二牛顿运动定律-2021年高考物理真题模拟试题

（2）牛顿运动定律一2021年高考物理真题模拟试题专项汇编

1.[2021年全国乙卷，21】水平地面上有一质量为网的长木板，木板的左端上有一质量为外的

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，其中耳、鸟分别为小与时刻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四，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.月=4平gB.F2=---------（^2-必）g

明

C.叫4D.在0~4时间段物块与木板加速度相等

吗

2.【2021年全国甲卷，20】一质量为m的物体自倾角为a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线，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Ek分。已知sina=0.6,重力加速度大小为g。则（）

A.物体向上滑动的距离为袅

B.物体向下滑动时的加速度大小为日

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，教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mg

小小我斗金〜栏讨+■炉

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H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（品=初，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

3

C.若四节动力车厢输出的总功率为2.25尸，则动车组匀速行驶的速度为公％

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290s的减速，速度从4.9x103m/s减为4.6X10?m/s；打开降落伞后，经过90s速

度进一步减为1.0x10?m/s；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

/3>a,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0D.大木块对桌面的压力小于为（M+〃Dg

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02佟

D.若使支架离开地面，则电动机的角速度。十"必

VmL

9.（2021年五省百校联考，7】如图所示，光滑水平面上有一质量M=16kg的斜面体，斜面倾角

6=37。，斜面上放有一质量机=1kg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.〃=1.5,且

最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，已知sin37o=0.6,cos370=0.8,重力加速度g取

10m/s2,则F的最大值为（）

A.5ONB.60NC.40ND.7ON

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，

台秤上放置一祛码，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，祛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A、B、C置于水平地面上，中间

用劲度系数分别为人、&的轻弹簧8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.两弹簧以b的弹力之比区=＞一-—

FhF+3Hmg

C.两弹簧a、b的伸长量之比乙=&

lb3K

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）（）

2122

AMvnMv-Mv「2gh4-v

A.-----------D.------C.----------IJ.--------—

2gh+v2ghv—2ghMv2

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h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R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g.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质

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0~6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，在乙时刻木板开始运动，6时间内，木板和物块一起做加速直线运动，与时

刻，物块与木板开始发生相对滑动，D项正确；乙时刻，对物块和木板整体有耳=〃|（叫+〃??）g,

A项错误；在时刻，对物块有6-〃2加2g=用”，对木板有〃2"48-〃|（叫+?）g=町4,解得

居「心B项正确；由j2g”叫+，"）g＞。，可得"c

ITly吗

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

-mg-ssina-F（s=O-Ek,物体下滑过程由mg-ssinc-耳$=*-0,联立可得$=生，A项错

5mg

误；由以上各式可得耳=0.4，咫，又因为耳=〃，〃gcosa,下滑过程中有"zgsina-耳=,加卜.，由题

意可知cose=0.8,联立可得"=0.5,。下=0.2g,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s=gm2,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，F-kvn,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，

--kv^ma,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

转=用，可知％=榨=2C

输出总功率为2.25P时，动车组匀速行驶的速度

3

[%,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4刊-叱=3加用-0,所以动车组克服阻力做功为叱=4々-；加用，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q=mgsina=gsina,乙的加速度的="包叱=gsin£,因所以

mtn

at<a2,选项A错误；甲、乙沿斜面均做匀加速直线运动，有口=〃，即用<%，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：mgcos?a+%gcos,尸+A/g=N,水平方

向有：mgsinacosa+f=mgsinJ3cosJ3,由题意a、夕互余，即cos«=sin/?,得

N=Mg+mg,f=0,即压力M=N=Mg+,"g,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T=Mg,其转动到最高点时，由牛顿第二定律可得T+，”g=,解得

土迹•，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「ose-Nsin6=〃⑷，

6()

/sin。+Ncos。=/ng,f=〃N)联立得a=pym/s"由整体法可知F=(M+in)a,解得

F=60N,故B正确。

10.答案：D

解析：从照片示数分析可知，祛码分别处于超重、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，祛码处于

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，4、8、C的合力相同，故

A错；由牛顿第二定律，对A、3、C整体：JFmg,对卜：“•〃叫,对

3mm

A、,联立解得：笈=£居故两弹簧以b的弹力之比"二」，故B

2m"3'3Fb2

错；由胡克定律可知"=必='，故土=殳，故C错；在弹簧a突然断裂的瞬间，由牛顿第二

FbkL2lh2k}

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f

定律可知，aA=jLig,aR=~~竺竺=-3----------=--pg,由q=£_也空知，F>3囚ng,故

mm3m3m

X

dB---jug>=/jg,故％<4,故D项正确。

3m3m

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