2021年新高考物理模拟题03 牛顿运动定律（解析版）

专题03牛顿运动定律

1.（2021届广东省汕头市高三一模）为检测某公路湿沥青混凝土路面与汽车轮胎的动摩擦因数〃，测试人

员让汽车在该公路水平直道行驶，当汽车速度表显示40km/h时紧急刹车（车轮抱死），车上人员用手机测

得汽车滑行3.70s后停下来，g取lOm/s"则测得〃约为（）

A.0.2B.0.3C.0.4D.0.5

【答案】B

40

【解析】汽车滑行时做减速运动，则加速度大小为AV57,2,2

a=—=m/s=3.0m/s

t3.7

fma3.0八一

根据牛顿第二定律和动摩擦因数表达式〃=匕=—=—=0.3,故选B。

Nmg10

2.（2021届福建省福州八中高三质检）有一个质量为2kg的物体在x-y平面内运动，在x方向的速度图像和

y方向的位移图像分别为甲、乙所示，则下列说法正确的是（）

A.物体做匀变速曲线运动

B.物体所受合外力大小为12N

C.2s时的物体速度大小为8m/s

D.仁0时物体的速度大小为3m/s

【答案】A

【解析】

A.由图可知在x方向，质点的匀加直线运动，速度均匀增加，在y方向上，位移均匀变化，做匀速直线运

动，故加速度方向沿X方向，加速度与速度方向不在一条直线上，所以质点做匀变速曲线运动，故A正确;

B.由X图知物体的加速度a=—Av=上6—上3m/sc2=L5m/sr2,根据牛顿第二定律有

N2

尸=ma=2xl.5N=3N，故B错误：

8

C.由u-f图知，2s末在x方向上速度为ux=6m/s,由x-f图知，在y方向上速度为j/s=4m/s,根

据运动的合成，则质点此时速度的大小为y=而2+42m/s=2JFm/s，故C错误；

8

D.由四图知，在x方向上做初速度为vx=3m/s,由x-f图知，在y方向上初速度为匕,=5m/s=4m/s,

根据运动的合成，则质点的初速度的大小为?=存;不m/s=5m/s，故D错误。故选A。

3.（2021届福建省福州一中高三模拟）以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体

所受空气阻力可忽略，另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，下列用虚线和实线描述两物体运动

的V-/图像可能正确的是（）

【解析】竖直上抛运动不受空气阻力，做向上匀减速直线运动至最高点再向下自由落体运动，丫一/图象时

倾斜向下的直线，四个选项均正确表示；考虑阻力f=®的上抛运动，上升中a上=席+-,随着v减小,

m

。上减小,对应丫一£图象的斜率减小，选项A错误.下降中。=驾心，随着随着v增大，a下继续减小.而

m

在最高点时v=0，a=g,对应丫一/图与/轴的交点，其斜率应该等于g（此时与竖直上抛的最高点相同

的加速度），即过交点的切线应该与竖直上抛运动的直线平行，只有D选项满足.故选D。

4.（2021届福建省名校联盟高三大联考）直升机应急救援能更快速到达作业现场，实施搜索救援工作。如

图所示，救援人员利用绳索吊起伤员之后，和伤员保持相对静止，他们在竖直方向上的速度水平方向

上的位移X随时间，的变化图像分别如图甲、乙所示，忽略空气阻力，则在此过程中（)

A.吊绳始终保持竖直状态

B.伤员先处于超重状态，后处于失重状态

C.绳子的拉力对救援人员和伤员先做正功，后不做功

D.从地面上观察，伤员的运动轨迹为一条倾斜的直线

【答案】A

【解析】A.由乙图可知，伤员在水平方向做匀速直线运动，水平方向合力为零，故吊绳始终保持竖直状态,

A正确；B.由乙图可知，伤员在竖直方向先加速上升后匀速上升，故伤员先处于超重状态，后处于平衡状

态，B错误；C.由于救援人员和伤员始终在上升，故绳子的拉力一直做正功，C错误；D.由于伤员在竖

直方向先加速后匀速，故从地面上观察，伤员的运动轨迹刚开始是一条抛物线，后为一条倾斜的直线，D

错误。故选A。

5.（2021届福建省厦门市高三质检）滑雪是人们喜爱的运动之一。某同学在水平雪场上滑雪时的照片如图

所示，0时刻该同学的速度大小为10m/s,此后他不再用滑雪杖撑地，若滑雪板与雪地间的动摩擦因数为

0.1,取重力加速度大小g=10m/s2,则该同学在0~15s内的位移大小为（）

A.37.5mB.50mC.75mD.150m

【答案】B

【解析】该同学不再用滑雪杖撑地后，在摩擦力的作用下做匀减速运动，根据牛顿第二定律可得

喙=3,可得该同学做匀减速运动的加速度大小为a=hn/s2,则该同学减速到停止所需的时间为

v10v10

t=—=—s—10s,则该同学在0~15s内的位移大小为％=—J=—x10m-50m,故选B。

a122

6.（2021届广东省江门市高三一模）如图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为建筑材料被

吊车竖直提升过程的运动图像（竖直向上为正方向），根据图像下列判断正确的是（）

A.46s时材料离地面的距离最大

B.前36s重力的冲量为零

C.在30~36s钢索最容易发生断裂

D.36〜46s材料处于失重状态

【答案】D

【解析】

A.36s时材料离地面的距离最大，36s后材料开始向下运动，所以A错误；

B.前36s合外力的冲量为零，豆力的冲量为〃a,所以B错误；

C.在30~36s过程，材料做匀减速运动，此时钢索的拉力小于材料的重力，所以钢索不容易发生断裂，则

C错误；D.36〜46s材料向下做匀加速运动，加速度向下，则材料处于失重状态，所以D正确；故选D。

7.（2021届广东省梅州市高三质检）一个小男孩从楼上窗台突然坠落。幸运的是，楼下老伯高高举起双手

接住了孩子，孩子安然无恙。假设从楼上窗台到老伯接触男孩的位置高度差为/z=10m,老伯接男孩的整个

过程时间约为0.2s,则（忽略空气阻力，g取10m/s2）（）

A.男孩自由下落时间约为2s

B.男孩接触老伯手臂时的速度大小约为14m/s

C.老伯接男孩的整个过程，男孩处于失重状态

D.老伯手臂受到的平均冲力约等于男孩体重的7倍

【答案】B

【解析】

A.由自由落体运动公式4='g"，可得男孩自由下落时间约为f==任，故A错误；

2V8

B.男孩接触老伯手臂时的速度大小约为丫=8r=10后m/s=14m/s,故B正确：

CD.设老伯手臂受到的平均作用力是F,则老伯对男孩的平均作用力大小也为F,则根据动量定理得

mg^+t.y-Ft^O-O,解得b*8〃?g,由于老伯接男童的整个过程F=8mg,男孩处于超重状态，故CD

错误。故选B。

8.（2021届广东省汕头市高三一模）古代人们常用夯锤（如图甲）将地砸实，打夯时四个劳动者每人分别

握住夯锤的一个把手，一个人喊号，号声一响，四人同时用相同的力将地上质量为90kg的夯锤竖直向上提

起；号音一落，四人同时松手，夯锤落下将地面砸实。以竖直向上为正方向，若某次打夯过程松手前夯锤

运动的V-f图像如图乙所示。不计空气阻力，g取10m/s?,则（）

A.松手后，夯锤立刻落下做自由落体运动

B.松手前，夯锤竖直向上做加速度。=十0162匀加速直线运动

C.每个人对夯锤施加的力大小为300N

D.夯锤离地的最大高度为0.3375m

【答案】BC

【解析】

A.松手后，因为惯性，夯锤要继续向上运动一段后，再自由下落。A错误；

B.图像的斜率表示加速度，松手前，夯锤竖直向上做加速度a=§m/s2匀加速直线运动。B正确；

C.对夯锤松手前，受力分析有4Fg=根，解得尸=300N,C正确；

D.松手前，夯锤离地的高度为4=；m=0.3375m,之后，夯锤做竖直上抛运动，所以夯锤离地的最大

高度大于0.3375m。D错误。故选BC。

9.（2021届广东省湛江市高三模拟）一质量为，"的乘客站在倾角为。的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯一

起以大小为&的加速度加速上行，如图所示。重力加速度大小为g。该过程中，乘客对踏板的压力大小为

()

A.mgB.maQsin0

C.mg+ma()sin0D.mg-maasin0

【答案】C

【解析】该过程中，乘客在竖直向上方向的加速度大小a=/sin。

设踏板对乘客的支持力大小为凡在竖直方向上，由牛顿第二定律有/—mg=痴

解得F-/ng=ma,由牛顿笫三定律可得，乘客对踏板的压力大小N=F=mg+/naoSin。，所以C正确;

ABD错误：故选C。

10.（2021届广东省执信中学高三模拟）如图示，轻质弹簧左端固定在墙上的A点，右端与一质量为小的

物块相连，。点是弹簧处于原长时的位置，物块与水平面之间的动摩擦因数为〃，现用水平向右的力F把

物体缓慢拉至B点，在此过程中克服弹力做功为卬。现撤去外力尸，物块将向左运动，从撤去外力厂开始,

关于物块的说法正确的是（）

.1,__...B

O

A.在整个运动过程中，物块向左运动一定能通过。点

B.在整个运动过程中，速度最大的位置一定在OB之间某一点

C.物块由3点向O点运动的过程中，速度一定一直在增大

W

D.物块最终停止时，运动的总路程一定为——

〃加g

【答案】B

【解析】

BC.由题意知，撤去外力时弹力大于滑动摩擦力，物块向左加速运动，由牛顿第二定律得

kx—〃ng=ma,随着物块向左运动，弹簧的伸长量x减小，物块的加速度〃减小，故物块做加速度减小

的加速运动。当弹力与摩擦力大小相等、方向相反时弹簧处于伸长状态，此时。=0；之后，弹簧的弹力小

于滑动摩擦力，物块开始做减速运动，故a=0时，速度最大，速度最大的位置在OB之间某一点，故B正

确，C错误；

AD.如果物块最终恰好停在。点，对整个过程，由动能定理得Wmgs=0,可得物块运动的总路程为

WW

s=——，但也有可能物块最终停在其他位置，弹簧还具有一定的弹性势能s<——，故AD错误。

/dmg/amg

11.（2021届河北省张家口高三一模）如图所示，一长度为R的轻绳一端系一质量为，"的小球，另一端固

定在倾角6=30°的光滑斜面上。点，小球在斜面上绕。点做半径为R的圆周运动，A、B分别是圆周运动

轨迹的最低点和最高点，若小球通过8点时轻绳拉力大小等于血g,重力加速度为g,则小球通过A点时，

轻绳拉力大小为（）

A.2mgB.4mgC.6mgD.7mg

【答案】B

2

【解析】在3点，根据牛顿第二定律得Mg+/ngsin30°=mL

R

从8点到4点，根据动能定理得mg2A-sin30。gm/

在A点，根据牛顿第二定律得T—mgsin30°=解得7=4根g,故选B。

12.（2021届湖北省九师联盟高三联考）一个质量为根的球在水面下足够深处由静止释放，若球向上运动

过程中，受到的浮力恒定，受到的阻力是速度的k倍。当球的速度大小为v时，加速度大小为久已知重力

加速度大小为g,则小球运动速度的最大值为（）

m(a+g)ma

A.v+kmaB.v+km(a+g)D.vd---

kk

【答案】D

【解析】山牛顿第二定律可知七一/ng-n=ma,当小球运动到最大速度时有a=0,则满足Fn^mg+kvm

解得5=vd----，D正确。故选D。

k

13.（2021届湖北省武汉市高三质检）2020年8月18日，武汉“东湖之眼”摩天轮对外开放。它面朝东湖，

背靠磨山，是武汉的新地标之一。如图所示。假设“东湖之眼”悬挂的座舱及舱内乘客在竖直平面内做匀速圆

周运动（乘客总是保持头上脚下的姿态），则下列说法正确的是（）

A.乘客所受的合外力始终不变

B.乘客所受重力的功率始终不变

C.乘客在最低点与最高点对水平座椅的压力之差与摩天轮转动速度无关

D.乘客在最低点与最高点对水平座椅的压力之和与摩天轮转动速度无关

【答案】D

【解析】

A.由于乘客做匀速圆周运动，所受的合外力始终指向圆心，方向不断改变，因此合外力为变力，A错误：

B.由于重力的功率尸=mg"COS。，可知在最高点和最低点重力的功率为零，而在与圆心等高位置，重力

的功率最大，B错误；

2

CD.设乘客做圆周运动的速度为也在最低点根据牛顿第二定律外|一〃吆=等，而在最高点

2

mv

加g_&=,因此在最低点与最高点对水平座椅的压力之差F^-Fm=2—,在最低点与最高点

R

对水平座椅的压力之和%+%2=2砥，C错误，D正确。故选D。

14.（2021届湖南省永州市高三二模）小芳放学后乘电梯上楼回家，她记录了电梯运行的时间，作出该电梯

的VY图像如图所示。则（）

AV/ins1

0246810121416t/s

A.小芳家所在楼层离地高度为26m

B.电梯上升过程中小芳一直处于超重状态

C.电梯加速运动与减速运动的平均速度相同

D.电梯加速运动的加速度与减速运动的加速度相同

【答案】C

16+14-2

【解析1图像面积表示电梯运动的位移，即小芳家所在楼层离地高度为/i=--------x2m=28m,A错

2

误；电梯加速上升时，小芳处于超重状态，匀速上升时，处于平衡状态，减速上升时，处于失重状态，B

错误；根据平均速度公式工=妇及可得，电梯加速运动与减速运动的平均速度均为lm/s,方向向上，C正

2

确；电梯加速运动的加速度与减速运动的加速度方向相反，大小相等。D错误.故选C。

15.（2021届辽宁省大连市高三模拟）如图所示，倾角为30。的斜面上，一质量为4m的物块经跨过定滑轮

的细绳与一质量为m的小球相连。现将小球从水平位置由静止开始释放，初状态细绳上的拉力为零，小球

由水平位置第一次运动到最低点的过程中，物块和斜面始终静止，则在此过程中（）

'//〃////〃/,

A.细绳的拉力先增大后减小B.物块所受摩擦力先减小后增大

C.地面对斜面的支持力先减小后增大D.地面对斜面的摩擦力先增大后减小

【答案】B

【解析】

v2

A.小球向下摆动的过程中，设细绳与竖直方向的夹角为。，则有T-mgcos6=m—

2

得T=Mgcos6+〃?],由于夹角减小，速度增大，则对小球的拉力一直增大，故A错误;

B.开始摩擦力沿斜面向上，由平衡可得4=4mgsin30°=2/ng,设滑轮到小球的距离为3当物块在最

低点时，根据动能定理可得=gm根据牛顿第二定律可得了―机g=m,，解得最低点绳子拉力

为T=3/ng,此时物块的摩擦力大小为/=3mg—4加gsin30°=mg,方向沿斜向向下，所以斜面对物块

的摩擦力先减小后增大，故B正确：

CD.对物块和斜面组成的整体分析可知，拉物体的绳子拉力在竖直方向的分力一直增大，在水平方向的分

力一直增大，地面对斜面的支持力一直减小，摩擦力一直增大，故CD错误。故选B。

16.（2021届辽宁省铁岭市六校高三一模）在煤矿安全生产过程中，用传送带运输煤块，大大提高了劳动效

率，节省了人力，生产线简化如图所示，浅色传送带与水平面夹角为37。，传送带以8m/s的恒定速率沿逆

时针方向转动。在传送带上端A