牛顿运动定律--2023年高考真题和模拟题物理分项汇编含答案.pdf

1专题03专题03 牛顿运动定律牛顿运动定律2023年高考真题1(2023(2023全国甲卷)一小车沿直线运动，从t=0开始由静止匀加速至t=t1时刻，此后做匀减速运动，到t=t2时刻速度降为零在下列小车位移x与时间t的关系曲线中，可能正确的是()A.B.C.D.2(2023(2023全国甲卷)用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为甲和乙。甲、乙两物体运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知()A.m甲m乙C.甲乙3(2023(2023山东卷)质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力 f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为S1时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为S2。物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。小车的额定功率P0为()A.2F2(F-f)S2-S1S1(M+m)S2-MS1B.2F2(F-f)S2-S1S1(M+m)S2-mS1C.2F2(F-f)S2-S1S2(M+m)S2-MS1D.2F2(F-f)S2-S1S2(M+m)S2+mS14(2023新课标卷)使甲、乙两条形磁铁隔开一段距离，静止于水平桌面上，甲的N极正对着乙的S极，甲的质量大于乙的质量，两者与桌面之间的动摩擦因数相等。现同时释放甲和乙，在它们相互接近过程中的任一时刻()牛顿运动定律-2023年高考真题和模拟题物理分项汇编2A.甲的速度大小比乙的大B.甲的动量大小比乙的小C.甲的动量大小与乙的相等D.甲和乙的动量之和不为零5(20232023湖北卷)如图所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连。小球套在竖直固定的粗糙杆上，与杆之间的动摩擦因数为0.5。杆上M、N两点与O点的距离均为l，P点到O点的距离为12l，OP与杆垂直。当小球置于杆上P点时恰好能保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。小球以某一初速度从M点向下运动到N点，在此过程中，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是()A.弹簧的劲度系数为4mglB.小球在P点下方12l处的加速度大小为(3 2-4)gC.从M点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力先变小再变大D.从M点到P点和从P点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力做功相同6(2023湖南卷)如图，光滑水平地面上有一质量为2m的小车在水平推力F的作用下加速运动。车厢内有质量均为m的A、B两小球，两球用轻杆相连，A球靠在光滑左壁上，B球处在车厢水平底面上，且与底面的动摩擦因数为，杆与竖直方向的夹角为，杆与车厢始终保持相对静止假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是()A.若B球受到的摩擦力为零，则F=2mgtanB.若推力F向左，且tan，则F的最大值为2mgtanC.若推力F向左，且2，则F的范围为4mg(tan-2)F4mg(tan+2)32023年高考模拟题1(20232023 重庆南开中学模拟预测)如图所示，MN和PQ为两根固定平行直细杆，圆柱形物体沿细杆下滑，两杆间的距离与圆柱形物体的半径相同，细杆与水平面的夹角为=30，圆柱形物体与细杆间的动摩擦因数为0.3，重力加速度为g，则圆柱形物体下滑的加速度大小为()A.g5B.g3C.12-3 310gD.12-3 320g2(20232023 吉林 长春外国语学校高二期末)如图甲所示，一名登山爱好者正沿着竖直崖壁向上攀爬，绳的一端固定在较高处的A点，另一端拴在人的腰间C点(重心处)。在人向上攀爬的过程中可以把人简化为乙图所示的物理模型：脚与崖壁接触点为O点，人的重力G全部集中在C点，O到C点可简化为轻杆，AC为轻绳。已知OC长度不变，人向上攀爬过程中的某时刻AOC构成等边三角形，则()A.轻绳对人的拉力与人对轻绳的拉力是一对平衡力B.在此时刻，轻绳对人的拉力大小等于GC.在虚线位置时，轻绳AC承受的拉力更小D.在虚线位置时，OC段承受的压力不变3(20232023 福建厦门二模)(多选)如图所示，小明从羽毛球筒中取出最后一个羽毛球时，一手拿着球筒，另一只手迅速拍打筒的上端边缘，使筒获得向下的初速度并与手发生相对运动，筒内的羽毛球就可以从上端出来。已知球筒质量为M=90g(不含球的质量)，球筒与手之间的滑动摩擦力为 f1=2.6N，羽毛球质量为m=5g，球头离筒的上端距离为d=9.0cm，球与筒之间的滑动摩擦力为 f2=0.1N，重力加速度g=10m/s2，空气阻力忽略不计，当球筒获得一个初速度后()4A.羽毛球的加速度大小为10m/s2B.羽毛球的加速度大小为30m/s2C.若羽毛球头部能从上端筒口出来，则筒获得的初速度至少为3 55m/sD.若羽毛球头部能从上端筒口出来，则筒获得的初速度至少为3m/s4(20232023 重庆南开中学模拟预测)如图所示，直立轻质弹簧一端固定在水平地面，另一端与木板Q栓接。物块P搁在木板Q上，处于静止状态。现对P施加一竖直向上的恒力F，此后P、Q一起运动到最高点时恰好未分离。已知P的质量为2m，Q的质量为m，重力加速度为g，则有()A.恒力F的大小为2mgB.恒力F刚施加给P的瞬间，P、Q间弹力大小为1.6mgC.物块P的速度最大时，P、Q间弹力大小为0.6mgD.物块P运动到最高点时，弹簧弹力大小为0.6mg5(20232023 江苏 扬州中学高三开学考试)如图所示，水平面上放置质量为M的三角形斜劈，斜劈顶端安装光滑的定滑轮，细绳跨过定滑轮分别连接质量为m1和m2的物块。m1在斜面上运动，三角形斜劈保持静止状态。下列说法中正确的是()A.若m2向下匀速运动，则斜劈受到水平面向左摩擦力B.若m1沿斜面向上加速运动，则一定满足m2m1C.若m1沿斜面向下加速运动，则斜劈受到水平面向右的摩擦力D.若m2向上加速运动，则斜劈受到水平面的支持力大于 m1+m2+Mg56(20232023 浙江 高三专题练习)最近，义乌中学实验室对一款市场热销的扫地机器人进行了相关测试，测试过程在材质均匀的水平地板上完成，获得了机器人在直线运动中水平牵引力大小随时间的变化图像a，以及相同时段机器人的加速度a随时间变化的图像b。若不计空气，取重力加速度大小为10m/s2，则下列同学的推断结果正确的是()A.机器人与水平桌面间的最大静摩擦力为3NB.机器人与水平桌面间的动摩擦因数为0.2C.在04s时间内，合外力的冲量为12NsD.在04s时间内，合外力做的功为12J7(20232023 黑龙江 嫩江市高级中学高三开学考试)水平地面上有一质量为m1的长木板，木板的左端上有一质量为m2的物块，如图(a)所示。用水平向右的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图(b)所示，其中F1、F2分别为t1、t2时刻F的大小。木板的加速度a1随时间t的变化关系如图(c)所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为1，物块与木板间的动摩擦因数为2，假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g。则下面选项不正确的是()A.F1=1m1gB.F2=m2(m1+m2)m1(2-1)gC.2m1+m2m21D.在0t2时间段物块与木板加速度相等8(20232023 广东大湾区一模)水面救生无人船已经成为水面救援的重要科技装备。在某次测试中，一质量为20kg的无人船在平静水面上沿直线直奔目标地点。无人船先从静止出发，做匀加速运动10s后达到最大速度4m/s，接着立即做匀减速运动，匀减速运动了16m的距离后速度变为零。已知无人船运行过程中受到水的阻力恒定且大小为4N，不计空气阻力，g取10m/s2。求：(1)在匀加速过程中，无人船发动机提供的动力的大小F1；(2)在匀减速过程中，无人船发动机提供的阻力的大小F2；(3)无人船在上述测试中，运动的总时间t及总位移大小x。69(20232023 广东茂名二模)超市为节省收纳空间，常常将手推购物车相互嵌套进行收纳。质量均为m=16kg的两辆购物车相距L1=1m静止在水平面上。第一辆车在工作人员猛推一下后，沿直线运动与第二辆车嵌套在一起，继续运动了L2=1.25m后停了下来。人推车时间、两车相碰时间极短，可忽略，车运动时受到的阻力恒为车重的k=0.25倍，重力加速度取g=10m/s2，求：(1)两辆车从嵌套后运动到停下来所用时间；(2)两辆车在嵌套过程中损失的机械能；(3)工人对第一辆车所做的功。1专题专题0303 牛顿运动定律牛顿运动定律2023年高考真题1(20232023全国甲卷)一小车沿直线运动，从t=0开始由静止匀加速至t=t1时刻，此后做匀减速运动，到t=t2时刻速度降为零在下列小车位移x与时间t的关系曲线中，可能正确的是()A.B.C.D.【答案】D【解析】x-t图像的斜率表示速度，小车先做匀加速运动，因此速度变大即 0-t1图像斜率变大，t1-t2做匀减速运动则图像的斜率变小，在t2时刻停止图像的斜率变为零。故选D。2(20232023全国甲卷)用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为甲和乙。甲、乙两物体运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知()A.m甲m乙C.甲乙【答案】BC【解析】根据牛顿第二定律有F-mg=ma整理后有F=ma+mg则可知F-a图像的斜率为m，纵截距为mg，则由题图可看出m甲m乙，甲m甲g=乙m乙g则甲 m乙所以a甲 a乙由于两物体运动时间相同，且同时由静止释放，可得v甲 m乙g，合力方向向左，合冲量方向向左，所以合动量方向向左，显然甲的动量大小比乙的小，BD正确、C错误。故选BD。5(20232023湖北卷)如图所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连。小球套在竖直固定的粗糙杆上，与杆之间的动摩擦因数为0.5。杆上M、N两点与O点的距离均为l，P点到O点的距离为12l，OP与杆垂直。当小球置于杆上P点时恰好能保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。小球以某一初速度从M点向下运动到N点，在此过程中，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是()3A.弹簧的劲度系数为4mglB.小球在P点下方12l处的加速度大小为(3 2-4)gC.从M点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力先变小再变大D.从M点到P点和从P点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力做功相同【答案】AD【解析】A小球在P点受力平衡，则有mg=f，f=FN，FN=k l-l2联立解得k=4mglA正确；C在PM之间任取一点A，令AO与MN之间的夹角为，则此时弹簧的弹力为F=k l-l2sin小球受到的摩擦力为f1=FN1=Fsin 化简得f1=klsin-kl2在MP之间增大在PN减变小，即摩擦力先变大后变小，C错误；D根据对称性可知在任意关于 P点对称的点摩擦力大小相等，因此由对称性可知 M到P和P到N摩擦力做功大小相等；D正确；B小球运动到P点下方l2时=45，此时摩擦力大小为 f1=kl22-kl2由牛顿第二定律mg-f=ma联立解得a=2-2gB错误。故选AD6(2023湖南卷)如图，光滑水平地面上有一质量为2m的小车在水平推力F的作用下加速运动。车厢内有质量均为m的A、B两小球，两球用轻杆相连，A球靠在光滑左壁上，B球处在车厢水平底面上，且与底面的动摩擦因数为，杆与竖直方向的夹角为，杆与车厢始终保持相对静止假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是()A.若B球受到的摩擦力为零，则F=2mgtan4B.若推力F向左，且tan，则F的最大值为2mgtanC.若推力F向左，且2，则F的范围为4mg(tan-2)F4mg(tan+2)【答案】CD【解析】A设杆的弹力为 N，对小球 A：竖直方向受力平衡，则杆水平方向的分力与竖直方向的分力满足NxNy=tan竖直方向Ny=mg则Nx=mgtan若B球受到的摩擦力为零，对B根据牛顿第二定律可得Nx=ma可得a=gtan对小球A、B和小车整体根据牛顿第二定律F=4ma=4mgtanA错误；B若推力F向左，根据牛顿第二定律可知加速度向左，小球A所受向左的合力的最大值为Nx=mgtan对小球B，由于tan，小球B受到向左的合力F=(Ny+mg)-Nxmgtan则对小球A，根据牛顿第二定律可得Nx=mamax对系统整体根据牛顿第二定律F=4mamax解得F=4mgtanB错误；C若推力F向左，根据牛顿第二定律可知加速度向左，小球A所受向左的合力的最大值Nx=mgtan小球B所受向左的合力的最大值Fmax=(Ny+mg)-Nx=2mg-mgtan由于tan2可知Fmaxm1C.若m1沿斜面向下加速运动，则斜劈受到水平面向右的摩擦力D.若m2向上加速运动，则斜劈受到水平面的支持力大于 m1+m2+Mg【答案】C【解析】A若m2向下匀速运动，则m1沿斜面向上匀速运动，加速度为零。把m1和斜劈看作整体，整体没有加速处于平衡状态，斜劈受到的摩擦力为零，故A错误；Bm1沿斜面向上加速运动，只能说明m2的重力大于m1重力沿斜面向下的分力，即m2gm1gsin故B错误；C由于m1沿斜面向下加速运动，则 m1的加速度沿斜面向下，把 m1和斜劈看作整体，整体有沿斜面向下的加速度，该加速度有水平向右的分量，所以斜劈受到水平向右的摩擦力，故C正确；D若m2向上加速运动，则 m1沿斜面向下加速运动，m1加速度沿斜面向下，把 m1和斜劈看作整体，整体8有沿斜面向下的加速度，该加速度有水平向右的分量，根据牛顿第二定律可知M+m1+m2g-FN=m1asin-m2am1gsinm2g故FNm1+m2m21D.在0t2时间段物块与木板加速度相等【答案】A【解析】A图(c)可知，t1时滑块木板一起刚在从水平滑动，此时滑块与木板相对静止，木板刚要滑动，此时以整体为对象有F1=1(m1+m2)g故A错误，符合题意；BC图(c)可知，t2滑块与木板刚要发生相对滑动，以整体为对象，根据牛顿第二定律，有F2-1(m1+m2)g=(m1+m2)a以木板为对象，根据牛顿第二定律，有2m2g-1(m1+m2)g=m1a0解得F2=m2(m1+m2)m1(2-1)g，2m1+m2m21故BC正确，不符合题意；D图(c)可知，0t2这段时间滑块与木板相对静止，所以有相同的加速度，故D正确，不符合题意。故选A。8(20232023 广东大湾区一模)水面救生无人船已经成为水面救援的重要科技装备。在某次测试中，一质量为20kg的无人船在平静水面上沿直线直奔目标地点。无人船先从静止出发，做匀加速运动10s后达到最大速度4m/s，接着立即做匀减速运动，匀减速运动了16m的距离后速度变为零。已知无人船运行过程中受到水的阻力恒定且大小为4N，不计空气阻力，g取10m/s2。求：(1)在匀加速过程中，无人船发动机提供的动力的大小F1；(2)在匀减速过程中，无人船发动机提供的阻力的大小F2；(3)无人船在上述测试中，运动的总时间t及总位移大小x。【答案】(1)12N；(2)6N；(3)18s，36m【解析】(1)匀加速阶段加速度为a1=vm-0t1解得a1=0.4m/s2由牛顿第二定律得F1-f=ma1解得F1=12N(2)匀减速阶段有0-v2m=-2a2x2解得a2=0.5m/s2由牛顿第二定律得F2+f=ma2解得F2=6N10(3)匀减速阶段的时间为t2=0-vm-a2=8s运动总时间为t=t1+t2=18s匀加速阶段的位移为x1=vm+02t1=20m运动总位移大小为x=x1+x2=36m9(20232023 广东茂名二模)超市为节省收纳空间，常常将手推购物车相互嵌套进行收纳。质量均为m=16kg的两辆购物车相距L1=1m静止在水平面上。第一辆车在工作人员猛推一下后，沿直线运动与第二辆车嵌套在一起，继续运动了L2=1.25m后停了下来。人推车时间、两车相碰时间极短，可忽略，车运动时受到的阻力恒为车重的k=0.25倍，重力加速度取g=10m/s2，求：(1)两辆车从嵌套后运动到停下来所用时间；(2)两辆车在嵌套过程中损失的机械能；(3)工人对第一辆车所做的功。【答案】(1)1s；(2)E=100J；(3)240J【解析】(1)对整体，由牛顿第二定律k2mg=2ma解得a=2.5m/s2逆向过程L2=12at2得t=1s(2)嵌套后，对整体0=v2-at得v2=2.5m/s嵌套过程中mv1=2mv2得v1=5m/s在嵌套过程中损失的机械能E=12mv21-122mv22解得E=100J(3)对小车W-kmgL1=12mv21-0解得W=240J