2021届高考物理二轮复习 牛顿运动定律的应用 巩固训练

2021届高三物理二轮综合巩固强化训练牛顿运动定律的应用

1.2019年5月25日，2019年全国蹦床锦标赛在天津科技大学滨海校区体

育馆落下帷幕，上海选手高磊加冕男子网上个人和团体双冠王。测得一位

仅在竖直方向上运动的蹦床运动员受到蹦床的弹力厂随时间，的变化规律

如图所示，已知该运动员的最大加速度为42，重力加速度为g=10m/s2,

不计空气阻力。下列说法正确的是（）

A.该运动员接触蹦床过程中受到的最大弹力为2000N

B.该运动员双脚离开蹦床后的最大速度为16m/s

C.该运动员由最低点向上运动到离开蹦床的过程中先处于超重状态后处于

失重状态

D.该运动员由接触蹦床到最低点的过程中一直处于失重状态

2.一辆装满石块的货车在某段平直道路上遇到险情司机以加，速度叫与

4

紧急刹车。货箱中石块B的质量为机=400kg,g=10m/s2则石块B周围与它

接触的物体对石块8的作用力为（）

A.3000NB.4000NC.5000ND.7000N

3.如图所示,电视剧拍摄时，要制造雨中场景，剧组工作人员用消防水枪向天

空喷出水龙，降落时就成了一场“雨若忽略空气阻力，以下分析正确的是

（）

A.水枪喷出的水在上升时超重

B.水枪喷出的水在下降时超重

C.水枪喷出的水在最高点时，速度方向斜向下

D.水滴在下落时，越接近地面，速度方向越接近竖直方向

4.如图所示，水平粗糙传送带AB距离地面的高度为〃，以恒定速率％顺时

针运行。甲、乙两滑块（可视为质点）之间夹着一个压缩轻弹簧（长度不

计），在AB的正中间位置轻放它们时，弹簧立即弹开，两滑块以相同的

A甲rwiB

n

速率分别向左、右运动。下列判断不正确的是（）〃〃〃,〃〃〃〃一〃〃£〃/

A.甲、乙滑块可能同时从4B两端离开传送带

B.甲、乙滑块刚离开弹簧时可能一个减速运动、一个加速运动

C.甲、乙滑块可能落在传送带的左右两侧，但距释放点的水平距离一定不

相等

D.甲、乙滑块可能落在传送带的同一侧，且距释放点的水平距离相等

5.一个物块放置在粗糙的水平地面上，受到的水平拉力尸随时间/变化的

关系如图甲所示，速度V随时间，变化的关系如图乙所示，g=10m/s2,则

由图中信息可判定（）

A.0〜2s内物块所受摩擦力F/=8N

B.物块的质量为4kg

C.物块在前6s内的平均速度为3m/s

D.物块与水平地面间的动摩擦因数〃=0.4

6.关于曲线运动，下列说法中正确的是（）

A.曲线运动一定是变速运动B.变速运动一定是曲

线运动

C,曲线运动一定是变加速运动D.匀速运动可能是曲

线运动

7.如图所示，以9.8m/s的水平初速度均抛出的物体，飞行一段时间后,垂直撞

在倾角为0=30。的斜面上，可知物体完成这段飞行的时间是（）

A.皂sB.巫sC.瓜D.2s

33

8.如图所示,一小球从斜面顶端沿水平方向飞出，后又落回到斜面上.已知斜

面的倾角为。，小球初速度大小为%，不计空气阻力,重力加速度为g,下列说

法正确的是（）

e

A.小球从飞出到落回到斜面上的时间为?

B.小球落回到斜面上时的速度大小为f

cos2〃

C.减小小球的初速度，则小球落回到斜面上时速度方向与斜面的夹角也减小

D.若小球以2%水平飞出，且小球仍能落回到斜面上，则小球落回到斜面上的

速度大小是原来落回到斜面上速度大小的2倍

9.如图所示，一可看作质点的小球从一台阶顶端以4m/s的水平速度抛出，每

级台阶的高度和宽度均为1m,如果台阶数足够多，重力加速度g取10m/s2,则

小球将首先落在标号为几的台阶上?（）

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

10.如图所示，一个半径为R=o.75m的半圆柱体放在水平地面上，一小球从圆

柱体左端A点正上方的B点水平抛出（小球可视为质点），恰好从半圆柱体的

右上方C点掠过.已知0为半圆柱体侧面半圆的圆心,。。与水平方向夹角为

53°,重力加速度g取lows?,则（）

A.小球从B点运动到C点所用时间为0.3sB.小球从B点运动到C

点所用时间为0.5s

C.小球做平抛运动的初速度为4m/sD.小球做平抛运动的初

速度为6m/s

11.某实验小组利用如图1所示的实验装置测量小滑车和木板之间的动摩擦

因数.主要实验步骤如下：

斗芈计时器带

小滑车，-

.钩码

图1

i.将带滑轮的长木板固定在水平桌面上，按图连接实验装置，小滑车置于

打点计时器附近，牵引端只挂一个钩码.

ii.接通电源，由静止释放小滑车，小滑车运动至木板左端附近时制动小滑

车，关闭电源，取下纸带，计算加速度1；

也依次从小滑车上取下第一个、第二个、第三个……钩码挂在牵引端，重

复步骤ii,分别计算加速度生、的、&……

iv.在职,”坐标系中描点，用直线拟合，计算动摩擦因数（机为牵引端钩码

总质量，每个钩码质量均为恤）.

请回答下列问题：

（1）关于实验原理及操作，下列说法正确的是；

A.实验中必须平衡摩擦力

B.滑轮与小滑车间的细绳应与木板平行

C.必须保证牵引端钩码的总质量远小于小滑车和车上钩码的总质量

D.还需要测得小滑车的质量

（2）某条纸带测量数据如图2所示，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计

数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出.量出相邻的计数点之间

的距离分别为42=4.22cm、BC=4.65cmCD=5.08cm>DE=5.49cm

£F=5.91cm>FG=6.34cm。已知打点计时器的工作频率为50Hz,则小滑车的

加速度值为八m/s?（结果保留2位有效数字）；

,1A•B•e••DE•F•G•)1

图2

(3)测得ar”图线在。轴上的截距为小已知重力加速度为g,则小滑车

与木板间的动摩擦因数表达式为.

12.如图所示,图甲是“验证力的平行四边形定则”的实验情况图，其中A为固

定橡皮条的图钉,。为橡皮条与细绳的结点,。8和0C为细绳。图乙是某实验

小组在白纸上根据实验结果画出的图。

(1)本实验采用的科学方法是o

A.理想实验法B.控制变量法C.等效替代法D.建立物理模型法

(2)实验中，小张同学在坐标纸上画出了如图丙所示的两个已知力耳和尸2,图

中小正方形的边长表示2NI为根据平行四边形定则作出的合力(图中未画

出)与尸的夹角分别为4和。2,下列说法正确的是o

□IIFJ□□.

二二二Z二二二二二

_因___________

A.耳=4NB.F=I2NC.q=35。D.<e2

(3)为提高实验结论的可靠性，在重复进行实验时，结点。的位置____(填“可

以”或“不可以”)变动。

13•一支探险队在探险时遇到一条山沟，山沟的一侧OA竖直，另一侧呈抛物线

形状的坡面。B与一个平台8c相连，如图所示.已知山沟竖直一侧0A的高度

为2/Z,平台离沟底的高度为〃,C点离。A的水平距离为2仙以沟底的。点为原

点建立坐标系》。入坡面的抛物线方程为丫=盘.质量为机的探险队员在山沟

2h

的竖直一侧从A点沿水平方向跳向平台.人可视为质点,忽略空气阻力，重力

加速度为a

(1)若探险队员从A点以初速度与水平跳出时，掉在坡面。B的某处，则他在空

中运动的时间为多少？

(2)为了能跳在平台上，他在A点的初速度应满足什么条件?请计算说明.

14.如图所示,长为乙=o.8m的细绳一端连接一质量为5kg的小球，另一端系在

固定点O,将小球拉到A点并使细绳水平,给小球一竖直向下的初速度，小球

开始绕固定端O点做圆周运动，运动至O点正下方B点时绳子刚好断了，之

后做平抛运动，绳子能承受的最大拉力为450N.在B点右侧平地上固定一个

倾角为37°的斜面。小球做平抛运动至斜面的最高点C时的速度方向恰

好沿斜面方向，然后沿滑梯s滑至D点,小球与斜面间动摩擦因数为05。

长度为s=llm.已知sin37。=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力影响，重力加速

度g取10m/s.求：

(1)小球刚运动到B点时的速度大小;

(2)BC两点间的高度差；

(3)小球从B点运动到D点的时间.

15.2018年11月23日，北京国际雪联单板滑雪大跳台世界杯在国家体育场

举办。如图1,运动员经过一段加速滑行后从A点以水平速度％飞出,落到斜

坡上的8点，已知A,B两点距离$=75m，斜坡与水平面的夹角a=37。,不计空气

阻力(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=1Om/s2)。求

(2)运动员在A点水平速度％的大小；

(3)若运动员从A点以不同的水平速度％飞出落到斜坡上,请写出A,8两点

距离s和水平速度+的关系式,并在图2中定性画出s-%的图像。

16.攀岩被很多极限运动员所喜爱和挑战。运动员在攀爬过程中，常常要

协调手足之间的发力，才能更好地保持平衡。如甲图所示，某攀岩者正停

留在悬崖的某处，双手分上下扣住岩壁，双脚做支撑。为方便地分析此时

手脚的受力，将攀岩者简化成乙图情景：攀岩者简化为重球A，其质量为

40kg,与两根轻细绳AB和AC连接，两绳另一端连接于竖直墙上，细绳AB

与水平线成e角，细绳AC垂直于墙，轻杆4。一端固定于重球上，另一端

链接在竖直墙上，杆对重球产生一个方向与水平线成e角的弹力F,

0=60°,若要使两绳都能伸直有两种临界可能，一种情况是48绳上的拉力

刚好为零，一种情况是4c绳上的拉力刚好为零，请你分别求出这两种情

况下的弹力F的大小，并总结出攀岩者能在此处保持平衡时弹力尸的大

小范围.(g=10m/s2)

甲图"图乙“

17.山东潍坊风筝，古来有名，以扎糊精巧、画工别致著称于世。其中最

简单的是平板状方形风筝，这种通过风筝拉线来调整风筝在空中与风向成

一定的迎角而静止在空中，其模型简化如图所示。若质量为机的风筝在

共点力的作用下在空中保持静止，风对风筝的力垂直于风筝面斜向上，风

筝与水平方向的夹角为拉线对风筝的拉力斜向下，且与水平方向的夹

角为。，重力加速度大小为g,求：

(1)求此时风对风筝的力尸;

(2)拉线对风筝的拉力FT0

参考答案

1.答案：c

2.答案：C

解析：当货车刹车时，在竖直方向，其他物体对石块3的作用力

Fy=mg=4000N

在水平方向，其他物体对石块B的作用力"=,"a=3000N

故作用力F=m+尸：=5000N

故选C。

3.答案：D

解析：水在空中只受重力作用，水处于完全失重状态,A、B项错。水在最高

点时，速度方向水平,C项错误。水在下落过程中，竖直方向速度逐渐增大，其

合速度越接近竖直方向,D项正确。

4.答案:C

解析：弹簧弹开后，两滑块以相同的速率分别向左、右运动.根据滑块的受

力判断物体的运动，需讨论滑块弹开后的速度与传送带的速度的大小.

5.答案：D

6.答案：A

解析：曲线运动的速度方向一定是变化的，即速度是变化的，选项A正

确.变速运动可以是速度的方向改变，也可以是速度的大小改变，或者两

者都改变.若只有速度的大小改变的变速运动，是直线运动，如急刹车，

选项B错误.加速度不变的曲线运动是匀变速曲线运动，选项C错误.匀

速直线运动的速度大小和方向都不变，只能是直线运动，不可能是曲线运

动，选项D错误.

7.答案：C

解析：由题设可知，小球落地速度的方向与竖直方向夹角为30。，设落地

速度的竖直分量为匕，水平分量当然是吗,则tan3（T=为，而匕=/，得

Vv

t=\[?>S.

思路分析：研究平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向

去研究，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，两个方向

上运动的时间相同.

点评：本题就是对平抛运动规律的直接考查，掌握住平抛运动的规律就能

轻松解决.需要理解分运动和合运动的等时性

8.答案：D

解析：小球从飞出到落回到斜面上，其位移与水平方向的夹角等于仇则

tan"）=M，解得，=苦”,A错误;根据速度与水平方向夹角的正切值与位

x3?

移与水平方向夹角的正切值关系得,tana=2tan6,由数学知识

知cosa=1故小球落到斜面上时的速度大小为y=」J=%Ji+4tan20,B

VI+4tan0cosa

错误;减小速度后，小球落到斜面上的位移与水平方向的夹角不变，因此小球

落到斜面上的速度方向不变,c错误;由广工知,小球落回斜面

cosa

的速度大小与初速度的大小成正比，故小球以2%水平飞出，落回到斜面上

的速度大小是原来落回到斜面上速度大小的2倍,D正确.

9.答案：B

解析：设小球从抛出到落到台阶上经历的时间为水平位移为>卬，竖直

位移为尸权『,因为每级台阶的高度和宽度均为1m,所以小球落在台阶上时

位移与竖直方向的夹角小于等于45°,即*,tan450=l,代入数据解得f..0.8s；相

应的水平位移x-4x0.8m=3.2m.台阶数〃..常=3.2,可知小球抛出后首先落到

标号为4的台阶上.故B正确,A、C、D错误.

10.答案：AC

解析：从8点到C点,小球做平抛运动，由题可知小球在。点的速度方向与

水平方向成37°角，由速度的分解可知，竖直分速度大小为％=%tan37o=g/,水

平方向有R+RCOS53。：3,联立解得t=0.3s,%=4m/s,故选A、C.

11.答案：(1)B

(2)0.42

(3)上

g

解析：(1)实验原理是利用祛码牵引小滑车做加速运动，利用打出的纸

带求出加速度，牵引绳的拉力必须与摩擦力在一条直线上，所以滑轮与小

滑车间的细绳应与木板平行，B正确；A、C、D错误.

(2)由〃得：a=^-^O=()42nl/s2

(37尸

(3)设原小滑车和祛码的总质量为M,牵引小滑车的祛码质量为,%，对

整体，由牛顿第二定律可得：即返-〃g,所以

M

b=fg，求得：4=-2

g

12.答案：(1)C

(2)B

(3)可以

解析：

13•答案：⑴&

解析：(1)设探险队员在。8坡面上的落点坐标为(x，y),由平抛运动规律可得

1丫22h

X』，助-尸枭2,又尸与，联立解得

⑵将一代入y4可求得B点的横坐标与=历，而。点的横坐标％=2%.由

2/1

平抛运动规律得XB=%/"c=2h-h=，解得V°B=向,％c=A/2^，所以为了能

跳到平台上，他在A点的初速度应满足病必屈.

14.答案：（1）v=8m/s（2）h=^gt2=1.8m（3）T=t+t'=\.6s

15.答案：（1）3s;（2）20m/s;（3）见解析

解析：（1）将运动员位移分解为水平，位移x=5cos37°=60m,

竖直位移y=5sin37°=45m

运动员在竖直方向做自由落体运动，y=；g/，解得：，=3s

（2）运动员在水平方向做匀速直线运动x=%f,解得％=20m/s

（3）运动员的始末位置都在斜面上,位移方向沿斜面向下，因而运动员运动

的位移偏向角为37。。将其运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方

向的自由落体运动。

x=vot

12

y=2gr

tan37°=2=里

x2%

运动员在空中飞行的时间为广辿心