2022年高考真题和模拟题物理分项汇编专题04 牛顿运动定律（解析版）.pdf

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1、专题0 4 牛顿运动定律1、（2022湖南卷T9）球形飞行器安装了可提供任意方向推力的矢量发动机，总质量为M。飞行器飞行时受到的空气阻力大小与其速率平方成正比（即耳=左/，%为常量）。当发动机关闭时，飞行器竖直下落,经过一段时间后，其匀速下落的速率为10m/s；当发动机以最大推力推动飞行器竖直向上运动，经过一段时间后，飞行器匀速向上的速率为5m/s。重力加速度大小为g,不考虑空气相对于地面的流动及飞行器质量的变化，下列说法正确的是（）A.发动机的最大推力为1.5MgB.当飞行器以5m/s匀速水平飞行时，发 动 机 推 力 的 大 小 为 平MgC.发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时，飞行

2、器速率为56m/sD.当飞行器以5m/s的速率飞行时，其加速度大小可以达到3g【答案】BC【解析】A.飞行器关闭发动机，以w=10m/s匀速下落时，有必=ZxlOO,飞行器以电=5m/s向上匀速时，设最大推力为尸mFm=Mg+kv；=Mg+&x 25联立可得A错误；,k嘿B.K行器以内=5m/s匀速水平飞行时F-Q(Mg)+的)_ 4 MgB正确；C.发动机以最大推力推动飞行器匀速水平飞行时f =m2Y M g）2 1 M g =解得v4=56m /sC正确；D.当飞行器最大推力向下，以必=5m/s的速率向上减速飞行时，其加速度向下达到最大值Fm+Mg+kv52=Mam解得“m=2.5gD错误

3、。故选B C。2、（2022全国甲卷T19）如图，质量相等的两滑块P、Q 置于水平桌面上，二者用一轻弹簧水平连接，两滑块与桌面间的动摩擦因数均为。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力/拉动P,使两滑块均做匀速运动：某时刻突然撤去该拉力，则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前（）f W M W T P 一/A.P的加速度大小的最大值为2 gB.Q加速度大小的最大值为2 gC.P的位移大小一定大于Q的位移大小D.P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小【答案】A D【解析】设两物块的质量均为“撤去拉力前，两滑块均做匀速直线运动，则拉力大小为F=2pimg撤去拉力前对Q 受力分析可知，弹簧的弹力为Ta

4、pingAB.以向右为正方向，撤去拉力瞬间弹簧弹力不变为 8,两滑块与地面间仍然保持相对滑动，此时滑块 P的加速度为-T（）-/Limg=ma?解得%1 =-2 g此刻滑块Q 所受的外力不变，加速度仍为零，滑块P 做减速运动，故 P Q 间距离减小，弹簧的伸长量变小，弹簧弹力变小。根据牛顿第二定律可知P 减速的加速度减小，滑块Q 的合外力增大，合力向左，做加速度增大的减速运动。故 P 加 速 度 大 小 的 最 大 值 是 刚 撤 去 拉 力 瞬 间 的 加 速 度 为。Q加 速 度 大 小 最 大 值 为 弹 簧 恢 复 原 长 时 一，解得 Q m =-根g ,故滑块Q加速度大小最大值为

5、所g,A正确，B错误；C.滑块PQ水平向右运动，PQ间的距离在减小，故 P的位移一定小于Q的位移，C错误；D.滑块P在弹簧恢复到原长时的加速度为-加8 =m生，解得a p 2=g，撤去拉力时，PQ的初速度相等，滑块P由开始的加速度大小为2Hg做加速度减小的减速运动，最后弹簧原长时加速度大小为 g；滑块Q由开始的加速度为0 做加速度增大的减速运动，最后弹簧原长时加速度大小也为4g。分析可知P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小，D正确。故选A D。3、（2022全国乙卷口15）如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为，”的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长心 一大小为

6、F 的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂3直。当 两 球 运 动 至 二 者 相 距 时，它们加速度的大小均为（）A.图甲是滑块上滑的频闪照片B.滑块下滑时的速度变化快C.滑块下滑到底端时的速度大于其沿斜面上滑时的初速度D.滑块下滑过程中重力的冲量大于上滑过程中重力的冲量【答案】D【解析】A.设下滑、上滑的时间分别为:、t2,滑块沿斜面上滑的过程，可逆向看做由静止下滑的过程,根据1 2x=at2由下滑加速度_ mg sin 0-/nmg cos 01m上滑加速度_ mg sin 0+/jmg cos 0%.m可知4 a2故h 2图 1滑 块 沿 斜 面 运 动 时 间 为 图 乙 滑

7、块 所 用 时 间 为 4 A f,则图甲滑块沿斜面运动时间较长，可知图甲为下滑照片，A 错误；B.由滑块上滑时的速度变化快，B 错误；C,先让一滑块从斜面顶端由静止下滑到底端，再让滑块以某一速度从底端上滑刚好能滑到顶端，滑块下滑到底端时的速度小于其沿斜面上滑时的初速度，c 错误；D.重力的冲量Av=a Z因为4 mg故加速度大于重力加速度，故C正确，D错误。故选C。3.（2 0 2 2 江苏如皋市高三下学期一调）如图甲所示，人 B两物块静止叠放在水平地面上.水平拉力厂作用在 A上，且尸从。开始逐渐增大，B的加速度A B与尸的关系图像如图乙所示，则 A的加速度心 与尸的关系图像可能正确的是（）

8、【答案】D【解析】设 A的质量为？，B的质量为M ,AB间的动摩擦因数为，B与地面间的动摩擦因数为，则当。尸 0（例+，尔，AB处丁静止状态，加速度都为0；当厂 o（M+m）g,AB开始一起加速运动，设 当 尸=玲，AB刚好要发生相对运动，以 AB为整体，由牛顿第二定律FQ+m）g=（M+，）a以B为对象，由牛顿第二定律/jmg-人（M+，7/）g=Ma联立解得_ mM+s）g（一o）r0 一 M则当o（“+m）g /4双M+g（一 ），AB一起做匀加速直线运动，加速度为M=F-o（M+m）g1 M+m当/+（一 ）,A B发生相对滑动，对A由牛顿第二定律MF jLimg=ma2解得F-jum

9、gQ,=m由以上分析可知A的加速度幺 与F的关系图像可能为D选项，D正确，ABC错误；故选D。4.（2022广东广州市高三下学期一模）如图，篮球从某一高度自由落下，与地面反复碰撞，最后停在地面上，空气阻力不计，下列图像能大致反映该过程篮球的加速度随时间变化的是（）【答案】B【解析】篮球自由落地到与地面接触前，只受重力作用，加速度不变，以向下为正方向，加速度为正值，图线为平行于，轴的线段；篮球与地面接触到反弹离开地面过程中，受地面的向上的弹力先从零开始逐渐增大，篮球所受的合力ma=mg-N开始阶段地面弹力N小于重力，合力向下，篮球向下继续挤压，N增大，合力逐渐减小，加速度逐渐减小,篮球这一阶段向

10、下做加速度（向下，为正）减小的加速运动；弹力N增大到超过重力大小时，合力向上，其大小为ma2=N-m g随着N增大，加速度逐渐增大，方向向上，篮球向下做加速度（向上，为负）增大的减速运动直至速度为零；篮球开始向上运动（离开地面前）的过程是篮球向下挤压地面过程的逆过程，加速度变化特点是：向 上（为负）减小，再 向 下（为正）增大。故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。5.（2022四川成都市高三下学期二模）如 图（a）,倾角为。的光滑斜面上，轻弹簧平行斜面放置且下端固定，一质量为，”的小滑块从斜面上。点由静止滑下。以。点为原点，作出滑块从。下滑至最低点过程中的加速度大小。随位移x变化的关系如图

11、（b）o弹簧形变始终未超过弹性限度，重力加速度大小为g。下列判定正确的是（）A.弹簧的劲度系数为二一%B.下滑过程中，在广X2处，滑块的机械能最大C.在箝X2和X 2X3两段过程中，弹簧弹性势能 增量相等gsin。D.在制及和 及山两段过程中，a-x图线斜率的绝度值均等于7-7一%）【答案】AD【解析】A.由图可知，当小球下落到及时，加速度为零，即弹力与重力大小相等，此时弹簧的形变量为（%一 石），则有k（x2-X）=mg解得,mg sin 0k=-x2 一%A正确；B.对小滑块和弹簧组成的系统进行分析，由于只有重力和弹力做功，则系统机械能守恒，当弹簧的弹性势能最小，小滑块的机械能最大，故当小

12、滑块下落到七时，弹簧处于原长，弹性势能为零，为最小，则此时小滑块的机械能最大，B错误；C.由图可知，为X2的距离差小于X 2X3两的距离差，可得弹簧弹性势能的增量不相等，C错误；D.在加X2的过程中，重力大于弹力，根据牛顿第二定律有mg sin 0-kx-玉）=ma又由A项可知k（x2-x）=mg sin。联立解得kx.kxa=-m m由图可知，当无二不时a=g sin 0联立解得k _ g sin。m x2-x,即为该段图线的斜率绝对值；在2工七过程中，弹力大于重力，根据牛顿第二定律有k（x-x1）-mg sin 0-ma又k（x2 一%）=mg sin 0联立解得kx 优a=-m m由图可

13、知，当天二2一%时。=g sin。联立解得k _ g sin。m x2-Xjgsin。即为该段图线的斜率绝对值，故可得在加X 2和X 2X 3两段过程中,图线斜率的绝度值均等于7D正确。故选AD。6.（2022江苏省昆山中学模拟预测）如图所示，水平传送带以速度y匀速运动，小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，时刻P在传送带左端具有速度也，P与定滑轮间的绳水平，r=/o时刻P离开传送带。不计定滑轮质量和摩擦，绳足够长，正确描述小物体P速度随时间变化的图像可能是（）Q【解析】A B.若 v/V2,小物体P 先向右匀减速直线运动，由牛顿第二定律可得mQg+pm,g=(mr+%)4减速到与传送

14、带共速时，若最大静摩擦力大于或等于小物体Q 的重力，其受力平衡将随传送带做匀速直线运动直至离开传送带。若最大静摩擦力小于小物体Q 的重力，则继续向右匀减速直线运动，滑动摩擦力反向，有n%g-Pm,g=(/n,+w0)a-,联立，可得故 A 错误；B 正确；D.根据上面选项分析，可知小物体P 速度减为零后，乂反向以出的加速度做向左的匀加速直线运动。故D 错误；C.根据图线与坐标轴所围面积表示物体的位移，可知小物体P 沿传送带向右运动的距离大于向左运动的距离，即为时刻没有离开传送带。故 C 错误。故选B。7.(2022新疆模拟预测)在路上行驶的各种车辆之间至少要保持一定的间距，才能确保安全，这个距

15、离叫“安 全 距 离 假 设 车 速 为 lOOkm/h的司机发现前方有路障，经 过 1s的反应时间后做出刹车动作，汽车刹车时车轮抱死且做匀减速直线运动，g 取 10m/s2,经计算得出安全距离为100m。由以上条件得出的以下结论正确的是()A.当汽车以100km/h的速度行驶时，车轮与路面的动摩擦因数至少约为0.53B.当汽车以lOOkm/h的速度行驶时，司机从发现前方路障到停止所需时间约为3sC.若下雨天车轮与路面的动摩擦因数为0.2,司机反应时间不变，汽车仍保持安全距离为100m,则汽车的最大行驶速度约为36knVhD.若下南天车轮与路面的动摩擦因数为0.2,司机反应时间不变，汽车仍以1

16、00km/h的速度行驶时，应保持的安全距离至少约为193m司机从发现前方路障到停止所需时间约为【答案】A【解析】A B.速度100km/h Q 27.8m/s根据牛顿第二定律得jLjnig=max根据运动学公式-2研=0-又x=100m-%=72.2m联立解得4 ao.53a.5.3/=ZoH =6.24s4故 A 正确，B 错误；C D.若下雨天车轮与路面的动摩擦因数为0.2,根据牛顿第二定律司机反应时间不变，汽车仍以lOOkm/h的速度行驶时 mg=ma2解得a2=2m/s2根据运动学公式-2a2(lOO-vmaxro)=O-vax解得%=18.1m/s=65.16km/h故 CD 错误。

17、故选A。8.（2022黑龙江哈尔滨三中模拟预测）一质量为机的物体静止在光滑水平面上，某时刻起受到水平向右的大小随位移变化的力F 的作用，F 随位移变化的规律如图所示，下列说法正确的是（）-2a2x=0-v2应保持的安全距离至少L=x+vt0=221mFu xQ 3X0 xA.物块先做匀加速运动，后做匀减速运动B.物块的位移为xo时，物块的速度最大C.力产对物块做的总功为D.物块的最大速度为，陛 兀【答案】D【解析】A B.物体在光滑水平面上运动，受到的合外力为凡因为尸为正，所以物体一直加速运动；那么,物体的位移为3切时，物块的速度最大，故 AB错误；C.物体所受合外力厂随位移的关系式可有图象得

18、到，由图可知，合外力做功的大小为图中曲线与x 轴围成的面积，所以力F 对物块做的总功为卬=3 2 小 3%=3中 0故 C 错误；D.物体的位移为3初时，物块的速度最大，由动能定理可得1 2*所以最大速度为v=16迄马m y m故 D 正 确.故 选 D。9.(2022黑龙江哈尔滨三中模拟预测)如图所示，一足够长的传送带倾斜放置，倾 角 例 37。，以恒定速率v=4m/s顺时针转动。一煤块以初速度“12m/s从A端冲上传送带，煤块与传送带之间动摩擦因数产 0.25,取 g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8.则下列说法正确的是()A.煤块冲上传送带后经1s与传送带速度相同B.

19、煤块向上滑行的最大位移为10mC.煤块从冲上传送带到返回A 端所用的时间为5sD.煤块在传送带上留下的痕迹长为（12+4石）m【答案】ABD【解析】A.对煤块先做匀减速，由牛顿第二定律可得mg sin 0+pmg cos 0=ma解得4=8m/s2设经r 时间与传送带共速，由v0-alt=v解得t=Is故 A 正确；B.共速后，摩擦力方向向上，由牛顿第二定律mg sin 6-/.tmg cos 0=ma2解得a,=4m/s2煤块先以12m/s的初速度，8m/s2的加速度减速至4 m/s,后又以4m/s2的加速度减速至0,再反向加速至回由图像煤块上升到最高点的位移大小等于速度时间图线与时间轴所包

20、围的面积的大小x=-x （12+4）x Im+x 4xlm=10m2 2故 B 正确；C.物块上升到最高点后反向向下做初速度为零，加速度为的=4m/s2的匀加速直线运动，设返回到A 点所需的时间为，下滑的位移1 2解得4=&s结合图像知，物块从冲上传送带到返回A 端所用时间为f总=（2+石）s故 c 错误；D.在 0 到 I s 内传送带比物块速度慢，则滑块在传送带上的划痕为Ly=；x(12+4)xlm-4xlm =4m此时划痕在物块的下方，在 1s到 2 s内，传送带速度比物块速度大，则L =4xlm-x4xm =2m2因 为 所 以 在 上 升 阶 段 产 生 的 划 痕 为 4 m,此时

21、煤块在产生的划痕的中点，在 2 s到(2+0)s 时间内,煤块向下滑了 10 m,传送带向上滑了 4 m,则煤块在传送带上的划痕为A,=(1 0+4 6 +2)m=(12+4 m故 D 正确。故选ABD。10.(2022河北模拟预测)汽车运送圆柱形工件的示意图如图所示，图中P、Q、N 是固定在车体上的压力传感器。假设圆柱形工件表面光滑，汽车静止时，Q 传感器示数为零，P、N 传感器示数不为零。汽车以加速度。向左匀加速启动，重力加速度gEO m/s。下列情况说法正确的是()(tan 15。=0.27)A.当a=2m/s2时，P 有示数，Q 无示数B.当 a=2m/s2 时,C.当 a=3m/s2 时,D.当“=3m/s2 时,【答案】ADP有示数，Q有示数P有示数，Q有示数P无示数，Q有示数,matan 15=-【解析】仅 N 传感器示数有示数时，有 mg,得a=2.7m/s2,当a=2m/s?2.7m/s2,时，P 无示数，。有示数。故选AD。