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2021屆高考一輪（人教）物理：牛頓運動定律含答案
一輪專題：牛頓運動定律
1、高鐵是我國“新四大發明”之一．有一段視頻，幾年前一位乘坐京滬高鐵的外國人，在最高時速300公里行駛的列車窗臺上，放了一枚直立的硬幣，如圖所示，在列車行駛的過程中，硬幣始終直立在列車窗臺上，直到列車橫向變道進站的時候，硬幣才倒下．這一視頻證明了我國高鐵極好的穩定性．關于這枚硬幣，下列判斷正確的是(　　)
A．硬幣直立過程可能受到與列車行駛方向相同的摩擦力作用
B．硬幣直立過程一定只受重力和支持力而處于平衡狀態
C．硬幣倒下是因為受到風吹
D．列車加速或減速行駛時，硬幣都可能受到與列車運動方向相反的摩擦力作用
2、身高和質量完全相同的兩人穿同樣的鞋在同一水平地面上通過一輕桿進行“頂牛”比賽，試圖迫使對方后退。設甲、乙兩人對桿的推力大小分別是F1、F2，甲、乙兩人身體因前傾而偏離豎直方向的夾角分別為α1、α2，傾角α越大，此刻人手和桿的端點位置就越低，如圖所示，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，若甲獲勝，則(　　)
A．F1＝F2，α1>α2
B．F1>F2，α1＝α2
C．F1＝F2，α1<α2
D．F1>F2，α1>α2
3、如圖所示，在同一豎直線上有A、B兩點，相距為h，B點離地高度為H。現從A、B兩點分別向P點安放兩個光滑的固定斜面AP和BP，并讓兩個相同小物塊(可看成質點)從兩斜面的A、B點同時由靜止滑下，發現兩小物塊同時到達P點，則(　　)
A．OP間距離為
B．OP間距離為
C．兩小物塊運動到P點的速度相同
D．兩小物塊的運動時間均為
4、用外力F拉一物體使其做豎直上升運動，不計空氣阻力，加速度a隨外力F的變化關系如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．物體的質量為
B．地球表面的重力加速度為2a0
C．當a>0時，物體處于失重狀態
D．當a＝a1時，拉力F＝a1
5、關于慣性的大小，下列說法中正確的是(　　)
A．高速運動的物體不容易停下來，所以物體運動速度越大，慣性越大
B．用相同的水平力分別推放在地面上的兩個材料不同的物體，則難以推動的物體慣性大
C．兩個物體只要質量相同，那么慣性大小就一定相同
D．在月球上舉重比在地球上容易，所以同一個物體在月球上比在地球上慣性小
6、如圖為10米跳臺運動員在決賽中的關鍵一跳，關于運動員能跳起離開跳臺的原因，下列說法正確的是(　　)
A．他對跳臺的作用力大于地球對他的引力
B．跳臺對他的作用力大于他對跳臺的作用力
C．跳臺對他的作用力大于地球對他的引力
D．跳臺對他的作用力對他做了正功
7、如圖(a)所示，質量為5
kg的小物塊以初速度v0＝11
m/s從θ＝53°固定斜面底端先后兩次滑上斜面，第一次對小物塊施加一沿斜面向上的恒力F.第二次無恒力F.圖(b)中的兩條線段a、b分別表示存在恒力F和無恒力F時小物塊沿斜面向上運動的v－t圖線．不考慮空氣阻力，g＝10
m/s2，(sin
53°＝0.8、cos
53°＝0.6)下列說法中正確的是(　　)
A．恒力F的大小為5
N
B．恒力F的大小為10
N
C．物塊與斜面間的動摩擦因數為
D．物塊與斜面間的動摩擦因數為0.5
8、根據牛頓第二定律，下列敘述正確的是(　　)
A．物體加速度的大小跟它的質量和速度大小的乘積成反比
B．物體所受合力必須達到一定值時，才能使物體產生加速度
C．物體加速度的大小跟它所受作用力中的任一個力的大小成正比
D．當物體質量改變但其所受合力的水平分力不變時，物體水平加速度大小與其質量成反比
9、如圖所示，一只盛水的容器固定在一個小車上，在容器中分別懸掛和拴住一只鐵球和一只乒乓球，容器中水和鐵球、乒乓球都處于靜止狀態，當容器隨小車突然向右運動時，兩球的運動狀況是(以小車為參考系)(　　)
A．鐵球向左，乒乓球向右
B．鐵球向右，乒乓球向左
C．鐵球和乒乓球都向左
D．鐵球和乒乓球都向右
10、航模興趣小組設計出一架遙控飛機，其質量m＝2
kg，動力系統提供的恒定升力F＝28
N。試飛時，飛機從地面由靜止開始豎直上升。設飛機飛行時所受的阻力大小不變，恒為f＝4
N，g取10
m/s2。某一次試飛過程中，飛機飛行t＝6
s時遙控器出現故障，飛機立即失去升力。為使飛機落回地面時速度剛好為零，則飛機應在距離地面多高處恢復升力(　　)
A．36
m
B．30
m
C．24
m
D．18
m
11、(雙選)如圖所示，一足夠長的木板靜止在粗糙的水平面上，t＝0時刻滑塊從板的左端以速度v0水平向右滑行，木板與滑塊間存在摩擦，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。滑塊的v?t圖象可能是(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
12、牛頓在總結了C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的研究結果后，提出了著名的牛頓第三定律，闡述了作用力和反作用力的關系，從而與牛頓第一定律和牛頓第二定律形成了完整的牛頓力學體系．下列關于作用力和反作用力的說法正確的是(　　)
A．物體先對地面產生壓力，然后地面才對物體產生支持力
B．物體對地面的壓力和地面對物體的支持力互相平衡
C．人推車前進，人對車的作用力大于車對人的作用力
D．物體在地面上滑行，不論物體的速度多大，物體對地面的摩擦力與地面對物體的摩擦力始終大小相等
13、如圖甲為“用DIS(位移傳感器、數據采集器、計算機)研究加速度和力的關系”的實驗裝置．
(1)在該實驗中必須采用控制變量法，應保持__________不變，用鉤碼所受的重力作為____________，用DIS測小車的加速度．
(2)改變所掛鉤碼的數量，多次重復測量，在某次實驗中根據測得的多組數據可畫出a－F關系圖線(如圖乙所示)．
①分析此圖線的OA段可得出的實驗結論是
__________________________________________________________。
②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是________．
A．小車與軌道之間存在摩擦
B．導軌保持了水平狀態
C．所掛鉤碼的總質量太大
D．所用小車的質量太大
14、如圖所示，傳送帶的傾角θ＝37°，從A到B長度為16
m，傳送帶以10
m/s的速度逆時針轉動。在傳送帶上A端無初速度地放一個質量為m＝0.5
kg的黑色煤塊，它與傳送帶之間的動摩擦因數為μ＝0.5。煤塊在傳送帶上經過會留下黑色劃痕。已知sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8，g取10
m/s2，求：
(1)煤塊從A到B的時間；
(2)煤塊從A到B的過程中傳送帶上留下劃痕的長度；
(3)若傳送帶逆時針轉動的速度可以調節，煤塊從A點到達B點的最短時間是多少？
2021屆高考一輪（人教）物理：牛頓運動定律含答案
一輪專題：牛頓運動定律
1、高鐵是我國“新四大發明”之一．有一段視頻，幾年前一位乘坐京滬高鐵的外國人，在最高時速300公里行駛的列車窗臺上，放了一枚直立的硬幣，如圖所示，在列車行駛的過程中，硬幣始終直立在列車窗臺上，直到列車橫向變道進站的時候，硬幣才倒下．這一視頻證明了我國高鐵極好的穩定性．關于這枚硬幣，下列判斷正確的是(　　)
A．硬幣直立過程可能受到與列車行駛方向相同的摩擦力作用
B．硬幣直立過程一定只受重力和支持力而處于平衡狀態
C．硬幣倒下是因為受到風吹
D．列車加速或減速行駛時，硬幣都可能受到與列車運動方向相反的摩擦力作用
【答案】A　當列車勻速直線行駛時硬幣立于列車窗臺上，穩穩當當，說明硬幣處于平衡狀態，此時硬幣受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力，它們是一對平衡力，當列車在加速或減速過程中，沿著行進方向的靜摩擦力或與行進方向相反的靜摩擦力提供硬幣的加速度，故A正確，BD錯誤；硬幣倒下是因為列車橫向變道時，列車運動的方向發生變化，硬幣受到與運動方向不一致的靜摩擦力的作用，列車內是全封閉區域，沒有外界吹來的風，故C錯誤．
2、身高和質量完全相同的兩人穿同樣的鞋在同一水平地面上通過一輕桿進行“頂牛”比賽，試圖迫使對方后退。設甲、乙兩人對桿的推力大小分別是F1、F2，甲、乙兩人身體因前傾而偏離豎直方向的夾角分別為α1、α2，傾角α越大，此刻人手和桿的端點位置就越低，如圖所示，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，若甲獲勝，則(　　)
A．F1＝F2，α1>α2
B．F1>F2，α1＝α2
C．F1＝F2，α1<α2
D．F1>F2，α1>α2
【答案】A　[本題考查相互作用力與受力角度問題。桿的質量不計，可知F1、F2為兩人之間的相互作用力，故F1＝F2，比賽中決定勝負的是人受到的最大靜摩擦力的大小，甲獲勝，則說明甲受到的摩擦力大，甲對地的正壓力大，而兩人重力大小相同，則說明甲是通過增大身體的傾角借助桿上的推力增大了對地面的壓力，所以α1>α2，A正確。]
3、如圖所示，在同一豎直線上有A、B兩點，相距為h，B點離地高度為H。現從A、B兩點分別向P點安放兩個光滑的固定斜面AP和BP，并讓兩個相同小物塊(可看成質點)從兩斜面的A、B點同時由靜止滑下，發現兩小物塊同時到達P點，則(　　)
A．OP間距離為
B．OP間距離為
C．兩小物塊運動到P點的速度相同
D．兩小物塊的運動時間均為
A　[本題考查根據斜面上物塊的受力情況分析其運動情況。設斜面的傾角為θ，則物塊下滑的加速度為a＝gsin
θ，設OP的距離為x，則＝at2＝gsin
θ·t2，因兩物塊在斜面上下滑的時間相等，即t1＝t2則有cos
θ1·sin
θ1＝cos
θ2·sin
θ2，由圖可知·＝·，解得x＝，選項A正確，B錯誤；根據機械能守恒可知，兩物塊開始下落的高度不同，則下落到底端的速度不同，選項C錯誤；是物塊從A點做自由落體運動到O點的時間，因此兩小物塊的運動時間均大于，選項D錯誤。]
4、用外力F拉一物體使其做豎直上升運動，不計空氣阻力，加速度a隨外力F的變化關系如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．物體的質量為
B．地球表面的重力加速度為2a0
C．當a>0時，物體處于失重狀態
D．當a＝a1時，拉力F＝a1
【答案】A　[當F＝0時a＝－a0，此時的加速度為重力加速度，故g＝a0，所以B錯誤。當a＝0時，拉力F＝F0，拉力大小等于重力，故物體的質量為，所以A正確。當a>0時，加速度方向豎直向上，物體處于超重狀態，所以C錯誤。當a＝a1時，由牛頓第二定律得F－mg＝ma1，又m＝、g＝a0，故拉力F＝(a1＋a0)，所以D錯誤。]
5、關于慣性的大小，下列說法中正確的是(　　)
A．高速運動的物體不容易停下來，所以物體運動速度越大，慣性越大
B．用相同的水平力分別推放在地面上的兩個材料不同的物體，則難以推動的物體慣性大
C．兩個物體只要質量相同，那么慣性大小就一定相同
D．在月球上舉重比在地球上容易，所以同一個物體在月球上比在地球上慣性小
解析：選C.慣性是物體的固有屬性，只與物體的質量有關，與物體的速度、受力情況和所處位置均無關，故C正確．
6、如圖為10米跳臺運動員在決賽中的關鍵一跳，關于運動員能跳起離開跳臺的原因，下列說法正確的是(　　)
A．他對跳臺的作用力大于地球對他的引力
B．跳臺對他的作用力大于他對跳臺的作用力
C．跳臺對他的作用力大于地球對他的引力
D．跳臺對他的作用力對他做了正功
【答案】C　[運動員能離開跳臺的原因是跳臺對他的作用力大于他的重力，故選項A錯誤，C正確；他對跳臺的作用力與跳臺對他的作用力是一對作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故選項B錯誤；跳臺對他的作用力作用點沒有產生位移，故對他不做功，故選項D錯誤。]
7、如圖(a)所示，質量為5
kg的小物塊以初速度v0＝11
m/s從θ＝53°固定斜面底端先后兩次滑上斜面，第一次對小物塊施加一沿斜面向上的恒力F.第二次無恒力F.圖(b)中的兩條線段a、b分別表示存在恒力F和無恒力F時小物塊沿斜面向上運動的v－t圖線．不考慮空氣阻力，g＝10
m/s2，(sin
53°＝0.8、cos
53°＝0.6)下列說法中正確的是(　　)
A．恒力F的大小為5
N
B．恒力F的大小為10
N
C．物塊與斜面間的動摩擦因數為
D．物塊與斜面間的動摩擦因數為0.5
解析：選AD.由題圖可得：a＝；
有恒力F時：a1＝＝
m/s2＝10
m/s2；
無恒力F時：a2＝＝
m/s2＝11
m/s2
由牛頓第二定律得：
無恒力F時：mgsin
θ＋μmgcos
θ＝ma2
解得：μ＝0.5
有恒力F時：mgsin
θ＋μmgcos
θ－F＝ma1
解得：F＝5
N，故A、D正確，B、C錯誤．
8、根據牛頓第二定律，下列敘述正確的是(　　)
A．物體加速度的大小跟它的質量和速度大小的乘積成反比
B．物體所受合力必須達到一定值時，才能使物體產生加速度
C．物體加速度的大小跟它所受作用力中的任一個力的大小成正比
D．當物體質量改變但其所受合力的水平分力不變時，物體水平加速度大小與其質量成反比
【答案】D　[由牛頓第二定律a＝可知，物體加速度的大小跟它的質量成反比，跟速度沒有直接關系，A錯誤；物體所受合外力不為0時就產生加速度，B錯誤；物體加速度的大小跟物體所受的合外力成正比，與所受作用力中的任一個力沒有必然關系，C錯誤；加速度是矢量，在某一個方向上的加速度，與這個方向上的合外力成正比，與其質量成反比，D正確。]
9、如圖所示，一只盛水的容器固定在一個小車上，在容器中分別懸掛和拴住一只鐵球和一只乒乓球，容器中水和鐵球、乒乓球都處于靜止狀態，當容器隨小車突然向右運動時，兩球的運動狀況是(以小車為參考系)(　　)
A．鐵球向左，乒乓球向右
B．鐵球向右，乒乓球向左
C．鐵球和乒乓球都向左
D．鐵球和乒乓球都向右
【答案】A　[小車突然向右運動時，由于慣性，鐵球和乒乓球都“想”保持原有的靜止狀態，由于與同體積的“水球”相比鐵球的質量大，慣性大，鐵球的運動狀態難改變，而同體積的“水球”的運動狀態容易改變，所以小車加速向右運動時，鐵球相對于小車向左運動。
同理，由于與同體積的“水球”相比乒乓球的質量小，慣性小，乒乓球相對于小車向右運動。]
10、航模興趣小組設計出一架遙控飛機，其質量m＝2
kg，動力系統提供的恒定升力F＝28
N。試飛時，飛機從地面由靜止開始豎直上升。設飛機飛行時所受的阻力大小不變，恒為f＝4
N，g取10
m/s2。某一次試飛過程中，飛機飛行t＝6
s時遙控器出現故障，飛機立即失去升力。為使飛機落回地面時速度剛好為零，則飛機應在距離地面多高處恢復升力(　　)
A．36
m
B．30
m
C．24
m
D．18
m
C　[飛機失去升力前做勻加速直線運動，根據牛頓第二定律有F－mg－f＝ma1，代入數據解得a1＝2
m/s2，t＝6
s時，速度v1＝a1t＝2×6
m/s＝12
m/s，前6
s內的位移x1＝a1t2＝×2×62
m＝36
m,6
s后失去升力，根據牛頓第二定律有mg＋f＝ma2，解得a2＝12
m/s2，勻減速上升的位移x2＝＝
m＝6
m，飛機能達到的最大高度h＝x1＋x2＝36
m＋6
m＝42
m，飛機失去升力下降階段做勻加速直線運動，根據牛頓第二定律有mg－f＝ma3，解得a3＝8
m/s2，恢復升力后向下做勻減速直線運動，根據牛頓第二定律有F＋f－mg＝ma4，解得a4＝6
m/s2，開始恢復升力的速度設為v，則＋＝h，解得v＝12
m/s，此時飛機離地面的高度h1＝＝24
m，故C正確。]
11、(雙選)如圖所示，一足夠長的木板靜止在粗糙的水平面上，t＝0時刻滑塊從板的左端以速度v0水平向右滑行，木板與滑塊間存在摩擦，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。滑塊的v?t圖象可能是(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
【答案】AC　[滑塊滑上木板，受到木板對滑塊向左的滑動摩擦力，做勻減速運動，若木塊對木板的摩擦力大于地面對木板的摩擦力，則木板做勻加速直線運動，當兩者速度相等時，一起做勻減速運動。設木塊與木板間的動摩擦因數為μ1，木板與地面間的動摩擦因數為μ2，木塊的質量為m，木板的質量為M，知木板若滑動，則μ1mg>μ2(M＋m)g，最后一起做勻減速運動，加速度a′＝μ2g，開始時木塊做勻減速運動的加速度大小為a＝μ1g>μ2g，知圖線的斜率變小，故C正確，D錯誤。若μ1mg<μ2(M＋m)g，則木板不動，滑塊一直做勻減速運動，故A正確。由于地面有摩擦力，最終木塊和木板不可能一起做勻速直線運動，故B錯誤。]
12、牛頓在總結了C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的研究結果后，提出了著名的牛頓第三定律，闡述了作用力和反作用力的關系，從而與牛頓第一定律和牛頓第二定律形成了完整的牛頓力學體系．下列關于作用力和反作用力的說法正確的是(　　)
A．物體先對地面產生壓力，然后地面才對物體產生支持力
B．物體對地面的壓力和地面對物體的支持力互相平衡
C．人推車前進，人對車的作用力大于車對人的作用力
D．物體在地面上滑行，不論物體的速度多大，物體對地面的摩擦力與地面對物體的摩擦力始終大小相等
解析：選D.由牛頓第三定律可知，作用力和反作用力同時產生，同時消失，A項錯；壓力和支持力作用在不同的兩個物體上，而平衡力是作用在同一物體上的，B項錯；作用力與反作用力等大反向，故人對車的作用力等于車對人的作用力，C項錯；物體對地面的摩擦力大小等于地面對物體的摩擦力大小，D項對．
13、如圖甲為“用DIS(位移傳感器、數據采集器、計算機)研究加速度和力的關系”的實驗裝置．
(1)在該實驗中必須采用控制變量法，應保持__________不變，用鉤碼所受的重力作為____________，用DIS測小車的加速度．
(2)改變所掛鉤碼的數量，多次重復測量，在某次實驗中根據測得的多組數據可畫出a－F關系圖線(如圖乙所示)．
①分析此圖線的OA段可得出的實驗結論是_________________________________
________________________________________________________________________.
②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是________．
A．小車與軌道之間存在摩擦
B．導軌保持了水平狀態
C．所掛鉤碼的總質量太大
D．所用小車的質量太大
解析：(1)因為要探究“加速度和力的關系”，所以應保持小車的總質量不變，鉤碼所受的重力作為小車所受的合外力．
(2)由于OA段a－F關系圖線為一傾斜的直線，所以在質量不變的條件下，加速度與合外力成正比；由實驗原理：mg＝Ma得：a＝＝，而實際上a′＝，可見AB段明顯偏離直線是沒有滿足M?m造成的．
答案：(1)小車的總質量　小車所受的合外力
(2)①在質量不變的情況下，加速度與合外力成正比　②C
14、如圖所示，傳送帶的傾角θ＝37°，從A到B長度為16
m，傳送帶以10
m/s的速度逆時針轉動。在傳送帶上A端無初速度地放一個質量為m＝0.5
kg的黑色煤塊，它與傳送帶之間的動摩擦因數為μ＝0.5。煤塊在傳送帶上經過會留下黑色劃痕。已知sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8，g取10
m/s2，求：
(1)煤塊從A到B的時間；
(2)煤塊從A到B的過程中傳送帶上留下劃痕的長度；
(3)若傳送帶逆時針轉動的速度可以調節，煤塊從A點到達B點的最短時間是多少？
[解析]　(1)開始階段，由牛頓第二定律得
mgsin
θ＋μmgcos
θ＝ma1
所以a1＝gsin
θ＋μgcos
θ
解得a1＝10
m/s2
煤塊加速至與傳送帶速度相等時需要的時間為
t1＝＝
s＝1
s
煤塊發生的位移為
x1＝a1t＝×10×12
m＝5
m<16
m
所以煤塊加速到10
m/s時仍未到達B點，此后摩擦力方向改變；
第二階段有mgsin
θ－μmgcos
θ＝ma2
解得a2＝2
m/s2
設第二階段煤塊滑動到B點的時間為t2，則LAB－x1＝vt2＋a2t
解得t2＝1
s
煤塊從A到B的時間t＝t1＋t2＝1
s＋1
s＝2
s。
(2)第一階段煤塊的速度小于傳送帶速度，煤塊相對傳送帶向上移動，煤塊與傳送帶的相對位移大小為
Δx1＝vt1－x1＝10×1
m－5
m＝5
m
故煤塊相對于傳送帶上移5
m
第二階段煤塊的速度大于傳送帶速度，煤塊相對傳送帶向下移動，煤塊相對于傳送帶的位移大小為
Δx2＝(LAB－x1)－vt2
解得Δx2＝1
m
即煤塊相對傳送帶下移1
m
故傳送帶表面留下黑色炭跡的長度為L＝Δx1＝5
m。
(3)若增加傳送帶的速度，煤塊一直以加速度a1做勻加速運動時，從A運動到B的時間最短，
則有LAB＝a1t
可得tmin＝
s。
[答案]　(1)2
s　(2)5
m　(3)
s

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