2021年高考物理试题专题7 牛顿定律及其应用（B）

这是一份2021年高考物理试题专题7 牛顿定律及其应用（B），共11页。试卷主要包含了选择题，多选题，双选题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
2021年高考物理精品试题专题7 牛顿定律及其应用（B）一、选择题某运动员（可看作质点）参加跳台跳水比赛， 时其向上起跳离开跳台，其竖直方向速度与时间关系图象如图所示，若 、 、 、 已知，不计空气阻力，则下列说法错误的是     A．可以求出水池的深度 B．可以求出平台距离水面的高度 C． 时间内，运动员处于失重状态 D． 时间内，运动员处于超重状态 传送带被广泛地应用于机场和火车站，如图所示为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带始终保持恒定的速率 运行，将行李无初速度地放在左端点 处。传送带的水平部分 、 间的距离为 ，则     A．行李在传动带上一定匀加速至 端 B．行李在传送带上可能受到向右的静摩擦力 C．行李在传送带上可能有一段时间不受摩擦力 D．行李在传送带上的时间可能小于  一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮，绳的一端系一质量 的重物，重物静止于地面上，有一质量 的猴子，从绳的另一端沿绳上爬。如图所示，不计滑轮摩擦，在重物不离开地面条件下，猴子向上爬的最大加速度为：（取 ）     A．  B．  C．  D．  如图所示“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是     A．摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变 B．在最高点，乘客处于失重状态 C．摩天轮转动一周的过程中，乘客的向心加速度不变 D．摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变 二、多选题某实验小组利用 系统观察超重和失重现象。他们在学校电梯内做实验，在电梯天花板上固定一个力传感器，测量挂钩向下，并在钩上悬挂一个重为 的钩码，在电梯运动过程中，计算机显示屏上显示出如图所示图线，根据图线分析可得出的正确说法是     A．该图线显示了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况 B．从时刻 到 ，钩码处于失重状态，从时刻 到 ，钩码处于超重状态 C．电梯可能开始在 楼，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在 楼 D．电梯可能开始在 楼，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在 楼 如图 所示，物块 与木块 叠放在粗糙水平面上， 的质量为 ， 的质量为 ，且 足够长， 与 、 与地面间的动摩擦因数均为 。现对木板 施加一水平变力 ， 随 变化的关系如图 所示， 与 、 与地面间的最大静摩擦力均等于滑动摩擦力。下列说法正确的是     A．在 时间内， 、 间的摩擦力为零 B．在 时刻， 、 间的摩擦力大小为  C．在 时刻以后， 、 间的摩擦力大小为  D．在 时间内， 相对于 向左运动 三、双选题第二届进博会于 年 月在上海举办，会上展出了一种乒乓球陪练机器人，该机器人能够根据发球人的身体动作和来球信息，及时调整球拍将球击回。若机器人将乒乓球以原速率斜向上击回，球在空中运动一段时间后落到对方的台面上，忽略空气阻力和乒乓球的旋转。下列说法正确的是     A．在上升过程中，乒乓球处于失重状态 B．在下落过程中，乒乓球处于超重状态 C．击球过程合外力对乒乓球的冲量为零 D．击球过程合外力对乒乓球做功为零 四、填空题如图所示，在光滑水平面上叠放着 、 两物体， 的质量 , 的质量 。现对 施加逐渐增大的水平向右拉力 ，当 超过 后， 、 发生相对滑动。已知重力加速度 ，最大静摩擦力就等于滑动摩擦力，则 、 间的动摩擦因数     ；当拉力增大到 时， 的加速度为      。 五、解答题一个平板小车置于光滑水平面上，其右端恰好和一个 光滑圆弧轨道 的底端等高对接，如图所示。已知小车质量 ，长 ，圆弧轨道半径 。现将一质量 的小滑块，由轨道顶端 点无初速释放，滑块滑到 端后冲上小车。滑块与小车上表面间的动摩擦因数 （取 ）。试求：(1)  滑块到达 端时，轨道对它支持力的大小；(2)  小车运动 时，车右端距轨道 端的距离；(3)  滑块与车面间由于摩擦而产生的内能。 如图 ，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物，运用传感器（未在图中画出）测得此过程中不同时刻对轻绳的拉力 与被提升重物的速度 ，并描绘出 图象。假设某次实验所得的图象如图 所示，其中线段 与 轴平行，它反映了被提升重物在第一个时间段内 和 的关系；线段 的延长线过原点（ 点为实线与虚线的分界点），它反映了被提升重物在第二个时间段内 和 的关系；第三个时间段内拉力 和速度 均为 点所对应的大小保持不变，因此图象上没有反映。实验中还测得重物由静止开始经过 ，速度增加到 ，此后物体做匀速运动。取重力加速度 ，绳重及一切摩擦和阻力均可忽略不计。(1)  在提升重物的过程中，除了重物的质量和所受重力保持不变以外，在第一时间段内和第二时间段内还各有一些物理量的值保持不变。请分别指出第一时间段内和第二时间内所有其他保持不变的物理量，并求出它们的大小；(2)  求被提升重物在第一时间段内和第二时间段内通过的总路程。 六、选择题生活中常见的手机支架，其表面采用了纳米微级材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上。如图是一款放置在高铁水平桌面上的手机支架，支架能够吸附手机，小明有一次搭乘高铁时将手机放在该支架上看电影，若手机受到的重力为 ，手机所在平面与水平面间的夹角为 ，则下列说法正确的是     A．当高铁未启动时，支架对手机的作用力大小等于  B．当高铁未启动时，支架受到桌面的摩擦力不为零 C．高铁匀速行驶时，手机可能受到 个力作用 D．高铁减速行驶时，手机可能受到 个力作用 蹦极是一项富有挑战性的运动，运动员将弹性绳的一端系在身上，另一端固定在高处，然后运动员从高处跳下，如图所示。图中 点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置， 点是运动员所到达的最低点。在运动员从 点到 点的运动过程中，忽略空气阻力，下列说法正确的是     A．运动员的速度一直增大 B．运动员的加速度始终减小 C．运动员始终处于失重状态 D．运动员克服弹力做的功大于重力对运动员做的功 七、双选题如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面。若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中     A．桌布对鱼缸摩擦力的方向向左 B．鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等 C．若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力将增大 D．若猫减小拉力，鱼缸有可能滑出桌面 八、解答题如图所示，足够长的传送带与水平面的夹角 ，传送带顺时针匀速转动的速度大小 ，物块 的质量 ，与传送带间的动摩擦因数 ；物块 的质量 ，与传送带间的动摩擦因数 。将两物块由静止开始同时在传送带上释放，经过一段时间两物块发生碰撞，并且粘在一起，开始释放时两物块间的距离 。已知重力加速度 ， 、 始终未脱离传送带，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：(1)  两物块刚释放后各自加速度的大小；(2)  两物块释放后经多长时间发生碰撞；(3)  两物块碰撞后 内在传送带上划过的痕迹长度。 九、选择题如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率 向右运行。初速度大小为 的小物块从与传送带等高的光滑水平面上的 处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的 图象（以地面为参考系）如图乙所示。已知 。则     A． 时刻，小物块离 处的距离达到最大 B． 时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大 C． 时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左 D． 时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力的作用
答案一、选择题1.  【答案】A 2.  【答案】C【解析】A、B、C.行李开始在传送带上向右做匀加速直线运动，此时行李受到向右的滑动摩擦力，如果当行李的速度等于传送带速度时，行李的位移小于传送带的长度，然后行李与传送带相对静止做匀速直线运动，行李做匀速直线运动时不受摩擦力，故A、B错误，C正确；D.如果行李从开始一直做速度为 的匀速运动，则时间为 ，但实际上行李从开始做初速度为 的变速运动，最大速度不大于 ，则全程平均速度小于 ，故时间一定大于 ，故D错误。 3.  【答案】C【解析】对猴子分析，由牛顿第二定律列方程：，对重物分析得， 最大为 ，则 ，C项正确。 4.  【答案】B【解析】机械能等于重力势能和动能之和，摩天轮运动过程中，做匀速圆周运动，乘客的速度大小不变，则动能不变，但高度变化，重力势能变化，所以机械能在变化，故A错误；圆周运动过程中，在最高点，由重力和支持力的合力提供向心力，向心力指向下方，即加速度指向下方，处于失重状态，故B正确；摩天轮做匀速圆周运动，乘客的速度大小不变，根据分析知乘客的向心加速度大小不变，方向变化，所以乘客的向心加速度在变化，故C错误；摩天轮转动过程中，乘客的重力大小不变，速度大小不变，但是速度方向时刻在变化，竖直方向的分速度在变化，所以重力的瞬时功率在变化，故D错误。 二、多选题5.  【答案】A；B；C【解析】题图横轴是时间，纵轴是力，所以图线显示了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况，故A正确；从时刻 到 ，物体受到的拉力小于重力，物体处于失重状态，加速度向下；从时刻 到 ，物体受到的拉力大于重力，物块处于超重状态，加速度向上，故B正确；如果电梯开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层，那么应该是拉力先等于重力、再小于重力、然后等于重力、大于重力、最后等于重力，故C正确；如果电梯开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层，那么应该从图象可以得到，拉力先等于重力、再大于重力、然后等于重力、小于重力、最后等于重力，故D错误。 6.  【答案】A；B；C【解析】 间的滑动摩擦力 ， 与地面间的滑动摩擦力 ，故在 时间内，推力小于木板与地面间的滑动摩擦力，故 均静止，此时 无相对滑动，由于 不受水平方向上的推力，故 间摩擦力为零，故A正确；  在木板上产生的最大加速度为 ，当 一起以 加速运动时，则 ，则 ，所以在在 时刻以后， 发生滑动，故 、 间的摩擦力为滑动摩擦力，大小为 ，故C正确；当 小于 时，两物块保持相对静止，当 时，根据 ，可得 ，所以此时 间的摩擦力为 ，故B正确，D错误。 三、双选题7.  【答案】A；D【解析】在上升过程中，乒乓球受到重力的作用，加速度为竖直向下的 ，所以处于失重状态，故A正确；在下降过程中，乒乓球受到重力的作用，加速度为竖直向下的 ，所以处于失重状态，故B错误；击球过程乒乓球以原速率返回，速度方向改变，速度变化量不为零，根据冲量定理，合外力对乒乓球的冲量不为零，故C错误；击球过程乒乓球以原速率返回，动能不变，根据动能定理，合外力对乒乓球做功为零，故D正确，故选AD。 四、填空题8.  【答案】 ； 【解析】由题意可知，当力 时 间可提供足够大摩擦力， 、 相对静止。当 时，对 整体，由牛顿第二定律得： 解得： 对 由牛顿第二定律得： 又 ①②③联立解得： 当拉力增大到 时，对 ，由牛顿第二定律得：，解得：。 五、解答题9.  【答案】(1)   (2)   (3)   【解析】(1)  滑块从 端下滑到 端，由动能定理得：，在 点由牛顿第二定律得：，解得轨道对滑块的支持力：。(2)  滑块滑上小车后，由牛顿第二定律对滑块：，得 ，对小车；，得：，设经时间 后两者达到共同速度，则有：，解得：，由于 ，故 后小车和滑块一起匀速运动，速度 ，因此， 时小车右端距轨道 端的距离为： 。(3)  滑块相对小车滑动的距离为 ，所以产生的内能 。 10.  【答案】(1)  第一时间段，重物所受拉力，；第一时间段，重物加速度，；第二时间段，拉力的功率， (2)   【解析】(1)  由 图象可知，第一时间段内重物所受拉力保持不变，且 ，因第一时间段内重物所受拉力保持不变，所以其加速度也保持不变，设其大小为 ，根据牛顿第二定律有 ，重物速度达到 时，受平衡力，即 ，由此解得重物的质量 ，联立解得 ，在第二段时间内，拉力的功率保持不变 。(2)  设第一段时间为 ，重物在这段时间内的位移为 ，则 ，，设第二段时间为 ，，重物在 这段时间内的位移为 ，根据动能定理有 解得 ，所以被提升重物在第一时间段内和第二时间段内通过的总路程 。 六、选择题11.  【答案】D【解析】高铁未启动时，手机处于静止状态，受重力和支架对手机的作用力，根据平衡条件可知，支架对手机的作用力与重力大小相等、方向相反，A错误；高铁未启动时，以手机和支架整体为研究对象，受重力和桌面的支持力二力平衡，不受桌面平衡力，B错误；高铁匀速行驶时，手机受重力、纳米材料的吸引力、支架的支持力和摩擦力，共 个力作用，C错误；高铁减速行驶时，手机具有与高铁前进方向相反的加速度，可能只受重力、纳米材料的吸引力和支架的支持力共 个力作用，D正确。 12.  【答案】D【解析】在弹性绳从原长达最低点的过程中，开始阶段，运动员的重力大于绳的拉力，运动员做加速运动，加速度随绳子的拉力的增大而减小；后来绳的拉力大于运动员的重力，运动员受到的合力向上，加速度随拉力的增大而增大；即运动员从 点下落到 点的过程中加速度先减小后增加，速度先增加后减小，选项AB错误；运动员有减速的过程，加速度向上是超重，选项C错误；运动员克服弹力做的功等于重力势能的变化量和动能变化量之和，选项D正确。 七、双选题13.  【答案】B；D【解析】将桌布从鱼缸下拉出的过程，鱼缸相对桌布向左运动，因此桌布对它的摩擦力方向向右，A项错误。设动摩擦因数为 ，鱼缸在桌布对它的滑动摩擦力的作用下做初速度为零的匀加速运动，加速度大小为 ，设经过 时间鱼缸滑离桌布，滑离时的速度为 ，则 ；鱼缸滑到桌面上后，做匀减速运动，加速度大小也为 ，因此鱼缸在桌面上运动的时间 ，因此 ，B项正确。若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力仍为滑动摩擦力，大小为 ，保持不变，C项错误。若猫减小拉力，则鱼缸与桌布可能不发生相对滑动，从而滑出桌面，D项正确。 八、解答题14.  【答案】(1)   ； (2)   (3)   【解析】(1)  对 ，，所以 沿斜面向下运动， ，得 。对 ，， 沿斜面向上加速过程 ，得 。(2)   ，得 ，因 ，故经 时两物块还没相碰， ，解得 或 ，舍去 ，经时间 两物块相撞。(3)  两物块碰撞前  速度大小 ，得 ，碰撞过程 ，得 ，碰撞后：，得 ， ，经 两物块相对传送带静止，此过程相对位移大小 ，解得 。 九、选择题15.  【答案】B【解析】 时刻小物块向左运动到速度为零，离 处的距离达到 最大，故A错误；  时刻前小物块相对传送带向左运动，之后相对静止，故B正确；  时间内，小物块受到的摩擦力方向始终向右，故C错误；  时间内小物块不受摩擦力作用，故D错误。