2021年高考物理试题专题8 牛顿定律及其应用（C）

2021年高考物理精品试题专题8 牛顿定律及其应用（C）

一、选择题

1. 如图，质量为 的木块放在质量为 的木板上，一起减速向右滑行，木板与地面间动摩擦因数为 ，木块与木板间动摩擦因数为 ，木块与木板相对静止，木板受到地面的摩擦力为 ，木板受到木块的摩擦力为 ，则   

 A． ，  B． ，

 C． ，  D． ，

2. 如图在光滑水平地面上，水平外力 拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车的质量为 ，木块的质量是 ，力大小为 ，加速度大小为 ，木块和小车之间的动摩擦因数是 。则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是   

 A．  B．  C．  D．

3. 如图所示，质量为 的物块 与水平地面的摩擦不计，质量为 的物块 与地面间的动摩擦因数为 ，在与水平方向成 的斜向下的恒力 的作用下， 和 一起向右做加速运动，则 和 之间的作用力大小为   

 A．  B．  C．  D．

4. 如图所示， 和 的质量分别是 和 ，弹簧和悬线的质量不计，在 上面的悬线烧断的瞬间   

 A． 的加速度等于  B． 的加速度等于零

 C． 的加速度等于  D． 的加速度等于

二、双选题

5. 如图所示，质量为 的足够长木板静止在光滑水平面上，其上放一质量为 的木块。 时刻起，给木块施加一水平恒力 。分别用 、 和 、 表示木板、木块的加速度和速度大小，图中可能符合运动情况的是   

 A． B． C． D．

6. 如图甲所示，足够长的木板 静置于光滑水平面上，其上放置小滑块 。木板 受到随时间 变化的水平拉力 作用时，用传感器测出木板 的加速度 ，得到如图乙所示的 图象，已知 取 ，则   

 A．滑块 的质量为

 B．木板 的质量为

 C．当 时术板 的加速度为

 D．滑块 与木板 间动摩擦因数为

三、多选题

7. 如图甲所示，用一水平外力 拉着一个静止在倾角为 的光滑斜面上的物体，逐渐增大 使物体做变加速直线运动，其加速度 随外力 变化的图象如图乙所示，重力加速度 取 ，根据图乙中所提供的信息可以计算出   

 A．物体的质量

 B．斜面倾角的正弦值

 C．物体能静止在斜面上所需施加的最小外力

 D．加速度为 时物体的速度

四、解答题

8. 如图所示，水平轨道 和 与竖直圆管轨道平滑相接于最低点，圆管轨道在最低点稍微里外错开，外面是 点，里面是 点。整个轨道除 部分粗糙外其余部分均光滑， 长 。在 部分的右侧有一与 等高的传送带紧靠 点，并顺时针转动。可视为质点、质量 的物体从 点在 的恒定拉力作用下由静止开始向右运动， 与水平方向夹角 ，物体与 间的动摩擦因数 ，物体运动到 点时撤去拉力，随后物体滑上圆管轨道，圆管轨道的半径 ，，，。求：

(1)  物体运动到圆管轨道最高点 时轨道对物体作用力的大小和方向：

(2)  传送带顺时针转动的转速可随意调节，使得物体离开传送带时速度随之变化。物体与传送带间的动摩擦因数 ，传送带的长度 ，则物体滑离传送带的速度在什么范围内？

9. 图中给出了一段“”形单行盘山公路的示意图，弯道 、弯道 可看作两个不同水平面上的圆弧。圆心分别为 、 ，弯道中心线半径分别为 ，，弯道 比弯道 高 ，有一直道与两弯道圆弧相切，质量 的汽车通过弯道时做匀速圆周运动，路面对轮胎的最大径向静摩擦力是车重的 倍，行驶时要求汽车不打滑。（，）

(1)  求汽车沿弯道 中心线行驶时的最大速度 ；

(2)  汽车以 进入直道，以 的恒定功率直线行驶了 进入弯道 ，此时速度恰好为通过弯道 中心线的最大速度，求直道上除重力以外的阻力对汽车做的功；

(3)  汽车从弯道 的 点进入，从同一直径上的 点驶离，有经验的司机会利用路面宽度用最短时间匀速安全通过弯道，设路宽 ，求此最短时间（ 、 两点都在轨道的中心线上，计算时视汽车为质点）。

10. 如图所示，一条水平传送带两个顶点 、 之间的距离为 ，配有主动轮 和从动轮 构成整个传送装置，轮与传送带不打滑，轮半径为 ，现用此装置运送一袋面粉，已知这袋面粉与传送带之间的摩擦力因数为 ，。

(1)  当传送带以 的速度匀速运动时，将这袋面粉由 点轻放在传送带上后，这袋面粉由 端运到 端所用时间为多少？

(2)  要想尽快将这袋面粉由 端运到 端（设面袋的初速度为零），主动轮 的转速至少应为多大？

(3)  由于面粉的渗漏，在运送这袋面粉的过程中会在深色传送带上留下白色的面粉的痕迹，若这袋面粉在传送带上留下的痕迹布满整条传送带时（设面袋的初速度为零），则主动轮的转速应满足何种条件？

五、选择题

11. 如图所示，竖直墙面上有一只壁虎从 点沿水平直线加速运动到 点，此过程中壁虎受到摩擦力的方向是   

 A．斜向右上方 B．斜向左上方 C．水平向左 D．竖直向上

12. “笛音雷”是春节期间常放的一种鞭炮，其着火后一段时间内的速度—时间图象如图所示（不计空气阻力，取竖直向上为正方向），其中 时刻为笛音雷起飞时刻， 段是斜率大小为 的直线。则关于笛音雷的运动，下列说法正确的是   

 A．“笛音雷”在 时刻加速度最小

 B．“笛音雷”在 时刻改变运动方向

 C．“笛音雷”在 时刻彻底熄火

 D． 时间内“笛音雷”做自由落体运动

六、解答题

13. 如图所示，质量 的长木板停放在光滑水平面上，在长木板的左端放置一质量 的小物块，小物块与长木板间的动摩擦因数 ，现对小物块施加一个大小 的水平向右恒力，小物块将由静止开始向右运动， 后小物块从长木板上滑落，从小物块开始运动到从长木板上滑落的过程中，重力加速度 取 。求

(1)  小物块和长木板的加速度各为多大；

(2)  长木板的长度；

(3)  通过计算说明：互为作用力与反作用力的摩擦力对长木板和小物块做功的代数和是否为零。

14. 如图甲，质量为 的物体置于倾角为 的固定且足够长的斜面上，对物体施以平行于斜面向上的拉力 ，在 时撤去拉力，物体运动的部分 图象如图乙所示。重力加速度 取 。，。试求：

(1)  拉力 的大小；

(2)   时物体的速度 的大小。

七、选择题

15. 游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重或失重的感觉。下列描述中完全正确的是   

①当升降机加速上升时，游客是处在失重状态

②当升降机减速下降时，游客是处在超重状态

③当升降机减速上升时，游客是处在失重状态

④当升降机加速下降时，游客是处在超重状态

 A．①② B．②③ C．①③ D．③④

答案

一、选择题

1.  【答案】B

【解析】物体 与 向右减速滑动，加速度相等，由整体法得：，所以有：，而以 为对象：，故B正确，ACD错误。

2.  【答案】C

【解析】先对整体受力分析，受重力、支持力和拉力，根据牛顿第二定律，有：

再对物体 受力分析，受重力、支持力和向前的静摩擦力，根据牛顿第二定律，有：

由①②联立解得：，故ABD错误，C正确。

3.  【答案】A

【解析】本题考查物体的受力分析、力的分解、牛顿第二定律的应用及整体法和隔离法；对 整体受力分析，应用牛顿第二定律得，，对 物体应用牛顿第二定律，，两式联立解得 。

4.  【答案】A

【解析】悬线烧断弹簧前，由 平衡得：弹簧的弹力大小 。悬线烧断的瞬间，弹簧的弹力没有来得及变化，大小仍为 ，此瞬间 物体受到的弹力与重力仍平衡，合力为零，则 的加速度为零。 受到重力和向下的弹力，由牛顿第二定律得： 的加速度为：。

二、双选题

5.  【答案】A；C

【解析】A、木块和木板可能保持相对静止，一起做匀加速直线运动。加速度大小相等。故A正确。B、木块可能相对木板向前滑，即木块的加速度大于木板的加速度，都做匀加速直运动。故B错误，C正确。D错误。

6.  【答案】B；C

【解析】拉力 较小时， 和 一起加速，当 等于 时，加速度为：，对整体分析，由牛顿第二定律有：，代入数据解得：；而拉力 较大时， 和 各自加速，当 大于 时，对 ，由牛顿第二定律得：，由图示图象可知，图线得斜率：，解得木板的 的质量 ，滑块 的质量 。故A错误，B正确。根据 大于 的图线可知， 时，，由 ，可得：；当 时，滑块与木板相对滑动，滑块的加速度为：，故C正确，D错误。

三、多选题

7.  【答案】A；B；C

【解析】AB.对物体受力分析，受拉力、重力、支持力，如图

  方向：

  方向：

从图象中取两个点 ， 代入①式解得：，，故AB正确；

C.当 时，力最小，可解得：，故C正确；

D.题中并未说明力 随时间变化的情况，故无法求出加速度为 时物体的速度大小，故D错误。

四、解答题

8.  【答案】

(1)   ，方向竖直向上

(2)  

【解析】

(1)  从 到 过程中，物体受力分析如图所示：

由平衡条件有 ，

 ，

由动能定理有 ，

解得 ，

物体从 到 机械能守恒，有 ，

解得 ，

设物体在 点轨道对物体的作用力为 ，方向竖直向下，

由牛顿第二定律：，

解得 ，

即轨道对物体的压力大小为 ，方向竖直向上。

(2)  由于轨道光滑，物体滑到 点速度大小仍然为 ，

若传送带速度小于 且足够小，则物体一直减速滑过传送带，此时物体滑离传送带具有最小速度。

由动能定理有 得 ，

若传送带速度大于 且足够大，则物体一直加速滑过传送带，此时物体滑离传送带具有最大速度。

由动能定理有 得 ，

物体滑离传送带的速度范围为 。

9.  【答案】

(1)  

(2)  

(3)  

【解析】

(1)  当汽车所受的静摩擦力达到最大时，速度最大，根据牛顿第二定律得：

可得汽车沿弯道 中心线行驶时的最大速度为：；

(2)  汽车沿弯道 的最大速度设为 。由牛顿第二定律得：

代入数据解得：

汽车直道上行驶的过程，由动能定理得：

代入数据解得阻力对汽车做的功为：；

(3)  用时最短时必须速度最大，且路程最短，即沿如图所示内切的路线行驶时时间最短。（黑色两端分别是 、 ）

由图可得：

代入数据解得：

汽车沿该线路行驶的最大速度设为 ，则有：

代入数据解得：

由

则对应的圆心角为：

线路的长度为：

解得：

所以最短时间为：。

10.  【答案】

(1)  

(2)   （或 ）

(3)   （或 ）

【解析】

(1)  设面粉的质量为 ，其在与传送带产生相对滑动的过程中所受的摩擦力为：，

故其匀加速运动的加速度为：。

若传送带的速度为：，则面粉匀加速运动的时间为：，

在 时间内面粉的位移为：，

其后以 的速度做匀速运动，位移为：，

解得：，

故这袋面粉运动的总时间为：。

(2)  要想时间最短，面粉袋应一直向 端做加速运动，由

可得：，

此时传送带的运转速度最小为：，

由 可得：转速的最小值 （或 ）。

(3)  传送带的速度越大，“痕迹”越长。当面粉的痕迹布满整条传送带时，痕迹达到最长。

即痕迹长 ，

在面粉袋由 端运动到 端的时间内，传送带运转的距离

 ，

又由（2）已知 ，故而有：，

则：（或 ）。

五、选择题

11.  【答案】B

【解析】由壁虎从 到 做匀加速直线运动，可知壁虎所受合力水平向左，在竖直平面内壁虎受重力、摩擦力，由平行四边形定则可知，摩擦力方向斜向左上方，B符合题意。

12.  【答案】C

【解析】由于题图的图象是速度与时间图象，其斜率是加速度的大小，“笛音雷”在 时刻斜率最大，故加速度也最大，不是最小，选项A错误； 时刻在图线的最上端，其斜率为 ，即此时加速度为 ，以后是加速度的方向发生了改变，而速度方向没变，因为都在时间轴的上方，速度都是正值，选项B错误；“笛音雷”在 时刻到 时刻是向下的直线，其斜率为 ，说明这是一段匀减速上升的直线运动，故说明此时彻底熄火了，选项C正确，D错误。

六、解答题

13.  【答案】

(1)   ；

(2)  

(3)  摩擦力对木块做功

摩擦力对长木板做功

 。

【解析】

(1)  木板与木块间摩擦力

木块加速度

木板加速度 。

(2)  木块对地位移

木块对地位移

木板长 。

14.  【答案】

(1)  

(2)  

【解析】

(1)  设力 作用时物体加速度为 ，对物体进行受力分析，由牛顿第二定律可知

 。

撤去力后，由牛顿第二定律有

 ，

根据图象可知：，，

代入解得 ，。

(2)  设撤去力后物体运动到最高点所需时间为 ，，解得 。

则物体沿着斜面下滑的时间为

设下滑加速度为 ，由牛顿第二定律 ，

解得 ，则 时速度 。

七、选择题

15.  【答案】B

【解析】①当升降机加速上升时，游客受到重力和支持力，加速度向上，根据牛顿第二定律，有 故 ，故①错误；②当升降机减速下降时，游客受到重力和支持力，加速度向上，根据牛顿第二定律，有 ，故 ，故②正确；③当升降机减速上升时，游客受到重力和支持力，加速度向下，根据牛顿第二定律，有 ，故 ，故③正确；④当升降机加速下降时，游客受到重力和支持力，加速度向下，根据牛顿第二定律，有 ，故 ，故④错误；所以选项B正确，ACD错误。