2020-2022年高考物理真題分訓(xùn)練 04 牛頓運(yùn)動(dòng)定律（教師版含解析）

專題04牛頓運(yùn)動(dòng)定律

【2022年高考題組】

1、（2022?湖南卷?T9）球形飛行器安裝了可提供任意方向推力的矢量發(fā)動(dòng)機(jī)，總質(zhì)量為飛行器飛行時(shí)

受到的空氣阻力大小與其速率平方成正比（即41=2y，R為常量）。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，飛行器豎直下落，

經(jīng)過一段時(shí)間后，其勻速下落的速率為10m/s；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以最大推力推動(dòng)飛行器豎直向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段

時(shí)間后，飛行器勻速向上的速率為5m/s。重力加速度大小為g,不考慮空氣相對(duì)于地面的流動(dòng)及飛行器

質(zhì)量的變化，下列說法正確的是（）

A.發(fā)動(dòng)機(jī)的最大推力為1.5吸

B.當(dāng)飛行器以5m/s勻速水平飛行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)推力的大小為*Mg

C.發(fā)動(dòng)機(jī)以最大推力推動(dòng)飛行器勻速水平飛行時(shí)，飛行器速率為5gm/s

D.當(dāng)飛行器以5m/s的速率飛行時(shí)，其加速度大小可以達(dá)到3g

【答案】BC

【解析】A.飛行器關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，以也=10m/s勻速下落時(shí)，有“8=^2=2x100,飛行器以V2=5m/s

向上勻速時(shí)，設(shè)最大推力為尸m

Fm=Mg+kv^=Mg+Ax25

聯(lián)立可得

4=L25A/g,卜二返

100

A錯(cuò)誤；

B.飛行器以,3=5m/s勻速水平飛行時(shí)

F=｛（Mg?+（%）2=卓圖

B正確；

C.發(fā)動(dòng)機(jī)以最大推力推動(dòng)飛行器勻速水平飛行時(shí)

2

f==：Mg=kv4

解得

v4=5百m/s

C正確；

D.當(dāng)飛行器最大推力向下，以w=5m/s的速率向上減速飛行時(shí)，其加速度向下達(dá)到最大值

Fm+Mg+kv^=Mam

解得

4m=2.5g

D錯(cuò)誤。故選BC。

2、（2022?全國甲卷?T19）如圖，質(zhì)量相等的兩滑塊P、Q置于水平桌面上，二者用一輕彈簧水平連接，兩滑

塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為〃。重力加速度大小為g。用水平向右的拉力-拉動(dòng)P,使兩滑塊均做勻速運(yùn)

動(dòng)；某時(shí)刻突然撤去該拉力，則從此刻開始到彈簧第一次恢復(fù)原長之前（）

[WJWMTP]—"

//////w////////////////////////////

A.P的加速度大小的最大值為2〃g

B.Q加速度大小的最大值為2〃g

C.P的位移大小一定大于Q的位移大小

D.P的速度大小均不大于同一時(shí)刻Q的速度大小

【答案】AD

【解析】設(shè)兩物塊的質(zhì)量均為相，撤去拉力前，兩滑塊均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則拉力大小為

F=2/jmg

撤去拉力前對(duì)Q受力分析可知，彈簧的彈力為

4=Mg

AB.以向右為正方向，撤去拉力瞬間彈簧彈力不變?yōu)椤_，兩滑塊與地面間仍然保持相對(duì)滑動(dòng)，此時(shí)滑

塊P的加速度為

-TQ-pmg=maPi

解得

4P1=-2"

此刻滑塊Q所受的外力不變，加速度仍為零，滑塊P做減速運(yùn)動(dòng)，故PQ間距離減小，彈簧的伸長量變小,

彈簧彈力變小。根據(jù)牛頓第二定律可知P減速的加速度減小，滑塊Q的合外力增大，合力向左，做加速度

增大的減速運(yùn)動(dòng)。

故P加速度大小的最大值是剛撤去拉力瞬間的加速度為

Q加速度大小最大值為彈簧恢復(fù)原長時(shí)-〃〃7g="Qm，解得〃Qm=一從〃*，故滑塊Q加速度大小最大值為

3吆，A正確，B錯(cuò)誤；C.滑塊PQ水平向右運(yùn)動(dòng)，PQ間的距離在減小，故P的位移一定小于Q的位移,

C錯(cuò)誤；D.滑塊P在彈簧恢復(fù)到原長時(shí)的加速度為-4mg=加62,解得〃p2=一〃g,撤去拉力時(shí)，PQ的

初速度相等，滑塊P由開始的加速度大小為2〃g做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后彈簧原長時(shí)加速度大小為

〃g；滑塊Q由開始的加速度為0做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，最后彈簧原長時(shí)加速度大小也為"g。分析可

知P的速度大小均不大于同一時(shí)刻Q的速度大小，D正確。故選AD。

3、（2022?全國乙卷?T15）如圖，一不可伸長輕繩兩端各連接一質(zhì)量為機(jī)的小球，初始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)靜置于光

滑水平桌面上，兩球間的距離等于繩長心一大小為產(chǎn)的水平恒力作用在輕繩的中點(diǎn)，方向與兩球連線垂直。

3

當(dāng)兩球運(yùn)動(dòng)至二者相距3L時(shí)，它們加速度的大小均為（）

mQ

mO

5F「2F八3F

l.—B.C.—Dc.——3F

8川5mSin10m

【答案】A

3

【解析】當(dāng)兩球運(yùn)動(dòng)至二者相距時(shí)，.如圖所示

3L一3

夕-10-

￡5-

2一

設(shè)繩子拉力為T，水平方向有

2TcosO=F

D.懸停狀態(tài)中，發(fā)動(dòng)機(jī)噴火的反作用力是氣體對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的作用力，由于還受到火星的吸引力，則與氣體的

阻力不是平衡力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

故選B。

2.(2021?浙江卷)機(jī)動(dòng)車禮讓行人是一種文明行為。如圖所示，質(zhì)量機(jī)=1.0xl()3kg的汽車以匕=36km/h的

速度在水平路面上勻速行駛，在距離斑馬線s=20m處，駕駛員發(fā)現(xiàn)小朋友排著長/=6m的隊(duì)伍從斑馬線

一端開始通過，立即剎車，最終恰好停在斑馬線前。假設(shè)汽車在剎車過程中所受阻力不變，且忽略駕駛員

反應(yīng)時(shí)間。

(1)求開始剎車到汽車停止所用的時(shí)間和所受阻力的大小；

(2)若路面寬L=6m,小朋友行走的速度%=0.5m/s,求汽車在斑馬線前等待小朋友全部通過所需的時(shí)

間；

(3)假設(shè)駕駛員以%=54m/h超速行駛，在距離斑馬線s=20m處立即剎車，求汽車到斑馬線時(shí)的速度。

【答案】⑴L=4s,=2.5X103N；(2)20s；(3)v=5^m/s

【解析】(1)根據(jù)平均速度

s

t.=—

IV

解得剎車時(shí)間

f[=4s

剎車加速度

八

根據(jù)牛頓第二定律

Ff=ma

解得

77=2.5xlO3N

（2）小朋友過時(shí)間

等待時(shí)間

/=/2—f)=20s

（3）根據(jù)

v[-v=2as

v=5\/5m/s

【2020年高考題組】

1.（2020?江蘇卷）中歐班列在歐亞大陸開辟了“生命之路”，為國際抗疫貢獻(xiàn)了中國力量。某運(yùn)送防疫物資的班

列由40節(jié)質(zhì)量相等的車廂組成，在車頭牽引下，列車沿平直軌道勻加速行駛時(shí)，第2節(jié)對(duì)第3節(jié)車廂的牽

引力為凡若每節(jié)車廂所受摩擦力、空氣阻力均相等，則倒數(shù)第3節(jié)對(duì)倒數(shù)第2節(jié)車廂的牽引力為（）

【答案】C

【解析】根據(jù)題意可知第2節(jié)車廂對(duì)第3節(jié)車廂的牽引力為尸，因?yàn)槊抗?jié)車廂質(zhì)量相等，阻力相同，故第2

節(jié)對(duì)第3節(jié)車廂根據(jù)牛頓第二定律有F-38/=38/nf/,設(shè)倒數(shù)第3節(jié)車廂對(duì)倒數(shù)第2節(jié)車廂的牽引力為

如根據(jù)牛頓第二定律有耳-2f=2ma,聯(lián)立解得白二卷。故選C。

2.（2020?山東卷）一質(zhì)量為m的乘客乘坐豎直電梯下樓，其位移s與時(shí)間f的關(guān)系圖像如圖所示。乘客所受支

持力的大小用心表示，速度大小用v表示。重力加速度大小為g。以下判斷正確的是（）

oh

A.0~力時(shí)間內(nèi)，y增大，F(xiàn)^>mgB.h時(shí)間內(nèi)，v減小，F(xiàn)^<nig

C.f2T3時(shí)間內(nèi)，u增大，尸N<tngD.f2T3時(shí)間內(nèi)，u減小，F(xiàn)N>mg

【答案】D

【解析】A.由于s-f圖像的斜率表示速度，可知在0~九時(shí)間內(nèi)速度增加，即乘客的加速度向下，處于失重

狀態(tài)，則尸N<mg,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B.在力72時(shí)間內(nèi)速度不變，即乘客的勻速下降，則尸N=/ng,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;

CD.在，273時(shí)間內(nèi)速度減小，即乘客的減速下降，超重，則”N>mg,選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；故選D。

3.（2020.北京高三三模）如圖所示，某雜技演員在做手指玩耍盤子的高難度表演.若盤的質(zhì)量為m,手指與

盤之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為"，重力加速度為g,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，盤底處于水平狀態(tài)且不考慮

盤的自轉(zhuǎn).則下列說法正確的是（）

A.若手指支撐著盤，使盤保持靜止?fàn)顟B(tài)，則手指對(duì)盤的作用力大于mg

B.若手指支撐著盤并一起水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，則盤受到水平向右的靜摩擦力

C.若手指支撐著盤并一起水平向右勻加速運(yùn)動(dòng)，則手對(duì)盤的作用力大小為，泣

D.若盤隨手指一起水平勻加速運(yùn)動(dòng)，則手對(duì)盤的作用力大小不可超過"

【答案】D

【解析】A.若手指支撐著盤，使盤保持靜止?fàn)顟B(tài)，則盤子受力平衡，手指對(duì)盤子的作用力與盤子的重力等

大反向，則手指對(duì)盤的作用力等于mg,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.若手指支撐著盤并一起水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，則水平方向盤子不受力，即盤不受靜摩擦力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.若手指支撐著盤并一起水平向右勻加速運(yùn)動(dòng)，則手對(duì)盤的作用力大小為ma,不一定等于〃mg,選項(xiàng)C

錯(cuò)誤;

D.若盤隨手指一起水平勻加速運(yùn)動(dòng)，則手對(duì)盤子水平方向的最大靜摩擦力為〃mg,豎直方向?qū)ΡP了一的支

持力為mg,則手對(duì)盤的作用力大小的最K值

｛（mg?=J1+"2mg

即手對(duì)盤的作用力大小不可超過Jl+〃2mg,選項(xiàng)D