（2）牛顿运动定律__2021年高考物理真题模拟试题专题汇编（有解析）

（2）牛顿运动定律——2021年高考物理真题模拟试题专题汇编
1.
【2021年全国乙卷，21】水平地面上有一质量为的长木板，木板的左端上有一质量为的物块，如图（a）所示。用水平向右的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图（b）所示，其中分别为时刻F的大小。木板的加速度随时间t的变化关系如图（c）所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为，物块与木板间的动摩擦因数为，假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g，则(
)
A.
B.
С.
D.在时间段物块与木板加速度相等
2.
【2021年全国甲卷，20】一质量为m的物体自倾角为α的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体开始滑动时的动能为，向上滑动一段距离后速度减小为零，此后物体向下滑动，到达斜面底端时动能为。已知，重力加速度大小为g。则(
)
A.物体向上滑动的距离为
B.物体向下滑动时的加速度大小为
C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5
D.物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长
3.
【2021年山东卷，11】如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处，现将质量为m的物资以相对地面的速度水平投出，落地时物资与热气球的距离为D.已知投出物资后热气球的总质量为M，所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力，以下判断正确的是(
)
A.投出物资后热气球做匀加速直线运动
B.投出物资后热气球所受合力大小为
C.
D.
4.
【2021年山东卷，12】如图所示，电阻不计的光滑U形金属导轨固定在绝缘斜面上.区域Ⅰ、Ⅱ中磁场方向均垂直斜面向上，Ⅰ区中磁感应强度随时间均匀增加，Ⅱ区中为匀强磁场.阻值恒定的金属棒从无磁场区域中a处由静止释放，进入Ⅱ区后，经b下行至c处反向上行.运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好.在第一次下行和上行的过程中，以下叙述正确的是(
)
A.金属棒下行过b时的速度大于上行过b时的速度
B.金属棒下行过b时的加速度大于上行过b时的加速度
C.金属棒不能回到无磁场区
D.金属棒能回到无磁场区，但不能回到a处
5.
【2021年湖南卷，3】“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为P，若动车组所受的阻力与其速率成正比（，k为常量），动车组能达到的最大速度为。下列说法正确的是(
)
A.动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变
B.若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动
C.若四节动力车厢输出的总功率为，则动车组匀速行驶的速度为
D.若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间t达到最大速度，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为
6.
【2021年浙江卷，4】2021年5月15日，“天问一号”着陆器在成功着陆火星表面的过程中，经大气层290
s的减速，速度从减为；打开降落伞后，经过90
s速度进一步减为；与降落伞分离，打开发动机减速后处于悬停状态；经过对着陆点的探测后平稳着陆。若打开降落伞至分离前的运动可视为竖直向下运动，则着陆器(
)
A.打开降落伞前，只受到气体阻力的作用
B.打开降落伞至分离前，受到的合力方向竖直向上
C.打开降落伞至分离前，只受到浮力和气体阻力的作用
D.悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力
7.【2021年江西省吉安市质检，3】如图所示，静止在水平桌面上的直角三角形大木块，其底角，质量为M。质量同为m的甲、乙小木块均可视为质点，分别置于大木块上离桌面不同高度处。若甲、乙与斜面间无摩擦力，两个小木块同时由静止下滑，同时到达水平桌面的过程中大木块始终保持静止，重力加速度为g，则小木块下滑过程中(
)
A.甲的加速度大小大于乙的加速度大小
B.甲、乙小木块到达桌面时的速率相等
C.大木块对桌面的摩擦力为0
D.大木块对桌面的压力小于为
8.
【2021年江西省吉安市质检，4】建筑工地上有一种小型打夯机，其结构原理如图所示，一个质量为M的支架（含电动机）上有一根长为L的轻杆，一端固定一个质量为m的铁块（视为质点），另一端固定在电动机的转轴上。电动机带动铁块在竖直平面内做匀速圆周运动，当转动的角速度达到一定数值时，支架抬起然后砸向地面，从而起到夯实地基的作用。若重力加速度为g，空气阻力不计，则(
)
A.铁块做圆周运动的速度始终不变
B.铁块转动到最低点时处于失重状态
C.若使支架离开地面，则电动机的角速度
D.若使支架离开地面，则电动机的角速度
9.【2021年五省百校联考，7】如图所示，光滑水平面上有一质量的斜面体，斜面倾角，斜面上放有一质量的橡皮材质小物体。用力F水平向左拉斜面体，欲使小物体与斜面之间不发生相对滑动，已知橡皮材质小物体与斜面之间的动摩擦因数大于1，，且最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，已知，，重力加速度g取，则F的最大值为（
）
A．
B．
C．
D．
10.【2021年湖南宁乡市联考，5】某同学将新购买的电子台秤置于竖直运动的升降电梯地板上，台秤上放置一砝码，电梯静止时，台秤的示数为100.0g。在乘坐电梯的一段时间内，该同学用手机依次拍摄的三张照片如图所示，台秤的读数分别为122.7g、100.0g、87.9g，已知第一张和第三张照片的示数分别为该过程中的最大和最小示数。在该段时间内，下列判断一定正确的是(
)
A.拍第一张照片时电梯正向上加速运动
B.拍第一张照片时该同学的重力比静止时大
C.拍第二张照片时电梯的运行速度最大
D.拍第三张照片时，砝码及该同学均处于失重状态
11.
【2021年湖南宁乡市联考，6】如图所示，质量均为m的滑块置于水平地面上，中间用劲度系数分别为的轻弹簧连接，在施加在滑块C上的水平恒力F作用下，一起无相对运动地向右加速运动。已知滑块与地面间的动摩擦因数均为，重力加速度为g。在滑块运动过程中，下列说法正确的是(
)
A.滑块A比滑块C受到的合力小
B.两弹簧的弹力之比
C.两弹簧的伸长量之比
D.若弹簧a突然断裂，在断裂瞬间，滑块A比滑块B的加速度小
12.
【2021年河南省名校联考，6】很多探险者采用乘坐热气球的方式完成探险任务。某探险小组返回到目的地上空后，乘坐的热气球正在以速度v匀速下降，设热气球、探险小组成员和压舱物的总质量为M，为使探险者能够安全回到地面（到地面时速度为0），当热气球在距地面高度为h处时，将压舱物抛掉一些，则抛出的压舱物的质量为（已知重力加速度为g，假设热气球的浮力不变）(
)
A.
B.
C.
D.
13.
【2021年上海市普陀区一模，3】大喇叭滑梯是游客非常喜爱的大型水上游乐设施，一次最多可坐4人的浮圈，从高为的平台由静止开始沿滑梯滑行，到达底部时水平冲入半径为开口向上的碗状盆体中，做半径逐渐减小的圆周运动．重力加速度为.下列说法正确的是(
)
A.人和浮圈沿滑梯下滑过程中处于超重状态
B.人和浮圈刚进入盆体时的速度大小一定是
C.人和浮圈进入盆体后所受的摩擦力指向其运动轨迹的内侧
D.人和浮圈进入盆体后，其所受支持力与重力的合力大于所需的向心力
14.
【2021年广东省高州市模拟，6】如图所示，粗细均匀的L形光滑杆固定在竖直面内，小球套在杆的竖直部分，用绕过定滑轮的细线拉小球，使小球向上运动过程中，球对杆的作用力恒定，作用在细线上的拉力为F，则小球由静止从图示位置向上运动过程中(
)
A.小球一直做加速运动
B.小球先做加速运动后做减速运动
C.F不断增大
D.F保持不变
15.
【2021年河北省联考，3】如图所示，商场常见的智能化自动扶梯，无人乘行时，扶梯运行得很慢；当一顾客站上扶梯的水平踏板下楼时，扶梯先匀加速一段时间，后匀速运动。下列说法中正确的是(
)
A.顾客始终受到两个力的作用
B.扶梯对人的支持力始终小于人的重力
C.加速阶段，人对扶梯踏板的摩擦力方向水平向右
D.加速阶段，扶梯对顾客作用力的方向沿电梯斜向左下
答案以及解析
1.答案：BCD
解析：本题考查牛顿第二定律的应用及对部分和整体的受力分析。由木板的加速度与时间的关系图像可知，在时间内木板处于静止状态，此时物块也处于静止状态，物块和木板之间的摩擦力为静摩擦力，在时刻木板开始运动，时间内，木板和物块一起做加速直线运动，时刻，物块与木板开始发生相对滑动，D项正确；时刻，对物块和木板整体有，A项错误；在时刻，对物块有，对木板有，解得，B项正确；由，可得，C项正确。
2.答案：BC
解析：本题考查动能定理的应用。设滑动距离为s，上滑过程由动能定理，物体下滑过程由，联立可得，A项错误；由以上各式可得，又因为，下滑过程中有，由题意可知，联立可得，B、C项正确；上下滑动过程位移大小相等，上滑加速度大、下滑加速度小，根据，故上滑时间短，D项错误。
3.答案：BC
解析：
4.答案：ABD
解析：
5.答案：C
解析：本题考查动车以恒定加速度和恒定功率启动的问题。动车组在匀加速过程中，受到牵引力和阻力作用，因为阻力与速率成正比，由牛顿第二定律可知，，阻力是变力，加速度恒定，所以牵引力是变力，A项错误；若动车组以恒定的功率启动，由牛顿第二定律可知，，牵引力变小，阻力变大，动车组做加速度减小的加速运动，B项错误；动车组速度达最大值时，牵引力恰等于阻力，开始做匀速运动，由于每节车厢的额定功率为P，根据，可知，输出总功率为时，动车组匀速行驶的速度，C项正确；若动车组以额定功率启动，经过时间t达到最大速度，根据动能定理有，所以动车组克服阻力做功为，D项错误。
6.答案：B
解析：本题考查物体的受力分析、牛顿第二定律。打开降落伞前，在大气层中做减速运动，则着陆器受大气的阻力作用及火星的引力作用，A项错误；打开降落伞至分离前做减速运动，其加速度方向与运动方向相反，加速度方向向上，则合力方向竖直向上，B项正确；打开降落伞至分离前，受到浮力和气体的阻力及火星的吸引力作用，C项错误；悬停状态中，发动机喷火的反作用力是气体对发动机的作用力，由于还受到火星的吸引力，则与气体的阻力不是平衡力，D项错误。
7.答案：C
解析：甲的加速度，乙的加速度，因，所以，选项A错误；甲、乙沿斜面均做匀加速直线运动，有，即，选项B错误；大木块静止，假设桌面对其摩擦力为f，则竖直方向上有：，水平方向有：，由题意互余，即，得，即压力，选项C正确，D错误。
8.答案：D
解析：铁块做匀速圆周运动时，速度大小不变，方向沿圆的切线，因此不断变化，选项A错误；铁块转动到最低点时，有竖直向上的加速度，故杆对铁块的拉力大于其所受的重力，铁块处于超重状态，选项B错误；铁块转动到最高点时对支架有向上的拉力使其离开地面，支架刚离开地面时，对铁块的拉力，其转动到最高点时，由牛顿第二定律可得，解得，选项D正确。
9.答案：B
解析：当F取最大值时，小物体受到摩擦力为最大静摩擦力，故有，，，联立得；由整体法可知，解得，故B正确。
10.答案：D
解析：从照片示数分析可知，砝码分别处于超重、平衡和失重状态，无法判定电梯的运动方向，可能向上先加速后匀速再减速，也可能向下先减速后静止再加速或者先减速后匀速再加速，故拍第一张照片时电梯可能向上加速也可能向下减速，故A错；无论处于超重还是失重状态，物体的重力都不会变化，故B错；拍第二张照片时电梯可能静止，故C错；拍第三张照片时，砝码处于失重状态，故该同学也处于失重状态，故D项正确。
11.答案：D
解析：因三者无相对运动，故加速度一定相同，由牛顿第二定律可知，的合力相同，故A错；由牛顿第二定律，对整体：，对A:，对:，联立解得：，故两弹簧的弹力之比，故B错；由胡克定律可知，故，故C错；在弹簧a突然断裂的瞬间，由牛顿第二定律可知，，由知，，故，故，故D项正确。
12.答案：A
解析：热气球要能安全到达地面，则热气球从距地面h开始做匀减速直线运动，到达地面时速度恰好减为零，设这一过程的加速度为a，由运动学公式有.分析热气球匀速运动时的受力知，设抛下的压舱物的质量为m，压舱物抛出后，热气球的浮力不变，重力减小了，则合外力向上，大小为，由牛顿第二定律有。联立上边含有加速度的两式，解得，故选项A正确。
13.答案：D
解析：A.人和浮圈沿滑梯下滑的过程是加速过程，有竖直向下的加速度，处于失重状态，故A错误；
B.人和浮圈下滑的过程中有重力和摩擦力做功，根据动能定理可得，所以，故B错误；
C.人和浮圈进入盆体后所受的摩擦力为滑动摩擦力，与运动方向相反，故C错误；
D.人和浮圈进入盆体后做半径逐渐减小的圆周运动，为向心运动，其所受支持力与重力的合力大于所需的向心力，故D正确。故选：D。
14.答案：B
解析：小球由静止向上运动的过程中，设连接小球的细线与竖直方向的夹角为，则水平方向：，由于N一定，变大，因此F变小，C、D项错误；竖直方向：，开始由静止向上做加速运动，当时，速度达到最大，此后，小球继续向上运动，不断减小，因此此后小球向上做减速运动，A项错误，B项正确。
15.答案：C
解析：加速时，人受3个力的作用，处于失重状态，支持力小于重力，匀速时，支持力等于重力；AB错；加速时，扶梯对人的摩擦力方向向左，人对扶梯的摩擦力方向向右，C对；加速阶段，扶梯对顾客作用力的方向斜向左上，D错。