【新高考】 海南2011-2020年高考物理试题分类汇编之专题3 牛顿运动定律（解析卷）

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海南2011-2020年高考物理试题分类汇编解析
第03专题
牛顿运动定律
一、十年真题解析
1.（2020年第12题）
如图，在倾角为θ的光滑斜面上，有两个物块P和Q，质量分别为m1和m2，用与斜面平行的轻质弹簧相连接，在沿斜面向上的恒力F作用下，两物块一起向上做匀加速直线运动，则（
）
A.
两物块一起运动的加速度大小为
B.
弹簧的弹力大小为
C.
若只增大m2，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变大
D.
若只增大θ，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变大
【答案】BC
【解析】A．对整体受力分析，根据牛顿第二定律有
解得，故A错误；
B．对m2受力分析，根据牛顿第二定律有
解得，故B正确；
C．根据，可知若只增大m2，两物块一起向上匀加速运动时，弹力变大，根据胡克定律，可知伸长量变大，故它们的间距变大，故C正确；
D．根据，可知只增大θ，两物块一起向上匀加速运动时，弹力不变，根据胡克定律，可知伸长量不变，故它们的间距不变，故D错误。
故选BC。
2.（2019年第5题）如图，两物块P、Q置于水平地面上，其质量分别为m、2m，两者之间用水平轻绳连接。两物块与地面之间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，现对Q施加一水平向右的拉力F，使两物块做匀加速直线运动，轻绳的张力大小为
A.
B.
C.
D.
【答案】D
3．（2017年第3题）汽车紧急刹车后，停止转动的车轮在水平地面上滑动直至停止，在地面上留下的痕迹称为刹车线。由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度。已知汽车轮胎与地面之间的动摩擦因数为0.80，测得刹车线长25
m。汽车在刹车前的瞬间的速度大小为（重力加速度g取10m/s2）（
）
A．10
m/s
B．20
m/s
C．30
m/s
D．40
m/s
【解析】，导入数据得20
m/s
【答案】B
4．（2017年第9题）如图，水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R，质量分别为m、2m和3m，物块与地面间的动摩擦因数都为μ。用大小为F的水平外力推动物块P，记R和Q之间相互作用力与Q与P之间相互作用力大小之比为k。下列判断正确的是（
）
A．若μ≠0，则k=
B．若μ≠0
，则
C．若μ=0，则
D．若μ=0，则
【解析】若μ≠0
，，，所以
若μ≠0
，，，所以
【答案】BD
5．（2017年第14题）一轻弹簧的一端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部，另一端和质量为m的小物块a相连，如图所示。质量为的小物块b紧靠a静止在斜面上，此时弹簧的压缩量为x0，从t=0时开始，对b施加沿斜面向上的外力，使b始终做匀加速直线运动。经过一段时间后，物块a、b分离；再经过同样长的时间，b距其出发点的距离恰好也为x0。弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为g。求
（1）弹簧的劲度系数；
（2）物块b加速度的大小；
（3）在物块a、b分离前，外力大小随时间变化的关系式。
解:(1)受力分析可得，
由胡克定律F=kx0
得弹簧的劲度系数
（2）设分离时，a、b的位移为x1，时间为t1，则，再过时间t1，位移为x0，则，所以
分离时，因为a、b间無作用力，但加速度相等，则a的加速度为
，所以物块b加速度的大小为
（3）整体法
，其中
把x和k、a值代入解得：
=
6．（2016年第5题）沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度–时间图线如图所示。已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在0~5
s、5~10
s、10~15
s内F的大小分别为F1、F2和F3，则
A．F1B．F2>F3
C．F1>F3
D．F1=F3
【答案】A
【解析】由v–t图象可知，0~5
s内加速度a1=0.2
m/s2，沿斜面向下，根据牛顿第二定律有mgsin
θ–f–F1=ma1，F1=mgsin
θ–f–0.2m；5~10
s内加速度a2=0，根据牛顿第二定律有mgsin
θ–f–F2=ma2，F2=mgsin
θ–f；10~15
s内加速度a3=–0.2
m/s2，沿斜面向上，根据牛顿第二定律有mgsin
θ–f–F3=ma3，F3=mgsin
θ–f+0.2m。故可得：F3>F2>F1，选项A正确。
7．（2015年第8题）如图，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O．整个系统处于静止状态．现将细线剪断．将物块a的加速度的大小记为a1，S1和S2相对于原长的伸长分别记为△l1和△l2，重力加速度大小为g．在剪断的瞬间，（　　）
A．a1=3g
B．a1=0
C．△l1=2△l2
D．△l1=△l2
【考点】牛顿第二定律；胡克定律，牛顿运动定律综合专题．
【解析】对细线剪短前后的a、b、c物体分别受力分析，然后根据牛顿第二定律求解加速度与弹簧的伸长量．
解：A、B、对a、b、c分别受力分析如图，
根据平衡条件，有：
对a：F2=F1+mg
对b：F1=F+mg
对c：F=mg
所以：F1=2mg
弹簧的弹力不能突变，因形变需要过程，绳的弹力可以突变，绳断拉力立即为零．
当绳断后，b与c受力不变，仍然平衡，故a=0；
对a，绳断后合力为F合=F1+mg=3mg=maa，aB=3g方向竖直向下；故A正确，B错误．
C、D、当绳断后，b与c受力不变，则F1=k△l1，；同时：F=k△l2，所以：．联立得△l1=2△l2：故C正确，D错误．
【答案】AC．
8.（2015年第9题）如图，升降机内有一固定斜面，斜面上放一物块．开始时，升降机做匀速运动，物块相对于斜面匀速下滑．当升降机加速上升时，（　　）
A．
物块与斜面间的摩擦力减少
B．
物块与斜面间的正压力增大
C．
物块相对于斜面减速下滑
D．
物块相对于斜面匀速下滑
【考点】牛顿第二定律；物体的弹性和弹力；共点力平衡的条件及其应用．牛顿运动定律综合专题．
【解析】对物体进行受力分析，得出匀速下滑时的受力情况，然后分析升降机加速上升时的情况即可．
解：当升降机匀速运动时，物块相对于斜面匀速下滑，则：f=μmgcosθ=mgsinθ，所以：μ=tanθ；支持力与摩擦力的合力竖直向上，大小等于重力；
当升降机加速上升时，物体受到的支持力一定增大，此时的摩擦力：f′=μ?FN′=FN′?tanθ，所以支持力与摩擦力的方向仍然竖直向上，大小大于重力．则物体将向上做匀加速运动，但是，相对于升降机的斜面，仍然是向下匀速下滑．故BD正确．
【答案】BD
9．（2013年第2题）一质点受多个力的作用，处于静止状态，现使其中一个力的大小逐渐减小到零，再沿原方向逐渐恢复到原来的大小。在此过程中，其它力保持不变，则质点的加速度大小a和速度大小v的变化情况是
A．a和v都始终增大
B．a和v都先增大后减小
C．a先增大后减小，v始终增大
D．a和v都先减小后增大
【答案】C
【解析】质点受到的合外力先从0逐渐增大，然后又逐渐减小为0，合力的方向始终未变，故质点的加速度方向不变，先增大后减小，速度始终增大，本题选C。
10．（2013年第7题）科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法符合历史事实的是
A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变
B．伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去
C．笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向
D．牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
【答案】BCD
【解析】本题考查物理学史实。亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，他的观点是错误的；伽利略通过实验与推理证明了力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，假如没有力作用在运动的物体上，物体将以原来的速度永远运动下去；同时期的笛卡尔也得出了类似的结论；牛顿在伽利略和笛卡尔的基础上，提出了惯性定律，
即认为物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。本题应选BCD。
11.（2012年第1题）根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是
A．物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比
B．物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度
C．物体加速度的大小跟它所受作用力中的任意一个的大小成正比
D．当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比
【答案】D
【解析】由牛顿第二定律可知，物体的加速度跟它的质量成反比，A
错；加速度与合外力具有瞬时对应关系，只要合外力不为
0，物体就具有加速度，B错；加速度与合外力成正比，C
错
D正确
12.（2012年第6题）
如图，表面处处同样粗糙的楔形木块abc固定在水平地面上，ab面和bc面与地面的夹角分别为α和β，且α>β.一初速度为v0的小物块沿斜面ab向上运动，经时间t0后到达顶点b时，速度刚好为零；然后让小物块立即从静止开始沿斜面bc下滑。在小物块从a运动到c的过程中，可能正确描述其速度大小v与时间t的关系的图像是（
）
【答案】C
【解析】物块沿ab
上滑时，加速度大小a
1
=g(sin
cos
)
，方向与速度方向相反，做匀减速运动；沿
bc
下滑时，加速度大小a
2
=g(sin
cos
)
，
方向沿斜面向下，物块做匀加速运动，因此
a1>a
2
，由于摩擦，物块到达
c
点时的速度小于
v0
，C项正确．
二、全国高考最新真题
13.
（2020年山东卷）一质量为m乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　）
A.
0~t1时间内，v增大，FN>mg
B.
t1~t2
时间内，v减小，FNC.
t2~t3
时间内，v增大，FN
D.
t2~t3时间内，v减小，FN
>mg
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于s-t图像斜率表示速度，可知在0~t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则FNB．在t1~t2时间内速度不变，即乘客的匀速下降，则FN=mg，选项B错误；
CD．在t2~t3时间内速度减小，即乘客的减速下降，超重，则FN>mg，选项C错误，D正确；
故选D。
14.
（2020年江苏卷）中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（　　）
A.
F
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有
设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1，则根据牛顿第二定律有
联立解得。
故选C。
15.
（2020年浙江卷如图1所示，有一质量的物件在电机的牵引下从地面竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定位置。当加速运动到总位移的时开始计时，测得电机的牵引力随时间变化的图线如图2所示，末速度减为0时恰好到达指定位置。若不计绳索的质量和空气阻力，求物件：
(1)做匀减速运动的加速度大小和方向；
(2)匀速运动的速度大小；
(3)总位移的大小。
【答案】(1)，竖直向下；(2)1m/s；(3)40m
【解析】
【详解】(1)由图2可知0~26s内物体匀速运动，26s~34s物体减速运动，在减速运动过程根据牛顿第二定律有
根据图2得此时FT=1975N，则有
方向竖直向下。
(2)结合图2根据运动学公式有
(3)根据图像可知匀速上升的位移
匀减速上升的位移
匀加速上升的位移为总位移的，则匀速上升和减速上升的位移为总位移的，则有
所以总位移为
h=40m
θ
Q
P
F
m2
m1
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精品试卷·第
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