北京版物理高考总复习专题三牛顿运动定律（试题练）教学讲练

物理高考总复习PAGEPAGE20学好数理化，走遍天下都不怕专题三牛顿运动定律探考情悟真题【考情探究】考点考向10年考情预测热度考题示例学业水平关联考点素养要素牛顿第一、三定律对牛顿第一定律的理解2014北京理综,19,6分3伽利略理想斜面实验模型建构★★★作用力与反作用力★★★超重和失重对超重和失重的理解2014北京理综,18,6分2011北京理综,22,16分4物体的加速度运动与相互作用观念★★★牛顿第二定律及其应用对牛顿第二定律的理解2016课标Ⅰ,18,6分3运动与相互作用观念★★★牛顿第二定律的瞬时性问题★★★动力学的两类基本问题2015课标Ⅰ,25,20分2013北京理综,23,18分4模型建构、运动与相互作用观念★★★动力学的图像问题2019北京理综,24,20分2012北京理综,23,18分4运动与相互作用观念★★★分析解读牛顿运动定律的理解和应用是本专题考查的重点,以对基本知识的认识、运动情景或运动图像为考查依托,主要考查考生的情景分析和理解能力、提取信息能力、应用基本规律分析和推理计算的能力。今后的高考中这种考查形式和方向还会继续。【真题探秘】破考点练考向【考点集训】考点一牛顿第一、三定律1.教科书中这样表述牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。其中“改变这种状态”指的是改变物体的()A.加速度 B.速度C.位置 D.受力答案B2.(2020届五中月考,1)应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入。如图所示,某同学坐在列车的车厢内,列车正在前进中,桌面上有一个小球相对桌面静止。如果他发现小球突然运动,可以根据小球的运动,分析判断列车的运动。下列判断正确的是()A.小球相对桌面向后运动,可知列车在匀速前进B.小球相对桌面向后运动,可知列车在减速前进C.小球相对桌面向前运动,可知列车在加速前进D.小球相对桌面向前运动,可知列车在减速前进答案D考点二超重和失重1.为了研究超重与失重问题,某同学静止站在电梯中的体重计上观察示数变化。在电梯运动的某阶段,他发现体重计的示数大于自己实际体重,此时电梯的运动状态可能是()A.匀速上升 B.加速上升C.匀速下降 D.加速下降答案B2.(2018西城二模,18)一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重。一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上,由升降机送上几十米的高处,然后让座舱自由落下。落到一定位置时,制动系统启动,座舱做减速运动,到地面时刚好停下。在上述过程中,关于座舱中的人所处的状态,下列判断正确的是()A.在座舱自由下落的过程中人处于超重状态B.在座舱减速运动的过程中人处于超重状态C.在座舱整个运动过程中人都处于失重状态D.在座舱整个运动过程中人都处于超重状态答案B考点三牛顿第二定律及其应用1.(2015海南单科,8,5分)(多选)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Δl1和Δl2,重力加速度大小为g。在剪断的瞬间,()A.a1=3g B.a1=0C.Δl1=2Δl2 D.Δl1=Δl2答案AC2.(2015课标Ⅰ,20,6分)(多选)如图(a),一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图线如图(b)所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量,则可求出()A.斜面的倾角B.物块的质量C.物块与斜面间的动摩擦因数D.物块沿斜面向上滑行的最大高度答案ACD3.(2018朝阳期中)如图所示,质量m=0.78kg的金属块放在水平桌面上,在大小F=3.0N、方向与水平方向夹角θ=37°的拉力作用下,以v=4.0m/s的速度向右做匀速直线运动。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取重力加速度g=10m/s2,求:(1)金属块与桌面间的动摩擦因数μ;(2)撤去拉力F后金属块在桌面上能滑行的距离d。答案(1)0.40(2)2.0m炼技法提能力【方法集训】方法1动力学中整体法与隔离法的应用1.(2015课标Ⅱ,20,6分)(多选)在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在西边拉着车厢以大小为23a的加速度向西行驶时,P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为(A.8 B.10 C.15 D.18答案BC2.(2020届四中期中,17)(多选)如图所示,质量为M的斜劈形物体放在水平地面上,质量为m的物块以某一初速度沿斜面向上滑,速度为零后又加速返回,而物体始终保持静止,已知物块与物体之间动摩擦因数为0,则在物块上下滑动的整个过程中()A.地面对物体的摩擦力始终向左B.地面对物体的摩擦力先向右,后向左C.地面对物体的支持力总等于(M+m)gD.地面对物体的支持力总小于(M+m)g答案AD方法2动力学中的临界极值问题1.如图,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常数),木板和木块加速度的大小分别为a1和a2。下列反映a1和a2变化的图线中正确的是()答案A2.(2020届人大附中月考,4)1845年英国物理学家和数学家斯托克斯(S.G.Stokes)研究球体在液体中下落时,发现了液体对球的黏滞阻力与球的半径、速度及液体的种类有关,F=6πηrv,其中物理量η为液体的黏滞系数,它还与液体的种类及温度有关。如图所示,现将一颗小钢珠由静止释放到盛有蓖麻油的足够深量筒中,下列描绘小钢珠在下沉过程中加速度a大小与时间t关系的图像可能正确的是()答案D3.如图所示,木板与水平地面间的夹角θ可以随意改变,当θ=30°时,可视为质点的一小物块恰好能沿着木板匀速下滑。若让该小物块从木板的底端以大小恒定的初速度v0=10m/s沿木板向上运动,随着θ的改变,小物块沿木板向上滑行的距离x将发生变化,重力加速度g取10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(1)求小物块与木板间的动摩擦因数;(2)当θ角为何值时,小物块沿木板向上滑行的距离最小,并求出此最小值。答案(1)33(2)60°53【五年高考】A组自主命题·北京卷题组(2019北京理综,24,20分)雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒,这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。雨滴间无相互作用且雨滴质量不变,重力加速度为g。(1)质量为m的雨滴由静止开始,下落高度h时速度为u,求这一过程中克服空气阻力所做的功W。(2)将雨滴看作半径为r的球体,设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力f=kr2v2,其中v是雨滴的速度,k是比例系数。a.设雨滴的密度为ρ,推导雨滴下落趋近的最大速度vm与半径r的关系式;b.示意图中画出了半径为r1、r2(r1>r2)的雨滴在空气中无初速下落的v-t图线,其中对应半径为r1的雨滴(选填①、②);若不计空气阻力,请在图中画出雨滴无初速下落的v-t图线。

(3)由于大量气体分子在各方向运动的几率相等,其对静止雨滴的作用力为零。将雨滴简化为垂直于运动方向面积为S的圆盘,证明:圆盘以速度v下落时受到的空气阻力f∝v2(提示:设单位体积内空气分子数为n,空气分子质量为m0)。答案(1)mgh-12mu2(2)a.vm=4πρg3kr图1(3)根据题设条件:大量气体分子在各方向运动的几率相等,其对静止雨滴的作用力为零。以下只考虑雨滴下落的定向运动。简化的圆盘模型如图2。设空气分子与圆盘碰撞前后相对速度大小不变。在Δt时间内,与圆盘碰撞的空气分子质量为Δm=SvΔtnm0图2以F表示圆盘对气体分子的作用力,根据动量定理,有FΔt∝Δm×v得F∝nm0Sv2由牛顿第三定律,可知圆盘所受空气阻力f∝v2采用不同的碰撞模型,也可得到相同结论。B组统一命题、省(区、市)卷题组1.(2018浙江4月选考,3,3分)用国际单位制的基本单位表示能量的单位,下列正确的是()A.kg·m2/s2 B.kg·m/s2 C.N/m D.N·m答案A2.(2018浙江6月学考,13,2分)通过理想斜面实验得出“力不是维持物体运动的原因”的科学家是()A.亚里士多德 B.伽利略 C.笛卡尔 D.牛顿答案B3.(2018浙江4月选考,8,3分)如图所示,小芳在体重计上完成下蹲动作。下列F-t图像能反映体重计示数随时间变化的是()答案C4.(2019课标Ⅱ,16,6分)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为33,重力加速度取10m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1500N,则物块的质量最大为(A.150kg B.1003kg C.200kg D.2003kg答案A5.(2019课标Ⅲ,20,6分)(多选)如图(a),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。t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示,木板的速度v与时间t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10m/s2。由题给数据可以得出()图(a)图(b)图(c)A.木板的质量为1kgB.2s~4s内,力F的大小为0.4NC.0~2s内,力F的大小保持不变D.物块与木板之间的动摩擦因数为0.2答案AB6.(2019天津理综,10,16分)完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试,并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞,故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成,如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程,假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧,示意如图2,AB长L1=150m,BC水平投影L2=63m,图中C点切线方向与水平方向的夹角θ=12°(sin12°≈0.21)。若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动,经t=6s到达B点进入BC。已知飞行员的质量m=60kg,g=10m/s2,求(1)舰载机水平运动的过程中,飞行员受到的水平力所做功W;(2)舰载机刚进入BC时,飞行员受到竖直向上的压力FN多大。答案(1)7.5×104J(2)1.1×103N7.(2019江苏单科,15,16分)如图所示,质量相等的物块A和B叠放在水平地面上,左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。先敲击A,A立即获得水平向右的初速度,在B上滑动距离L后停下。接着敲击B,B立即获得水平向右的初速度,A、B都向右运动,左边缘再次对齐时恰好相对静止,此后两者一起运动至停下。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求:(1)A被敲击后获得的初速度大小vA;(2)在左边缘再次对齐的前、后,B运动加速度的大小aB、aB';(3)B被敲击后获得的初速度大小vB。答案(1)2μgL(2)3μgμg(3)2C组教师专用题组1.(2011北京理综,18,6分)“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动,所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,重力加速度为g。据图可知,此人在蹦极过程中最大加速度约为()A.g B.2g C.3g D.4g答案B2.(2009北京理综,18,6分)如图所示,将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上。滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ。若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g,则()A.将滑块由静止释放,如果μ>tanθ,滑块将下滑B.给滑块沿斜面向下的初速度,如果μ<tanθ,滑块将减速下滑C.用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动,如果μ=tanθ,拉力大小应是2mgsinθD.用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动,如果μ=tanθ,拉力大小应是mgsinθ答案C3.(2010课标Ⅰ,15,6分)如图,轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连,下端与另一质量为M的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为a1、a2。重力加速度大小为g。则有()A.a1=0,a2=g B.a1=g,a2=gC.a1=0,a2=m+MMg D.a1=g,a2答案C4.(2010海南单科,3,3分)下列说法正确的是()A.若物体运动速率始终不变,则物体所受合力一定为零B.若物体的加速度均匀增加,则物体做匀加速直线运动C.若物体所受合力与其速度方向相反,则物体做匀减速直线运动D.若物体在任意的相等时间间隔内位移相等,则物体做匀速直线运动答案D5.(2010海南单科,6,3分)在水平的足够长的固定木板上,一小物块以某一初速度开始滑动,经一段时间t后停止。现将该木板改置成倾角为45°的斜面,让小物块以相同的初速度沿木板上滑。若小物块与木板之间的动摩擦因数为μ,则小物块上滑到最高位置所需时间与t之比为()A.2μ1+μ B.μ1+2μ答案A6.(2010海南单科,8,4分)(多选)如图,木箱内有一竖直放置的弹簧,弹簧上方有一物块:木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上。若在某一段时间内,物块对箱顶刚好无压力,则在此段时间内,木箱的运动状态可能为()A.加速下降 B.加速上升C.减速上升 D.减速下降答案BD7.(2016海南单科,5,3分)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0~5s、5~10s、10~15s内F的大小分别为F1、F2和F3,则()A.F1<F2 B.F2>F3 C.F1>F3 D.F1=F3答案A8.(2016天津理综,8,6分)(多选)我国高铁技术处于世界领先水平。和谐号动车组是由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等,动车的额定功率都相同,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列动车组由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,则该动车组()A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反B.做匀加速运动时,第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶2答案BD【三年模拟】时间:60分钟分值:70分一、选择题(每小题6分,共54分)1.(2019石景山期末,4)如图所示,一直杆固定在小车上,直杆的顶端固定着一小球。当小车向右做匀加速运动时,直杆对小球作用力的方向可能沿图中的()A.OA方向 B.OB方向C.OC方向 D.OD方向答案C2.(2020届朝阳期中,13)一辆货车运载若干相同的光滑圆柱形空油桶,质量均为m。如图所示,底层油桶平整排列、相互紧贴。上层只有一只油桶C,自由摆放在油桶A、B之间,且与汽车一起处于静止状态。重力加速度为g。若汽车向左加速运动(C始终与汽车相对静止),则()A.A对C的支持力增大B.B对C的支持力减小C.当加速度a=33g时,B对C的支持力大小为2D.当加速度a=33g时,C对A、B的压力大小均为3答案C3.(2019海淀期中,5)(多选)如图所示,在上端开口的饮料瓶的侧面戳一个小孔,瓶中灌水,手持饮料瓶静止时,小孔有水喷出。若饮料瓶在下列运动中,没有发生转动且忽略空气阻力,小孔不再向外喷水的是()A.自由下落B.饮料瓶被水平抛出后的运动过程中C.饮料瓶被竖直向上抛出后的运动过程中D.手持饮料瓶向上加速运动的过程中答案ABC4.(2019西城期末)如图所示,质量为m的人站在体重计上,随电梯以大小为a的加速度加速上升,重力加速度大小为g。下列说法正确的是()A.人对体重计的压力大小为m(g+a)B.人对体重计的压力大小为m(g-a)C.人对体重计的压力大于体重计对人的支持力D.人对体重计的压力小于体重计对人的支持力答案A5.(2020届八一中学月考,6)(多选)在商场中,为了节约能源,无人时,自动扶梯以较小的速度运行,当有顾客站到扶梯上时,扶梯先加速,后匀速将顾客从楼下运送到楼上,速度方向如图所示。若顾客与扶梯保持相对静止,下列说法正确的是()A.在加速阶段,顾客所受支持力大于顾客的重力B.在匀速阶段,顾客所受支持力大于顾客的重力C.在加速阶段,顾客所受摩擦力与速度方向相同D.在匀速阶段,顾客不受摩擦力作用答案AD6.(2020届朝阳期中,7)小明乘坐竖直电梯经过1min可达顶楼,已知电梯在t=0时由静止开始上升,取竖直向上为正方向,该电梯的加速度a随时间t的变化图像如图所示。若电梯受力简化为只受重力与绳索拉力,则()A.t=4.5s时,电梯处于失重状态B.在5~55s时间内,绳索拉力最小C.t=59.5s时,电梯处于超重状态D.t=60s时,绳索拉力的功率恰好为零答案D二、非选择题(共64分)7.(2018海淀一模,22)(16分)某游乐园的大型“跳楼机”游戏,以惊险刺激深受年轻人的欢迎。某次游戏中,质量m=50kg的小明同学坐在载人平台上,并系好安全带、锁好安全杆。游戏的过程简化为巨型升降机将平台拉升100m高度,然后由静止开始下落,在忽略空气和台架对平台阻力的情况下,该运动可近似看成自由落体运动。下落h1=80m时,制动系统启动,使平台均匀减速,再下落h2=20m时刚好停止运动。取g=10m/s2,求:(1)下落的过程中小明运动速度的最大值vm;(2)当平台落到离地面15m高的位置时,小明对跳楼机作用力F的大小;(3)在全部下落过程中,跳楼机对小明做的功W。答案(1)40m/s(2)2500N(3)-5×104J8.(2020届朝阳期中,18)(16分)一质量m=2.0kg的小物块以一定的初速度冲上一倾角θ=37°