2020年高考物理专题冲刺专题04牛顿运动定律含解析

专题04 牛顿运动定律

第I 卷

一、选择题（本题共8小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求）

1．如图 (a)所示，质量相等的a 、b 两物体，分别从斜面上的同一位置A 由静止下滑，经B 点的水平面上滑行一段距离后停下。不计经过B 点时的能量损失，用传感器采集到它们的速度—时间图象如图(b)所示，下列说法正确的是( )

A.a 在斜面上滑行的加速度比b 的大

B.a 在水平面上滑行的距离比b 的短

C.a 与斜面间的动摩擦因数比b 的小

D.a 与水平面间的动摩擦因数比b 的大

【答案】

AC

【题型】多选题

【难度】容易

2．如图为用索道运输货物的情景，已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37°，重物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.3。当载重车厢沿索道向上加速运动时，重物与车厢仍然保持相对静止状态，重物对车厢内水平地板的正压力为其重力的1.15倍。sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，那么这时重物对车厢地板的摩擦力大小为( )

A ．0.35mg

B ．0.3mg

C ．0.23mg

D ．0.2mg

【答案】D

【解析】将a 沿水平和竖直两个方向分解，对重物受力分析如图，水平方向：F f ＝ma x 竖直方向：F N －mg ＝ma y ，由

y x a a ＝34

，三式联立解得F f ＝0.2mg ，D 正确。 【题型】选择题

【难度】较易

3.如图所示，一足够长的水平传送带以恒定的速度向右传动。将一物块轻轻放在皮带左端，以v 、a 、x 、F 表示物块速度大小、加速度大小、位移大小和所受摩擦力的大小。下列选项正确的是( )

【答案】AB

【题型】多选题

【难度】较易

4．在地面上以初速度v0竖直向上抛出一小球，经过2t0时间小球落回抛出点，其速率为v1，已知小球在空中运动时所受空气阻力与小球运动的速度成正比，则小球在空中运动时速率v 随时间t的变化规律可能是( )

【答案】A

【解析】小球上升过程中，由牛顿第二定律有mg＋kv＝ma，故随速度的减小，加速度逐渐减小，v—t图象的切线斜率逐渐减小；小球下降过程中，由牛顿第二定律有mg－kv＝ma，则随速度逐渐增大，加速度逐渐减小，v—t图象的切线斜率逐渐减小；由于有阻力作用，故回到地面的速度将小于初速度v0，选项A正确。

【题型】选择题

【难度】一般

5．图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的“·”表示人的重心。图乙是根据传感器采集到的数据画出的力－时间图象。两图中a～g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。取重力加速度g＝10 m/s2。根据图象分析可知( )

A．人的重力为1 500 N

B．c点位置人处于超重状态

C．e点位置人处于失重状态

D．d点的加速度小于f点的加速度

【答案】B

【题型】选择题

【难度】较难

6.如图甲所示，足够长的木板B静置于光滑水平面上，其上放置小滑块A。木板B受到随时间t变化的水平拉力F作用时，用传感器测出木板B的加速度a，得到如图乙所示的a－F图象，g取10 m/s2，则( )

A.滑块A的质量为4 kg

B.木板B的质量为1 kg

C.当F＝10 N时木板B的加速度为4 m/s2

D.滑块A与木板B间的动摩擦因数为0.1

【答案】BC

【题型】多选题

【难度】一般

7．如图所示，两块粘连在一起的物块a和b，质量分别为m a和m b，放在光滑的水平桌面上。

现同时给它们施加方向如图所示的推力F a 和拉力F b ，已知F a >F b ，则a 对b 的作用力( )

A ．必为推力

B ．必为拉力

C ．可能为推力，也可能为拉力

D ．不可能为零

【答案】C

【解析】将F a 和F b 合成为系统的牵引力F a ＋F b ＝(m a ＋m b )a ，假设a 对b 为推力，利用隔离法对b 得F ab ＝b a a b a b

m F m F m m －＋。当m b F a >m a F b 时，F ab >0，为推力；当m b F a

【题型】选择题

【难度】一般

8．如图甲所示，水平地面上固定一足够长的光滑斜面，斜面顶端有一理想定滑轮，一轻绳跨过滑轮，绳两端分别连接小物块A 和B 。保持A 的质量不变，改变B 的质量m ，当B 的质量连续改变时，得到A 的加速度a 随B 的质量m 变化的图线，如图乙所示。设加速度沿斜面向上的方向为正方向，空气阻力不计，重力加速度g 取9.8 m/s 2，斜面的倾角为θ，下列说法正确的是 ( )

A.若θ已知，可求出A 的质量

B.若θ未知，可求出乙图中a 1的值

C.若θ已知，可求出乙图中a 2的值

D.若θ已知，可求出乙图中m 0的值

【答案】BC

【题型】多选题

【难度】较难

第Ⅱ卷

二、非选择题（本题共4个小题。写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

9．如图，质量m ＝5 kg 的物块(看做质点)在外力F 1和F 2的作用下正沿某一水平面向右做匀速直线运动，已知F 1大小为50 N ，方向斜向右上方，与水平面夹角α＝37°，F 2大小为30 N ，方向水平向左，物体的速度v 0大小为11 m/s.当物块运动到距初始位置距离x 0＝5 m 时撤掉F 1，g ＝10 m/s 2。求：

(1)物块与水平地面之间的动摩擦因数μ；

(2)撤掉F1以后，物块在6 s末距初始位置的距离。

【答案】(1)0.5 (2)2 m

【解析】(1)物块向右做匀速运动：

F f＋F2＝F1cosα

F f＝μ(mg－F1sinα)

联立解得：μ＝0.5.

【题型】计算题

【难度】较易

10.如图所示，质量均为m＝3 kg的物块A、B紧挨着放置在粗糙的水平地面上，物块A的左侧连接一劲度系数为k＝100 N/m的轻质弹簧，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。开始时两物块压紧弹簧并恰好处于静止状态，现使物块B在水平外力F作用下向右做a＝2 m/s2的匀加速直线运动直至与A分离，已知两物块与地面间的动摩擦因数均为μ＝0.5，g＝10 m/s2。求：

(1)物块A、B分离时，所加外力F的大小；

(2)物块A、B由静止开始运动到分离所用的时间。

【答案】 (1)21 N (2)0.3 s

【解析】 (1)物块A、B分离时，对B：F－μmg＝ma

解得：F＝21 N

(2)A、B静止时，对A、B：kx1＝2μmg

A、B分离时，对A：kx2－μmg＝ma

此过程中：x1－x2＝1

2

at2

解得：t＝0.3 s

【题型】计算题

【难度】一般

11.如图所示，AB、CD为两个光滑的平台，一倾角为37°，长为5 m的传送带与两平台平滑连接。现有一小物体以10 m/s的速度沿AB平台向右运动，当传送带静止时，小物体恰好能滑到CD平台上，问：

(1)小物体跟传送带间的动摩擦因数多大？

(2)当小物体在AB平台上的运动速度低于某一数值时，无论传送带顺时针运动的速度多大，小物体总不能到达平台CD，求这个临界速度。

(3)若小物体以8 m/s的速度沿平台AB向右运动，欲使小物体到达平台CD，传送带至少以多大的速度顺时针运动？

【答案】 (1)0.5 m/s (3)3 m/s

(2)显然，当小物体受到的摩擦力始终向上时，最容易到达传送带顶端，此时，小物体受力如图乙所示，据牛顿第二定律得：

mg sin 37°－μmg cos 37°＝ma 2③

若恰好能到达高台时，有：v 2

＝2a 2l ④

解得：v ＝2 5 m/s

即当小物体在AB 平台上向右滑动速度小于时，无论传送带顺时针传动的速度多大，小物体总不能到达平台CD 。

(3)以v 1表示小物体在平台AB 上的滑动速度，

以v 2表示传送带顺时针传动的速度大小，

对从小物体滑上传送带到小物体速度减小到传送带速度过程有： v 12－v 22＝2a 1x 1⑤

对从小物体速度减小到带速v 2开始，到运动到恰滑上CD 平台过程，有：

v 22＝2a 2x 2⑥

x 1＋x 2＝L ⑦

解得：v 2＝3 m/s

即传送带至少以3 m/s 的速度顺时针运动，小物体才能到达平台CD 。

【题型】计算题

【难度】困难

12．如图所示，在水平地面上建立x 轴，有一个质量m ＝1 kg 的木块放在质量为M ＝2 kg 的长木板上，木板长L ＝11.5 m 。已知木板与地面间的动摩擦因数为μ1＝0.1，木块与长木板之间的动摩擦因数为μ2＝0.9(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。木块与长木板保持相对静止共同向右运动，已知木板的左端A 点经过坐标原点O 时的速度为v 0＝10 m/s ，在坐标为x ＝21 m 处的P 点处有一挡板，木板与挡板瞬间碰撞后立即以原速率反向弹回，而木块在此瞬间速度不变，若碰后立刻撤去挡板，g 取10 m/s 2，求：

(1)木板碰挡板时的速度大小v 1；

(2)碰后木板与木块刚好共速时的速度；

(3)最终木板停止运动时A 、P 间的距离。

【答案】 (1)9 m/s (2)1.8 m/s 方向向左 (3)19.60 m

(2)碰后木板向左运动，木块向右运动，由牛顿第二定律可知木块的加速度大小a m ＝μ2g ＝9 m/s 2

木板的加速度大小a M ＝12m

M g mg M μμ（＋）＋＝6 m/s 2

设从木板与挡板相碰至木块与木板共速所用时间为t

对木板v 共＝v 1－a M t ，对木块v 共＝－v 1＋a m t

得t ＝1.2 s

共同速度大小v 共＝1.8 m/s ，方向向左。

(3)从木板与挡板相碰至木板与木块共速，木板的位移大小s 1＝

12v v 共＋t ＝6.48 m 共速后木板与木块以大小为a 1＝μ1g ＝1 m/s 2的加速度向左减速至停下，

木板的位移大小s 2＝212v a 共

＝1.62 m

最终A 、P 间距离s AP ＝L ＋s 1＋s 2＝19.60 m 。

【题型】计算题

【难度】较难