2020年高考物理《牛顿运动定律及其应用》专题训练卷及答案解析.doc

2020年高考物理二轮复习专题练习卷牛顿运动定律及其应用一、选择题1目前青岛最高建筑是位于市北区连云港路和敦化路交叉口的青岛国际航运中心，海拔高度295米。若有一乘客从该航运中心一楼坐电梯直上楼顶，电梯先竖直向上做匀加速运动，达到一定速度后做匀速运动，最后做匀减速直线运动直到顶楼，则该乘客依次经历的状态是A失重平衡超重 B平衡失重超重C超重平衡失重 D超重失重平衡解析当电梯先竖直向上做匀加速运动时，电梯的加速度方向向上，乘客处于超重状态；当电梯向上做匀速直线运动的过程中，电梯加速度为零，乘客处于平衡状态；当电梯向上做减速运动的过程中，电梯的加速度方向向下，乘客处于失重状态。故A、B、D错误，C正确。答案C2如图所示，a、b两物体的质量分别为m1、m2，由轻质弹簧相连。当用恒力F竖直向上拉着a，使a、b一起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x1，加速度大小为a1；当用大小仍为F的恒力沿水平方向拉着a，使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x2，加速度大小为a2。则有Aa1a2，x1x2 B . a1a2，x1x2Ca1a2，x1x2 Da1a2，x1x2解析以两物体及弹簧组成的整体为研究对象，竖直向上运动时，F(m1m2)g(m1m2)a1；沿光滑水平桌面运动时，F(m1m2)a2，比较两式可得：a1a2，A、C项错；以b为研究对象，由牛顿第二定律有：kx1m2gm2a1，kx2m2a2，解得：x1x2，B项正确。答案B3.(多选)如图所示，倾角为的斜面静置于地面上，斜面上表面光滑，A、B、C三球的质量分别为m、2m、3m，轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连，A、B间固定一个轻杆，B、C间由一轻质细线连接。弹簧、轻杆与细线均平行于斜面，初始系统处于静止状态，现突然剪断细线或弹簧。下列判断正确的是A弹簧被剪断的瞬间，A、B、C三个小球的加速度均为零B弹簧被剪断的瞬间，A、B之间杆的弹力大小为零C细线被剪断的瞬间，A、B球的加速度沿斜面向上，大小为gsin D细线被剪断的瞬间，A、B之间杆的弹力大小为4mgsin 解析若是弹簧被剪断，将三个小球看做一个整体，整体的加速度为agsin ，然后隔离A，对A分析，设杆的作用力为F，则Fmgsin ma，解得F0，A错误，B正确；剪断细线前，以A、B、C组成的系统为研究对象，系统静止，处于平衡状态，合力为零，则弹簧的弹力为F(3m2mm)gsin 6mgsin 。以C为研究对象，细线的拉力为3mgsin 。剪断细线的瞬间，弹簧弹力不变。以A、B组成的系统为研究对象，由牛顿第二定律得F(m2m)gsin (m2m)aAB，解得A、B两个小球的加速度为aABgsin ，方向沿斜面向上。以B为研究对象，由牛顿第二定律得：FAB2mgsin 2maAB，解得杆的拉力为FAB4mgsin ，故C、D正确。答案BCD4.将物体A、B放在竖直固定在地面上的轻弹簧上端，A的质量为m，B的质量为M。现在外力F作用下保持静止，如图所示。突然撤去外力F，则A在撤去F的瞬间，弹簧对B的弹力大于B对弹簧的压力B在撤去F的瞬间，A、B间相互作用力为mgC在撤去F以后，弹簧对地面的压力总是等于(mM)gD在撤去F以后，A、B组成的系统机械能守恒解析在撤去F的瞬间，弹簧对B的弹力与B对弹簧的压力是一对作用与反作用力，则弹簧对B的弹力等于B对弹簧的压力，选项A错误；在撤去F的瞬间，A、B整体满足：F(Mm)a，对物体A：FNmgma，解得：FNmg，选项B正确；在撤去F以后，AB整体先向上加速运动，后减速运动，即先超重后失重，则弹簧对地面的压力先大于(mM)g，后小于(mM)g，选项C错误；在撤去F以后，A、B及弹簧组成的系统机械能守恒，选项D错误；故选B。答案B5图中A为电磁铁，C为胶木秤盘，B为铁块，A和C(包括支架)的总质量为M，B的质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点，重力加速度为g。当电磁铁通电后，铁块被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小满足AFMg BMgF(Mm)gCF(Mm)g DF(Mm)g解析在电磁铁通电前，绳的拉力应为(Mm)g，在电磁铁通电后，铁块被吸引上升。铁块被吸引，向电磁铁靠近，做变加速运动，即越靠近电磁铁，加速度越大。根据F合ma可知，此过程中铁块超重，吸引力大于铁块重力。因为电磁铁对铁块的吸引力大于铁块的重力，则根据牛顿第三定律，可知铁块吸引电磁铁的力也大于铁块的重力，所以绳的拉力大于(Mm)g，D正确。答案D6如图所示，粗糙水平面上并排放着两个长方体木块A、B，质量分别为mAmmB3m，与水平面间的动摩擦因数均为，木块A通过轻质水平弹簧与竖直墙壁相连，现用外力缓缓向左水平推木块B，使木块A、B一起向左缓慢移动一段距离后突然撤去外力，木块A、B由静止开始向右运动，当弹簧弹力大小为F时(木块A、B未分离)，则A木块A对木块B的作用力大小一定为B木块A对木块B的作用力大小一定为C木块A对木块B的作用力大小一定为F3mgD木块A对木块B的作用力大小一定为Fmg解析当弹簧弹力大小为F时，设木块A对木块B的作用力大小为FN。根据牛顿第二定律，对A、B整体有：F4mg4ma，对B有FN3mg3ma，联立解得：FNF，故选A。答案A7.一架无人机质量为2 kg，运动过程中空气阻力大小恒定。该无人机从地面由静止开始竖直向上运动，一段时间后关闭动力，其vt图象如图所示，g取10 m/s2。下列判断正确的是A无人机上升的最大高度为72 mB68 s内无人机下降C无人机的升力大小为28 ND无人机所受阻力大小为4 N解析无人机一直向上运动，8 s末上升到最大高度，最大高度为h m96 m，故A错误；68 s内速度为正，无人机仍在上升，故B错误；68 s内加速度大小为a2 m/s212 m/s2，根据牛顿第二定律有mgfma2，代入数据得无人机所受阻力大小为f4 N；06 s内加速度大小为a1 m/s24 m/s2，根据牛顿第二定律有Fmgfma1，代入数据得无人机的升力大小F32 N，故C错误，D正确。答案D8图甲中有一质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为m的小滑块。木板受到随时间t变化的水平拉力F作用，用传感器测出其加速度a，得到乙图的aF图象。取g10 m/s2，对此得到下列结论，其中正确的是A滑块的质量m2 kgB木板的质量M4 kgC当F8 N时滑块加速度为3 m/s2D滑块与木板间动摩擦因数为0.1解析由图知，F6 N时，加速度为a1 m/s2。此时滑块和木板恰好一起运动，由牛顿第二定律有F(Mm)a，代入数据解得Mm6 kg；当F6 N时，对木板有aF，知图线的斜率k，解得M2 kg，滑块的质量m4 kg，故A、B错误；根据F6 N的图线知，F4 N时，a0，代入aF，代入数据解得0.1；当F8 N时，对滑块有mgma，解得ag1 m/s2，故C错误，D正确。答案D9如图所示，长度为L的水平传送带以恒定的速度向右匀速运动，在左端轻轻放上一个工件，当工件运动到距离传送带右端处时，传送带出现故障突然卡住不动，此后工件恰好滑到传送带右端。已知工件可视为质点，工件与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则A工件先加速后减速B工件在整个过程中的平均速度为 C传送带的速度大小为 D工件从传送带左端运动到右端的时间为 解析工件从传送带左端运动到右端的过程中，先在滑动摩擦力作用下加速运动，根据题意，可知在传送带卡住之前，工件就已经加速到与传送带速度相等。传送带卡住后，工件在滑动摩擦力作用下做减速运动，即工件先加速后匀速再减速，选项A错误；传送带卡住后，工件在滑动摩擦力作用下做减速运动，其加速度大小ag，由v2，解得v，选项C正确；工件做加速运动的时间t1，加速运动的位移大小x1，做减速运动的时间t3t1，匀速运动的位移大小x2Lx1，做匀速运动的时间t2，工件从传送带左端运动到右端的时间为tt1t2t35，选项D错误；根据上述分析可知，工件在整个过程中的平均速度，选项B错误。答案C10.(多选)如图所示，传送带与水平面夹角为，以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数tan ，则下图中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是解析在刚开始时，由于木块的速度小于传送带的速度，所以木块受到的摩擦力方向向下，此时a1gsin gcos 。若到达传送带底端时，木块的速度仍没有达到和传送带的速度相同，则整个过程中木块都是以加速度a1做匀加速直线运动。若在到达底端前速度和传送带的速度相同，则由tan 知，木块继续沿传送带加速向下运动，但此时摩擦力的方向沿斜面向上，再由牛顿第二定律求出此时的加速度a2gsin gcos a1，图象的斜率表示加速度，所以第二段的斜率变小，故BD正确。答案BD11.(多选)如图甲所示，光滑水平面上静置一个薄长木板，长木板上表面粗糙，其质量为M，t0时刻质量为m的物块以水平速度v滑上长木板，此后木板与物块运动的vt图象如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是AMmBM2mC木板的长度为8 mD木板与物块间的动摩擦因数为0.1解析木块在木板上运动过程中，在水平方向上只受到木板施加的滑动摩擦力，故mgma1，而vt图象的斜率表示加速度，故a1 m/s22 m/s2，解得0.2；对木板受力分析可知mgMa2，a1 m/s21 m/s2，解得M2m，A、D错误，B正确；从图中可知物块和木板最终分离，两者vt图象与坐标轴围成的面积之差等于木板的长度，故L(73)2 m22 m8 m，C正确。答案BC12.如图甲，一维坐标系中有一质量为m2 kg的物块静置于x轴上的某位置(图中未画出)，t0时刻，物块在外力作用下沿x轴开始运动，如图乙为其位置坐标和速率平方关系图象的一部分，下列说法正确的是At4 s时物块的速率为2 m/sB物块做匀加速直线运动且加速度大小为1 m/s2Ct4 s时物块位于x4 m处D在04 s时间内物块运动的位移为6 m解析物块在恒力作用下沿x轴开始做匀加速直线运动，根据xv2x0可知，xv2图象的斜率表示，则1(m1s2)，解得：a0.5 m/s2，t4 s时物块的速率为vat2 m/s，故选项A正确，B错误；由题图乙易得，当速度为零时，物体的坐标为x2 m，即x02 m，t4 s时物块的速率为v2 m/s，代入xv2x0可得x2 m，即在04 s时间内物块运动的位移为4 m，选项C、D错误。答案A13.如图所示，某次滑雪训练，运动员站在水平雪道上第一次利用滑雪杖对雪面的作用获得水平推力F84 N而从静止向前滑行，其作用时间为t11.0 s，撤除水平推力F后经过t22.0 s，他第二次利用滑雪杖对雪面的作用获得同样的水平推力，作用距离与第一次相同。已知该运动员连同装备(可视为质点)的总质量为m60 kg，在整个运动过程中受到的滑动摩擦力大小恒为Ff12 N，求： (1)第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的速度大小及运动的位移大小；(2)t3.0 s时运动员的速度大小；(3)该运动员第二次撤除水平推力后能滑行的最大距离。解析(1)运动员利用滑雪杖获得的加速度为a1 m/s21.2 m/s2，第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的速度大小v1a1t11.21.0 m/s1.2 m/s，位移x1a1t1.21.02 m0.6 m。(2)运动员停止使用滑雪杖后，加速度大小为a2 m/s20.2 m/s2，经时间t2速度为v1v1a2t21.2 m/s0.22.0 m/s0.8 m/s。(3)设第二次利用滑雪杖获得的速度大小v2，则vv122a1x1，第二次撤除水平推力后滑行的最大距离x2 m5.2 m。答案(1)1.2 m/s0.6 m(2)0.8 m/s(3)5.2 m14.如图所示，静止在光滑水平地面上的平板车，质量M4 kg，其上表面离水平地面的高度h1.25 m。在离平板车左端B点L2.25 m的P点放置一个质量m1 kg的小物块，它与平板车间的动摩擦因数0.2，某时刻对平板车施加一水平向右的恒力F18 N，一段时间后小物块脱离平板车落到地面上(g取10 m/s2)。求：(1)小物块从离开平板车至落到地面上所需时间；(2)小物块落到地面时平板车的速度。解析(1)小物块从离开平板车至落到地面为平抛运动t s0.5 s(2)小物体在平板车上向右做加速直线运动的加速度为a12 m/s2小物体向右运动位移为x1a1t小物体离开平板车的速度为v1a1t1平板车的加速度为a2 m/s24 m/s2平板车向右的位移为x2a2tx2x1L联立解得t11.5 s此时平板车的速度：v2a2t16 m/s物块离开小车后小车的加速度a3 m/s24.5 m/s2物块落地时小车的速度：vv2a3t(64.50.5) m/s8.25 m/s。答案(1)0.5 s(2)8.25 m/s15.如图所示，倾斜传送带AB和水平传送带BC平滑连接，传送带AB的倾角为37，起点A距水平面的高度H7.0 m，BC长为d2.0 m，端点C距水平面的高度h1.0 m，水平传送带BC的长度d和高度h都可以调节，可以调至如图所示的BC位置，水平传送带和倾斜传送带都以v08 m/s的速度逆时针运动，一质量为m5 kg的物块从倾斜传送带的顶端A点由静止释放，已知物块与AB、BC间的动摩擦因数均为0.25，物块通过B点时无能量损失。(取重力加速度g10 m/s2，cos 370.8，sin 370.6，物块在运动过程中可视为质点)。(1)求物块运动到C点时的速度大小；(2)当h调为h3.325 m时，物块在传送带上运动的总时间是多少？解析(1)物块由A运动到B的过程，开始时摩擦力方向沿传送带向下，根据牛顿第二定律有mgsin mgcos ma1，代入数据解得a18 m/s2加速运动到与传送带速度相等时的位移为x14 m此后在AB上摩擦力反向，则mgsin mgcos ma2，解得a24 m/s2AB的长为L10 m设物块到达B点的速度为v1，有vv2a2(Lx1)，代入数据解得v14 m/s在水平传送带上运动时，由mgma3，得a32.5 m/s2设物块运动到C点时的速度为v2，由vv2a3d，解得v2 m/s。(2)当水平传送带调至h高时，水平传送带的长度变为dd5.1 m倾斜传送带的长度L6.125 m物块在倾斜传送带上的第一个匀加速过程有x1a1t，解得t11 s物块在倾斜传送带上的第二个匀加速过程有Lx1v0t2a2t解得t20.25 s故物块到达倾斜传送带底端时的速度为v1v0a2t29 m/s物块在水平传送带上先以a32.5 m/s2的加速度做匀减速直线运动物块做匀减速直线运动的时间为t30.4 s物块做匀减速直线运动的位移为x23.4 m则物块在水平传送带上做匀速直线运动的时间为t40.21 s故h调为h3.325 m时，物块在传送带上运动的总时间为tt1t2t3t41.86 s。答案(1) m/s(2)1.86 s