专题03 牛顿定律-2021年高考高三下学期5月模拟物理试题汇编

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2021年高考高三下学期5月模拟物理试题汇编专题03 牛顿定律定律1、（2021·河南省郑州市高三下学期二模）如图（a）所示，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。时，木板开始受到水平外力的作用，在时撤去外力。细绳对物块的拉力随时间变化的关系如图（b）所示，木板的速度与时间的关系如图（c）所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取。由题中所给数据可以得出（　　）A. 内，物块与木板之间的滑动摩擦力为B. 内，力的大小保持不变C. 内，力大小为D. 物块的质量为【答案】AC【解析】A．根据图（b）可知内木块与木板之间相对滑动，滑动摩擦力为f=0.2N，故A正确；B．结合两图像可判断出0-2s物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力F等于f，故F在此过程中是变力，即B错误；D．在4s后撤去外力，此时木板在水平方向上只受到滑动摩擦力的作用，此时木板的加速度大小为根据牛顿第二定律可得f=ma2解得木板的质量m=1kg但是无法解得物块的质量，故D错误；C．2s～4s内，木板的加速度 根据牛顿第二定律可得F-f=ma1解得F=04N故C正确；故选AC。2、（2021·河南省郑州市高三下学期二模）有一种精神叫“女排精神”，中国女排能始终屹立在世界之颠，与她们科学而又刻苦的训练是分不开的。当女排运动员进行原地起跳拦网训练时，某质量为60kg的运动员原地静止站立（不起跳）双手拦网高度为2.10m，在训练中，该运动员先下蹲使重心下降0.5m，然后起跳（从开始上升到脚刚离地的过程），最后脚离地上升到最高点时双手拦网高度为2.90m。若运动员起跳过程视为匀加速直线运动，忽略空气阻力影响，取g＝10m/s2，则（　　）A. 运动员起跳过程属于失重状态B. 起跳过程中加速度大小为16m/s2C. 从开始起跳到离地上升到最高点需要0.4sD. 起跳过程中运动员对地面的压力为960N【答案】B【解析】A．运动员起跳过程先向上加速后减速，则先超重后失重，选项A错误；B．离地速度 起跳过程中加速度大小为选项B正确；C．从开始起跳到离地上升到最高点需要选项C错误；D．起跳过程中根据牛顿第二定律运动员对地面的压力为根据牛顿第三定律可知，起跳过程中运动员对地面的压力为1560N，选项D错误。故选B。3、（2021·湖南省衡阳市高三下学期二模） 如图所示，2021个完全相同的小球通过完全相同的轻质弹簧（在弹性限度内）相连，在水平拉力F的作用下，一起沿水平面向右运动，设1和2之间弹簧的弹力为，2和3间弹簧的弹力为，……，2020和2021间弹簧的弹力为，则下列结论正确的是（　　）A. 若水平面光滑，从左到右每根弹簧长度之比为1：2：3：…：2020B. 若水平面光滑，C. 若水平面粗糙，的大小无法确定D. 若水平面粗糙，撤去F的瞬间，第2020号小球的加速度突然反向【答案】B【解析】B．以整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得F=2021ma解得以后面的第1、2、3…2020个小球为研究对象，根据牛顿第二定律可得可知… 则F1-2：F2-3：……F2020-2021=1：2：3：……2020故B正确；
A．由胡克定律知F=kx，结合A的分析可知从左到右每根弹簧伸长量之比为x1-2：x2-3：……x2020-2021=1：2：3：……2020但弹簧的长度之比不满足1：2：3：…：2020，故A错误；C．若水平面粗糙，设每个小球受的滑动摩擦力为f，则以整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得F-2021f=2021ma′解得以后面的第1、2、3…2020个小球为研究对象，根据牛顿第二定律可得可知… 则F′1-2：F′2-3：……F′2020-2021=1：2：3：……2020故C错误；
D．若水平面粗糙，撤去F的瞬间，第2020号小球所受的两边弹簧的弹力以及摩擦力都不变，则加速度不变，选项D错误。故选B。4、（2021·山东省烟台市高三下学期适应性练习）如图所示，由四条细杆构成的平行四边形轨道abcd的ab边与水平方向夹角为，ad边与水平方向的夹角为，其中b、d两点处于同一竖直线MN上。将两个光滑小圆环P、Q（图中未画出）从a点同时由静止释放，分别沿路径abc和adc下滑，若小圆环在拐点处无机械能损失，则下列说法中正确的是（　　）A. 小圆环P先到达竖直线MNB. 小圆环P、Q同时到达竖直线MNC. 小圆环Q先到达c点D. 小圆环P、Q同时到达c点【答案】BC【解析】AB．设倾斜轨道与水平面的夹角为θ，倾斜轨道长度为L，轨道水平投影长度为x，则小球在轨道上运动，根据牛顿第二定律有运动的位移为根据运动学公式有联立上式解得比较可知，P环从a到b， Q环从a到d，所用的时间相同，同时到达MN虚线，故A错误，B正确；CD．下滑过程中，机械能守恒，P环始终在Q环的上方，且到达c点之前，可得P环的速度始终小于Q环的速度，由于从a到c两种路径的距离相同，所以Q环所用的时间更短，先到达c点，故C正确，D错误。故选BC。5、（2021·安徽省芜湖市高三下学期5月质检）如图，在倾角为的光滑斜面上有一物体A，通过不可伸长的轻绳与物体B相连，滑轮与A之间的绳子与斜面平行。如果物体B的质量是物体A的质量的2倍，即。不计滑轮质量和一切摩擦，重力加速度为，初始时用外力使A保持静止，去掉外力后，物体A和B的加速度的大小等于（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】对整体受力分析有解得故选C。6、（2021·安徽省八校高三下学期5月模拟）某同学为了更好地了解超重、失重现象，将某物体（下面放有压力传感器）放入竖直电梯内，并测得某段时间内物体对传感器的压力F随时间t变化的图像，如图所示。已知该电梯在t=0时刻从4楼由静止启动，分别经历了匀加速直线运动、匀速直线运动、匀减速直线运动恰好在第9s末到达2楼（每层楼间距相同），取重力加速度大小g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）
 A. 物体的质量为10kgB. 物体的质量为5kgC. 每层楼高4.2mD. 每层楼高3.6m【答案】BC【解析】AB．物体做匀速直线运动，处于平衡状态，则有物体的质量为故B正确，A错误；CD．前物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可求得加速度为代入数值可得 物体匀加速阶段末时的速度为位移为物体以的速度做匀速直线运动，其位移为物体向下做匀减速直线运动，其位移为每层楼高故C正确，D错误。故选BC。7、（2021·福建省龙岩市高三下学期5月三模）如图所示，光滑的小滑环套在固定的半圆环上，用不可伸长、质量不计的细绳一端拴住小滑环，另一端绕过定滑轮后与智能电动机（输出功率与转速自动可调）相连。小滑环在电动机的拉动下，以恒定速率从圆环的A点运动至B点。在此过程中，下列说法正确的是（　　）A. 小滑环一直处于超重状态 B. 小滑环受到的拉力一直减小C. 电动机转速先增大后减小 D. 电动机的输出功率一直减小【答案】BCD【解析】A．小滑环做匀速圆周运动，有沿着半径指向圆心的加速度，所以有竖直向下分量的加速度，所有小滑环一直处于失重状态，故A错误；B．小滑环恒定速率从圆环的A点运动至B点过程，因为做匀速圆周运动，设重力与ON方向的夹角为，绳子与OM之间的夹角为，因此有在三角形OPM中由正弦定理可得其中l为绳子长度，因此则有由于不变，变小，所以小滑环受到的拉力一直减小，故B正确；
 C．设细绳与圆环切线方向的夹角为，小滑环恒定速率从圆环的A点运动至B点过程中，夹角先减小后增大，根据连接体速度关系可得细绳运动的速度为根据题意则有所以电动机的转速先增大后减小，故C正确；D．由于绳子的速度不变，动能不变，则电动机的功率和重力的功率大小相等，而滑环竖直方向的速度一直减小，重力的功率一直减小，因此电动机的功率一直减小。故选BCD8、（2021·安徽省马鞍山市高三下学期5月三模）质量为m=5kg的小物块静止于水平地面上的A点，用F=35N的水平拉力作用4s后撤去，物块继续滑动3s后停在B点。重力加速度g取10m/s2，求：（1）物块与地面间的动摩擦因数；（2）A、B两点间距离。【答案】（1）；（2）42m【解析】(1)有拉力作用过程，由牛顿第二定律可得撤去拉力后由牛顿第二定律可得可把减速过程看成初速度为零的匀加速运动，则两个阶段末速度相等，可得解得(2)由(1)的分析可得，有拉力作用过程的位移为撤去拉力后的位移为A、B两点间距离为联立解得9、（2021·北京市海淀区高三下学期5月期末反馈）如图所示，运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，冰壶投出后，可以用毛刷在其滑行前方来回摩擦冰面，减小冰壶与冰面间的动摩擦因数以调节冰壶的运动。将冰壶的运动简化为直线运动且不考虑冰壶的转动。已知未摩擦冰面时，冰壶与冰面间的动摩擦因数为0.02。重力加速度g取10m/s2。（1）求冰壶投出后在冰面上滑行时加速度大小；（2）运动员以3.6m/s的水平速度将冰壶投出，求冰壶能在冰面上滑行的时间；（3）若运动员仍以3.6m/s的水平速度将冰壶投出，滑行一段距离后，其队友在冰壶滑行前方摩擦冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数变为原来的90%。已知冰壶运动过程中，滑过被毛刷摩擦过的冰面长度为6m。这6m若是连续或间断的，冰壶多滑行的距离Δs是否会发生变化？请说明你的观点。【答案】（1）0.2m/s2；（2）18s；（3）不会，理由见解析【解析】（1）冰壶投出后冰面上滑行时，根据牛顿第二定律解得（2）根据速度公式解得（3）依据全程动能定理，不管这6m是连续还是间断的，滑动摩擦力对冰壶做的负功是一样多的，因此冰壶多滑行的距离Δs是不会发生变化的。10、（2021·北京市海淀区高三下学期5月期末反馈）如图甲所示，运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，冰壶投出后，可以用毛刷在其滑行前方来回摩擦冰面，减小冰壶与冰面间的动摩擦因数以调节冰壶的运动。将冰壶的运动简化为直线运动且不考虑冰壶的转动。已知未摩擦冰面时，冰壶与冰面间的动摩擦因数为0.02。重力加速度g取10m/s2。（1）若运动员以3.6m/s的水平速度将冰壶投出，滑行一段距离后，其队友在冰壶滑行前方摩擦冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数变为原来的90%。已知冰壶运动过程中，滑过被毛刷摩擦过的冰面长度为6m，在图乙中画出冰壶运动的v-t图像。（2）设未摩擦冰面时，冰壶与冰面的动摩擦因数为μ，摩擦后二者之间的动摩擦因数变为kμ，其中0＜k＜1，若运动员仍以某一水平速度将冰壶投出，设运动过程中，冰壶滑过被毛刷摩擦过的冰面长度为L，请证明：与不摩擦冰面相比，冰壶运动可以多滑行的距离s=(1－k)L。若L是冰壶运动中累计的滑过被毛刷摩擦过的冰面长度，上述结论还成立吗？尝试进行说明与论证。【答案】（1）见解析；（2）见解析【解析】（1）未摩擦冰面时，冰壶减速的加速度大小为摩擦冰面时，冰壶减速的加速度大小为根据公式解得冰壶进入被毛刷摩擦过的冰面的速度为总的运动时间为从而画出冰壶运动的速度时间图像如下图（2）未摩擦冰面时，运动的距离为摩擦冰面时，根据动能定理解得摩擦冰面时，运动的距离为所以与不摩擦冰面相比，冰壶运动可以多滑行的距离依据动能定理，不管这L是连续还是间断的，滑动摩擦力对冰壶做的负功是一样多的，因此冰壶多滑行的距离Δs是不会发生变化的。11、（2021·北京市海淀区高三下学期5月期末）如图甲所示，运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，冰壶投出后，可以用毛刷在其滑行前方来回摩擦冰面，减小冰壶与冰面间的动摩擦因数以调节冰壶的运动。将冰壶的运动简化为直线运动且不考虑冰壶的转动。已知未摩擦冰面时，冰壶与冰面间的动摩擦因数为0.02。重力加速度g取10m/s2。（1）在图乙中，画出冰壶投出后在冰面上滑行时的受力示意图；（2）运动员以3.6m/s的水平速度将冰壶投出，求冰壶能在冰面上滑行的最大距离s；（3）若运动员仍以3.6m/s的水平速度将冰壶投出，滑行一段距离后，其队友在冰壶滑行前方摩擦冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数变为原来的90%。已知冰壶运动过程中，滑过被毛刷摩擦过的冰面长度为6m，求与不摩擦冰面相比，冰壶多滑行的距离Δs。【答案】（1）；（2）s=32.4m；（3）0.6m【解析】）（1）冰壶受力如答图1所示（2）根据牛顿第二定律有－μmg=ma根据运动学公式有0－v2=2as联立解得s=32.4m（3）设冰壶滑过的未摩擦的冰面长度为s，摩擦过的冰面长度为s0，根据动能定理有－μmgs－0.9μmgs0=0－解得s=27m因此 Δs= s+ s0－s=0.6m