2020年高考物理模拟新题精选分类解析（第3期）专题03 牛顿运动定律

2020年高考物理模拟新题精选分类解析（第3期）专题03 牛顿运动定律

‎2020年高考物理模拟新题精选分类解析（第3期）专题03 牛顿运动定律 ‎ ‎3‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎3‎ ‎2‎ ‎1‎ t/s ‎ v/m/s O ‎1．（2020上海八校联考）某物体质量为‎1kg，受水平拉力作用沿水平粗糙地面做直线运动，其速度图像如图所示，根据图像可知物体 （ ）‎ ‎（A）受的拉力总是大于摩擦力 ‎（B）在第3s内受的拉力为1N ‎（C）在第1s 内受的拉力大于2N ‎（D）在第2s内受的拉力为零 ‎2．（14分）（2020云南昆明调研）我国第一艘航空母舰“辽宁号”已经投入使用，为使战斗机更容易起飞，“辽宁号”使用了跃飞技术，如图甲所示。其甲板可简化为乙图模型：AB部分水平，BC部分倾斜，倾角为θ。战斗机从A点开始滑跑，C点离舰，此过程中发动机的推力和飞机所受甲板和空气阻力的合力大小恒为F，ABC甲板总长度为L，战斗机质量为m，离舰时的速度为vm。求AB部分的长度。‎ ‎2.解析: 在AB段，根据牛顿第二定律，F=ma1，‎ 设B点速度大小为v，根据运动学公式，v2=‎2a1s1，‎ 在BC段，根据牛顿第二定律，F-mgsinθ=ma2，‎ 从B到C，根据运动学公式，vm2-v2=2a1s1‎ 据题意：L= s1+ s2，‎ 联立解得：s1=L-。‎ ‎3.（2020上海12校联考）一名跳伞运动员从悬停在高空的直升飞机中跳下，跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落．研究人员利用运动员随身携带的仪器记录下了他的运动情况和受力情况：该运动员打开伞的瞬间，高度为‎1000m，速度为‎20m/s．此后的过程中所受阻力f与速度v2成比，即f=kv2．数据还显示，下降到某一高度时，速度稳定为‎10m/s直到落地（一直竖直下落），人与设备的总质量为‎100kg，g取‎10‎m/s2．‎ ‎（1）请描述运动员从打开降落伞到落地的过程中运动情况，定性作出这段时间内的v－t图象．（以打开伞时为计时起点）‎ ‎（2）求阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a各为多大？‎ ‎（3）求从打开降落伞到落地的全过程中，空气对人和设备的作用力所做的总功？‎ V(m/s)‎ t(s)‎ ‎3.解析：‎ ‎（1）运动员先作加速度越来越小的减速运动，‎ 后作匀速运动． （1分）‎ v-t图象如答图3所示．（2分）‎ ‎（2）设人与设备的总质量为m，打开伞瞬间的加速度为a，‎ 由牛顿第二定律有 （1分）‎ 匀速下降阶段时有 （1分）‎ 联立①②式代入数据解得 k=‎10kg/m （1分） a=‎30m/s2 （1分）‎ ‎（3）由能的转化和守恒定律知，所求的功应等于系统损失的机械能 ‎ （2分）‎ ‎③式代入数据解得 J （1分）‎ ‎4．（7分）(2020北京朝阳期中)如图所示，质量m= ‎2.0kg的木块静止在水平面上，用大小F=20 N、方向与水平方向成θ=37°角的力拉动木块，当木块运动到x=‎10m时撤去力F。不计空气阻力。已知木块与水平面间的动摩擦因数µ=0.2，sin37° =0.6，cos37°=0.8。g取‎10m/s2。求：‎ ‎ （1）撤去力F时木块速度的大小；‎ ‎（2）撤去力F后木块运动的时间。‎ ‎4．（7分）‎ 因为 ‎ 所以 （3分）‎ pdwulicyh O v/m•s-1‎ t/ s ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0.3‎ ‎0.4‎ ‎0.5‎ ‎5．（12分）（2020上海八校联考）一质量m＝‎0.5kg的滑块以一定的初速度冲上一倾角为30º足够长的斜面，某同学利用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度，如图所示为通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v－t图。求：（g取‎10m/s2）‎ ‎（1）滑块冲上斜面过程中的加速度大小；‎ ‎（2）滑块与斜面间的动摩擦因数；‎ ‎（3）判断滑块最后能否返回斜面底端？若能返回，求出返回斜面底端时的动能；若不能返回，求出滑块停在什么位置。‎ 解：‎ ‎（3）滑块速度减小到零时，重力的分力小于最大静摩擦力，不能再下滑。 （2分）‎ 滑块停在距底端‎1.5m处。 （2分）‎ ‎6．（2020沈阳二中测试）如图所示，质量m＝‎2 kg的物体静止于水平地面的A处，A、B间距L＝‎20 m．用大小为30 N，沿水平方向的外力拉此物体，经t0＝2 s拉至B处．(已知cos37°＝0.8，sin37°＝0.6.取g＝‎10 m/s2)‎ ‎(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ；‎ ‎(2)用大小为30 N，与水平方向成37°的力斜向上拉此物体，使物体从A处由静止开始运动并能到达B处，求该力作用的最短时间t.（计算结果保留一位有效数字）‎ ‎ (2)设F作用的最短时间为t，小车先以大小为a的加速度匀加速t，撤去外力后，以大小为a′的加速度匀减速t′到达B处，速度恰为0，由牛顿第二定律，有 Fcos37°－μ(mg－Fsin37°)＝ma ——2分 解得a＝－μg＝‎11.5 m/s2 ——1分 a′＝＝μg＝‎5 m/s2 ——1分 ‎7．(10分）（2020上海奉贤调研）如图所示，AB、BC均为轻细杆，处在同一竖直平面内，AB杆高为h=‎0.8m。A、B、C三处均用铰接连接，其中A、C两点在同一水平面上，BC杆与水平面夹角为30°。一个质量为m=‎2kg的小球（可视为质点）穿在BC杆上，对小球施加一个水平向左的恒力F使小球静止在BC杆中点处，不计一切摩擦。(g取‎10m/s2)，求：‎ ‎（1）恒力F的大小；‎ ‎（2）此时AB杆对B处铰链的作用力大小和方向。‎ 图14‎ ‎8．（2020浙江效实中学检测）如图14所示，质量为m＝‎‎10 kg 的两个相同的物块A、B(它们之间用轻绳相连)放在水平地面上，在方向与水平面成θ＝37°角斜向上、大小为100 N的拉力F作用下，以大小为v＝‎4.0 m/s的速度向右做匀速直线运动．(取g＝‎10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：‎ ‎（1）物块与地面之间的动摩擦因数；‎ ‎（2）剪断轻绳后物块A在水平地面上滑行的距离．‎ ‎9．（14分）（2020四川自贡一诊）如右图所示，水平面上放有质量均为m=l kg的物块A和B，A、B与地面的动摩擦因数分别为μ1=0.4和μ1=0.1，相距l=‎0.75m．现给物块A一初速度使之向B运动，与此同时给物块B一个F=3 N的水平向右的力，B由静止开始运动，经过一段时间A恰好追上B且二者速度相等。g=‎10 m/s2，求：‎ ‎（1）物块A的初速度大小；‎ ‎（2）从开始到物块A追上物块B的过程中，力F对物块B所做的功．‎ ‎ (1)设A经时间t追上B，A、B的加速度大小分别为a1、a2,由牛顿第二定律有：‎ μ1mg=ma1 （1分）‎ a1=‎4 m/s2,‎ F-μ2mg=ma2 （1分）‎ a2=‎2 m/s2 ，‎ ‎20‎ O v/m·s-1‎ t/s ‎5‎ 图a 图b ‎10.（20分）(2020浙江诸暨市名校测试)某运动员做跳伞训练，他从悬停在空中的直升飞机上由静止跳下，跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落。他打开降落伞后的速度图线如图a。降落伞用8根对称的绳悬挂运动员，每根绳与中轴线的夹角均为37°，如图b。已知人的质量为‎50kg，降落伞质量也为‎50kg，不计人所受的阻力，打开伞后伞所受阻力f与速度v成正比，即f=kv (g取‎10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6) ．求：‎ ‎（1）打开降落伞前人下落的距离为多大？‎ ‎（2）求阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a的大小和方向？‎ ‎（3）悬绳能够承受的拉力至少为多少？‎ ‎（3）设每根绳拉力为T，以运动员为研究对象有：‎ ‎，‎ 由牛顿第三定律得：悬绳能承受的拉力为至少为312.5N ‎11.（2020洛阳一练）一水平传送带足够长，以v1=‎2m/s的速度匀速运动。将一粉笔头无初速度放在传送带上，达到相对静止时产生的划痕长L1=‎4m。求：‎ ‎（1）粉笔头与传送带间的动摩擦因数；‎ ‎（2）若关闭发动机让传送带以a2=1.5m/s2的加速度减速运动，同时将该粉笔头无初速度放在传送带上，求粉笔头相对传送带滑动的位移大小L2。（取g=10 m/s2）‎ B v/m·s-1‎ t/s ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ ‎0‎ ‎4‎ ‎12．（2020北京四中期中）杂技中的“顶竿”由两个演员共同表演，站在地面上的演员肩部顶住一根长竹竿，另一演员爬至竹竿顶端完成各种动作后下滑。若竿上演员自竿顶由静止开始下滑，滑到竿底时速度正好为零。已知有一传感器记录了竿上演员下滑时 的速度随时间变化的情况。竿上演员质量为m1=‎40kg，长竹竿质量m2=‎10kg，g =l‎0 m/s2。‎ ‎（1）求下滑过程中，竿上演员克服摩擦力做的功；‎ ‎（2）求下滑过程中，竿上演员受到的摩擦力；‎ ‎（3）请画出地面上的演员肩部承受的压力随时间变化的图像，不用写计算过程，但要标出相关数据。‎ ‎ （3）地面上的演员肩部对长竹竿的支持力等于长竹竿的重力和演员对竹竿的摩擦力之和，由牛顿第三定律可知，地面上的演员肩部承受的压力等于支持力。‎ 在0~4s时间内，为m2g+ f1=460N.；在4s~6s时间内，为m2g+ f2=580N.‎ ‎4分 ‎580‎ ‎460‎ F/N t/s ‎4‎ ‎6‎ ‎0‎ 图15‎ 甲 ‎500‎ ‎0‎ ‎2500‎ F/N t/s ‎3.6‎ ‎4.2‎ ‎4.8‎ ‎5.4‎ ‎6.0‎ ‎6.6‎ ‎6.8‎ ‎8.4‎ ‎9.4‎ ‎11‎ ‎12‎ 乙 ‎13．（10分）（2020北京海淀期中）图15甲是2020年我国运动员在伦敦奥运会上蹦床比赛中的一个情景。设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，运动员的脚在接触蹦床过程中，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来，如图15乙所示。取g= ‎10m/s2，根据F-t图象求：‎ ‎（1）运动员的质量；‎ ‎（2）运动员在运动过程中的最大加速度；‎ ‎（3）在不计空气阻力情况下，运动员重心离开蹦床上升的最大高度。‎ ‎13．（10分）‎ ‎（3）由图像可知远动员离开蹦床后做竖直上抛运动，离开蹦床的时刻为6.8‎ s或9.4s，再下落到蹦床上的时刻为8.4s或11s，它们的时间间隔均为1.6s。根据竖直上抛运动的对称性，可知其自由下落的时间为0.8s。………………………………………2分 设运动员上升的最大高度为H，则 H==m=‎3.2m ………………………………………2分 ‎14．（10分）（2020北京海淀期中）如图16所示，光滑斜面与水平面在B点平滑连接，质量为‎0.20kg的物体从斜面上的A点由静止开始下滑，经过B点后进入水平面（设经过B点前后速度大小不变），最后停在水平面上的C点。每隔0.20s通过速度传感器测量物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据。取g=‎10m/s2。‎ t/s ‎0.0‎ ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎…‎ ‎1.2‎ ‎1.4‎ ‎…‎ v/m•s-1‎ ‎0.0‎ ‎1.0‎ ‎2.0‎ ‎…‎ ‎1.1‎ ‎0.7‎ ‎…‎ 求：‎ 图16‎ C A B ‎（1）物体在斜面上运动的加速度大小；‎ ‎（2）斜面上A、B两点间的距离；（3）物体在水平面上运动过程中，滑动摩擦力对物体做的功。‎ ‎14．（10分）‎ ‎（2）设物体滑到B点所用时间为tB，到达B点时速度大小为vB，在水平面上的加速度为a2，则由数据表可知 a2=m/s2=‎-2.0 m/s2………………………………………1分 vB=a1tB………………………………………1分 ‎1.1- vB=a2（1.2-tB）……………………………1分 解得tB=0.5s………………………………………1分 设斜面上A、B两点间的距离为xAB，则 xAB=a1tB2=‎0.625m ………………………………………1分