专题3 牛顿运动定律-2021年高考真题物理分项汇编（新高考）

专题3 牛顿运动定律 一．选择题 1．（2021高考新课程I卷山东卷）如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处，现将质量为m的物资以相对地面的速度水平投出，落地时物资与热气球的距离为d。已知投出物资后热气球的总质量为M，所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力。以下判断正确的是（ ） A．投出物资后热气球做匀加速直线运动 B．投出物资后热气球所受合力大小为 C． D． 【答案】BC 【解析】现将质量为m的物资以相对地面的速度水平投出，根据动量守恒定律，mv0=Mv，热气球将获得水平向左的速度，v=，投出物资后热气球所受合力大小为，方向竖直向上，所以投出物资后热气球做匀加速曲线运动，选项A错误B正确；由平抛运动规律，H=gt2，解得t=，物质水平向右位移x1=v0t= v0；气球沿竖直向上方向的加速度a=mg/M，在t=时间内，气球沿竖直向上方向的位移h=at2=mH/M，水平向左方向位移x2=vt= ；落地时物资与热气球的距离为d=，联立解得：d=，选项C正确D错误。 2．（2021新高考北京卷）某同学使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20 cm刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40 cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g。下列说法正确的是 A．30 cm刻度对应的加速度为 -0.5g B．40 cm刻度对应的加速度为g C．50 cm刻度对应的加速度为2g D．各刻度对应加速度的值是不均匀的 【答案】A 【解析】根据题述，下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40 cm刻度处，40 cm刻度对应的加速度为0，选项B错误；由胡克定律，mg=kx，x=40cm-20cm=20cm=0.20m，30 cm刻度，弹簧伸长x1=30cm-20cm=10cm=0.10m，由牛顿第二定律，kx 1-mg =ma1，解得a1=-0.5g，选项A正确；50 cm刻度，弹簧伸长x2=50cm-20cm=30cm=0.30m，由牛顿第二定律，kx 2-mg =ma2，解得a2=0.5g，选项C错误；由于加速度与弹簧伸长量成线性关系，所以各刻度对应加速度的值是均匀的，选项D错误。 3．（2021高考新课程II卷海南卷）如图，两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，开始时P静止在水平桌面上．将一个水平向右的推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半．已知P、Q两物块的质量分别为 、 ，P与桌面间的动摩擦因数 ，重力加速度 ．则推力F的大小为（ ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】P静止在水平桌面上时，细线中拉力等于mQg=2N。将水平向右的力F作用在P上后，细线中张力变为原来的一半，即FT=1N，隔离Q分析受力，由牛顿第二定律，mQg-FT= mQa，解得a=5m/s2。隔离P受力分析，由牛顿第二定律，F-μmPg+FT= mPa，解得F=4.0N，选项A正确。 4. （2021新高考湖南卷）“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为 的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为 ，若动车组所受的阻力与其速率成正比（ ， 为常量），动车组能达到的最大速度为 。下列说法正确的是（ ） A. 动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变 B. 若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动 C. 若四节动力车厢输出的总功率为 ，则动车组匀速行驶的速度为 D. 若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间 达到最大速度 ，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为 【答案】.C 【解析】本题考查对机车匀加速启动和恒定功率启动两种模型的理解掌握，主要考查灵活运用知识能力.若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，由4P=F阻vm = kvm2，2.25P= kv2，联立解得 动车组匀速行驶的速度v= ，选项C正确；由于动车组所受的阻力与其速率成正比，F阻=kv，动车组匀加速启动，速度v=at，由牛顿第二定律，F- F阻=ma，其牵引力F=kat+ma，即牵引力F随时间t逐渐增大，选项A错误；若四节动力车厢输出功率均为额定功率P，由P=Fv可知，其牵引力随速度的增大而减小，而动车组所受的阻力与其速率成正比，，所以动车组从静止开始不可能做匀加速运动，选项B错误；若四节动力车厢输出功率均为额定功率，则动车组总功率为4P，由动能定理，4Pt-Wf= ，解得这一过程中该