2021年高考物理三轮冲刺卷解答题（十）（解析版）

2021年高考三轮冲刺卷解答题专练(十)

物理试卷

1.在光滑水平面上建立一个直角坐标系，一个质量为1kg的物体由静止开始受沿*轴

正方向大小为1N的水平恒力而运动，作用10秒后将该力的方向改为沿y轴负方向，大

小不变，又作用10秒后撤去，求：

(1)该物体在10s末的速度大小；

(2)该物体在25s末的速度大小及10~20s内的位移大小。

【答案】(I)10m/s;(2)10V2m/s«50>/5m

【详解】

(1)根据牛顿第二定律

F=ma[

解得

-lm/s2

根据速度时间公式可得

匕二g=lOm/s

所以10s末速度大小为10m/s

(2)根据牛顿第二定律

F=ma^

解得

2

a2-lm/s

沿y轴负方向；25s末的速度等于20s末撒去该力时的速度，物体做类平抛运动

匕=a2f2=1Om/s

合速度为

%=亚+y；=10>/2m/s

在大方向的位移为

x=vxt=100m

在y方向

11会

y=—at~9=—xlxlO-=50m

22

所以合位移为

s=x]x2+y2=50\/5m

2.如图所示，质量为M=1kg的木板静止在水平地面上，质量为机=1kg的铁块静止在

木板的左端。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，木板与铁块之间的动摩擦因数为川=04,

木板与地面之间的动摩擦因数为〃2=0」，g取10m/s2,铁块可看作质点。现给铁块施加

一个水半向右的力Fo

(1)若水平力Fi=4N,求铁块"，与木板M间的摩擦力大小？

(2)若木板长L=9m,水平力3=8N,经多长时间铁块运动到木板的右端？

(3)若水平力尸从零开始逐渐增加，且木板足够长,试通过分析和计算，在坐标图中

作出铁块受到摩擦力/随水平力F大小变化的图像。

A/N

6

T

1

67877N

【答案】⑴3N；(2)3s；

【详解】

(1)假设铁块〃?在木板M上没有发生相对滑动，对M整体分析

耳-/A+m)g=[M+m)a

对M分析

于一由[M+tnjg=Ma

代入数据得

/=3N

由于

/<〃j〃g=4N

所以假设铁块m在木板M上没有发生相对滑动成立,铁块m与木板M间的摩擦力大小

为3N。

(2)对铁块m分析

尸2141mg

代入数据得

2

ax=4m/s

对木板M分析

从mg—%

代入数据得

a,=2m/s2

铁块运动到木板石端的过程中它们的位移关系

11,

—2—-d^t2—L

代入数据得

/=3s

⑶①当

F<(M+/7?)g=2N

铁块与木板组成的系统没有被拉动，静摩擦力等于拉力，即

f=F

②铁块m在木板M上即将发生相对滑动时，铁块m所受摩擦力达到最大静摩擦力对木

板M

国猥-也(m+M)g=M0n

代入数据得

2

a0=2m/s

对M整体分析

F0-^m+M)g=(m+M)/

代入数据得

K=6N

2N<F<6N

时，铁块与木板相对静止一起加速，对〃，和历整体

:

F-7/2(m+M)g=(/w+M)a

F-f=ma

③当厂>6N时，铁块相对木板发生相对滑动，铁块受到滑动摩擦力

f=%mg=4N

3.如图所示，两个直角三角形滑块底角均为53。，滑块A固定在地面上，质量为帆=

22.4kg的滑块8与地面间的动摩擦因数〃=0.4。两个滑块中间有一个圆弧形接触面光滑

的轻质容器，现在容器中缓慢倒入水(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，cos53o=0.6,

sin53°=0.8,重力加速度g=lOm/s2)求：

(1)当容器中水的质量为加=2.4kg时，滑块B静止，求此时容器对两个滑块的压力

大小；

(2)再逐渐倒入水，求滑块B刚刚开始滑动时容器对两个滑块的压力大小。

【答案】(1)20N；(2)160N

【详解】

(1)对容器进行受力分析如图所示，根据平衡条件，可得

2Ficos0=mig

解得

Fi=20N

根据牛顿第三定律可得容器对两个滑块的压力为

Fi'=Fi=20N

(2)滑块B刚要滑动时，根据平衡条件，可得

FisinO—fm

mg+FicosO—

解得

F2=160N

4.如图所示为车站使用的水平传送带模型，其A、B两端的距离L=8m,它与水平台

面平滑连接。现有一物块以％=10m/s的初速度从A端水平地滑上传送带。已知物块

与传送带间的动摩擦因数为〃=0.6。求：

(1)若传送带保持静止，物块滑到8端时的速度大小；

(2)若传送带顺时针匀速转动的速率恒为12m/s,物块到达B端时的速度大小；

(3)若传送带逆时针匀速转动的速率恒为4m/s,且物块初速度变为%=6m/s,仍

从A端滑上传送带，物块从滑上传送带到离开传送带的总时间(结果可用分数表示)。

25

=12m/s；(3)，=4+^+G=~^2s

【详解】

(1)设物块的加速度大小为a，由受力分析可知

FN=mg

Ff=ma

F产血

得

tz=6m/s2

传送带静止，物块从A到B做匀减速直线运动

又

Vo25,Q

x=----m>L=8m

2a3

则由

Vg—v；=-2aL

得

vH=2m/s

(2)由题意知，传送带顺时针匀速转动的速率12m/s>%,物块所受的摩擦力沿传送带

方向，即物块先加速到匕=12m/s

由

vj2-v；=2axi

得

11,„

xx=—m<L=8m

故物块先加速运动后匀速运动即物块到达B时的速度为

=^=12m/so

(3)当物块初速度%=6m/s时，物块速度减为零时的位移

所以物块先向右减速后向左加速

由

得

4=Is

当物块向左加速到匕=4m/s时

由

耳-1=2%

得

W=1m<x2=3m

故物块向左先加速运动后匀速运动

由

v3=v2+at.

得

2

=-s

23

当物块向左匀速运动心=匕=4m/s

5

X4=42-工3=3m

由

%4=%

得

5

t-,=——S

312

故

故

25

[=/]+右+/3=§。

5.某研究小组利用无人机在室内低速状态下简化模拟了嫦娥五号着陆器与上升器组合

体成功着陆在月球所经过的悬停、水平移动、竖直降落，无动力下落等过程：无人机悬

停在离地高度为/7A=5〃?的A位置，然后沿直线水平飞行k7〃2的距离至目标地点正上方

B位置减速为0,然后立即竖直降落至离地高度为枇=0.5巾的C位置，之后关闭电动机，

无人机能无初速下落至地面软垫。电动机工作时无人机加速运动和减速运动的最大加速

度均为a=O.5m/s2,在水平方向运动时的最大速度为丫=lm/s,研究小组通过精准控制，

使无人机从A位置到8位置全过程运动时间最短。已知无人机质量为机=600g,可视为

质点。重力加速度g=10m/s2•运动过程中所受空气阻力恒为户0.2N。

（1）求水平方向从A位置到B位置的运动时间r；

（2）求8、C位置间竖直降落过程中的最大速度也；

（3）求竖直方向运动时动力系统提供升力的最大值。

AB

•----------------------------------------•

I

I

I

I

I

•C

地面软色.

【答案】（1）z=9s；（2）1.5m/s；（3）6.1N

【详解】

（1）最短时间，先加速到最大速度再匀速后减速至0,则有

联立可得

广口^=5s

匕

故总时间为

/'=4+L+g=9s

（2）C位置自由落体，vc=0;最短时间，速度由0增至最大再减为0

可得

f'=3s

故速度为

V2=6rr-1.5m/s

（3）竖直方向减速下落时升力最大，根据牛顿第二定律有

F+f-nig-ma

代入数据，得

F=6.1N

6.如图所示，，〃A=4kg,,"B=lkg,A与桌面间的动摩擦因数/,=0.2,B与地面间的距离

/?=0.8m,A、B原来静止，求：(A始终没有碰到滑轮，g取lOm/s?)

(1)B下落到地面之前，求细线的拉力大小？

(2)求A在桌面上开始运动到静止总共运动的时间？

A

【答案】(1)9.6N；(2)2.4s

【详解】

(1)对A,有

T一伴”线=利人/

对B,有

mRg-T^mRa2

又"I、。2大小相同，解得

T=9.6N

ai=42=0.4m/s2

则拉力为9.6No

(2)由(1)得

«i=0.4m/s2

则有

,12

/i=2s

之后B与地面接触静止，A受摩擦力作匀减速直线运动到静止，有

利A”'=一〃"

解得

a=-2m/s2

则

G=_^=0.4S

-a

则总时间

t=+12=2.4s

7.如图所示，小球从靠近竖直砖墙某位置由静止释放，用频闪照相机在同一底片上多

次曝光，得到了图中1、2、3、4、5所示小球在运动过程中每次曝光的位置。已知重力

加速度为g，每块砖的厚度为乩不计空气阻力，根据图中的信息，求:

(1)两次曝光时间间隔T；

(2)小球在位置3的速度V3的大小;

(3)小球下落的初始位置与位置5之间的距离比

7J2J

；(2)v3~—\[dg；(3)H——^-d

【详解】

(1)由图可知

Ax=d

为恒量，小球做匀加速直线运动，由

Ax=g〃

解得

(2)由匀变速直线运动推论得

7d

V3=%==

解得

7

=

2-

(3)由自由落体规律得

匕=g，3

初始位置到位置1的高度

,12

4=”;

乂有时间关系

t,=t3-2T

又有几何关系

H=4+14d

解得

„121

H-----aJ

8

8.如图所示，A、B两木块叠放在竖直轻弹簧上处于静止状态，已知木块A、B质量分

别为优A=2kg,〃?B=4kg,弹簧的劲度系数:100N/m,若在木块A上作用一个竖直向

上的力，使A、B由静止开始竖直向上做加速度为2m/s2的匀加速运动，运动一段时间

后A、B分离。求A、B分离时A物体速度大小。(g取10m/s2,百取1.73)。

【答案】0.693m/s

【详解】

初始时弹簧的压缩量为XI,由

F-(mA+WB)g-kx]

得xi=0.6m,AB分离时弹簧的压缩量为双,此时AB无相互作用力，且加速度相等，为

a,研究B由

kx2-m^g=ma

得

X2=0.48m

则AB上升的位移

x=xt-X2=0A2m

因为做匀加速直线运动，所以此时AB的速度为

v=<2ax=0.693m/s

9.一辆汽车以速度如=4m/s在平直公路上匀速行驶，然后以加速度a=2m/s2做匀加速运

动，汽车在行驶过程中：

(1)加速3s后汽车的速度大小；

(2)速度达到32m/s时需要加速多长时间；

(3)加速4s过程中的平均速度大小。

【答案】(1)10m/s；(2)14s；(3)8m/s

【详解】

(1)加速3s后汽车的速度大小

v=v0+a/=10m/s

(2)速度达到32m/s时需要加速的时间为

"口=14s

a

(3)加速4s后的速度

u"=%=12m/s

加速4s过程中的平均速度大小

v=--+—=8m/s

2

10.我国高铁技术飞速发展，时速甚至超过100m/s冠绝各国，一辆从会昌开往赣州的

动车以叨=80m/s速度在平直轨道上行驶，前方不远处因为爆发泥石流，司机接到指挥

中心信息后果断刹车，经过一段时间n=10s后，动车的速度变为i，2=60m/s：

(1)动车的加速度a；

(2)动车这段时间的刹车距离L；

(3)当刹车距离为L=1600m,求动车刹车总用时/；

(4)当司机踩下刹车的时间为f2=100s,求动车在此时间内的位移乂

【答案】(1)2m/s2,方向与动车初速度方向相反；(2)700m；(3)40s；(4)1600m

【详解】

(1)由加速度公式可得

=9下=Tm/s」2m&

动车的加速度大小是2m/s2,负号表示加速度方向与动车的初速度方向相反。

(2)由位移公式可得

1,1,

L-V/,+—a/,2=80xl0m——x2xl0'm=700m

(3)由位移公式可得

/1,

1600m=80/m——x2f~m

2

解得

Z=40s

(4)若动车的加速度不变，则动车从刹车到停下所用时间是

,0—M-80

t'==---------------s=40s

a—2

因此在时间r2=100s时间内动车的位移实际是在40s时间内的位移，即

x=v,t'+—at'2=80x40m-■-x2x402m=1600m

122

11.如图所示，在光滑水平地面上，小车的质量为M,在水平向右的推力/作用下,

正在向右匀加速运动。一个质量为m的木块紧靠在车的前端相对于车恰好保持静止，

小车与木块之间的动摩擦因素为〃，重力加速度为g,则木块与小车之间的摩擦力大小

为多少？推力F的大小为多少？

(m+

【答案】mg,---------—

【详解】

以木块为研究对象，木块在竖直方向上加速度为零，受力平衡，则小车对木块的摩擦力

与木块的重力平衡，即有

Ff=mg

对木块，在水平方向上有

-ma

由于木块相对于车恰好保持静止，则有

耳=mg=

解得

。=区

对小车和木块整体，由牛顿第二定律得

F=+/h)a=----------—

12.如图所示，质量为例=2kg的半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，质量为

m=0.5kg的光滑小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P和圆心0的连线与

水平面的夹角为8=37°,求：

(1)小球P与框架的弹力大小6；

(2)地面对框架的摩擦力大小f；

【答案】(D8.3N；(2)6.7N

【详解】

(1)对小球受力分析可知，小球P与框架的弹力大小

„mg5

r--NXI

N"sin37。0.6

F-'飕_5N

tan3700.75

冽gZ

,y/尸/\

⑵对框架和小球的整体分析,则水平方向

/=F=6.7N

即地面对框架的摩擦力大小为6.7N。

13.升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘放一个质量为20kg的物体(g=10m/s2),

当升降机

(1)当升降机匀速上升时，物体对台秤的压力大小是多少？

(2)当升降机以101底的加速度竖直上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体

所受的支持力大小是多少？

(3)当升降机以5m/s2的加速度减速上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体

所受的支持力大小是多少？

(4)当升降机自由下落时，物体对台秤的压力为多少？

【答案】(l)200N；(2)超重，220N；(3)失重，100N；(4)0

【详解】

(1)当升降机匀速上升时，根据

时=〃密=200N

根据牛顿第三定律，物体对台秤的压力大小200N

(2)当升降机以lm/s2的加速度竖直上升时;加速度方向向上，物体处于超重状态，

根据牛顿第二定律

FN-mg=mat

解得

FN=2200N

(3)当升降机以5m/s2的加速度减速上升时，加速度方向向下，物体处于失重状态，

根据牛顿第二定律

mg—外”=ma2

解得

.”=100N

(4)当升降机自由下落时，加速度等于重力加速度，则物体处于完全失重状态，则物

体对台秤的压力为0

14.如图所示，物体甲质量为〃小，=0.8kg,三段轻绳的结点为。，轻绳08水平且B端

与放置在水平面上的质量为m乙=5kg的物体乙相连，物体乙与水平面之间的动摩擦因

数为4=0.3,轻绳与竖直方向的夹角。=37。，物体甲、乙均处于静止状态，(已

知sin37°=0.6,cos37°=0.8,tan37°=0.75,g取lOm/s?。设最大静摩擦力等于滑动摩

擦力)求：

(1)轻绳。4、0B受到的拉力是多大；

（2）水平面对物体乙的摩擦力。

【答案】（1）ION；6N；（2）6N,方向水平向左

【详解】

（1）节点。受力分析，受下面细绳的拉力，04的拉力，08的拉力，根据平衡条件

7bAq=ION

cos。

7bB=mqigtan6=6N

（2）对乙分析，水平方向合力为零

户T（）B=6N

方向水平向左

15.消防员在某高楼进行训练，现要从距地面高〃=27m处的一扇窗户外沿一条竖直

悬挂的绳子以最短的时间滑到地面，消防员可以先轻握绳子加速下滑（此过程中摩擦力

可以忽略不计），在恰当的位置双手紧握（佩戴防护手套）绳子开始做减速运动。已知

4

在下滑过程中，绳子对每只手套的摩擦力的最大值均为消防员所受重力的不，为了安全,

消防员着地时的速度不能超过u=6m/s,取重力加速度大小g=10m/s2,不计空气阻

力。求：

（1）消防员双手紧握绳子向下减速时的最大加速度。；

（2）消防员沿绳安全滑至地面的最短时间心„以及此过程中消防员的最大速度%稣。

【答案】（1）6m/s2：（2）3s,15m/s

【详解】

（1）设消防员的质量为“，绳子对消防员的最大摩擦力大小为

由牛顿运动定律得

Ff-mg=ma

解得

a=6m/s2

(2)消防员要以最短的时间滑到地面，必须先做自由落体运动，再以加速度。向下做

匀减速直线运动，着地时速度恰好等于丫。设消防员做自由落体运动的时间为：，对应

的位移大小为％,做匀减速直线运动的时间为J，对应的位移大小为々，则有

=gti

V+V

-t

2

%~二加2

A=%1+x2

解得

%min=3s

%ax=15m/s

16.2018年12月28日，我国第三架C919大飞机试飞成功，假设飞机在跑道上滑跑是

初速度为零的匀加速直线运动,40s末达到起飞速度80m/s,已知飞机的质量为7.0xl04kg,

求飞机滑跑过程中：

(1)加速度大小？

(2)飞机在跑道上的滑跑距离？

(3)所受合外力大小？

(4)若飞机在跑道上的阻力是其重力的0.1倍,则飞机在跑道上的牵引力为多大?

(g=10m/s2)

【答案】(l)2m/s2；(2)1600m；(3)1.4xl(TN；(4)2.1xlO5N

【详解】

(1)由速度公式v="可得加速度大小为

V2

a=—=2m/s-

t

(2)由位移公式可得

1,

x--at~-1600m

2

(3)由牛顿第二定律可得

这=1.4x1(TN

(4)由

琮=尸—O.lmg

可得飞机在跑道上的牵引力F=2.1xl05N»

17.张伟同学放学回家，从校门口A处向北走1200m到达十字路口B处,再往东走500m

到达家门口C处，共用时15min：

(1)张伟同学回家过程中位移的大小；

(2)张伟同学回家过程中的平均速度大小；

(3)张伟同学回家过程中的平均速率。

【答案】(l)1300m；(2)1.44m/s；(3)1.89m/s

【详解】

(1)张伟同学回家过程中位移的大小

X=V12002+5002m=1300m

(2)张伟同学回家过程中的平均速度大小

_x1300

v=—=--------ni/s=1.44m/s

t15x60

(3)路程为

s=1200+500m=1700m

平均速率

s1700,,0C,

v=—=--------m/s=1.89m/s