2021年高考物理三轮冲刺卷解答题（四）（解析版）

2021年高考三轮冲刺卷解答题专练(四)

物理试卷

1.如图所示，质量为60kg的滑雪运动员在倾角柒37。的斜坡顶端从静止开始自由下

滑50m到达坡底，用时5s,然后沿着水平路面继续自由滑行，直至停止，不计拐角处

能量损失，滑板与斜面及水平面间的动摩擦因数相同，取g=10m/s2,sin37°=0.6

cos37°=0.8,求：

(1)运动员下滑过程中的加速度大小

(2)滑板与坡面间的滑动摩擦力大小

【答案】⑴斫4m/s；(2比120N

【详解】

(1)设运动员在斜坡上下滑的加速度为“，下滑的时间为小根据匀变速直线运动位移公

式有

玉=y

a=-4m/s

(2)运动员在斜坡上下滑时受重力mg、斜坡的支持力M和滑动摩擦力/作用，根据牛

顿第二定律可知，在沿斜坡向下方向上有

mgsin9-f=ma

代入数据解得了=12()N。

2.如图甲所示，倾角为6=37。的足够长斜面上，质量a=lkg的小物体在沿斜面向上的

拉力F=14N作用下，由斜面底端从静止开始运动，2s后撤去F,前2s内物体运动的v-t

图象如图乙所示。求：(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)小物体与斜面间的动摩擦因数；

(2)撤去力F后1.6s时间内小物体的位移。

【答案】(1)0.5；(2)2.56m,方向沿斜面向上

【详解】

(1)根据图像可得加速度为

«i=4m/s2

由牛顿第二定律有

F-mgsm0-〃mgcos0-ma\

得

〃=0.5

(2)撤去力尸后物体向上运动的过程，由牛顿第二定律有

nigsin0+〃加geos0=mai

得

a2=10m/s2

向上位移

v2

X2=---=3.2m

2a2

且用时

v

t2=—=0.8s

a2

物体反向运动时，由牛顿第二定律有

/煤in0-fimgeos0-may

得

H3=2m/s2

反向用时

r3=1.6s-0.8s=0.8s

向下位移

12,

X3=—=0.64m

所以撤去力尸后1.6s时间内小物体得位移大小为

x=xi-X2=2.56m

方向沿斜面向上

3.如图是一个十字路口的示意图，每条停车线到十字路中心。的距离均为20m。一人

骑电动助力车以%的速度到达停车线(图中A点)时，发现左前方道路一辆轿车正以

8m/s的速度驶来，车头已抵达停车线(图中B),设两车均沿道路中央做直线运动，助

力车可视为质点，轿车长5.6m,宽度可不计。

(1)若两车保持上述速度匀速运动，为避免发生相撞事故，%应满足什么条件；

(2)若轿车保持上述速度匀速运动，而助力车立即做初速度为％=7.05m/s的匀减速

直线运动，为避免发生相撞事故，助力车的加速度至少要多大。

B1停车线

A/

O.

x20.,x20,,”，

【答案】（1）%>-=；^m/s=8om/s或%<—=；^m/s=6.25m/s；（2）

«=0.5m/s*2

【详解】

(1)轿车车头到达O点的时间为

“也s=2.5s

v8

轿乍车尾通过。点的时间为

/+x20+5.6

f_____一s=3.2s

2—V—8

为避免发生相撞事故，助力车到达O点的时间应在4前或L后

y〉土=22.m/s=8m/s或%<土=里m/s=6.25m/s

0

42.5°t23.2

(2)助力车到达。点的时间大于L=3.2S,可避免交通事故发生，设助力车的最小加

速度为m由

X=VOt2~^at2

解得

4z=0.5m/s2

4.沿x轴正方向运动的质点A和质点B其位移一时间图象分别为图中直线A和曲线B,

己知质点B做加速度大小为2m/s2的匀减速直线运动，，=3s时，直线A和曲线B刚

好相切。求：

(1)质点B在f=3s时的速度大小；

(2)质点B在/=0时的速度大小；

(3)质点B在第1s内的位移大小。

【答案】(1)2m/s；(2)8m/s；(3)7m

【详解】

(1)由题意可知，质点B做匀减速直线运动，其加速度的方向与x轴正方向相反。

由题图可知，质点A的速度

・包=~m/s=2m/s

A\t3

f=3s时，直线A和曲线B刚好相切，根据位移一时间阁线的斜率表示速度可知，此时

质点B的速度

vB=vA=2m/s

(2)则对质点B有

vBa+at=vB

其中a=-2m/s2,得质点B在，=0时的速度

vB0-vB-at-8m/s

(3)根据

A2

可得

x=8xIm+—x(-2)xl2m=7m

2

5.“天地双雄”是重庆欢乐谷必玩项目之一，如图所示，装置就像一个火箭发射塔，在

几秒钟之内，将你从平地弹射到约60m的高空，力竭而突然对你放弃，任你从空中自

由落体，具有野的特性。现一质量为60kg的游客挑战极限，把向上弹射过程看作是加

速度为3g的匀加速直线运动，不计空气阻力，g=10m/s2。

(1)游客向上弹射过程中对座椅的压力多大？

(2)一小型模拟火箭以与游客相同的加速度从地面静止竖直向上弹射,某一时刻关闭动力,

当火箭上升到离地235m空中时速度为10m/s,不计空气阻力，求此过程中的最大速度

和运动时间。

【答案】(D2400N；⑵60m/s,7s

【详解】

(1)由牛顿第二定律得

F-mg=ma

得

F=2400N

由牛顿第三定律得游客对座椅的压力为

尸'=2400N

(2)上升加速过程，有

彳=2的

关闭动力后，有

喙-"=2g心

且

"+区=235

联立得

vm=60m/s

上升加速过程，有

嗫="

关闭动力后，有

v=vm-gt2

联立得

t=7s

6.如图甲所示，AB为光滑水平面，BC为斜面，与水平面的夹角0=37。,两者在B处

平滑连接。质量”=1.6kg的物体，受到与水平方向也成。角的斜向上拉力F的作用，

从A点开始运动，片2s时到达B点，此时撤去F,物体冲上斜面，其在A8段运动

的v-t图像如图乙所示。已知物体与斜面间的动摩擦因素〃=0.5(g取10m/s2,

sin37°=0.6,cos37°=0.8)o求：

(1)A8段的长度和拉力厂的大小；

(2)若斜面足够长，求物体冲上斜面的最大距离；

【答案】(1)4m：F-4N：(2)S-0.8m

【详解】

(1)由H图得，A8段的长度

5"=：=4m

物体前2s的加速度

4=-=2m/s2

由牛顿第二定律

Fcos6=ma]

解得

F=4N

(2)设物体沿斜面上升的最大距离为5

5=苣

2%

由牛顿第二定律

mgsin0+Ringcos6=ma,

得

2

a2=10m/s

联立解得

5=0.8m

7.一辆汽车正在平直的公路上匀速行驶，突然发现前方有紧急情况，立即刹车，刹车

的加速度大小为8m/s2,经过25m停下来。试求：

(1)汽车匀速行驶时的速度大小；

(2)汽车从刹车到停下来所用时间。

【答案】(l)20m/s；(2)2.5s

【详解】

2

⑴由速度位移公式得V-V()=2ax即

%=A/V2-2ax-^/0-2x(-8)x25m/s=20m/s

(2)汽车从刹车到停下来所用时间

O-v0-20一

t=----o-=-----s=2.5s

8.如图所示，重为G的物体放置在水平地面上，现用一与水平方向成6角斜向上的力

拉着物体在水平面上刚好能匀速运动，拉力大小为凡求:

(1)物体对水平地面的压力的大小;

(2)物体与地面间的动摩擦因数"。

F

e

【答案】(1)G-尸sin。；⑵一…八

G-FsmO

【详解】

(1)对物体受力分析，物体受重力、支持力、拉力、滑动摩擦力，由平衡可得，竖直方向

FN+Fsin0=G

解得

氏=G-Fsin0

(2)水平方向有

于=Fcos0

其中

f=出

联立解得

Fcos0

卜i—；

G—Fsin。

9.如图所示，一木箱受到两个大小分别是Q=10N、B=4N的水平推力的作用，且处于

静止状态。求木箱受到的摩擦力。若将B撤去，木箱受到的摩擦力又如何？

~7777777777/77777777777/77777777777~

【答案】见解析

【详解】

木箱处于静止状态，由平衡条件可得

代入数据可得静摩擦力，=6N,方向水平向左，若撤去回，木箱仍处于静止状态，由

平衡条件可得静摩擦力

/'=g=4N

方向水平向右。

10.由牛顿第二定律可知、无论多小的力皆能使物体产生加速度，改变物体的运动状态。

但是，当我们推静止的柜子时(图)，有时即使用了很大的力也无法推动，柜子仍处于

静止状态。这与牛顿第二定律矛盾吗？为什么？

【答案】见解析

【详解】

不矛盾，由于水平推力小于等于桌子的最大静摩擦力，推不动桌子，桌子的合力为零，

由牛顿第二定律可知加速度为零，桌子保持原来静止状态。

11.杂技表演中，在一个平躺的人身上压一块大而重的石板，另一人以大锤猛力击石，

石裂而人未伤。请解释原因。有人建议用很厚的棉被代替石板，从而使冲击力减小而更

加安全。你认为这样可行吗？请说明理由。

【答案】见详解

【详解】

当用大铁锤打击大条石时，大条石越大，质量就越大，其惯性越大，则它的运动状态很

难改变；在铁锤与大条石的碰撞过程中，铁锤对大条石的作用力较大，超过了大条石承

受的限度，因而大条石裂开。在作用前大条石对人的作用力较大，但其变化较小，没有

超过人能承受的限度，因而没有受伤；同时由于大石条与人体的接触面积较大，压力发

散，人体的受力面积上的压强变化较小，因而不会受伤。用很厚的棉被代替石板，不可

行，棉被质量小，惯性小，锤子打在棉被上，棉被向下运动的速度很大，表演者会被压

伤。

12.如图所示，倾角为6=30。的光滑斜轨道48与粗糙水平轨道BC平滑连接，小物块

P从A3上由静止释放，与弹性挡板N碰撞一次返回后恰好停到B点，若碰撞过程小物

块P无机械能损失，碰撞时间极短可忽略。物块P与水平面BC之间的动摩擦因数

〃=0.2,B、C间的距离L=2m取g=10m/s2,求:

(1)释放滑块处相对8c平面的竖直高度方：

(2)物块运动的总时间。

【答案】(l)0.8m；(2)2.8s

【详解】

(I)对于整个过程，运用动能定理得

mgh—2/zmgL=0

得

h-=2x0.2x2m=0.8m

(2)从A到B的过程，由牛顿第二定律得

mgsin30°=max

得

a]=5m/s2

根据

h12

sm.320八。一o244

得

ri=0.8s

滑块在水平面上滑动过程，由牛顿第二定律〃mg=，"G,得

a2=2m/s2

运用逆向思维，滑块运动的逆过程是初速度为零的匀加速直线运动，整个过程有

»1,2

2L-3a2G

解得

t2=2s

故总时间

/=/I+/2=2.8S

13.如图所示，质量为M=1kg的木板静止在水平地面上，质量为机=lkg的铁块静止

在木板的左端。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，木板与铁块之间的动摩擦因数为卬

=0.4,木板与地面之间的动摩擦因数为〃2=0」，g取10m/s2,铁块可看作质点。现给

铁块施加一个水半向右的力F.

(1)若水平力Q=4N,求铁块机与木板M间的摩擦力大小？

(2)若木板长L=9m,水平力尸2=8N,经多长时间铁块运动到木板的右端？

(3)若水平力F从零开始逐渐增加，且木板足够长，试通过分析和计算，在坐标图中

作出铁块受到摩擦力/随水平力尸大小变化的图像。

/N

6L-T-：­

5卜卜+一++一+++Y

4卜十十十＜…;-十十T

由十十十十十十十d

2广：…厂丁二…厂丁丁二

1r—j—»—j—■«—1—•—»—'

I11।；；।।,»

01234567877N

/N

6

5

【答案】(1)3N；(2)3s；(3)

012345678F/N

【详解】

(1)假设铁块修在木板M上没有发生相对滑动，对"八例整体分析

E一出^M+m)g-^M+m)a

对M分析

f-g=Ma

代入数据得

/=3N

/<〃Mg=4N

所以假设铁块m在木板M上没有发生相对滑动成立，铁块m与木板M间的摩擦力大小

为3N。

(2)对铁块m分析

F-Hxmg-max

代入数据得

4=4m/s2

对木板M分析

/mg—M)g=Ma2

代入数据得

a,-2m/s2

铁块运动到木板石端的过程中它们的位移关系

11,

一〃［广2—2=L

212-

代入数据得

/=3s

⑶①当

F</z2(M+m)g=2N

铁块与木板组成的系统没有被拉动，静摩擦力等于拉力，即

f=F

②铁块m在木板M上即将发生相对滑动时，铁块m所受摩擦力达到最大静摩擦力对木

板M

g=Ma0

代入数据得

2

tz0=2m/s

对M整体分析

Fa-/z,(m+M),g=(m+M)aQ

代入数据得

玲=6N

当

2N<F<6N

时，铁块与木板相对静止一起加速，对相和例整体

F-7/2(m+A/)g=(m+A/)a

得

〃一F

2

对

F-f-ma

得

f=-+l

2

③当F>6N时，铁块相对木板发生相对滑动，铁块受到滑动摩擦力

/=〃i〃?g=4N

14.如图所示，足够高足够长的桌面上有一块木板A，木板长度L=1.5m,质量为

m=5kg,可视为质点的物块B质量也为机=5kg,AB间的动摩擦因数〃尸0」，A

与桌面间的动摩擦因数为〃2=°2,开始时木板静止，当B以水平向右的初速度

%=3m/s滑上A的左端的同时在连接A右端且绕过定滑轮的轻绳上无初速度的挂上

一个重物C,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计轻绳与滑轮间的摩擦和空气阻力,

g=10m/s2«求：

(1)B刚滑上A时，B所受到的摩擦力的大小；

(2)此后的运动过程中若要使B不从A上滑出，则C的质量M应满足什么条件？

足够长

足

够

高

【答案】(1)5N；(2)—kg<M<—kg

83

【详解】

(1)摩擦力为

/=司机g=5N

(2)当C的质量最小时，A、B若恰在右端共速，则对B

N、mg=ma]

a.=〃]g=Im/s2

对A

M}g+/2}mg-2国ng=(m+M^a2

三者共速有

v0-a}t-a2t

由运动学公式

11

乙7=卬-5卬2-3a2t2

解得

“25,

M=pkg

o

当C的质量最大时，三者共速后,AC向右的加速度等于B的滑动摩擦力提供的加速度,

即

M-2%mg—Rng=(m+

解得

一10.

%=§kg

C的质量M应满足

25,

-vkg

OJ

15.如图甲所示，质量帆=lkg的物体静止置于倾角为6=37。的固定斜面的底端(斜面足

够长)，对物体施加平行于斜面向上的拉力F,fi=4s时拉力大小减半并反向，f2=5s时

撤去外力，物体运动的部分M图象如图乙所示，设物体受到的最大静摩擦力等于滑动

摩擦力，取g=10m/s2,sin370=0.6,cos37°=0.8,求：

(1)求出前4秒的加速度大小和第5秒的加速度大小：

(2)求出前5秒的位移；

(3)物体与斜面间的动摩擦因数〃和拉力尸的大小：

(4)物体f2=5s时刻后再经多长时间物体回到斜面底端(结果可带根号表示)。

甲乙

【答案】(1)lOm/s2,20m/s2;(2)110m；(3)0.5,20N；(4)(2+V130)s

【详解】

40,r

(1)由图像可知前4秒的加速度大小q=im/s2=10m/s2,根据牛顿第二定律

F-mgsin0-pimgcos0=ma]

2()

由题意，4秒后的加速度大小4=—m/s2=20m/s2,根据牛顿第二定律

F.八八

—+mgsin0+/Ltmgcos0=ma2

联立以上两式并代入数据得

F=20N

//=0.5

“=5s时撤去外力，此时的加速度为。3,则有

mgsin0+〃mgcos0-ma3

解得

2

a3=10m/s

(2)由丫一/图像可知，前5秒的位移为

s=gx4x40m+gx（40+20）xlm

所以

5=110m

(3)由(2)可知物体与斜面间的动摩擦因数4和拉力F的大小分别为

〃=0.5

F=20N

(4)f2=5s时的速度为v=20m/s,沿斜面向上到速度为零，设时间为1位移为房，

则有

V-卬3

1二

S1-

解得

4=2s

M=20m

从最高点滑到底端，设时间为。，有

4=(sin0—//cos6^=2m/s2

1，

s]+s=-a4t；

解得

t4=Jl30s

物体Z2=5S时刻后，再经时间t物体回到斜面底端

t—t3+t4=(2+Jl30)s

16.如图所示，质量〃?i=lkg的物块A,悬挂在绳OP和。。的结点。上，OP绳水平,

。。绳与竖直方向的夹角为60。，并跨过光滑定滑轮(定滑轮不计质量)与斜物块上质

量为m=3kg的物块B相连，斜物块C质量加3=10kg、倾角为30。，斜物块C及物块A、

B均保持静止。g取10m/s2。求:

⑴绳。P、OQ的拉力大小;

(2)斜物块C对物块B的摩擦力的大小;

(3)斜物块C对地面的压力与摩擦力。(结果都可带根号表示)

(3)/'=10GN，N=120N

【详解】

(1)选取。点为研究对象，进行受力分析并建立正交轴正交分解，如图所示

:帆ig

根据平衡条件可得

TQcos60?町g

%sin60?Tp

解得

%=20N

Tp=10>/3N

所以纯OQ的拉力大小20N,OP的拉力大小10百N。

(2)选取物块B作为研究对象，B所受的重力沿斜面向下的分力大小为

m2gsin30?15N<20N

所以物块B受到沿斜面向下的静摩擦力/,如图所示

TQ=/n2gsin30?f

解得

/=5N

(3)对物块C、B做整体分析，由于物块C及物块B均保持静止，根据平衡条件

水平方向有

/'=%sin60。

竖直方向有

(铀+m3)g=N+TQCOSAX

解得

r=IOGN

N=120N

17.两个小球1、2,质量分别为2m和,"，1球用足够长轻绳Ai系在天花板上，2球用

长L的轻绳A2系在1球上，均处于平衡状态，如图所示。

(1)求此时Ai、A2绳上的拉力大小？

(2)现剪断轻绳Ai,让小球下落，2球原来距地面高度为人，则2球落地后算起1球

经多长时间才与2球相撞。(球落地即静止不反弹，重力加速度为g,不计空气阻力)

(3)现在Ai绳上套一质量为3m的小圆环3和一轻弹簧,轻弹簧固结在1球和圆环上，

均处于平衡状态，如图所示。现剪断上绳Ai,求刚剪断瞬间，1球、2球和圆环3各自

【详解】

(1)根据受力平衡可知，Ai绳上的拉力大小为

T^2mg+T2

A2绳上的拉力大小为

72="g

解得

T}=3mg

(2)设小球1落地的时间为h，小球2落地的时间为ti,则可得

1,

-gt-2=Lr+h

12,

3gt2=h

可得2球落地后算起1球与2球相撞的时间为

(3)在未剪断Ai绳时，对1球进行受力分析，1球受到弹簧的弹力，Ai绳提供的拉力,

以及A2绳提供的拉力，可得

T}'^FN+2mg+T2

=3/"g

解得

7j，=6mg

受力分析可知，2球受到的拉力仍为乃，即机g,则可知当剪断上Ai绳瞬间，可知1球

的加速度大小为

4=j

2球的加速度大小为

弹簧的弹力不变，隔离对小环3分析，小环的合力为0,故

18.如图，一木板8置于光滑水平面上，小物块A静置于木板左端。若给小物块一个

瞬间水平向右的初速度％=3m/s,小物块经历时间f=0.5s恰好不滑离木板。已知小物

块的质量机=lkg,木板的质量A/=2kg,重力加速度g取lOm/s?。

(1)若水平面是粗糙的，木板与水平面间的动摩擦因数是物块与木板间的动摩擦因数的四

分之一，现对小物块施加一个水平向右的恒力F，使小物块由静止开始运动，要使小

物块能滑离木板，求力尸的大小范围;

(2)在(1)中，若F=7N,求小物块滑离木板时的速度大小。

”0

m——►

P

【答案】(DQ4.5N；(2)Mlm/s

5

【详解】

(1)设小物块与木板间的动摩擦因数为〃

小物块做匀减速运动

f=Hmg=ma\

解得

木板做匀加速运动

恰好不滑离，即此时二者共速:

v^-a\t=ait

解得

〃=0.4

小物块：

F-/ung=nia3

长木板：

pimg--(M+=Ma.

4

解得

4Z4=0.5m/s2

小木块能滑离的条件

a3>Cl4

解得

F>4,5N

⑵若尸=7N,则可算得

«3=3m/s2

0.5s恰好不滑离木板，木板的长度

1212八__

L—VQZ--=0.75m

小物块经时间ft）离木板

1212

L=~a3,l0_/44,0

解得

“二亚向s

5

19.如图所示，质量M=8kg的小车放在水平光滑的平面上，在小车右端加一水平恒力产，

尸=8N,当小车向右运动的速度达到1.5m/s时，在小车前端轻轻放上一个大小不计，质

量为〃?=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数产0.2,小车足够长，最大静摩擦力

近似等于滑动摩擦力，（取g=10m/s2）求：

（1）从小物块放上开始经过Z=1.5s,小物块通过的位移大小；

（2）小物块在车上留下的划痕长度。

加

M

3

【答案】(1)2.1m：(2)0.75m

【详解】

(1)(2)对〃?受力分析得

jLimg=ma1

v=a{t

12

对车分析可知

F-jumg=Ma

匕=%+%4

12

%2=切+/初

r,=ls<1.5s

设共速后一起以。3匀加速运动

t2=t-t]

F=+M)a3

篇=叫

2

a3-0.8m/s

/静</滑

假设