2020年高考物理专题卷：专题03（牛顿运动定律、牛顿定律的应用；超重和失重）答案与解析

2020年高考物理专题卷：专题03（牛顿运动定律、牛顿定律的应用；超重和失重）答案与解析

‎2020年专题卷物理专题三答案与解析 ‎1．【命题立意】本题以“扳手腕”游戏立意，主要考查对牛顿第三定律的理解。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）什么是作用力与反作用力？（2）作用力与反作用力的大小关系？‎ ‎【答案】D【解析】甲手对乙手的作用力和乙手对甲手的作用力是一对作用力与反作用力，大小总是相等的。‎ ‎2．【命题立意】本题以跳高为背景命题，主要考查超重与失重现象。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）什么叫超重与失重？超重与失重时物体的重力变化了吗？（2）如何判定物体处于超重状态还是失重状态？‎ ‎【答案】AC【解析】小明起跳和落在软垫上减速，加速度向上，处于超重状态；在空中时，无论是上升，还是下降，都处于完全失重状态，但重力不会改变，则AC 正确。‎ ‎3．【命题立意】本题以绳拉汽车为背景，以力之间的关系为选项，‎ 主要考查牛顿第二、三定律。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）汽车受到几个力的作用？斜向上的拉力的作用效果是什么？（2）汽车受到的几个力之间有何关系？力的大小与运动状态有关吗？（3）根据什么规律比较绳对车的拉力与车对绳的拉力？车受到的摩擦阻力的大小关系是什么？‎ ‎【答案】AD【解析】李师傅斜向上拉车的力可以分解成竖直向上和水平向前的两个分力，竖直向上的分力将减少车对地面的正压力，从而减少车与地面间的滑动摩擦力，则A对；若将绳系在车顶斜向下拉，车对地面的正压力增大，摩擦力增大，拉动汽车将更不容易，则B错；绳对车的拉力与车对绳的拉力是作用力与反作用力，大小相等，则C错；若车由静止被拉动，绳的拉力在水平方向的分力大于车受到的摩擦阻力，绳的拉力大于车受到的摩擦阻力，则D正确。‎ ‎4．【命题立意】本题以物体在斜面上的运动为背景命题，主要考查物理过程分析及牛顿运动定律。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）为什么木板的倾角α为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同？（2）木板的倾角α为45°时物块做什么运动由什么决定？‎ ‎【答案】BD【解析】据题意倾角为30°时应为静摩擦，倾角为45°时应为滑动摩擦，由mgsin30°=μmgcos45°。可得动摩擦因数为，B正确。木板的倾角α为45°时重力沿斜面向下的分力大于滑动摩擦力，物体加速下滑，由牛顿第二定律得D正确。‎ ‎5．【命题立意】本题以加速度和速度设置选项，主要考查牛顿第二定律、力与运动的关系。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）滑块受到几个力的作用？摩擦力的大小和方向怎样？（2）滑块的合力怎样变化，加速度怎样变化？（3）怎样分析速度的大小？‎ ‎【答案】D【解析】滑块在水平方向受向左的滑动摩擦力Ff和弹簧向右的拉力kx，合力F合=Ff-kx=ma，而x逐渐增大，所以加速度a先减小后反向增大，速度先增大后减小。‎ ‎6．【命题立意】本题以安全带的作用力的大小为选项，主要考查牛顿第二定律、整体法和隔离法。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）降落伞未打开时，整体的受力和加速度分别怎样？（2）降落伞打开后，整体的受力和加速度分别怎样？（3）分析安全带的作用力，采用整体法，还是隔离法？‎ ‎【答案】AD【解析】降落伞未打开时，整体做自由落体运动，处于完全失重状态，安全带的作用力为0，则A正确、B错误；降落伞打开后，整体减速下降，加速度方向向上，对跳伞员B - 5 -‎ ‎，由牛顿第二定律，安全带的作用力大于B的重力，则C错误、D正确。‎ ‎7.【命题立意】本题以压力F的图象为选项，主要考查超重与失重。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）同学下蹲，运动过程可以分为几个阶段，其加速度方向分别怎样？（2）在不同阶段，分别处于什么状态，是超重还是失重？‎ ‎【答案】D【解析】由题意知同学下蹲，先向下加速运动，再向下减速到停止，加速度先向下，后向上，该同学先失重后超重，符合的有D。‎ ‎8．【命题立意】本题以a对b的作用力的大小、方向为选项，主要考查整体法和隔离法在牛顿第二定律中的应用。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）物块a和b一起向哪边运动，其加速度大小和方向分别怎样？（2）分析物块a和b，采用整体法，还是隔离法，研究对象是谁？（3）怎样列出a对b的作用力的表达式，大小和方向分别怎样？‎ ‎【答案】CD【解析】以a、b为整体，，以b为研究对象，，， 的正负决定FN的正负，ma、mb的大小不定，所以a对b的作用力可能为推力，也可能为拉力，CD项正确。‎ ‎9．【命题立意】本题以斜面为载体，考查动力学问题。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键的知识点：（1）小球在钢绳上做什么运动？（2）小球在钢绳上运动时的加速度和位移分别表示为多少？（3）怎样通过加速度和位移研究运动时间？‎ ‎【答案】A【解析】设CO为l，则BO=AO=CO=l，小球在钢绳AC上滑行，加速度aAC=gsin30°，位移SAC=l，由，则tAC=2s；小球在钢绳AB上滑行，加速度aAB=gsin60°，位移SAB=l，由，则tAB=2s。‎ ‎10．【命题立意】本题考查了牛顿第二律的瞬时性、力与运动的关系、速度图象等考点，是高考考查的热点和重点，突出高考“考查物理学的主干知识”这一命题导向。以数学图象形式命题，考查了应用数学工具解决物理问题的能力和对物理过程的综合分析能力等。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）小球受到几个力的作用？支持力和摩擦力的大小和方向分别怎样？（2）滑块的合力怎样变化，加速度怎样变化？（3）怎样分析速度的大小？‎ ‎【答案】C【解析】刚开始运动，加速度，当速度v增大，加速度增大，当速度v增大到符合kv＞mg后，加速度，当速度v增大，加速度减小，当a2减小到0，做匀速运动，则图象C正确。‎ ‎11．【命题立意】本题以探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系为主题，主要考查光电门的计时测速、图象研究a—m关系。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要掌握以下几个关键点：（1）滑块经过光电门1时的瞬时速度怎样计算？（2）图象法研究两个物理量的关系，图象画出来尽可能是什么？‎ ‎【答案】（1）v1=（1分） v2=（1分） （2分） （2）a—（2分）通过原点的直线（2分）‎ ‎【解析】（1）瞬时速度等于极短时间内的平均速度，则v1=，v2=；由运动学公式，则 - 5 -‎ ‎。‎ （2） 图象法研究两个物理量的关系，图象画出来尽可能是线性关系，应画a—图，所以a—图在理论上是一条通过原点的直线。‎ ‎12．【命题立意】本题以测量滑块与木板之间的动摩擦因数为主题，主要考查了纸带的处理、牛顿运动定律等知识。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）通过纸带计算加速度，涉及多组数据，往往采取什么方法？‎ ‎（2）由牛顿第二定律研究动摩擦因数，需要已知哪些物理量？（3）实验中存在哪些方面的误差？‎ ‎【答案】（1）0.495~0.497m/s2 之间均可 （3分）‎ ‎（2）CD（4分）‎ ‎（3）（3分）偏大（1分） 存在纸带与限位孔之间的阻力等（1分）‎ ‎【解析】（1）由逐差法，则a=0.495m/s2。‎ （2） 由牛顿第二定律，，则需要测定滑块的质量m2和托盘和砝码的总质量m3，则选CD。‎ （3） ‎（3）由（2）中等式可得μ=，因存在纸带与限位孔之间的阻力等，测量的动摩擦因数偏大。‎ ‎13．【命题立意】本题以汽车运动中的小工艺品为背景命题，主要考查力的合成、牛顿第二定律的简单计算。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）汽车做匀变速直线运动的加速度方向怎样？（2）汽车受到几个力作用，合力的方向和大小分别怎样？（3）怎样求悬线对球的拉力？‎ ‎【答案】（1）7.5m/s2 水平向右做匀加速直线运动或水平向左做匀减速直线运动 （2）12.5N ‎【解析】（1）球和车厢相对静止，它们的运动情况相同，由于对球的受力情况知道的较多，故应以球为研究对象。球受两个力作用：重力mg和线的拉力FT，由球随车一起沿水平方向做匀变速直线运动，故其加速度沿水平方向，合外力沿水平方向。（1分）‎ 做出平行四边形如下图所示，由牛顿第二定律F合＝ma（2分）‎ 可求得球的加速度为7.5m/s2（1分）‎ 加速度方向水平向右。（1分）‎ 车厢可能水平向右做匀加速直线运动，也可能水平向左做匀减速直线运动。（1分）‎ （3） 由图可得，线对球的拉力大小为N=12.5N。（2分）‎ ‎14．【命题立意】本题以人拉雪橇为背景命题，主要考查力的正交分解法及牛顿运动定律在多过程运动问题中的应用。‎ - 5 -‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）前2s雪橇受到几个力作用，合力的方向和大小分别怎样，应用什么方法研究？加速度是多少？（2）撤去F，雪橇受到几个力作用，加速度的方向和大小分别怎样？做什么运动？（3）雪橇在5s内的运动可以分成几个阶段，每段位移怎样计算？‎ ‎【答案】（1）2.6m/s2（2）0（3）11.96m ‎【解析】（1）对雪橇受力分析如下图所示 N F ‎37°‎ f Fx Fy mg 据牛顿运动定律有：Fx-f= ma；N+Fy=mg（2分）‎ 又：f=μN ；Fx=Fcos37°；Fy=Fsin37°（1分）‎ 故：a= =2.6m/s2（1分）‎ ‎（2）v2=at2=2.6×2m/s=5.2m/s撤去F后，据牛顿第二定律有：-μmg=ma′‎ 故：a′=-μg=-0.20×10m/s2=-2.0m/s2（1分）‎ 由于：t止=-=2.6s<3s（1分）‎ 则撤去F后，再经3s，即5s末时雪橇速度为：v5 =0（1分）‎ ‎（3）前2s内雪橇位移：s1= t2= ×2m=5.2m（1分）‎ 后3s内雪橇的位移：s2=t止=×2.6m=6.76m（1分）‎ 雪橇5s内位移：s=s1+s2=(5.2+6.76)m=11.96m（1分）‎ ‎15．【命题立意】本题涉及两个物体的相对运动，主要考查追及相遇问题。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）物块A和B分别受到几个力作用，加速度的方向和大小分别怎样？做什么运动？（2）A恰好追上B的临界条件是什么？两个物体的位移、速度、时间关系如何？‎ ‎【答案】（1）2m/s2（2）3m/s ‎【解析】（1）对B，由牛顿第二定律得：（2分）求得：（1分）‎ ‎（2）设A经过t时间追上B，对A，由牛顿第二定律得：（1分） （1分）‎ ‎（1分） 恰好追上的条件为：（1分）‎ ‎（1分） 代入数据解得：，（1分）‎ ‎16．【命题立意】本题以传送带为背景命题，主要考查牛顿运动定律应用的第二类动力学问题。‎ ‎【思路点拨】解答本题需要注意以下几个关键点：（1）米袋在AB上受到几个力作用，加速度的方向和大小分别怎样？做什么运动？（2）米袋进入不运转CD 部分，受到几个力作用，加速度的方向和大小分别怎样？做什么运动？（3）CD部分顺时针运转，米袋在CD上运动有哪几个阶段，最长时间和最短时间分别是什么情况？‎ ‎【答案（1）1.25m（2）‎ ‎【解析】（1）米袋在AB上加速时的加速度（1分）‎ 米袋的速度达到v0=5m/s时，滑行的距离，‎ - 5 -‎ 因此米袋在到达B点之前就有了与传送带相同的速度（1分）‎ 设米袋在CD上运动的加速度大小为a，由牛顿第二定律得：（1分）‎ 代入数据得a=10m/s2（1分） 所以能滑上的最大距离（1分）。‎ （2） 设CD部分运转速度为v1时米袋恰能到达D点（即米袋到达D点时速度恰好为零），则米袋速度减为v1之前的加速度为a1=-g(sinθ+μcosθ)=-10m/s2（1分）‎ 米袋速度小于v1至减为零前的加速度为a2=-g(sinθ-μcosθ)=-2m/s（1分）‎ 由（1分）‎ 解得v1=4m/s，即要把米袋送到D点，CD部分的速度vCD≥v1=4m/s（1分）‎ 米袋恰能运到D点所用时间最长为：（1分）‎ 若CD部分传送带的速度较大，使米袋沿CD上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上，则所用时间最短，此种情况米袋加速度一直为a2。由得，tmax=1.16s（1分）‎ 所以，所求的时间t的范围为（1分）。 ‎ - 5 -‎