高中物理高考 专题03 牛顿运动定律-2020年高考物理母题题源解密（解析版）

专题03  牛顿运动定律

【母题来源一】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（江苏卷）

【母题原题】（2020·江苏卷）中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（　　）

A. F B.  C.  D.

【答案】C

【解析】根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有，设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1，则根据牛顿第二定律有，联立解得。故选C。

【母题来源二】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（山东卷）

【母题原题】（2020·山东卷）一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　）

A. 0~t1时间内，v增大，FN>mg B. t1~t2 时间内，v减小，FN<mg

C. t2~t3 时间内，v增大，FN <mg D. t2~t3时间内，v减小，FN >mg

【答案】D

【解析】A．由于s-t图像的斜率表示速度，可知在0~t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则FN<mg，选项A错误；B．在t1~t2时间内速度不变，即乘客的匀速下降，则FN=mg，选项B错误；CD．在t2~t3时间内速度减小，即乘客的减速下降，超重，则FN>mg，选项C错误，D正确；故选D。

【命题意图】本专题中的特殊题型有连接体模型，涉及的知识点有相对运动和牛顿运动定律的应用，需要考生运用整体法和隔离法解决这类问题，意在考查考生的综合分析能力。

【考试方向】对于连接体模型，命题多集中在两个或两个以上相关联的物体之间的相互作用和系统所受的外力情况，一般根据连接类型（直接连接型、绳子连接型、弹簧连接型），且考查时多涉及物体运动的临界和极值问题。

【得分要点】处理连接体问题的基本方法是隔离法和整体法：分析整体受力，不需要求物体间相互作用力时，多采用整体法；要求求出系统内部物体之间的作用力时，需采用隔离法。涉及临界或极值问题时，要分析此状态下的受力特点和运动特点，找到临界或极值产生的条件。

抓住“两个分析”和“一个桥梁”.“两个分析”是指“受力分析”和“运动情景或运动过程分析”.“一个桥梁”是指“加速度是联系运动和受力的桥梁”.综合应用牛顿运动定律和运动学公式解决问题。

1．高考考查特点

（1）高考题注重基本概念的理解及基本公式及推论的灵活应用，计算题要注意追及相遇类为背景的实际问题。k.Com]

（2）熟练掌握运动学的基本规律及推论，实际问题中做好过程分析及运动中的规律选取是解题的关键。

2．解题常见误区及提醒

（1）基本概念公式及基本推论记忆不准确，应用不灵活。

（2）实际问题中过程不清晰、时间关系、速度关系、位移关系把握不准。

（3）解决追及相遇问题时，要抓住题目中的关键词语（如“刚好”、“最多”、“至少”等）。

1．（2020浙江省台州市4月）亚里士多德在其著作《物理学》中提到：一切物体都具有某种“自然本性”，物体由其“自然本性”决定的运动称之为“自然运动”，而物体受到推、拉、提、举等作用后的非“自然运动”称之为“受迫运动”。伽利略、笛卡尔、牛顿等人批判地继承了亚里士多德的这些说法。牛顿认为一切物体都具有的“自然本性”是惯性。下列关于“惯性”和“运动”的说法不符合牛顿观点的是（　　）

A．作用在物体上的力，是使物体做“受迫运动”的原因

B．一切物体的“自然运动”都是速度不变的运动

C．竖直上抛的物体，因为有惯性，其速度只能连续变化，而不能突变

D．静止放入转盘上的物体向桌子边缘滑去，是由于物体受到向外的力大于转盘给物体的摩擦力

【答案】D

【解析】A．作用在物体上的力，即物体受到推、拉、提、举等力的作用是使物体做“受迫运动”即变速运动的原因，符合牛顿的观点，故A正确，不符合题意；

B．一切物体的“自然运动”都是速度不变的运动--静止或者匀速直线运动，符合牛顿的观点，故B正确，不符合题意；

C．竖直向上抛出的物体，由于物体具有惯性，其速度只能连续变化，而不能突变，即没有立即反向运动，而是继续向上运动一段距离后才反向运动，符合牛顿的观点，故C正确，不符合题意；

D．可绕竖直轴转动的水平圆桌转得太快时，放在桌面上的盘子会向桌子边缘滑去，这是由于“盘子需要的向心力”超过了“桌面给盘子的摩擦力”导致的，不符合牛顿的观点，故D错误，符合题意。

故选D。

2．（2020·北京高三三模）如图所示，某杂技演员在做手指玩耍盘子的高难度表演．若盘的质量为m，手指与盘之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，盘底处于水平状态且不考虑盘的自转．则下列说法正确的是（ ）

A．若手指支撑着盘，使盘保持静止状态，则手指对盘的作用力大于mg

B．若手指支撑着盘并一起水平向右匀速运动，则盘受到水平向右的静摩擦力

C．若手指支撑着盘并一起水平向右匀加速运动，则手对盘的作用力大小为

D．若盘随手指一起水平匀加速运动，则手对盘的作用力大小不可超过

【答案】D

【解析】A．若手指支撑着盘，使盘保持静止状态，则盘子受力平衡，手指对盘子的作用力与盘子的重力等大反向，则手指对盘的作用力等于mg，选项A错误；

B．若手指支撑着盘并一起水平向右匀速运动，则水平方向盘子不受力，即盘不受静摩擦力，选项B错误；

C．若手指支撑着盘并一起水平向右匀加速运动，则手对盘的作用力大小为ma，不一定等于mg，选项C错误；

D．若盘随手指一起水平匀加速运动，则手对盘子水平方向的最大静摩擦力为mg，竖直方向对盘子的支持力为mg，则手对盘的作用力大小的最大值

即手对盘的作用力大小不可超过mg，选项D正确。

故选D。

3．（2020届重庆西南大学附属中学校高三月考）如图所示，左图为大型游乐设施跳楼机，如图为其结构简图。跳楼机由静止开始从a位置自由下落到b位置，再从b位置开始以恒力制动竖直下落到c位置停下。已知跳楼机和游客的总质量为m，ab高度差为2h，bc高度差为h，重力加速度为g，忽略空气阻力。则

A．从a到b与从b到c的运动时间之比为2:1

B．从a到b，跳楼机座椅对游客的作用力与游客的重力大小相等

C．从b到c，跳楼机受到的制动力大小等于

D．从a到b，跳楼机和游客总重力的冲量大小为

【答案】A

【解析】下落过程中，从a到b加速过程的平均速度与从b到c减速过程的平均速度相等，由，得：，A正确；由a到b为自由落体运动，座椅对游客的力为0，B错误；由a到b的加速度为g，则有，由b到c加速度为a，则有：，联立解得：，方向向上，从b到c，根据牛顿第二定律有：，得，C错误；根据自由落体运动规律，得b点的速度大小为，根据动量定理得：跳楼机和游客总重力的冲量大小为，D错误。

4．（2020届汉中市高三年级教学质量第一次检测）如图所示，两块固定且相互垂直的光滑挡板POQ，OP竖直放置，OQ水平，小球a、b固定在轻杆的两端，现有一个水平向左的推力，作用于b上，使a、b紧靠挡板处于静止状态。现用力F推动小球b，使之缓缓到达位置，则

A．推力F变大

B．小球a对OP的压力变大

C．小球b对OQ的压力变大

D．杆上的弹力减小

【答案】D

【解析】BD．隔离a分析受力，设此时ab间作用力与水平方向上的夹角为θ，如图所示： 

由力的平衡条件可得：，

将小球稍微向左水平移动一小段距离，当a、b重新处于静止状态时，由几何关系可知，θ增大，则sinθ、tanθ增大，mg不变时F'减小，N减小。根据牛顿第三定律，小球a对OP的压力减小，故B错误，D正确；

AC．对ab的整体受力分析如下图所示：

由共点力的平衡条件可知，a、b重新处于静止状态前后，OQ面板对b的支持力始终和a、b的重力相等保持不变，推力F=N在减小，故A错误，C错误。

5．（2020重庆市第二次学业质量调研抽测）如图所示，在一粗糙水平面上有两块质量分别为m1和m2的木块1和2，木块与地面间的动摩擦因数均为μ，中间用一原长为l、劲度系数为k的轻弹簧连接起来。现用一水平力向右拉木块2，当两木块均以加速度a向右匀加速运动时，两木块之间的距离是（　　）

A． B．

C． D．

【答案】A

【解析】两木块均以加速度a向右匀加速运动时，对木块1

所以两木块之间的距离是

故A正确BCD错误。

故选A。

6．（2020·四川省绵阳实验高级中学高三模拟）如图所示，质量为3kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上面，质量为2kg的物体B用细线悬挂，A、B间相互接触但无压力。取。某时刻将细线剪断，则细线剪断瞬间（　　）

A．B对A的压力大小为12N B．弹簧弹力大小为20N

C．B的加速度大小为 D．A的加速度为零

【答案】A

【解析】AC．剪断细线前，A、B间无压力，则弹簧的弹力，剪断细线的瞬间，对整体分析，整体加速度，隔离对B分析，解得，根据牛顿第三定律可知B对A的压力为， C错误A正确；B．细线剪断瞬间弹簧还没有来得及恢复形变，弹力大小不变，即为，B错误；D．细线剪断瞬间，整体的加速度相同，均为，D错误。故选A。

7．（2020天津市河北区一模）如图（a），一长木板静止于光滑水平桌面上，t=0时，小物块以速度v0滑到长木板上，图（b）为物块与木板运动的v-t图像，图中t1、v0、v1已知．重力加速度大小为g．由此可求得（        ）

A．木板的长度

B．物块与木板的质量之比

C．物块与木板之间的动摩擦因数

D．从t=0开始到t1时刻，木板获得的动能

【答案】BC

【解析】本题考查了v-t与牛顿第二定律综合运用，滑块模型等

A、根据题意只能求出AB的相对位移，不知道B最终停在哪里，无法求出木板的长度，故A不能够求解出；

由图象的斜率表示加速度求出长木板的加速度为，小物块的加速度，

根据牛顿第二定律得：，，解得：，，故B和C能够求解出；

D、木板获得的动能，题目t1、v0、v1已知，但是M，m不知道，故D不能够求解出。

8．（2020·四川省泸县第四中学高二月考）如图所示，某时刻将质量为10kg的货物轻放在匀速运动的水平传送带最左端，当货物与传送带速度恰好相等时，传送带突然停止运动，货物最后停在传送带上。货物与传送带间的动摩擦因数为0.5，货物在传送带上留下的划痕长为0.1m，重力加速度取10m/s2。则货物（  ）

A．总位移为0.2m

B．运动的总时间为0.2s

C．与传送带由摩擦而产生的热量为5J

D．获得的最大动能为5J

【答案】ACD

【解析】令传送带的速度为v，根据题意可知，货物在传送带上先加速后做减速运动，加速运动阶段，其加速度大小为，当货物加速到和传送带速度相等时，所用时间为，货物发生的位移为，传送带发生的位移为，减速运动过程中货物的加速度大小为a′=a=5m/s2，当货物速度减为零，所用的时间为，货物发生的位移为，根据题意可知，货物在传送带上留下的划痕长为，所以传送带的速度为v=1m/s，货物发生的总位移为x=x1+x3=0.2m，运动的总时间为t=t1+t2=0.4s，与传送带由摩擦而产生的热量Q=μmg（x2-x1+x3）=10J，货物获得的最大动能为Ek＝mv2＝5J，故B错误，ACD正确。故选ACD。

9．（2020·甘肃省兰州一中高三二模）用细绳拴一个质量为m的小球，小球将一固定在墙上的水平轻质弹簧压缩了x(小球与弹簧不拴连)，如图所示．将细绳剪断后(　　)．

A．小球立即获得的加速度

B．小球落地的速度大于

C．小球落地的时间等于

D．小球在细绳剪断瞬间起开始做平抛运动

【答案】BC

【解析】A．初态小球平衡，剪断绳后，小球合外力与绳中拉力等大反向：，所以加速度：，A错误．

B．设初态弹簧的弹性势能为，根据机械能守恒得：，速度大于，B正确．

C．小球被水平弹出后，只受重力做平抛运动，竖直方向：，运动时间，C正确．

D．小球在细绳剪断瞬间，仍受弹簧弹力，所以不是平抛运动，D错误．