2020年物理高考真题分类题库

考点一匀变速直线运动

（2020•全国I卷）我国自主研制了运-20重型运输机。飞机获得的升力大小F可用F=kv?描写,k为系数;v是飞机在

平面跑道上的滑行速度,F与飞机所受重力相等时的v称为飞机的起飞离地速度。已知飞机质量为1.21X105kg时,

起飞离地速度为66m/s;装载货物后质量为1.69X105kg,装载货物前后起飞离地时的k值可视为不变。

（1）求飞机装载货物后的起飞离地速度；

（2）若该飞机装载货物后，从静止开始匀加速滑行1521m起飞离地，求飞机在滑行过程中加速度的大小和所用的时

间。

【解析】（D设飞机装载货物前质量为mb起飞离地速度为一;装载货物后质量为m2,起飞离地速度为重力加速度

大小为g«飞机起飞离地应满足条件

mig=kV12①

m2g=k②

由①②式及题给条件得:V2=78m/s③

（2）设飞机滑行距离为s,滑行过程中加速度大小为a,所用时间为t»由匀变速直线运动公式有

VT=2as④

V2=at⑤

联立③④⑤式及题给条件得

a=2.0m/s2⑥

t=39s⑦

答案：（l）78m/s（2）2.Om/s239s

考点二相互作用

1.（2020•全国HI卷）如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上0点处;绳的一端固定在墙上,另一端

通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时,0点两侧绳与竖直方向的夹角分别为a和8。

若a=70°,则B等于（）

A.45°B.55°C.60°D.70°

【解析】选B。甲物体是拴牢在细绳上。点,且甲、乙两物体的质量相等，则甲、乙绳的拉力大小相等,0点处于平衡

状态,则左侧绳子拉力的方向在甲、乙两绳的角平分线上,如图所示

根据几何关系有180。=26+（1,解得6=55°,故选15。

2.（2020•山东等级考）如图所示,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B,通过不可伸

长的轻绳跨过滑轮连接,A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为U,设最大

静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则u的值为（）

11

A.34C.5

【解析】选C。当木板与水平面的夹角为45°时，两物块刚好滑动，对A物块受力分析如图甲，沿斜面方向,A、B之间

的滑动摩擦力fi=uN=umgcos45°,根据平衡条件可知T=mgsin45°+ymgcos450①;对B物块受力分析如图乙，

沿斜面方向，B与斜面之间的滑动摩擦力fz=uN"=u•3mgcos45°,根据平衡条件可知摩gs力45°=T+umgcos45°+

u3mgcos45°②，①②两式联立，可得

2mgsin450=mgsin45°+umgcos450+Pmgcos450+u,3mgcos450,

解得〃=",A、B、D错误,C正确。故选C。

3.（2020•浙江7月选考）矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战

斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力宿、与速度方向垂直

的升力艮和与速度方向相反的空气阻力下列受力分析示意图可能正确的是（）

【解析】选Ao由题意可知所受重力G竖直向下,空气阻力Fr与速度方向相反,升力Fz与速度方向垂直，对比图中选

项可知只有A选项符合题意。

4.（2020•浙江7月选考）如图是“中国天眼”500m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量

为m的工作人员被悬在空中的氮气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氮气球对其有大小

为2mg、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员

6

（）

A.受到的重力大小为，〃?g

6

B.受到的合力大小为」"?g

6

C.对球面的压力大小为L"?g

6

D.对球面的作用力大小为!mg

6

【解析】选D。人受到的重力大小仍为mg,选项A错误。因人在球面上缓慢移动，所以合外力应该为零。根据题意,

人的受力分析如图：

人对球面的压力应该小于J〃2g,选项C错误。根据共点力的平衡，人对球面的作用力（支持力、静摩擦力的合外力）

6

应该等于'ag,选项D正确。

6

考点三牛顿运动定律

1.（2020•山东等级考）一质量为m的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R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~ti时间内,v增大,FQmg

B.tTt2时间内,v减小,Fx<mg

C.t2~t3时间内,v增大,FKmg

D.tz~t3时间内，v减小,Fx>mg

【解题指南】解答本题应注意以下三点:

（Ds-t图像的斜率表示速度；

⑵物体加速时加速度方向和速度方向相同，减速时加速度方向和速度方向相反；

（3）当加速度方向竖直向上时物体处于超重状态。

【解析】选Do由s-t图像的斜率表示速度可知,在O'ti时间内速度增加，即乘客加速下降,乘客的加速度竖直向下,

所以乘客处于失重状态,则F《mg,A错误;在3%时间内速度不变,即乘客匀速下降,则R=mg,B错误;在tzF时间内

速度减小，即乘客减速下降,乘客的加速度竖直向上,所以乘客处于超重状态,则F、>mg,C错误、D正确。故选D»

2.（2020•江苏高考）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H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（）

【解题指南】解答本题应注意以下三点：

（1）合理确定研究对象:根据力的效果，思考选择哪几节车厢作为研究对象；

（2）正确进行受力分析:分析研究对象所受的每个外力；

（3）选择合适的列式依据:牛顿第二定律。

【解析】选Co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，以后面38

节车厢为研究对象,根据牛顿第二定律有F-38f=38ma。设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F,.以最后两

节车厢为研究对象,根据牛顿第二定律有F1-2f=2ma,联立解得F尸裔。故选C。

3.(2020•浙江7月选考)如图1所示，有一质量m=200kg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1时开始计时,测得电机的牵引力随时间变化的F-t图线如图2所示,t=34

4

s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(g取10m/s力求物件：

FIN

图1图2

(1)做匀减速运动的加速度大小和方向；

⑵匀速运动的速度大小；

(3)总位移的大小。

【解析】(1)由图2可知0~26s内物件匀速运动,26~34s物件匀减速运动，在匀减速运动过程根据牛顿第二定律有

mg-FT=ma,

根据图2得此时艮=1975N,则有

a=g-0=0.125m/s2,

m

方向竖直向下。

⑵结合图2根据运动学公式有

v=at2=0.125X(34-26)m/s=lm/so

(3)根据图象可知匀速上升的位移

hi=vti=lX26m=26m,

匀减速上升的位移/Z2=]2=；x8m=4m,

匀加速上升的位移为总位移的上1，则匀速上升和减速上升的位移为总位移的3：，则有

44

3

hi+h=-h,所以总位移为h=40mo

24

答案：(1)0125m/s2竖直向下(2)1m/s(3)40m

考点四曲线运动

1.(2020全国I卷)如图,一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10m,该同学和秋千踏板的总质量约为50kg。

绳的质量忽略不计。当该同学荡到秋千支架的正下方时.，速度大小为8m/s,此时每根绳子平均承受的拉力约为

A.200NB.400NC.600ND.800N

【解析】选Bo该同学荡到秋千支架的正下方时，设每根绳子平均承受的拉力为F,根据牛顿第二定律

有：2尸—mg=〃?E,解得/=整+型二=+叫艾N=405N,故选项B正确，A、C、D错误。

I22/22x10

2.(2020•全国II卷)如图,在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑,该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h,

其左边缘a点比右边缘b点高0.5ho若摩托车经过a点时的动能为E1,它会落到坑内c点。c与a的水平距离和高

空

度差均为h;若经过a点时的动能为跖该摩托车恰能越过坑到达b点。片等于（）

【解析】选B。摩托车从a到c做平抛运动，水平方向:h=vit①,竖直方向：％=gg/②,又知骂=；加匕2③,联立①

②③得耳=竽；摩托车从a到b做平抛运动,水平方向:3h=v2t④,竖直方向：05〃=1gt2⑤,又知&=g，叱2⑥，

联立④⑤⑥得当=之笑，所以"=18,B正确,A、C、D错误。

3.（多选）（2020•江苏高考）如图所示，小球A、B分别从21和1的高度水平抛出后落地,上述过程中A、B的水平位

移分别为1和21。忽略空气阻力，则（）

A.A和B的位移大小相等

B.A的运动时间是B的2倍

C.A的初速度是B的1

2

D.A的末速度比B的大

【解析】选A、Do位移为初位置到末位置的有向线段，由题图可得

+（2/）=两，%=行彳沛=B,A和B的位移大小相等,A正确;平抛运动的时间由高度决定，即

2/

8则A的运动时间是B的J5倍,B错误;平抛运动,在水平方向上做

匀速直线运动，则〃2,tB，则A的初速度是B的2'2］错误;小球A、B在竖直方向上

的速度分别为%=2jg/,%B=由/,所以可得"2g2，即vMD正确。

4.（2020•浙江7月选考）如图所示，底部均有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上,箱子四周有一定空

间。当公交车（）

A.缓慢起动时,两只行李箱一定相对车子向后运动

B.急刹车时,行李箱a一定相对车子向前运动

C.缓慢转弯时,两只行李箱一定相对车子向外侧运动

D.急转弯时,行李箱b一定相对车子向内侧运动

【解析】选Bo缓慢起动时,两只箱子都应该处于受力平衡状态,箱子的运动状态不会改变,即两只行李箱会与车子保

持相对静止,选项A错误;急刹车时,箱子由于惯性保持原有运动状态,因此行李箱a会相对车子向前运动,选项B正

2

确；根据耳尸相匕可知,缓慢转弯时,所需要的向心力会很小，因此静摩擦力足够提供两只行李箱转弯的向心力，所

以两只行李箱会与车子保持相对静止,选项C错误;根据耳产加?可知,急转弯时,行李箱b需要的向心力较大,如果

行李箱b所受最大静摩擦力不足以提供向心力，则会发生离心运动,即可能会相对车子向外侧运动,选项D错误。

5.(2020•山东等级考)单板滑雪U形池比赛是冬奥会比赛项目，其场地可以简化为如图甲所示的模型:U形滑道由两

个半径相同的四分之一圆柱面轨道和一个中央的平面直轨道连接而成，轨道倾角为17.2°。某次练习过程中,运动员

以v»=10m/s的速度从轨道边缘上的M点沿轨道的竖直切面ABCD滑出轨道，速度方向与轨道边缘线AD的夹角a

=72.8°,腾空后沿轨道边缘的N点进入轨道。图乙为腾空过程左视图。该运动员可视为质点，不计空气阻力,取重力

加速度的大小g=10m/s)sin72.8°=0.96,cos72.8°=0.30。求：

(D运动员腾空过程中离开AD的距离的最大值d;

(2)M、N之间的距离L。

【解题指南】解答本题应注意以下三点：

(1)把运动员的腾空过程分解为两个方向上的分运动:沿AD方向和垂直于AD方向；

(2)运动员在垂直于AD方向的运动速度为零时离开AD的距离最大；

(3)运动员沿AD方向做有一定初速度的匀加速直线运动,且沿AD方向和垂直于AD方向的两个分运动具有等时性。

【解析】(1)在M点,设运动员在ABCD面内垂直AD方向的分速度为vi,由运动的合成与分解规律得

Vi=vasin72.8°①

设运动员在ABCD面内垂直AD方向的分加速度为ai,由牛顿第二定律得

mgcosl7.2°=mai②

由运动学公式得

联立①②③式，代入数据得

d=4.8m④

⑵在M点,设运动员在ABCD面内平行AD方向的分速度为w,由运动的合成与分解规律得

V2=V“COS72.8°⑤

设运动员在ABCD面内平行AD方向的分加速度为a2,由牛顿第二定律得

mgsinl7.2°=ma2(6)

设腾空时间为t,由运动学公式得

a'⑦

12

Lr=v^)t+—at

一29-⑧

联立①②⑤⑥⑦⑧式，代入数据得

L=12m⑨

答案：(1)4.8m(2)12m

考点五万有引力航天

1.（2020•全国I卷）火星的质量约为地球质量的1/10,半径约为地球半径的1/2,则同一物体在火星表面与在地球表

面受到的引力的比值约为（）

A.0.2B.0.4C.2.0D.2.5

Mm

【解析】选B。物体在地球表面受到的引力环=6誓，在火星表面受到的引力玛=G4一=0.4G要，则同

R（-/?）2R-

2

一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值。4,故选项B正确,A、C、D错误。

2.（2020•全国II卷）若一均匀球形星体的密度为P,引力常量为G,则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的

周期是（）

【解析】选A。对卫星，由万有引力定律得6"=加空-R,又知夕=二”一，联立解得T=|GP,故A正确,B、C、

R-1二

3

D错误。

3.（2020•全国III卷）'‘嫦娥四号”探测器于2019年1月在月球背面成功着陆，着陆前曾绕月球飞行,某段时间可认

为绕月做匀速圆周运动,圆周半径为月球半径的K倍。已知地球半径R是月球半径的P倍,地球质量是月球质量的Q

倍,地球表面重力加速度大小为g。则“嫦娥四号•"绕月球做圆周运动的速率为（）

画[RPKg[RQ£陛

B.V。C.N存D.VQK

m

G2=8

【解析】选D。在地球表面上R-①，“嫦娥四号”绕月球做圆周运动由万有引力提供向心

D正确。

4.（多选）（2020•江苏高考）甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍。下列应

用公式进行的推论正确的有（）

A.由"=病可知，甲的速度是乙的四倍

B.由a=«2r可知，甲的向心加速度是乙的2倍

Mm

F=G2

C.由可知，甲的向心力是乙的1

二k

r

D.由丁一可知，甲的周期是乙的2夜倍

GMm_mv2

【解析】选c、D。卫星绕地球做圆周运动,万有引力提供向心力，则向心力为一丁―一7

_[GM曳=叵=也

卫星的运行线速度Nr，代入数据可得"乙Y厢2,故A错误;因为在不同轨道上两卫星的角速度、轨道

GM

0=-2~

半径都不一样，故不能根据a=3?r分析两卫星加速度的关系，卫星的运行加速度广，代入数据可得

21

生=幺_=_1厂GMm

%何4,故B错误;根据""产，两颗人造卫星质量相等，可得组里=冬=!，故C正确;两卫星均绕地

坨乙厢4

金=$20

:=k

，可得心在

球做圆周运动,根据开普勒第三定律T-,故D正确。

5.（2020•山东等级考）我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务。质量为m的着陆器在着陆火星前，会在

火星表面附近经历一个时长为to,速度由V。减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1倍,半径约为地球的

0.5倍,地球表面的重力加速度大小为g,忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动,

此过程中着陆器受到的制动力大小约为（）

m0.4g--m0.4g+£m\0.2g--m0.2g+为•

If

Ak'o,B.C.D.‘、o

1

【解析】选B。忽略星球的自转,万有引力等于重力，G等=mg，贝iJ9=W•尚=1x—0・4,解得g火

氏g地加地致0.52

=0.4g『0.4g;着陆器做匀减速直线运动,根据运动学公式可知0=v「at。,解得a=T；匀减速过程,根据牛顿第二定律得

解得着陆器受到的制动力大小为f=mg火+ma=m（0.4g+§）,A、C、D错误,B正确。故选B。

6.（2020•天津等级考）北斗问天，国之夙愿。我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地

球半径的7倍。与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星（）

A.周期大B.线速度大

C.角速度大D.加速度大

【解析】选A。根据天体环绕的“高轨、低速、长周期”可知，地球静止轨道卫星的轨道半径高于近地卫星,所以线

速度和角速度均小于近地卫星,周期长于近地卫星，故A正确,B、C错误。由鬻=ma可知,加速度与轨道半径的平方

成反比，地球静止轨道卫星的加速度小于近地卫星的加速度,故D错误。

7.（2020•浙江7月选考）火星探测任务“天问一号”的标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆

周运动,火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3:2,则火星与地球绕太阳运动的)

中国行星探测

Mars

A.轨道周长之比为2：3

B.线速度大小之比为

C.角速度大小之比为2及：3G

D.向心加速度大小之比为9:4

【解析】选C„由周长公式可得C地=2nr地,C火=2nr火,则火星公转轨道与地球公转轨道周长之比为

~=7一~=I，A错误；由万有引力提供向心力，可得G丝^-ma-m—-marr,则有a=9*,v=、归也，

G也2町也2r-rr\r

[GM叩。火瑞4u火而＞/2。火_而_2及

V/a地笈9"6663G

【题后反思】本题关键是由万有引力提供向心力，可以列出线速度、角速度、向心加速度的表达式，代入已知半径之

间的关系，即可求得比值。

考点六功和能

1.（多选）（2020•全国I卷）一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑,其重力势能和动能随

下滑距离s的变化如图中直线I、H所示,重力加速度取10m/s2,则（）

s/m

A.物块下滑过程中机械能不守恒

B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5

C.物块下滑时加速度的大小为6.0m/s2

D.当物块下滑2.0m时机械能损失了12J

【解析】选A、B。下滑5m的过程中,重力势能减少30J,动能增加10J,减少的重力势能并不等于增加的动能，所

以物块下滑过程中机械能不守恒,故选项A正确;设斜面倾角为0,物块在斜面顶端时的重力势能mgh=30J,而h=3m,

4

则物块质量m=lkg,下滑5m过程中，对物块由动能定理有mgh-umgcos0•s=Ek-0,而cose=g、Ek=10J,解得u

=0.5,故选项B正确;对物块由牛顿第二定律有mgsin0-umgcos0=ma,解得a=2m/s2,故选项C错误;物块下滑2.0m

时,重力势能减少12J,动能增加4J,所以机械能损失了8J,故选项D错误.

2.（2020•山东等级考）如图所示,质量为M的物块A放置在光滑水平桌面上,右侧连接一固定于墙面的水平轻绳,左

侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连。现将质量为m的钩码B挂于弹簧下端,当弹簧处于原长时，

将B由静止释放，当B下降到最低点时（未着地），A对水平桌面的压力刚好为零。轻绳不可伸长,弹簧始终在弹性限度

内，物块A始终处于静止状态。以下判断正确的是（）

A.M<2m

B.2m<M<3m

c.在B从释放位置运动到最低点的过程中,所受合力对B先做正功后做负功

D.在B从释放位置运动到速度最大的过程中,B克服弹簧弹力做的功等于B机械能的减少量

【解析】选A、C、Do对B分析，由题意可知B可以在开始位置到最低点之间做简谐运动，根据简谐运动的对称性可

知B在最低点时具有竖直向上的加速度,大小为a=g,根据牛顿第二定律得T-mg=ma,解得弹簧弹力T=2mg;对A分析,

设绳子与桌面间夹角为0,则依题意有2mgsin0=Mg,故有M<2m,A正确、B错误；由题意可知B从释放位置到最低点

过程中,开始弹簧弹力小于重力,钩码B加速,动能增加,根据动能定理可知合力做正功;后来弹簧弹力大于重力,钩码

B减速,根据动能定理可知合力做负功,C正确;对于B,在从释放到速度最大过程中,B机械能的减少量等于弹簧弹力

所做的负功，即等于B克服弹簧弹力所做的功,D正确。故选A、C、Do

3.（2020•浙江7月选考）如图所示，系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机,旋翼由电动机带动。现

有质量为20kg、额定功率为5kW的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上升，经过200s到达100m高处后悬停并

进行工作。已知直流电源供电电压为400V,若不计电缆的质量和电阻，忽略电缆对无人机的拉力，则（）

A.空气对无人机的作用力始终大于或等于200N

B.直流电源对无人机供电的额定电流为12.5A

C.无人机上升过程中消耗的平均功率为100W

D.无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功

【解析】选B、［）。无人机先向上加速后减速，最后悬停，则空气对无人机的作用力先大于200N后小于200N,最后

等于200N,选项A错误;直流电源对无人机供电的额定电流U400，选项B正确;若空气对无人机

-1%OOW

的作用力为F=mg=200N,则无人机上升过程中消耗的平均功率t20°，但是由于空气对无人

机向上的作用力不是一直为200N,则选项C错误;无人机上升及悬停时，螺旋桨会使周围空气产生流动，则会有部分

功率用于对空气做功,选项D正确。

4.（多选）（2020•天津等级考）复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的

又一重大标志性成果。一列质量为m的动车,初速度为vo,以恒定功率P在平直轨道上运动,经时间t达到该功率下

的最大速度vm,设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t内（）

A.做匀加速直线运动

B.加速度逐渐减小

C.牵引力的功率P=Fv“

D.牵引力做功W=-g"尾

【解析】选B、C。由题可知，动车的启动方式为恒定功率启动，由公式P=F击v,FkF=ma可知启动过程中v增大,F布

P

减小,所以动车的运动为加速度减小的加速运动，故A错误,B正确；因为当F祈F时匀速，动车速度最大为V*=E,故

1,1-

P=Fv,”故C正确；由动能定理可知：％-=-mv~n--mv^，故D错误。

5.(2020•江苏高考)质量为1.5X103kg的汽车在水平路面上匀速行驶,速度为20m/s,受到的阻力大小为1.8X10?

N。此时，汽车发动机输出的实际功率是()

A.90WB.30kWC.36kWD.300kW

【解析】选Co汽车匀速行驶，则牵引力与阻力平衡F=f=L8X10：'N,汽车发动机的功率P=Fv=L8X10：iX20W=36kW,

故选C»

6.(2020•江苏高考)如图所示,一小物块由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接，

且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中，物块的动能瓦与水平位移x关系的图象是

()

【解析】选A。由题意可知,若设斜面倾角为0,动摩擦因数为U,则物块在斜面上下滑水平距离x时,根据动能定理

X

mgxtan0一/nmgcos0-------=E

有COS。k，整理可得(mgtan9-umg)x=Ek,即物块在斜面上运动时动能与x成线性关系；

若物块运动到斜面底端时水平位移为xo,动能为En,则小物块在水平地面运动时，根据动能定理有-Umg(x-xo)=Ek-Eki,

即物块在水平地面运动时动能与x也成线性关系;综上分析可知A正确。

【方法技巧】判断图象正误的技巧

(1)通过对物理过程的分析找出与图象对应的函数关系式，根据函数关系判断图象正误；

(2)通过对物理过程的分析找出与图象的斜率、截距对应的物理量，根据斜率、截距的特点判断图象正误；

(3)通过对物理过程的分析找出特殊位置的坐标值,根据特殊位置的坐标确定图象正误。

7.(2020•全国II卷)(20分)如图,一竖直圆管质量为M,下端距水平地面的高度为II,顶端塞有一质量为m的小球。

圆管由静止自由下落,与地面发生多次弹性碰撞,且每次碰撞时间均极短;在运动过程中,管始终保持竖直。已知M=4m,

球和管之间的滑动摩擦力大小为4n)g,g为重力加速度的大小,不计空气阻力。

J

1;

H：

(1)求管第一次与地面碰撞后的瞬间,管和球各自的加速度大小；

(2)管第一次落地弹起后，在上升过程中球没有从管中滑出，求管上升的最大高度；

(3)管第二次落地弹起的上升过程中，球仍没有从管中滑出，求圆管长度应满足的条件。

【解题指南】解答本题可按以下思路进行：

(1)由牛顿第二定律列方程求解管和球的加速度。

(2)由运动学公式列方程求解管上升的最大高度。

(3)由动能定理列方程求解圆管长度应满足的条件。

【解析】(1)管第一次落地弹起的瞬间，小球仍然向下运动。设此时管的加速度大小为方向向下;球的加速度大小

为a2,方向向上;球与管之间的摩擦力大小为f,由牛顿运动定律有

Mg+f=Mai①

f-mg=ma2②

联立①②式并代入题给数据,得

ai=2g,&2=3g③

(2)管第一次碰地前与球的速度大小相同。由运动学公式,碰地前瞬间它们的速度大小均为%=J而④

方向均向下。管弹起的瞬间,管的速度反向,球的速度方向依然向下。

设自弹起经过时间"管与小球的速度刚好相同。取向上为正方向，由运动学公式

v<)-aiti=-vo+a2ti⑤

_22H

联立③④⑤式得‘g⑥

设此时管下端的高度为卜,速度为v。由运动学公式可得

,12

九=%彳一74，1-

2⑦

v=vo-aiti⑧

由③④⑥⑧式可判断此时v>0。此后,管与小球将以加速度g减速上升h2,到达最高点。由运动学公式有2g⑨

设管第一次落地弹起后上升的最大高度为Hb则

Hi=hi+h2⑩

联立③④⑥⑦⑧⑨⑩式可得

H、=—H

25⑪

⑶设第一次弹起过程中球相对管的位移为XI。在管开始下落到上升％这一过程中，由动能定理有

Mg(H-Hi)+mg(H-Hi+xi)-4mgXi=0⑫

联立⑪⑫式并代入题给数据得

x=-H

l53t

同理可推得,管与球从再次下落到第二次弹起至最高点的过程中,球与管的相对位移刈为

毛=7H|g

5⑭

设圆管长度为L。管第二次落地弹起后的上升过程中,球不会滑出管外的条件是

X1+X2WL⑮

联立⑪⑬⑭⑮式,L应满足的条件为

L>—H

125

答案:⑴2g3g⑵"3屋产融

8.(2020•江苏高考)(16分)如图所示,鼓形轮的半径为R,可绕固定的光滑水平轴0转动。在轮上沿相互垂直的直径

方向固定四根直杆,杆上分别固定有质量为m的小球,球与0的距离均为2R。在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为M

的重物。重物由静止下落，带动鼓形轮转动。重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为3。绳与轮之间无相对滑

动,忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量,不计空气阻力,重力加速度为go求:

(1)重物落地后，小球线速度的大小V；

(2)重物落地后一小球转到水平位置A,此时该球受到杆的作用力的大小F;

⑶重物下落的高度h。

【解析】(1)由题意可知,若当重物落地后鼓形轮转动的角速度为3,则根据线速度与角速度的关系可知小球的线速

度为V=2R3

(2)小球匀速转动，当在水平位置时,设杆对球的作用力为F,合力提供向心力，则有

/2

卜-(mg)2=

结合⑴可解得杆对球的作用力大小为公机g2

(3)重物下落高度为h,重物下落过程中对重物、鼓形轮和小球组成的系统,根据系统机械能守恒可知

1,1,

MgH=5M片+-?4mv2

而重物的速度等于鼓形轮的线速度,有

V尸R3

(M+16m)R2疗

H

联立各式解得2Mg

22

答案：(1)2R3(2)my]4R2co4+g2⑶(M+16m)/?®

2Mg

【直击题眼】(1)“鼓形轮转动的角速度为3”一一可求出此时小球和重物的线速度；

(2)“重物落地后鼓形轮匀速转动”，“不计空气阻力”一一说明重物、鼓形轮和小球组成的系统机械能守恒。

考点二相互作用

1.（2020唾国IH卷）如图,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上0点处;绳的一

端固定在墙上,另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时,0

点两侧绳与竖直方向的夹角分别为a和B。若a=70。，贝弗等于（）

A.45°B.55°C.60°D.70°

【解析】选B。甲物体是拴牢在细绳上。点,且甲、乙两物体的质量相等，则甲、乙绳的拉力

大小相等,0点处于平衡状态,则左侧绳子拉力的方向在甲、乙两绳的角平分线上，如图所示

根据几何关系有180°=2p+a,解得0=55°,故选B«

2.（2020•山东等级考）如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m

的物块A、B,通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接,A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A

与B间、B与木板间的动摩擦因数均为口，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平

面的夹角为45°时,物块A、B刚好要滑动,则口的值为（）

A.3B.4C.5D.6

【解析】选C。当木板与水平面的夹角为45°时,两物块刚好滑动,对A物块受力分析如图甲，

沿斜面方向,A、B之间的滑动摩擦力fi=|JN=|j1ngeos45°,根据平衡条件可知T=mgsin45°+

Mmgcos45°①;对B物块受力分析如图乙，

Wg2mg

乙

考点七力学实验

1.（2020•全国I卷）某同学用如图所示的实验装置验证动量定理,所用器材包括:气垫导轨、滑块（上方安装有宽度

为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、祛码盘和祛码等。

实验步骤如下：

(1)开动气泵,调节气垫导轨,轻推滑块,当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间时，可认为气垫导

轨水平；

(2)用天平测祛码与祛码盘的总质量on、滑块(含遮光片)的质量m2;

(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与祛码盘连接，并让细线水平拉动滑块；

(4)令滑块在祛码和祛码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电

门的遮光时间A匕、及遮光片从A运动到B所用的时间t12：

⑸在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将祛码和祛码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小

1=,滑块动量改变量的大小△P=；(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)

22

(6)某次测量得到的一组数据为:d=l.000cm,mi=1.50X10kg,m2=0.400kg,△ti=3.900X10"s,At2=l.270X10

s,ti2=l.50s,取g=9.80m/s2o计算可得1=________N•s,△p=__________kg•m•s(结果均保留3位有效数字)

⑺定义仁|土产卜10°%，本次实验6=__________%(保留1位有效数字)

【解析】(1)当滑块经过A、B两个光电门时间大约相等时，速度相等，此时由于阻力很小，可以认为气垫导轨是水平

的。

(5)拉力冲量的大小I=migti2；滑块动量改变量切=处*—=^(—---—)o

M加I加2

(6)I=n)igti2=l.5X10?X9.8X1.5N•s=0.221N•s;Ap=(―----—)=0.212kg•in•s1

0.221-0.2121

xl00%«4%

0.221

答案：⑴大约相等⑸nngti2———)(6)0.2210.212(7)4

Ar2Ar,

2.(2020•全国II卷)一细绳跨过悬挂的定滑轮,两端分别系有小球A和B,如图所示。一实验小组用此装置测量小球

B运动的加速度。

OB

AQ)

令两小球静止，细绳拉紧,然后释放小球，测得小球B释放时的高度ho=O.590m,下降一段距离后的高度h=0.100m;

由h。下降至h所用的时间T=0.730s。由此求得小球B加速度的大小为a=m/s“保留3位有效数字)。

从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0g和150.0g,当地重力加速度大小为g=9.80m/s2.根据

牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为a'=m/s?(保留3位有效数字)。

可以看出，a'与a有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原

因:。

【解析】B球下落的高度为Ah=h0-h=0.490m,

由运动学公式得Ah二,aT；

2

解得a55al.84m/s2;

对A、B两球，分别由牛顿第二定律得：

Fi-mAg^a',niBg-FT=mBa',

联立二式解得a'=1.96m/s2;

a,与a有明显差异的原因是滑轮的轴不光滑。

答案：1.841.96滑轮的轴不光滑(或滑轮有质量)

3.(2020•全国III卷)某同学利用图(a)所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码,钩码下

落,带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示。

图(b)

已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02s,从图(b)给出的数据中可以得至打出B点时小车的速度大小VB=

m/s,打出P点时小车的速度大小VP=m/s。(结果均保留2位小数)

若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量

为。

(400256)10

【解析】打B点时小车的速度大小vB=------m/s=0.36m/s,打P点时小车的速度大小vP=

2x0.02

22

(57.86—50.66)x10~m/s=L80皿八。小车从B运动到P的过程中，mgS^-Mvr-MvB,所以还需要从图(b)给出

2x0.0222

的数据中求得的物理量为B、P之间的距离。

答案:0.361.80B、P之间的距离

4.(2020•浙江7月选考)做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，

其实验操作步骤如下：

打点计时器

(i)挂上托盘和祛码,改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑;

(ii)取下托盘和祛码，测出其总质量为m,让小车沿木板下滑,测出加速度a;

(iii)改变磋