2021年高考真題和模擬題分類匯編物理專題04牛頓運動定律的應用

2021年高考真題和模擬題分類匯編物理專題04牛頓運動定律的應用選擇題1.(2021·浙江卷)2021年5月15日，天問一號著陸器在成功著陸火星表面的過程中，經大氣層的減速，速度從減為；打開降落傘后，經過速度進一步減為；與降落傘分離，打開發(fā)動機減速后處于懸停狀態(tài)；經過對著陸點的探測后平穩(wěn)著陸。若打開降落傘至分離前的運動可視為豎直向下運動，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)動機噴火的反作用力與氣體阻力是平衡力答案B解析：打開降落傘至分離前做減速運動，則其加速度方向與運動方向相反，加速度方向向上，則合力方向豎直向上，B正確；故選B。2.(2021·全國乙卷)水平地面上有一質量為的長木板，木板的左明上有一質量為的物塊，如圖(a)所示。用水平向右的拉力F作用在物塊上，F隨時間t的變化關系如圖(b)所示，其中、分別為、時刻F的大小。木板的加速度隨時間t的變化關系如圖(c)所示。已知木板與地面間的動摩擦因數為，物塊與木板間的動摩擦因數為，假設最大靜摩擦力均與相應的滑動摩擦力相等，重力加速度大小為g。則()A.B.C.D.時間段物塊與木板加速度相等答案BCD解析：圖(c)可知，t2滑塊與木板剛要發(fā)生相對滑動，以整體為對象，根據牛頓第二定律，有以木板為對象，根據牛頓第二定律，有解得故BC正確；圖(c)可知，0~t2這段時間滑塊與木板相對靜止，所以有相同的加速度，故D正確。故選BCD。3.(2021·全國乙卷)水平桌面上，一質量為m的物體在水平恒力F拉動下從靜止開始運動，物體通過的路程等于時，速度的大小為，此時撤去F，物體繼續(xù)滑行的路程后停止運動，重力加速度大小為g，則()A.在此過程中F所做的功為B.在此過中F的沖量大小等于C.物體與桌面間的動摩擦因數等于D.F的大小等于物體所受滑動摩擦力大小的2倍答案BC解析：外力撤去前，由牛頓第二定律可知①由速度位移公式有②外力撤去后，由牛頓第二定律可知③由速度位移公式有④由①②③④可得，水平恒力動摩擦因數滑動摩擦力可知F的大小等于物體所受滑動摩擦力大小的3倍，故C正確，D錯誤；由平均速度公式可知，外力F作用時間在此過程中，F的沖量大小是故B正確。故選BC。4.(2021·全國甲卷)由相同材料的導線繞成邊長相同的甲、乙兩個正方形閉合線圈，兩線圈的質量相等，但所用導線的橫截面積不同，甲線圈的匝數是乙的2倍?，F兩線圈在豎直平面內從同一高度同時由靜止開始下落，一段時間后進入一方向垂直于紙面的勻強磁場區(qū)域，磁場的上邊界水平，如圖所示。不計空氣阻力，已知下落過程中線圈始終平行于紙面，上、下邊保持水平。在線圈下邊進入磁場后且上邊進入磁場前，可能出現的是()

A.甲和乙都加速運動B.甲和乙都減速運動C.甲加速運動，乙減速運動D.甲減速運動，乙加速運動答案AB解析：設線圈到磁場的高度為h，線圈的邊長為l，則線圈下邊剛進入磁場時，有感應電動勢為兩線圈材料相等(設密度為)，質量相同(設為)，則設材料的電阻率為，則線圈電阻感應電流為安培力為由牛頓第二定律有聯(lián)立解得加速度和線圈的匝數、橫截面積無關，則甲和乙進入磁場時，具有相同的加速度。當時，甲和乙都加速運動，當時，甲和乙都減速運動，當時都勻速。故選AB。5.(2021·湖南卷)如圖(a)，質量分別為mA、mB的A、B兩物體用輕彈簧連接構成一個系統(tǒng)，外力作用在A上，系統(tǒng)靜止在光滑水平面上(B靠墻面)，此時彈簧形變量為。撤去外力并開始計時，A、B兩物體運動的圖像如圖(b)所示，表示0到時間內的圖線與坐標軸所圍面積大小，、分別表示到時間內A、B的圖線與坐標軸所圍面積大小。A在時刻的速度為。下列說法正確的是()

A.0到時間內，墻對B的沖量等于mAv0B.mA>mBC.B運動后，彈簧最大形變量等于xD.答案ABD解析：由于在0~t1時間內，物體B靜止，則對B受力分析有F墻=F彈則墻對B的沖量大小等于彈簧對B的沖量大小，而彈簧既作用于B也作用于A，則可將研究對象轉為A，撤去F后A只受彈力作用，則根據動量定理有I=mAv0(方向向右)則墻對B的沖量與彈簧對A的沖量大小相等、方向相同，A正確；由a—t圖可知t1后彈簧被拉伸，在t2時刻彈簧的拉伸量達到最大，根據牛頓第二定律有F彈=mAaA=mBaB由圖可知aB>aA則mB<mAB正確；由a—t圖可知t1后B脫離墻壁，且彈簧被拉伸，在t1—t2時間內AB組成的系統(tǒng)動量守恒，且在t2時刻彈簧的拉伸量達到最大，A、B共速，由a—t圖像的面積為v，在t2時刻AB的速度分別為，A、B共速，則D正確。故選ABD。6.(2021春·浙江卷)如圖所示，同學們坐在相同的輪胎上，從傾角相同的平直雪道先后由同高度靜止滑下，各輪胎與雪道間的動摩擦因數均相同，不計空氣阻力。雪道上的同學們()A.沿雪道做勻速直線運動B.下滑過程中機械能均守恒C.前后間的距離隨時間不斷增大D.所受重力沿雪道向下的分力相同【答案】C【解析】A．同學坐在輪胎上從靜止開始沿雪道下滑，做加速運動，受力分析如圖根據牛頓第二定律可知加速度又因為相同，所以同學們做勻加速直線運動，A錯誤；B．下滑過程中摩擦力做負功，雪道上的同學們機械能減小，B錯誤；C．根據勻加速直線運動位移與時間的關系，可知同學們前后距離隨著時間不斷增大，也可以從速度的角度分析，同學們做勻加速直線運動，隨著時間的增加，速度越來越大，相等時時間內通過的位移越來越大，所以同學們前后距離隨著時間不斷增大，C正確；D．各同學質量可能不同，所以重力沿雪道向下的分力也可能不相同，D錯誤。故選C。7．(2021·北京海淀一模)如圖9甲所示，質量為0.4kg的物塊在水平力F作用下可沿豎直墻面滑動，物塊與豎直墻面間的動摩擦因數為0.5，力F隨時間變化的關系如圖9乙所示。若t=0時物塊的速度為0，設物塊所受最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取。下列圖像中，能正確反映物塊所受摩擦力f大小與時間t變化關系的是【答案】C【解析】由圖可知，剛開始壓力比較小，摩擦力小，物塊的重力大于摩擦力，物塊向下加速運動，待壓力增大，則摩擦力也增大，當到F×μ=mg時，即F=8N，f=4N時，摩擦力與重力相平衡，此時物塊的速度最大，當壓力再增大，摩擦力大于物重時，物塊的合力向上，物塊做減速向下的運動；那么物塊何時靜止呢？對物塊根據動量定理，設從開始經過時間t物塊的速度變?yōu)?，則重力的沖量與摩擦力的沖量之和等于物塊動量的變化量，即mgt+If=00，再由圖發(fā)現，選項C中的摩擦力的沖量If，即圖像與時間軸圍成的面積剛好等于重力的沖量mgt=4N×4s，故t=4s，物塊在4s時速度為0，以后物塊就停止在墻面上了，摩擦力屬于靜摩擦力了，則根據平衡的知識，靜摩擦力等于物塊的重力4N，所以選項C正確。8．(2021·北京海淀一模)如圖5所示，小明在體驗蹦極運動時，把一端固定的長彈性繩綁在踝關節(jié)處，從高處由靜止落下。將小明的蹦極過程近似為在豎直方向的運動，在運動過程中，把小明視作質點，不計空氣阻力。下列判斷中正確的是A．下落到彈性繩剛好被拉直時，小明的下落速度最大B．從開始到下落速度最大，小明動能的增加量小于其重力勢能的減少量C．從開始到下落至最低點的過程，小明的機械能守恒D．從開始到下落至最低點，小明重力勢能的減少量大于彈性繩彈性勢能的增加量【答案】B【解析】小明下落時速度最大的位置是當他受到的彈力與重力相等的時候，故不是彈性繩剛好被拉直的時候，因為此時彈性繩還沒有形變，彈力為0，而不是在剛好拉直的偏下的位置，故選項A錯誤；從開始下落到速度最大時，利用動能定理可知，重力做的功與彈性繩彈力做的功之和等于動能的增加量，即mghW彈=△Ek，故動能的增加量小于其重力勢能的減少量，選項B正確；從開始到下落至最低點的過程中，彈性繩與小明整體的機械能守恒，而小明的機械能則不守恒，選項C錯誤；從開始到下落至最低點的過程中，再次根據動能定理，開始與最后的小明的動能都是0，所以合外力做的功也是0，即重力做的功與彈性繩彈力做的功大小之和為0，即小明重力勢能的減少量等于彈性繩彈性勢能的增加量，選項D錯誤。9.(2021·河北唐山一模)如圖所示，在平直公路上行駛的箱式貨車內，用輕繩AO、BO在O點懸掛質量為5kg的重物，輕繩AO、BO與車頂部夾角分別為30°、60°。在汽車加速行駛過程中，為保持重物懸掛在O點位置不動，重力加速度為g，箱式貨車的最大加速度()A.B.C.D.【答案】B【解析】對小球受力分析可得聯(lián)立解得整理得當FA=0時，a取得最大值故選B。10.(2021·河北唐山一模)如圖所示，ABCD為傾角為30°的正方形斜面，其中AB與底邊DC平行、BC與AD平行。斜面上一質量為1kg的物塊，在斜面內施加平行于AB向左的拉力F，物塊恰好沿斜面對角線BD勻速下滑。下列敘述正確的(g=10m/s2)()A.物塊受到摩擦力的方向平行于AD沿斜面向上B.水平向左的外力大小等于5NC.滑動摩擦力的大小等于5ND.物塊與斜面間的動摩擦因數為【答案】D【解析】A．物塊受到摩擦力的方向沿著DB斜向上，A錯誤；B．水平向左的外力大小等于，B錯誤；C．滑動摩擦力的大小等于，C錯誤；D．物塊與斜面間的動摩擦因數為D正確。故選D。11.(2021·上海普陀一模)如圖甲所示，一足夠長的傳送帶傾斜放置，傾角為θ，以恒定速率v=4m/s順時針轉動。一煤塊以初速度v0=12m/s從A端沖上傳送帶，煤塊的速度隨時間變化的圖像如圖乙所示，取g=10m/s2，則下列說法正確的是()A.傾斜傳送帶與水平方向夾角的正切值tan=0.75：B.煤塊與傳送帶間的動摩擦因數μ=0.5C.煤塊從沖上傳送帶到返回A端所用的時間為4sD.煤塊在傳送帶上留下的痕跡長為m【答案】AD【解析】AB.由v－t圖像得0~1s內煤塊的加速度大小方向沿傳送帶向下；1~2s內煤塊的加速度大小方向沿傳送帶向下。0~1s，對煤塊由牛頓第二定律得，對煤塊由牛頓第二定律得Mgsinθ－μmgcosθ=ma2解得tanθ=0.75，μ=0.25故A正確，B錯誤；C.v－t圖像圖線與時間軸所圍面積表示位移大小，所以煤塊上滑總位移大小為x=10m，由運動學公式得下滑時間為所以煤塊從沖上傳送帶到返回A端所用的時間為，故C錯誤；D.0~1s內煤塊比傳送帶多走4m，劃痕長4m，1~2s內傳送帶比煤塊多走2m，劃痕還是4m。內傳送帶向上運動，煤塊向下運動，劃痕總長為，故D正確。故選AD。12.(2021·河北石家莊一模)如圖所示。用水平力F拉著三個相同的物塊A、B、C在光滑水平面上一起運動。A、B間和B、C間兩段繩的拉力TA和TB的大小分別為()A.B.C.D.【答案】BD【解析】對ABC的整體：對BC的整體：對C：故選BD。13.(2021·河北石家莊一模)如圖所示。質量為3kg的物體A靜止在豎直的輕彈簧上，質量為2kg的物體B用細線懸掛，A、B間相互接觸但無壓力，重力加速度g=10m/s2。某時刻將細線剪斷，則細線剪斷瞬間()A.物體A的加速度為零B.彈簧彈力大小為30NC.物體B的加速度大小為6m/s2D.物體B對物體A的壓力大小為12N【答案】BD【解析】ABC．細線剪斷瞬間，彈簧的彈力F仍然不變，有對AB整體，它們具有共同的加速度，由牛頓第二定律可知代入數據解得故AC錯誤，B正確；D．設物體B對物體A的壓力大小為N，對物體A，由牛頓第二定律可知解得故D正確。故選BD。計算題14.(2021春·浙江卷)如圖所示，質量m=2kg的滑塊以v0=16m/s的初速度沿傾角θ=37°的斜面上滑，經t=2s滑行到最高點。然后，滑塊返回到出發(fā)點。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求滑塊(1)最大位移值x；(2)與斜面間的動摩擦因數；(3)從最高點返回到出發(fā)點的過程中重力的平均功率P。【答案】(1)16m；(2)0.25；(3)67.9W【解析】(1)小車向上做勻減速直線運動，有得(2)加速度上滑過程得(3)下滑過程由運動學公式重力的平均功率15.(2021·河北卷)如圖，一滑雪道由和兩段滑道組成，其中段傾角為，段水平，段和段由一小段光滑圓弧連接，一個質量為的背包在滑道頂端A處由靜止滑下，若后質量為的滑雪者從頂端以的初速度、的加速度勻加速追趕，恰好在坡底光滑圓弧的水平處追上背包并立即將其拎起，背包與滑道的動摩擦因數為，重力加速度取，，，忽略空氣阻力及拎包過程中滑雪者與背包的重心變化，求：(1)滑道段的長度；(2)滑雪者拎起背包時這一瞬間的速度。

答案：(1)；(2)解析：(1)設斜面長度為，背包質量為，在斜面上滑行的加速度為，由牛頓第二定律有解得滑雪者質量為，初速度為，加速度為，在斜面上滑行時間為，落后時間，則背包的滑行時間為，由運動學公式得聯(lián)立解得或故可得(2)背包和滑雪者到達水平軌道時的速度為、，有滑雪者拎起背包的過程，系統(tǒng)在光滑水平面上外力為零，動量守恒，設共同速度為，有解得16.(2021·浙江卷)機動車禮讓行人是一種文明行為。如圖所示，質量的汽車以的速度在水平路面上勻速行駛，在距離斑馬線處，駕駛員發(fā)現小朋友排著長的隊伍從斑馬線一端開始通過，立即剎車，最終恰好停在斑馬線前。假設汽車在剎車過程中所受阻力不變，且忽略駕駛員反應時間。(1)求開始剎車到汽車停止所用的時間和所受阻力的大?。?2)若路面寬，小朋友行走的速度，求汽車在斑馬線前等待小朋友全部通過所需的時間；(3)假設駕駛員以超速行駛，在距離斑馬線處立即剎車，求汽車到斑馬線時的速度。

答案：(1)，；(2)20s；(3)解析：(1)根據平均速度解得剎車時間剎車加速度根據牛頓第二定律解得(2)小朋友過時間等待時間(3)根據解得17.(2021·河北石家莊一模)如圖所示，質量M=2kg的小車靜止在光滑水平面上。上表面離地高度h=0.45m。右側很遠處有一個和小車等高、上表面光滑的障礙物A(厚度可忽略)，BC是以恒定速率v0=12m/s順時針轉動的傳送帶，B點位于水平面上。有一可視為質點、質量m=1kg的物塊，以v1=6m/s的速度從左端沖上小車，同時對小車施加一水平向右的恒力，當物塊滑到小車最右端時，二者恰好共速，這時撤掉恒力，然后小車撞到障礙物A后立即停止運動，物塊沿水平方向飛出，在B點剛好無碰撞地切入傳送帶，并沿著傳送帶下滑。已知物塊與小車間的動摩擦因數，與傳送帶間的動摩擦因數，傳送帶長度s=23m，與水平面的夾角θ=37°，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：(1)物塊運動到B點時的速度大?。?2)由于摩擦物塊與傳送帶間產生熱量Q；(3)對小車施加的恒力F的大小?！敬鸢浮?1)5m/s；(2)6J；(3)6N【解析】(1)小車撞到障礙物A后物塊做平拋運動，有物塊到達B點時豎直分速度大小為vy=gt速度與水平方向的夾角為37°，則物塊到達B點的速度v=vy/sin37°解得v=5m/s(2)物塊滑上傳送帶后先做勻加速運動，設加速度為a1，據牛頓第二定律得mg(sin37+μ2cos37°)=ma1物塊速度從v增大到傳送帶速度的時間為位移以上式子解得x1=8.5m共速后，由于mgsin37°>μ2mgcos37°，所