2020年高考物理 母題題源系列 專題03 牛頓運動定律（含解析）

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1、專題03 牛頓運動定律 【母題來源一】2020年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試物理（全國Ⅲ卷） 【母題原題】（2020·新課標全國Ⅲ卷）如圖（a），物塊和木板疊放在實驗臺上，物塊用一不可伸長的細繩與固定在實驗臺上的力傳感器相連，細繩水平。t=0時，木板開始受到水平外力F的作用，在t=4 s時撤去外力。細繩對物塊的拉力f隨時間t變化的關系如圖（b）所示，木板的速度v與時間t的關系如圖（c）所示。木板與實驗臺之間的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10 m/s2。由題給數(shù)據(jù)可以得出 A．木板的質量為1 kg B．2 s~4 s內(nèi)，力F的大小為0.4 N C．0~2 s內(nèi)，力F的大小

2、保持不變 D．物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.2 【答案】AB 【解析】結合兩圖像可判斷出0~2 s物塊和木板還未發(fā)生相對滑動，它們之間的摩擦力為靜摩擦力，此過程力F等于f，故F在此過程中是變力，即C錯誤；2~5 s內(nèi)木板與物塊發(fā)生相對滑動，摩擦力轉變?yōu)榛瑒幽Σ亮Γ膳ｎD運動定律，對2~4 s和4~5 s列運動學方程，可解出質量m為1 kg，2~4 s內(nèi)的力F為0.4 N，故A、B正確；由于不知道物塊的質量，所以無法計算它們之間的動摩擦因數(shù)μ，故D錯誤。 【命題意圖】本專題中的特殊題型有連接體模型，涉及的知識點有相對運動和牛頓運動定律的應用，需要考生運用整體法和隔離法解決這類問題，

3、意在考查考生的綜合分析能力。 【考試方向】對于連接體模型，命題多集中在兩個或兩個以上相關聯(lián)的物體之間的相互作用和系統(tǒng)所受的外力情況，一般根據(jù)連接類型（直接連接型、繩子連接型、彈簧連接型），且考查時多涉及物體運動的臨界和極值問題。 【得分要點】處理連接體問題的基本方法是隔離法和整體法：分析整體受力，不需要求物體間相互作用力時，多采用整體法；要求求出系統(tǒng)內(nèi)部物體之間的作用力時，需采用隔離法。涉及臨界或極值問題時，要分析此狀態(tài)下的受力特點和運動特點，找到臨界或極值產(chǎn)生的條件。 抓住“兩個分析”和“一個橋梁”.“兩個分析”是指“受力分析”和“運動情景或運動過程分析”.“一個橋梁”是指“加速度是聯(lián)

4、系運動和受力的橋梁”.綜合應用牛頓運動定律和運動學公式解決問題。 1．高考考查特點 （1）高考題注重基本概念的理解及基本公式及推論的靈活應用，計算題要注意追及相遇類為背景的實際問題。k.Com] （2）熟練掌握運動學的基本規(guī)律及推論，實際問題中做好過程分析及運動中的規(guī)律選取是解題的關鍵。 2．解題常見誤區(qū)及提醒 （1）基本概念公式及基本推論記憶不準確，應用不靈活。 （2）實際問題中過程不清晰、時間關系、速度關系、位移關系把握不準。 （3）解決追及相遇問題時，要抓住題目中的關鍵詞語（如“剛好”、“最多”、“至少”等）。 1．（2020·浙江省金華市云富高級中學高三普通高中學業(yè)

5、水平?？迹╆P于牛頓第一運動定律，下列說法中正確的是 A．牛頓第一運動定律是通過伽利略“理想實驗”的驗證后建立起來的 B．牛頓第一運動定律表明，力是維持物體運動狀態(tài)的原因 C．牛頓第一運動定律表明，慣性是維持物體運動狀態(tài)的原因 D．牛頓第一運動定律表明，物體只有在靜止或做勻速直線運動時才具有慣性 【答案】C 【解析】牛頓第一定律是在伽利略“理想實驗”之后通過歸納演繹推理建立起來的，選項A錯誤；牛頓第一運動定律表明，力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，是改變物體運動狀態(tài)的原因，選項B錯誤；牛頓第一運動定律表明，慣性是維持物體運動狀態(tài)的原因，選項C正確；牛頓第一運動定律表明，物體不是只有在靜止

6、或做勻速直線運動時才具有慣性，在任何狀態(tài)下都具有慣性，選項D錯誤。 2．（2020·浙江省溫州九校期中）如圖，風靡全球的《蜘蛛俠2》電影中，蜘蛛俠利用蜘蛛絲粘住墻體產(chǎn)生的阻力，來拯救一列質量為1×106 kg的速度為360 km/h飛馳的失去制動性能的列車，使列車在其正前方400米斷軌處剛好停止。若鐵軌和空氣的阻力為車重的0.25倍，列車的運動可視為勻減速直線運動，則蜘蛛絲對列車產(chǎn)生的平均阻力為 A．1×105 N B．1×106 N C．1×107 N D．1×108 N 【答案】C 【解析】根據(jù)運動學公式可得加速度的大小為，根據(jù)牛頓第二定律則有，解得蜘蛛絲對列車產(chǎn)生的平均阻力

7、為，故選項C正確，A、B、D錯誤。 3．（2020·浙江省溫州市求知中學月考）如圖所示，質量為m的人站在豎直觀光電梯中，如果電梯運動的加速度大小為a，電梯地板對人的支持力為F＝mg+ma，則可能的情況為 A．電梯以加速度a向下加速運動 B．電梯以加速度a向上加速運動 C．電梯以加速度a向上減速運動 D．以上三項都不正確 【答案】B 【解析】人的加速度，方向向上，所以電梯以加速度向上加速運動或電梯以加速度向下減速運動，故選項B正確，A、C、D錯誤。 4．（2020·江西省名校高三聯(lián)考）為了備戰(zhàn)2020年東京奧運會，我國羽毛球運動員進行了如圖所示的原地縱跳摸高訓練。已知質量m=

8、50 kg的運動員原地靜止站立（不起跳）摸高為2.10 m，比賽過程中，該運動員先下蹲，重心下降0.5 m，經(jīng)過充分調(diào)整后，發(fā)力跳起摸到了2.90 m的高度。若運動員起跳過程視為勻加速運動，忽略空氣阻力影響，g取10 m/s2。則 A．運動員起跳過程處于超重狀態(tài) B．起跳過程的平均速度比離地上升到最高點過程的平均速度大 C．起跳過程中運動員對地面的壓力為960 N D．從開始起跳到雙腳落地需要1.05 s 【答案】AD 【解析】AC、運動員離開地面后做豎直上拋運動，根據(jù)可知；在起跳過程中可視為勻加速直線運動，加速度方向豎直向上，所以運動員起跳過程處于超重狀態(tài)，根據(jù)速度位移公式可

9、知，解得，對運動員根據(jù)牛頓第二定律可知，解得，根據(jù)牛頓第三定律可知，對地面的壓力為1 560 N，故選項A正確，C錯誤；B、在起跳過程中做勻加速直線運動，起跳過程的平均速度，運動員離開地面后做豎直上拋運動，離地上升到最高點過程的平均速度，故選項B錯誤；D、起跳過程運動的時間，起跳后運動的時間，故運動的總時間，故選項D正確。 5．（2020·安徽省定遠縣民族中學高三模擬）如圖所示，質量為m的小球穿在足夠長的水平固定直桿上處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)對小球同時施加水平向右的恒力F0和豎直向上的力F，使小球從靜止開始向右運動，其中豎直向上的力F大小始終與小球的速度成正比，即F=kv（圖中未標出），已知小球與桿

10、間的動摩擦因數(shù)為m，下列說法中正確的是 A．小球先做加速度增大的加速運動，后做加速度減小的減速運動 B．小球先做加速度減小的加速運動，后做加速度增大的減速運動直到靜止 C．小球的最大加速度為 D．小球的最大速度為 【答案】D 【解析】AB項：剛開始運動時，加速度為，當速度v增大，加速度增大，當速度v增大到符合kv>mg后，加速度為：，當速度v增大，加速度減小，當a減小到0，做勻速運動，所以小球的速度先增大后保持不變，加速度先增大后減小，最后保持不變，故AB錯誤；C項：當阻力為零時，加速度最大，故小球的最大加速度為，故C錯誤；D項：當加速度為零時，小球的速度最大，此時有：F0=μ

11、（kvm–mg），故最大速度為，故D正確。 6．（2020·遼寧省沈陽市高三三模）如圖所示，水平桌面上放置一個傾角為45°的光滑楔形滑塊A，一細線的一端固定于楔形滑塊A的頂端O處，細線另一端拴一質量為m=0.2 kg的小球。若滑塊與小球一起以加速度a向左做勻加速運動（取g=10 m/s2）則下列說法正確的是 A．當a=5 m/s2時，滑塊對球的支持力為 B．當a=15 m/s2時，滑塊對球的支持力為半 C．當a=5 m/s2時，地面對A的支持力一定大于兩個物體的重力之和 D．當a=15 m/s2時，地面對A的支持力一定小于兩個物體的重力之和 【答案】A 【解析】設加速度為a0

12、時小球對滑塊的壓力等于零，對小球受力分析，受重力、拉力，根據(jù)牛頓第二定律，有：水平方向：F合=Fcos45°=ma0；豎直方向：Fsin45°=mg，解得a0=g。A、當a=5 m/s2時，小球未離開滑塊，水平方向：Fcos45°–FNcos45°=ma；豎直方向：Fsin45°+FNsin45°=mg，解得，故A正確；B、當a=15 m/s2時，小球已經(jīng)離開滑塊，只受重力和繩的拉力，滑塊對球的支持力為零，故B錯誤；CD、當系統(tǒng)相對穩(wěn)定后，豎直方向沒有加速度，受力平衡，所以地面對A的支持力一定等于兩個物體的重力之和，故C，D錯誤；故選A。 7．（山東省淄博市2020屆高三三?？荚嚴砭C物理試卷

13、）如圖所示，某賓館大樓中的電梯下方固定有4根相同的豎直彈簧，其勁度系數(shù)均為k。這是為了防止電梯在空中因纜繩斷裂而造成生命危險。若纜繩斷裂后，總質量為m的電梯下墜，4根彈簧同時著地而開始緩沖，電梯墜到最低點時加速度大小為5g（g為重力加速度大?。?，下列說法正確的是 A．電梯墜到最低點時，每根彈簧的壓縮長度為 B．電梯墜到最低點時，每根彈簧的壓縮長度為 C．從彈簧著地開始至電梯下落到最低點的過程中，電梯先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài) D．從彈簧著地開始至電梯下落到最低點的過程中，電梯始終處于失重狀態(tài) 【答案】C 【解析】在最低點時，由牛頓第二定律：，其中a=5g，解得，選項AB錯誤；

14、從彈簧著地開始至電梯下落到最低點的過程中，重力先大于彈力，電梯向下先加速運動，當重力小于彈力時，電梯的加速度向上，電梯向下做減速運動，則電梯先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)，選項C正確，D錯誤。 8．（2020·浙江省七彩陽光新高考研究聯(lián)盟期中）如圖所示，兩個質量分別為m1＝3 kg、m2＝2 kg的物體A和B置于光滑的水平面上，中間用輕質彈簧測力計連接。兩個大小為F1＝F2＝30 N的水平拉力分別作用在m1、m2上，則 A．彈簧測力計的示數(shù)是30 N B．彈簧測力計的示數(shù)是60 N C．在突然撤去F2的瞬間，B的加速度大小為0 m/s2 D．在突然撤去F2的瞬間，A的加速度大小為1

15、0 m/s2 【答案】A 【解析】AB、對整體分析知物體處于平衡狀態(tài)，隔離A由平衡條件知彈簧測力計的示數(shù)是30 N，故A正確B錯誤；CD、突然撤去F2的瞬間，彈簧測力計的示數(shù)不變，對B由牛頓第二定律得：，對A分析知合力為0，所以A的加速度大小為0，故CD錯誤。 9．（2020·湖南省懷化市高三統(tǒng)一模擬）如圖所示，質量為M=2 kg、長為L=1.5 m的木板靜止在光滑的水平面上，木板上右端放著一可視為質點的小滑塊，小滑塊的質量為m=1 kg，小滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為=0.2。若用水不拉力F作用在木板上，取g=10 m/s2，則下列說法正確的是 A．F=8 N時，小滑塊與木板保持

16、相對靜止 B．F=10 N時，小滑塊與木板發(fā)生相對滑動 C．F=12 N時，小滑塊從木板上滑下所需的時間為2 s D．F=12 N時，小滑塊從木板上滑下時木板的動量大小為10 kg·m/s 【答案】BD 【解析】以小滑塊為研究對象，由牛頓第二定律，得小滑塊的最大加速度為，以整體為研究對象，小滑塊在木板上滑動時的最小拉力為，A項錯誤，B項正確；若，則木板的加速度大小為，由得小滑塊從木板上滑下所需的時間為，C項錯誤；小滑塊從木板上滑下時，木板的動量大小為，D項正確。 10．（2020·浙江省寧波市余姚市余姚中學月考）如圖所示兩木塊A和B疊放在光滑水平面上，質量分別為m和M，A與B之間的

17、最大靜摩擦力為Ffm，B與勁度系數(shù)為k的輕質彈簧連接構成彈簧振子，已知A和B在振動過程中不發(fā)生相對滑動，則 A．速度最大時，A、B間摩擦力最大 B．彈簧彈力最大時，A、B間摩擦力最大 C．它們的振幅不能大于 D．它們的振幅不能大于 【答案】BD 【解析】A.因為A和B在振動過程中不發(fā)生相對滑動，所以加速度相同；當速度最大時，，對A分析，受力為0，故A、B間摩擦力為0，A錯誤；B.對A、B整體受力分析，，隔離A分析：，所以彈力最大時，加速度最大，A、B間摩擦力最大，B正確；CD、通過選項C的分析，設最大振幅為A，當振幅最大時，彈力最大：整體分析，隔離A分析：聯(lián)立兩式得：，C錯誤；D正確。