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2021届高考一轮（人教）物理：牛顿运动定律含答案
一轮专题：牛顿运动定律
1、高铁是我国“新四大发明”之一．有一段视频，几年前一位乘坐京沪高铁的外国人，在最高时速300公里行驶的列车窗台上，放了一枚直立的硬币，如图所示，在列车行驶的过程中，硬币始终直立在列车窗台上，直到列车横向变道进站的时候，硬币才倒下．这一视频证明了我国高铁极好的稳定性．关于这枚硬币，下列判断正确的是(　　)
A．硬币直立过程可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用
B．硬币直立过程一定只受重力和支持力而处于平衡状态
C．硬币倒下是因为受到风吹
D．列车加速或减速行驶时，硬币都可能受到与列车运动方向相反的摩擦力作用
2、身高和质量完全相同的两人穿同样的鞋在同一水平地面上通过一轻杆进行“顶牛”比赛，试图迫使对方后退。设甲、乙两人对杆的推力大小分别是F1、F2，甲、乙两人身体因前倾而偏离竖直方向的夹角分别为α1、α2，倾角α越大，此刻人手和杆的端点位置就越低，如图所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若甲获胜，则(　　)
A．F1＝F2，α1>α2
B．F1>F2，α1＝α2
C．F1＝F2，α1<α2
D．F1>F2，α1>α2
3、如图所示，在同一竖直线上有A、B两点，相距为h，B点离地高度为H。现从A、B两点分别向P点安放两个光滑的固定斜面AP和BP，并让两个相同小物块(可看成质点)从两斜面的A、B点同时由静止滑下，发现两小物块同时到达P点，则(　　)
A．OP间距离为
B．OP间距离为
C．两小物块运动到P点的速度相同
D．两小物块的运动时间均为
4、用外力F拉一物体使其做竖直上升运动，不计空气阻力，加速度a随外力F的变化关系如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．物体的质量为
B．地球表面的重力加速度为2a0
C．当a>0时，物体处于失重状态
D．当a＝a1时，拉力F＝a1
5、关于惯性的大小，下列说法中正确的是(　　)
A．高速运动的物体不容易停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大
B．用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大
C．两个物体只要质量相同，那么惯性大小就一定相同
D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小
6、如图为10米跳台运动员在决赛中的关键一跳，关于运动员能跳起离开跳台的原因，下列说法正确的是(　　)
A．他对跳台的作用力大于地球对他的引力
B．跳台对他的作用力大于他对跳台的作用力
C．跳台对他的作用力大于地球对他的引力
D．跳台对他的作用力对他做了正功
7、如图(a)所示，质量为5
kg的小物块以初速度v0＝11
m/s从θ＝53°固定斜面底端先后两次滑上斜面，第一次对小物块施加一沿斜面向上的恒力F.第二次无恒力F.图(b)中的两条线段a、b分别表示存在恒力F和无恒力F时小物块沿斜面向上运动的v－t图线．不考虑空气阻力，g＝10
m/s2，(sin
53°＝0.8、cos
53°＝0.6)下列说法中正确的是(　　)
A．恒力F的大小为5
N
B．恒力F的大小为10
N
C．物块与斜面间的动摩擦因数为
D．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
8、根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是(　　)
A．物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比
B．物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度
C．物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个力的大小成正比
D．当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比
9、如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球，容器中水和铁球、乒乓球都处于静止状态，当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)(　　)
A．铁球向左，乒乓球向右
B．铁球向右，乒乓球向左
C．铁球和乒乓球都向左
D．铁球和乒乓球都向右
10、航模兴趣小组设计出一架遥控飞机，其质量m＝2
kg，动力系统提供的恒定升力F＝28
N。试飞时，飞机从地面由静止开始竖直上升。设飞机飞行时所受的阻力大小不变，恒为f＝4
N，g取10
m/s2。某一次试飞过程中，飞机飞行t＝6
s时遥控器出现故障，飞机立即失去升力。为使飞机落回地面时速度刚好为零，则飞机应在距离地面多高处恢复升力(　　)
A．36
m
B．30
m
C．24
m
D．18
m
11、(双选)如图所示，一足够长的木板静止在粗糙的水平面上，t＝0时刻滑块从板的左端以速度v0水平向右滑行，木板与滑块间存在摩擦，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。滑块的v?t图象可能是(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
12、牛顿在总结了C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的研究结果后，提出了著名的牛顿第三定律，阐述了作用力和反作用力的关系，从而与牛顿第一定律和牛顿第二定律形成了完整的牛顿力学体系．下列关于作用力和反作用力的说法正确的是(　　)
A．物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力
B．物体对地面的压力和地面对物体的支持力互相平衡
C．人推车前进，人对车的作用力大于车对人的作用力
D．物体在地面上滑行，不论物体的速度多大，物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力始终大小相等
13、如图甲为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置．
(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持__________不变，用钩码所受的重力作为____________，用DIS测小车的加速度．
(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量，在某次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线(如图乙所示)．
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是
__________________________________________________________。
②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是________．
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大
D．所用小车的质量太大
14、如图所示，传送带的倾角θ＝37°，从A到B长度为16
m，传送带以10
m/s的速度逆时针转动。在传送带上A端无初速度地放一个质量为m＝0.5
kg的黑色煤块，它与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.5。煤块在传送带上经过会留下黑色划痕。已知sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8，g取10
m/s2，求：
(1)煤块从A到B的时间；
(2)煤块从A到B的过程中传送带上留下划痕的长度；
(3)若传送带逆时针转动的速度可以调节，煤块从A点到达B点的最短时间是多少？
2021届高考一轮（人教）物理：牛顿运动定律含答案
一轮专题：牛顿运动定律
1、高铁是我国“新四大发明”之一．有一段视频，几年前一位乘坐京沪高铁的外国人，在最高时速300公里行驶的列车窗台上，放了一枚直立的硬币，如图所示，在列车行驶的过程中，硬币始终直立在列车窗台上，直到列车横向变道进站的时候，硬币才倒下．这一视频证明了我国高铁极好的稳定性．关于这枚硬币，下列判断正确的是(　　)
A．硬币直立过程可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用
B．硬币直立过程一定只受重力和支持力而处于平衡状态
C．硬币倒下是因为受到风吹
D．列车加速或减速行驶时，硬币都可能受到与列车运动方向相反的摩擦力作用
【答案】A　当列车匀速直线行驶时硬币立于列车窗台上，稳稳当当，说明硬币处于平衡状态，此时硬币受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，它们是一对平衡力，当列车在加速或减速过程中，沿着行进方向的静摩擦力或与行进方向相反的静摩擦力提供硬币的加速度，故A正确，BD错误；硬币倒下是因为列车横向变道时，列车运动的方向发生变化，硬币受到与运动方向不一致的静摩擦力的作用，列车内是全封闭区域，没有外界吹来的风，故C错误．
2、身高和质量完全相同的两人穿同样的鞋在同一水平地面上通过一轻杆进行“顶牛”比赛，试图迫使对方后退。设甲、乙两人对杆的推力大小分别是F1、F2，甲、乙两人身体因前倾而偏离竖直方向的夹角分别为α1、α2，倾角α越大，此刻人手和杆的端点位置就越低，如图所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若甲获胜，则(　　)
A．F1＝F2，α1>α2
B．F1>F2，α1＝α2
C．F1＝F2，α1<α2
D．F1>F2，α1>α2
【答案】A　[本题考查相互作用力与受力角度问题。杆的质量不计，可知F1、F2为两人之间的相互作用力，故F1＝F2，比赛中决定胜负的是人受到的最大静摩擦力的大小，甲获胜，则说明甲受到的摩擦力大，甲对地的正压力大，而两人重力大小相同，则说明甲是通过增大身体的倾角借助杆上的推力增大了对地面的压力，所以α1>α2，A正确。]
3、如图所示，在同一竖直线上有A、B两点，相距为h，B点离地高度为H。现从A、B两点分别向P点安放两个光滑的固定斜面AP和BP，并让两个相同小物块(可看成质点)从两斜面的A、B点同时由静止滑下，发现两小物块同时到达P点，则(　　)
A．OP间距离为
B．OP间距离为
C．两小物块运动到P点的速度相同
D．两小物块的运动时间均为
A　[本题考查根据斜面上物块的受力情况分析其运动情况。设斜面的倾角为θ，则物块下滑的加速度为a＝gsin
θ，设OP的距离为x，则＝at2＝gsin
θ·t2，因两物块在斜面上下滑的时间相等，即t1＝t2则有cos
θ1·sin
θ1＝cos
θ2·sin
θ2，由图可知·＝·，解得x＝，选项A正确，B错误；根据机械能守恒可知，两物块开始下落的高度不同，则下落到底端的速度不同，选项C错误；是物块从A点做自由落体运动到O点的时间，因此两小物块的运动时间均大于，选项D错误。]
4、用外力F拉一物体使其做竖直上升运动，不计空气阻力，加速度a随外力F的变化关系如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．物体的质量为
B．地球表面的重力加速度为2a0
C．当a>0时，物体处于失重状态
D．当a＝a1时，拉力F＝a1
【答案】A　[当F＝0时a＝－a0，此时的加速度为重力加速度，故g＝a0，所以B错误。当a＝0时，拉力F＝F0，拉力大小等于重力，故物体的质量为，所以A正确。当a>0时，加速度方向竖直向上，物体处于超重状态，所以C错误。当a＝a1时，由牛顿第二定律得F－mg＝ma1，又m＝、g＝a0，故拉力F＝(a1＋a0)，所以D错误。]
5、关于惯性的大小，下列说法中正确的是(　　)
A．高速运动的物体不容易停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大
B．用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大
C．两个物体只要质量相同，那么惯性大小就一定相同
D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小
解析：选C.惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，与物体的速度、受力情况和所处位置均无关，故C正确．
6、如图为10米跳台运动员在决赛中的关键一跳，关于运动员能跳起离开跳台的原因，下列说法正确的是(　　)
A．他对跳台的作用力大于地球对他的引力
B．跳台对他的作用力大于他对跳台的作用力
C．跳台对他的作用力大于地球对他的引力
D．跳台对他的作用力对他做了正功
【答案】C　[运动员能离开跳台的原因是跳台对他的作用力大于他的重力，故选项A错误，C正确；他对跳台的作用力与跳台对他的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故选项B错误；跳台对他的作用力作用点没有产生位移，故对他不做功，故选项D错误。]
7、如图(a)所示，质量为5
kg的小物块以初速度v0＝11
m/s从θ＝53°固定斜面底端先后两次滑上斜面，第一次对小物块施加一沿斜面向上的恒力F.第二次无恒力F.图(b)中的两条线段a、b分别表示存在恒力F和无恒力F时小物块沿斜面向上运动的v－t图线．不考虑空气阻力，g＝10
m/s2，(sin
53°＝0.8、cos
53°＝0.6)下列说法中正确的是(　　)
A．恒力F的大小为5
N
B．恒力F的大小为10
N
C．物块与斜面间的动摩擦因数为
D．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
解析：选AD.由题图可得：a＝；
有恒力F时：a1＝＝
m/s2＝10
m/s2；
无恒力F时：a2＝＝
m/s2＝11
m/s2
由牛顿第二定律得：
无恒力F时：mgsin
θ＋μmgcos
θ＝ma2
解得：μ＝0.5
有恒力F时：mgsin
θ＋μmgcos
θ－F＝ma1
解得：F＝5
N，故A、D正确，B、C错误．
8、根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是(　　)
A．物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比
B．物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度
C．物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个力的大小成正比
D．当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比
【答案】D　[由牛顿第二定律a＝可知，物体加速度的大小跟它的质量成反比，跟速度没有直接关系，A错误；物体所受合外力不为0时就产生加速度，B错误；物体加速度的大小跟物体所受的合外力成正比，与所受作用力中的任一个力没有必然关系，C错误；加速度是矢量，在某一个方向上的加速度，与这个方向上的合外力成正比，与其质量成反比，D正确。]
9、如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球，容器中水和铁球、乒乓球都处于静止状态，当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)(　　)
A．铁球向左，乒乓球向右
B．铁球向右，乒乓球向左
C．铁球和乒乓球都向左
D．铁球和乒乓球都向右
【答案】A　[小车突然向右运动时，由于惯性，铁球和乒乓球都“想”保持原有的静止状态，由于与同体积的“水球”相比铁球的质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，而同体积的“水球”的运动状态容易改变，所以小车加速向右运动时，铁球相对于小车向左运动。
同理，由于与同体积的“水球”相比乒乓球的质量小，惯性小，乒乓球相对于小车向右运动。]
10、航模兴趣小组设计出一架遥控飞机，其质量m＝2
kg，动力系统提供的恒定升力F＝28
N。试飞时，飞机从地面由静止开始竖直上升。设飞机飞行时所受的阻力大小不变，恒为f＝4
N，g取10
m/s2。某一次试飞过程中，飞机飞行t＝6
s时遥控器出现故障，飞机立即失去升力。为使飞机落回地面时速度刚好为零，则飞机应在距离地面多高处恢复升力(　　)
A．36
m
B．30
m
C．24
m
D．18
m
C　[飞机失去升力前做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有F－mg－f＝ma1，代入数据解得a1＝2
m/s2，t＝6
s时，速度v1＝a1t＝2×6
m/s＝12
m/s，前6
s内的位移x1＝a1t2＝×2×62
m＝36
m,6
s后失去升力，根据牛顿第二定律有mg＋f＝ma2，解得a2＝12
m/s2，匀减速上升的位移x2＝＝
m＝6
m，飞机能达到的最大高度h＝x1＋x2＝36
m＋6
m＝42
m，飞机失去升力下降阶段做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有mg－f＝ma3，解得a3＝8
m/s2，恢复升力后向下做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律有F＋f－mg＝ma4，解得a4＝6
m/s2，开始恢复升力的速度设为v，则＋＝h，解得v＝12
m/s，此时飞机离地面的高度h1＝＝24
m，故C正确。]
11、(双选)如图所示，一足够长的木板静止在粗糙的水平面上，t＝0时刻滑块从板的左端以速度v0水平向右滑行，木板与滑块间存在摩擦，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。滑块的v?t图象可能是(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
【答案】AC　[滑块滑上木板，受到木板对滑块向左的滑动摩擦力，做匀减速运动，若木块对木板的摩擦力大于地面对木板的摩擦力，则木板做匀加速直线运动，当两者速度相等时，一起做匀减速运动。设木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2，木块的质量为m，木板的质量为M，知木板若滑动，则μ1mg>μ2(M＋m)g，最后一起做匀减速运动，加速度a′＝μ2g，开始时木块做匀减速运动的加速度大小为a＝μ1g>μ2g，知图线的斜率变小，故C正确，D错误。若μ1mg<μ2(M＋m)g，则木板不动，滑块一直做匀减速运动，故A正确。由于地面有摩擦力，最终木块和木板不可能一起做匀速直线运动，故B错误。]
12、牛顿在总结了C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的研究结果后，提出了著名的牛顿第三定律，阐述了作用力和反作用力的关系，从而与牛顿第一定律和牛顿第二定律形成了完整的牛顿力学体系．下列关于作用力和反作用力的说法正确的是(　　)
A．物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力
B．物体对地面的压力和地面对物体的支持力互相平衡
C．人推车前进，人对车的作用力大于车对人的作用力
D．物体在地面上滑行，不论物体的速度多大，物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力始终大小相等
解析：选D.由牛顿第三定律可知，作用力和反作用力同时产生，同时消失，A项错；压力和支持力作用在不同的两个物体上，而平衡力是作用在同一物体上的，B项错；作用力与反作用力等大反向，故人对车的作用力等于车对人的作用力，C项错；物体对地面的摩擦力大小等于地面对物体的摩擦力大小，D项对．
13、如图甲为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置．
(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持__________不变，用钩码所受的重力作为____________，用DIS测小车的加速度．
(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量，在某次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线(如图乙所示)．
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________
________________________________________________________________________.
②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是________．
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大
D．所用小车的质量太大
解析：(1)因为要探究“加速度和力的关系”，所以应保持小车的总质量不变，钩码所受的重力作为小车所受的合外力．
(2)由于OA段a－F关系图线为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比；由实验原理：mg＝Ma得：a＝＝，而实际上a′＝，可见AB段明显偏离直线是没有满足M?m造成的．
答案：(1)小车的总质量　小车所受的合外力
(2)①在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比　②C
14、如图所示，传送带的倾角θ＝37°，从A到B长度为16
m，传送带以10
m/s的速度逆时针转动。在传送带上A端无初速度地放一个质量为m＝0.5
kg的黑色煤块，它与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.5。煤块在传送带上经过会留下黑色划痕。已知sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8，g取10
m/s2，求：
(1)煤块从A到B的时间；
(2)煤块从A到B的过程中传送带上留下划痕的长度；
(3)若传送带逆时针转动的速度可以调节，煤块从A点到达B点的最短时间是多少？
[解析]　(1)开始阶段，由牛顿第二定律得
mgsin
θ＋μmgcos
θ＝ma1
所以a1＝gsin
θ＋μgcos
θ
解得a1＝10
m/s2
煤块加速至与传送带速度相等时需要的时间为
t1＝＝
s＝1
s
煤块发生的位移为
x1＝a1t＝×10×12
m＝5
m<16
m
所以煤块加速到10
m/s时仍未到达B点，此后摩擦力方向改变；
第二阶段有mgsin
θ－μmgcos
θ＝ma2
解得a2＝2
m/s2
设第二阶段煤块滑动到B点的时间为t2，则LAB－x1＝vt2＋a2t
解得t2＝1
s
煤块从A到B的时间t＝t1＋t2＝1
s＋1
s＝2
s。
(2)第一阶段煤块的速度小于传送带速度，煤块相对传送带向上移动，煤块与传送带的相对位移大小为
Δx1＝vt1－x1＝10×1
m－5
m＝5
m
故煤块相对于传送带上移5
m
第二阶段煤块的速度大于传送带速度，煤块相对传送带向下移动，煤块相对于传送带的位移大小为
Δx2＝(LAB－x1)－vt2
解得Δx2＝1
m
即煤块相对传送带下移1
m
故传送带表面留下黑色炭迹的长度为L＝Δx1＝5
m。
(3)若增加传送带的速度，煤块一直以加速度a1做匀加速运动时，从A运动到B的时间最短，
则有LAB＝a1t
可得tmin＝
s。
[答案]　(1)2
s　(2)5
m　(3)
s

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