专题04 牛顿运动定律-2019年高考真题和模拟题分项汇编物理 Word版含解析.pdf

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1、专题 04 牛顿运动定律 1（2019新课标全国卷）如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在 实验台上的力传感器相连，细绳水平。t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4 s时撤去外力。细 绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示。木板与 实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10 m/s2。由题给数据可以得出 A木板的质量为1 kg B2 s4 s内，力F的大小为0.4 N C02 s内，力F的大小保持不变 D物块与木板之间的动摩擦因数为0.2 【答案】AB 【解析】结合两图像可判断出 02 s 物块和木

2、板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此 过程力 F 等于 f，故 F 在此过程中是变力，即 C 错误 ； 25 s 内木板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为 滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对 24 s 和 45 s 列运动学方程，可解出质量 m 为 1 kg，24 s 内的力 F 为 0.4 N，故 A、B 正确；由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数 ，故 D 错误。 2（2019安徽省定远县民族中学高三模拟）如图所示，质量为 m 的小球穿在足够长的水平固定直杆上处 于静止状态，现对小球同时施加水平向右的恒力 F0和竖直向上的力 F，使小球从静止开始向右运动，其 中竖

3、直向上的力 F 大小始终与小球的速度成正比， 即 F=kv（图中未标出）， 已知小球与杆间的动摩擦因 数为，下列说法中正确的是 A小球先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的减速运动 B小球先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动直到静止 C小球的最大加速度为 F m D小球的最大速度为 0 Fmg k 【答案】D 【解析】AB 项 ： 刚开始运动时，加速度为，当速度 v 增大，加速度增大，当速度 v 增大到符合 kvmg 后，加速度为：，当速度 v 增大，加速度减小，当 a 减小到 0， 做匀速运动，所以小球的速度先增大后保持不变，加速度先增大后减小，最后保持不变，故 AB 错误

4、 ； C 项：当阻力为零时，加速度最大，故小球的最大加速度为，故 C 错误；D 项：当加速度为零时，小 0 F m 球的速度最大，此时有：F0=（kvmmg），故最大速度为，故 D 正确。 3（2019江西省名校联考）南方气温偏低，经常存在冰冻现象。某校方同学和阳同学（校服材质一样）先 后从倾斜坡面的同一位置由静止滑下，最终两人停在水平冰面上，如图所示（两人均可视为质点，且不 计人经过 B 点时的能量损失）。根据上述信息，不能确定方、阳两人 A经过 B 点时速度大小相等 B最终两人停在水平冰面上同一位置 C损失的机械能相等 D运动的时间相等 【答案】C 【解析】设在斜面上运动的距离为， 在水平

5、面上运动的距离为， 斜面的倾角为， 动摩擦因数为， 1 s 2 s 物体在斜面上下滑时，由牛顿第二定律得 ，可得，所 以两个物体在斜面下滑时加速度相同，根据运动学公式可得，经过点时速度大小相等，对 2 1 1 2 B va sB 整个过程， 运用动能定理得， 则得， 可知 、相同，则知最终两人停在水平冰面上同一位置，同理在水平面上运动的加速度相同，运动时 1 s 间也相同，故两个物体运动的总时间相等 ； 由上知不能确定两个物体质量关系，故不能确定摩擦力相等， 也不能判断克服摩擦力做功的大小，所以机械能损失不一定相等，故不能确定方、阳两人的选选项 C。 4（2019辽宁省沈阳市高三三模）如图所示

6、，水平桌面上放置一个倾角为 45的光滑楔形滑块 A，一细线 的一端固定于楔形滑块 A 的顶端 O 处，细线另一端拴一质量为 m=0.2 kg 的小球。若滑块与小球一起以 加速度 a 向左做匀加速运动（取 g=10 m/s2）则下列说法正确的是 A当 a=5 m/s2时，滑块对球的支持力为 2 N 2 B当 a=15 m/s2时，滑块对球的支持力为半 2 N 2 C当 a=5 m/s2时，地面对 A 的支持力一定大于两个物体的重力之和 D当 a=15 m/s2时，地面对 A 的支持力一定小于两个物体的重力之和 【答案】A 【解析】设加速度为 a0时小球对滑块的压力等于零，对小球受力分析，受重力、

7、拉力，根据牛顿第二定 律，有：水平方向：F合=Fcos45=ma0；竖直方向：Fsin45=mg，解得 a0=g。A、当 a=5 m/s2时，小球未 离开滑块，水平方向 ： Fcos45FNcos45=ma； 竖直方向 ： Fsin45+FNsin45=mg，解得，故 A 2 N 2 N F 正确 ； B、当 a=15 m/s2时，小球已经离开滑块，只受重力和绳的拉力，滑块对球的支持力为零，故 B 错 误；CD、当系统相对稳定后，竖直方向没有加速度，受力平衡，所以地面对 A 的支持力一定等于两个 物体的重力之和，故 C，D 错误；故选 A。 5（2019辽宁省辽南协作体高三下学期第一次模拟）如

8、图所示，光滑的水平面上两个质量分别为 m1=2 kg、m2=3 kg 的物体，中间用轻质弹簧秤连接，在两个大小分别为 F1=30 N、F2=20 N 的水平拉力作用下 一起匀加速运动，则 A弹簧秤的示数是 10 NB弹簧秤的示数是 25 N C弹簧秤的示数是 26 ND弹簧秤的示数是 52 N 【答案】C 【解析】以两物体组成的整体为研究对象，由牛顿第二定律得：，解得：a=2 m/s2，对物体，由牛顿第二定律得：，解得：T=26 N，则弹簧秤示数为 26 N，C 正确。 1 m 6（山东省淄博市 2019 届高三三模考试理综物理试卷）如图所示，某宾馆大楼中的电梯下方固定有 4 根 相同的竖直弹

9、簧，其劲度系数均为 k。这是为了防止电梯在空中因缆绳断裂而造成生命危险。若缆绳断 裂后，总质量为 m 的电梯下坠，4 根弹簧同时着地而开始缓冲，电梯坠到最低点时加速度大小为 5g（g 为重力加速度大小），下列说法正确的是 A电梯坠到最低点时，每根弹簧的压缩长度为 2 mg k B电梯坠到最低点时，每根弹簧的压缩长度为 6mg k C从弹簧着地开始至电梯下落到最低点的过程中，电梯先处于失重状态后处于超重状态 D从弹簧着地开始至电梯下落到最低点的过程中，电梯始终处于失重状态 【答案】C 【解析】在最低点时，由牛顿第二定律：，其中 a=5g，解得，选项 AB 错误； 3 2 mg x k 从弹簧着地

10、开始至电梯下落到最低点的过程中，重力先大于弹力，电梯向下先加速运动，当重力小于弹 力时， 电梯的加速度向上， 电梯向下做减速运动， 则电梯先处于失重状态后处于超重状态， 选项 C 正确， D 错误。 7（2019江苏省丹阳市丹阳高级中学三模）如图所示，钢铁构件 A、B 叠放在卡车的水平底板上，卡车底 板和 B 间动摩擦因数为 1，A、B 间动摩擦因数为 2，12，卡车刹车的最大加速度为 a，a1g，可以 认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等 卡车沿平直公路行驶途中遇到紧急情况时， 要求其刹车后在 s0 距离内能安全停下，则卡车行驶的速度不能超过 AB CD 20 2gs 10 2gs 0 2a

11、s 【答案】A 【解析】由，分析可知要求其刹车后在距离内能安全停下来，则车的最大加速度 0 s ，由运动学公式，车的最大速度：，故选 A。 2 ag 8 （2019福建省厦门外国语学校高三最后一模） 如图甲所示， 为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移 x 与斜面倾角 的关系，将某一物体每次以不变的初速率 v0沿足够长的斜面向上推出，调节斜面与水平方 向的夹角 ，实验测得 x 与斜面倾角 的关系如图乙所示，取 g=10 m/s2。根据图象可求出 A物体的初速率 v0=6 m/s B物体与斜面间的动摩擦因数 =0.5 C当 =30o时，物体达到最大位移后将保持静止 D取不同的倾角 ，物体在斜面上

12、能达到的位移 x 的最小值 【答案】BD 【解析】A 项 ： 由图可知，当夹角为 90时，x=0.80 m，物体做竖直上抛运动，则由竖直上抛运动规律可 知 ：，解得 ：，故 A 错误 ； B 项 ： 当夹角 =0 时，x=1.60 2 0 2vgx m，由动能定理可得：，解得：，故 B 正确；C 项：若 =30时，物体的重力沿0.5 斜面向下的分力大小为：mgsin30=0.5mg；最大静摩擦力为： ，则，因此，物体达到最大位移后将 下滑，故 C 错误；D 项：根据动能定理得：，解得： 其中 tan=2，当，此时位移最小，故 D 正确。90 9（2019湖南省怀化市高三二模）如图所示倾角为 3

13、0的斜面放在地面上，一小滑块从斜面底端 A 冲上斜 面， 到达最高点 D 后又返回 A 点， 斜面始终保持静止。 已知滑块上滑过程经过 AB、BC、CD 的时间相等， 且 BC 比 CD 长 0.8 m，上滑时间为下滑时间的一半，下列说法正确的是 A斜面长为 36 m B滑块与斜面间的动摩擦因数为 3 5 C地面对斜面的摩擦力先向左后向右 D滑块向上运动和向下运动过程中，地面受到的压力都小于斜面体和滑块的总重力 【答案】BD 【解析】 A、 经过 AB、 BC、 CD 的时间相等， 且 BC 比 CD 长 0.8 m， 设 CD 长度为 L， 逆向思维可知， BC=3L， AB=5L，所以 3

14、LL=0.8 m，解得 L=0.4 m，斜面长 x=9L=3.6 m，故 A 错误 ； B、上滑过程的加速度设为 a1， 下滑时的加速度为 a2，上滑过程可以逆向分析，则：，解得 a1=4a2，根据牛顿第 二定律可得 ：， 联立解得， 故 B 正确 ； C、 3 5 减速上升和加速下降过程中，物体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， 即斜面对物体水平方向的作用力向左，物体对斜面的作用力向右，物体处于静止，则地面对斜面的摩擦 力方向向左，故 C 错误 ； D、滑块向上运动和向下运动过程中，加速度在竖直方向的分加速度竖直向下， 物体处于失重状态，地面受到的压力都小于斜面体和

15、滑块的总重力，故 D 正确。 10（2019江西省名校高三联考）为了备战 2020 年东京奥运会，我国羽毛球运动员进行了如图所示的原地 纵跳摸高训练。已知质量 m=50 kg 的运动员原地静止站立（不起跳）摸高为 2.10 m，比赛过程中，该 运动员先下蹲，重心下降 0.5 m，经过充分调整后，发力跳起摸到了 2.90 m 的高度。若运动员起跳过程 视为匀加速运动，忽略空气阻力影响，g 取 10 m/s2。则 A运动员起跳过程处于超重状态 B起跳过程的平均速度比离地上升到最高点过程的平均速度大 C起跳过程中运动员对地面的压力为 960 N D从开始起跳到双脚落地需要 1.05 s 【答案】AD

16、 【解析】AC、运动员离开地面后做竖直上抛运动，根据可知 2 2ghv ；在起跳过程中可视为匀加速直线运动，加速度方向竖 直向上，所以运动员起跳过程处于超重状态，根据速度位移公式可知，解得 2 2a hv ，对运动员根据牛顿第二定律可知，解得 ，根据牛顿第三定律可知，对地面的压力为 1 560 N，故选项 A 正确，C 错误；B、在起 跳过程中做匀加速直线运动， 起跳过程的平均速度， 运动员离开地面后做竖直上抛运动， 离地上升到最高点过程的平均速度，故选项 B 错误；D、起跳过程运动的时间 ， 起跳后运动的时间， 故运动的总时间， 故选项 D 正确。 11 （2019辽宁省沈阳市高三三模） 根

17、据动滑轮省力的特点设计如图甲所示装置 （滑轮质量、 摩擦均不计）。 质量为 2 kg 的物体在竖直向上的拉力 F 作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关 系如图乙所示，由此可知（取 g=10 m/s2） A物体加速度大小为 0.5 m/s2 B拉力 F 的大小为 12 N C2 s 末拉力 F 的功率大小为 96 W D2 s 内拉力 F 做的功为 48 J 【答案】BC 【解析】A、根据 vt 图象知加速度，故 A 错误；B、牛顿第二定律得，2Fmg=ma，解 得，故 B 正确；C、2 s 末物体的速度 v=4 m/s，则 F 的功率 P=Fv=2Fv=128 W=96 W，

18、故 C 正确；D、物体在 2 s 内的位移；则拉 力作用点的位移 x=8 m，则拉力 F 做功的大小为 W=Fx=128 J=96 J，故 D 错误。故选 BC。 12（2019湖南省怀化市高三统一模拟）如图所示，质量为 M=2 kg、长为 L=1.5 m 的木板静止在光滑的 水平面上，木板上右端放着一可视为质点的小滑块，小滑块的质量为 m=1 kg，小滑块与木板之间的动 摩擦因数为=0.2。若用水不拉力 F 作用在木板上，取 g=10 m/s2，则下列说法正确的是 AF=8 N 时，小滑块与木板保持相对静止 BF=10 N 时，小滑块与木板发生相对滑动 CF=12 N 时，小滑块从木板上滑下

19、所需的时间为 2 s DF=12 N 时，小滑块从木板上滑下时木板的动量大小为 10 kgm/s 【答案】BD 【解析】以小滑块为研究对象，由牛顿第二定律，得小滑块的最大加速度为 m mgma ， 以整体为研究对象， 小滑块在木板上滑动时的最小拉力为，A 项错误，B 项正确；若，则木板的加速度大小为，由12 NF 得小滑块从木板上滑下所需的时间为，C 项错误；小滑块从木板上滑下时，1st 木板的动量大小为，D 项正确。 13（2019江苏省丹阳市丹阳高级中学高三模拟）溜索是一种古老的渡河工具，现已演变为游乐项目。 如图所示，滑轮、保险绳索与人体连接，粗钢索两端连接在固定桩上。人从高处平台的 A

20、 点出发，借 助几十米的落差，沿钢索顺势而下，滑过最低点 C，到达 B 点时速度为零。下列说法中正确的有 A人滑到 C 点时速度最大 B人从 A 滑到 C 的过程中，重力的功率先增大后减小 C人滑到 C 点时的加速度方向竖直向上 D钢索对左侧固定桩的拉力小于对右侧固定桩的拉力 【答案】BD 【解析】人滑到 C 点时，对人进行受力分析，人和滑轮整体受到重力、钢索的拉力和滑动摩擦力，受 力分析如图所示： 如果钢索光滑，则在 C 点速度最大；考虑摩擦力作用，则摩擦力切线方向的分量和两绳拉力沿切线方 向分量合力为 0 的位置速度最大，则此时 C 点的速度不是最大，故 A 错误；人从 A 滑到 C 的过程中， 根据，开始时速度为 0，重力的瞬时功率为 0，中间过程重力的功率不为 0，到 C 点时重力 Gy Pmgv 方向与速度方向垂直，重力的瞬时功率为 0，故人从 A 到 C 的过程中，重力的功率先增大后减小，故 B 正确；人滑到 C 点时由于有沿切线方向的摩擦力，所以人滑到 C 点时合力方向不再沿竖直向上，故 C 错误 ； 如果没有摩擦力， 钢索对左侧固定桩的拉力与对右侧固定桩的拉力相等 ； 人从 A 滑到 C 的过程中， 钢索对人有向右的摩擦力，则右边的钢索会受到人对它向左的摩擦力，因此右侧钢索对固定桩的拉力 大，所以钢索对左侧固定桩的拉力小于对右侧固定桩的拉力，故 D 正确。