三張照片如圖所示,臺(tái)秤的讀數(shù)分別為122.7g、100.0g、87.9g,已知第一張和第三
張照片的示數(shù)分別為該過程中的最大和最小示數(shù)。在該段時(shí)間內(nèi),下列判斷一定正確的是()
A.拍第一張照片時(shí)電梯正向上加速運(yùn)動(dòng)
B.拍第一張照片時(shí)該同學(xué)的重力比靜止時(shí)大
C.拍第二張照片時(shí)電梯的運(yùn)行速度最大
D.拍第三張照片時(shí),祛碼及該同學(xué)均處于失重狀態(tài)
11.【2021年湖南寧鄉(xiāng)市聯(lián)考,6]如圖所示,質(zhì)量均為m的滑塊A、B、C置于水平地面上,中間
用勁度系數(shù)分別為人、&的輕彈簧8連接,在施加在滑塊C上的水平恒力F作用下,一起無相對(duì)
運(yùn)動(dòng)地向右加速運(yùn)動(dòng)。已知滑塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為〃,重力加速度為g。在滑塊運(yùn)動(dòng)過
程中,下列說法正確的是()
A.滑塊A比滑塊C受到的合力小
B.兩彈簧以b的彈力之比區(qū)=>一-—
FhF+3Hmg
C.兩彈簧a、b的伸長(zhǎng)量之比乙=&
lb3K
D.若彈簧a突然斷裂,在斷裂瞬間,滑塊A比滑塊B的加速度小
12.(2021年河南省名校聯(lián)考,6]很多探險(xiǎn)者采用乘坐熱氣球的方式完成探險(xiǎn)任務(wù)。某探險(xiǎn)小
組返回到目的地上空后,乘坐的熱氣球正在以速度v勻速下降,設(shè)熱氣球、探險(xiǎn)小組成員和壓艙
物的總質(zhì)量為M,為使探險(xiǎn)者能夠安全回到地面(到地面時(shí)速度為0),當(dāng)熱氣球在距地面高度為
h處時(shí),將壓艙物拋掉一些,則拋出的壓艙物的質(zhì)量為(已知重力加速度為g,假設(shè)熱氣球的浮力
不變)()
2122
AMvnMv-Mv「2gh4-v
A.-----------D.------C.----------IJ.--------—
2gh+v2ghv—2ghMv2
13.[2021年上海市普陀區(qū)一模,3]大喇叭滑梯是游客非常喜愛的大型水上游樂設(shè)施,一次最
多可坐4人的浮圈,從高為h的平臺(tái)由靜止開始沿滑梯滑行,到達(dá)底部時(shí)水平?jīng)_入半徑為R開
口向上的碗狀盆體中,做半徑逐漸減小的圓周運(yùn)動(dòng).重力加速度為g.下列說法正確的是()
A.人和浮圈沿滑梯下滑過程中處于超重狀態(tài)
B.人和浮圈剛進(jìn)入盆體時(shí)的速度大小一定是質(zhì)
C.人和浮圈進(jìn)入盆體后所受的摩擦力指向其運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)側(cè)
D.人和浮圈進(jìn)入盆體后,其所受支持力與重力的合力大于所需的向心力
14.[2021年廣東省高州市模擬,6]如圖所示,粗細(xì)均勻的L形光滑桿固定在豎直面內(nèi),小球
套在桿的豎直部分,用繞過定滑輪的細(xì)線拉小球,使小球向上運(yùn)動(dòng)過程中,球?qū)U的作用力恒
定,作用在細(xì)線上的拉力為F,則小球由靜止從圖示位置向上運(yùn)動(dòng)過程中()
A.小球一直做加速運(yùn)動(dòng)B.小球先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)
C.F不斷增大D.F保持不變
15.[2021年河北省聯(lián)考,3]如圖所示,商場(chǎng)常見的智能化自動(dòng)扶梯,無人乘行時(shí),扶梯運(yùn)行
得很慢;當(dāng)一顧客站上扶梯的水平踏板下樓時(shí),扶梯先勻加速一段時(shí)間,后勻速運(yùn)動(dòng)。下列說法
中正確的是()
A.顧客始終受到兩個(gè)力的作用
B.扶梯對(duì)人的支持力始終小于人的重力
C.加速階段,人對(duì)扶梯踏板的摩擦力方向水平向右
D.加速階段,扶梯對(duì)顧客作用力的方向沿電梯斜向左下
答案以及解析
1.答案:BCD
解析:本題考查牛頓第二定律的應(yīng)用及對(duì)部分和整體的受力分析。由木板的加速度與時(shí)間的關(guān)系
圖像可知,在0~6時(shí)間內(nèi)木板處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)物塊也處于靜止?fàn)顟B(tài),物塊和木板之間的摩擦
力為靜摩擦力,在乙時(shí)刻木板開始運(yùn)動(dòng),6時(shí)間內(nèi),木板和物塊一起做加速直線運(yùn)動(dòng),與時(shí)
刻,物塊與木板開始發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),D項(xiàng)正確;乙時(shí)刻,對(duì)物塊和木板整體有耳=〃|(叫+〃??)g,
A項(xiàng)錯(cuò)誤;在時(shí)刻,對(duì)物塊有6-〃2加2g=用”,對(duì)木板有〃2"48-〃|(叫+?)g=町4,解得
居「心B項(xiàng)正確;由j2g”叫+,")g>。,可得"c
ITly嗎
項(xiàng)正確。
2.答案:BC
解析:本題考查動(dòng)能定理的應(yīng)用。設(shè)滑動(dòng)距離為s,上滑過程由動(dòng)能定理
-mg-ssina-F(s=O-Ek,物體下滑過程由mg-ssinc-耳$=*-0,聯(lián)立可得$=生,A項(xiàng)錯(cuò)
5mg
誤;由以上各式可得耳=0.4,咫,又因?yàn)槎?〃,〃gcosa,下滑過程中有"zgsina-耳=,加卜.,由題
意可知cose=0.8,聯(lián)立可得"=0.5,。下=0.2g,B、C項(xiàng)正確;上下滑動(dòng)過程位移大小相等,上滑
加速度大、下滑加速度小,根據(jù)s=gm2,故上滑時(shí)間短,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.答案:BC
解析:
4.答案:ABD
解析:
5.答案:C
解析:本題考查動(dòng)車以恒定加速度和恒定功率啟動(dòng)的問題。動(dòng)車組在勻加速過程中,受到牽引力
和阻力作用,因?yàn)樽枇εc速率成正比,由牛頓第二定律可知,F(xiàn)-kvn,阻力是變力,加速度
恒定,所以牽引力是變力,A項(xiàng)錯(cuò)誤;若動(dòng)車組以恒定的功率啟動(dòng),由牛頓第二定律可知,
--kv^ma,牽引力變小,阻力變大,動(dòng)車組做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;動(dòng)車組速度
達(dá)最大值時(shí),牽引力恰等于阻力,開始做勻速運(yùn)動(dòng),由于每節(jié)車廂的額定功率為P,根據(jù)
轉(zhuǎn)=用,可知%=榨=2C
輸出總功率為2.25P時(shí),動(dòng)車組勻速行駛的速度
3
[%,C項(xiàng)正確;若動(dòng)車組以額定功率啟動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t達(dá)到最大速度,根
據(jù)動(dòng)能定理有4刊-叱=3加用-0,所以動(dòng)車組克服阻力做功為叱=4々-;加用,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
6.答案:B
解析:本題考查物體的受力分析、牛頓第二定律。打開降落傘前,在大氣層中做減速運(yùn)動(dòng),則著
陸器受大氣的阻力作用及火星的引力作用,A項(xiàng)錯(cuò)誤;打開降落傘至分離前做減速運(yùn)動(dòng),其加速
度方向與運(yùn)動(dòng)方向相反,加速度方向向上,則合力方向豎直向上,B項(xiàng)正確;打開降落傘至分離
前,受到浮力和氣體的阻力及火星的吸引力作用,C項(xiàng)錯(cuò)誤;懸停狀態(tài)中,發(fā)動(dòng)機(jī)噴火的反作用
力是氣體對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的作用力,由于還受到火星的吸引力,則與氣體的阻力不是平衡力,D項(xiàng)錯(cuò)
誤。
7.答案:C
解析:甲的加速度q=mgsina=gsina,乙的加速度的="包叱=gsin£,因所以
mtn
at<a2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;甲、乙沿斜面均做勻加速直線運(yùn)動(dòng),有口=〃,即用<%,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;大
木塊靜止,假設(shè)桌面對(duì)其摩擦力為f,則豎直方向上有:mgcos?a+%gcos,尸+A/g=N,水平方
向有:mgsinacosa+f=mgsinJ3cosJ3,由題意a、夕互余,即cos?=sin/?,得
N=Mg+mg,f=0,即壓力M=N=Mg+,"g,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。
8.答案:D
解析:鐵塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),速度大小不變,方向沿圓的切線,因此不斷變化,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
鐵塊轉(zhuǎn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),有豎直向上的加速度,故桿對(duì)鐵塊的拉力大于其所受的重力,鐵塊處于超
重狀態(tài),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;鐵塊轉(zhuǎn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)對(duì)支架有向上的拉力使其離開地面,支架剛離開地面
時(shí),對(duì)鐵塊的拉力T=Mg,其轉(zhuǎn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律可得T+,”g=,解得
土跡?,選項(xiàng)D正確。
9.答案:B
解析:當(dāng)F取最大值時(shí),小物體受到摩擦力為最大靜摩擦力,故有「ose-Nsin6=〃⑷,
6()
/sin。+Ncos。=/ng,f=〃N)聯(lián)立得a=pym/s"由整體法可知F=(M+in)a,解得
F=60N,故B正確。
10.答案:D
解析:從照片示數(shù)分析可知,祛碼分別處于超重、平衡和失重狀態(tài),無法判定電梯的運(yùn)動(dòng)方向,
可能向上先加速后勻速再減速,也可能向下先減速后靜止再加速或者先減速后勻速再加速,故拍
第一張照片時(shí)電梯可能向上加速也可能向下減速,故A錯(cuò);無論處于超重還是失重狀態(tài),物體的
重力都不會(huì)變化,故B錯(cuò);拍第二張照片時(shí)電梯可能靜止,故C錯(cuò);拍第三張照片時(shí),祛碼處于
失重狀態(tài),故該同學(xué)也處于失重狀態(tài),故D項(xiàng)正確。
11.答案:D
解析:因三者無相對(duì)運(yùn)動(dòng),故加速度一定相同,由牛頓第二定律可知,4、8、C的合力相同,故
A錯(cuò);由牛頓第二定律,對(duì)A、3、C整體:JFmg,對(duì)卜:“?〃叫,對(duì)
3mm
A、,聯(lián)立解得:笈=£居故兩彈簧以b的彈力之比"二」,故B
2m"3'3Fb2
錯(cuò);由胡克定律可知"=必=',故土=殳,故C錯(cuò);在彈簧a突然斷裂的瞬間,由牛頓第二
FbkL2lh2k}
2F_
f
定律可知,aA=jLig,aR=~~竺竺=-3----------=--pg,由q=£_也空知,F(xiàn)>3囚ng,故
mm3m3m
X
dB---jug>=/jg,故%<4,故D項(xiàng)正確。
3m3m
12.答案:A
解析:熱氣球要能安全到達(dá)地面,則熱氣球從距地面h開始做勻減速直線運(yùn)動(dòng),到
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