【文档说明】《高考物理100考点模拟题千题精练(必修一)》专题3.21 与牛顿定律相关实际问题（基础篇）（解析版）.doc，共(12)页，999.344 KB，由管理员店铺上传

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12021年高考物理100考点最新模拟题千题精练第三部分牛顿运动定律专题3.21与牛顿运动定律相关的实际问题（基础篇）一、选择题1．（2020天津和平区一模）能够从物理的视角看世界是学习物理的重要目标。下面四张图片展现了生活中常见的情景，其中甲图

是自行车无动力沿着斜坡冲下，乙图是自行车靠惯性冲上斜坡，丙图是“托球”动作中乒乓球与球拍一起相对静止向左运动的过程（虚线表示水平方向），丁图是在球架上用竖直挡板卡住静止的与丙图相同的乒乓球，各图中的θ角均相等，忽略空气阻力和一切摩擦，对四个情景的物理规

律分析正确的是A．甲图和乙图中自行车的加速度一定相同B．甲图的自行车和丙图中的乒乓球加速度可能相等C．丙图中球拍和乒乓球可能一起做匀速直线运动D．丙图的球拍和丁图的斜面产生的弹力一定相等【参考答案】AD【

名师解析】由于忽略空气阻力和一切摩擦，甲图是自行车无动力沿着斜坡冲下，乙图是自行车靠惯性冲上斜坡，其所受的合外力都等于重力沿斜面方向的分力mgsinθ，由牛顿第二定律，mgsinθ=ma，可知甲图和乙图中自行车的加速度一定相同，选项A正确；丙图中的乒乓

球加速度方向沿水平方向，而甲图中自行车的加速度方向沿斜面向下，二者不可能相同，选项B错误；由于忽略空气阻力和一切摩擦，分析丙图中乒乓球受力，受到竖直向下的重力和垂直球拍斜面的支持力，所以丙图中球拍和乒乓球只能一起做加速运动，不可能一

起做匀速直线运动，选项C错误；对丙图，对竖直方向，由平衡条件可得，球拍对乒乓球的弹力F=mg/cosθ，丁图中，对竖直方向，由平衡条件可得，斜面对乒乓球的弹力F=mg/cosθ，所以选项D正确。2.某班级同学要调换座位，一同学用斜向上的拉力拖动桌子沿水平

地面匀速运动。已知桌子的总质量为10kg，若拉力的最小值为50N，此时拉力与水平方向间的夹角为θ。重力加速度大小为g=10m/s2，桌子与地面间的动摩擦因数为μ，不计空气阻力，则（）v甲乙丙丁vv静止2A．μ=3，θ=60°B．μ=33，θ=60°C．μ=3，θ=30°D．

μ=33，θ=30°【参考答案】．D【名师解析】对桌子受力分析，如图所示。根据平衡条件可知，水平方向有Fcosθ–Ff=0，竖直方向有FN+Fsinθ–G=0，其中Ff=μFN，故F=cossinG+，令μ=tanα，则F=sinsincoscossin

sincos()GG+−=；当θ=α时，F有最小值，Fmin=Gsinα=50N，α=30°，故μ=tan30°=33，θ=30°，选项D正确。3.（2018开封质检）某实验小组设计了一个模型火箭，由测

力计测得其重力为G。通过测量计算此火箭发射时刻提供大小为F=2G的恒定推力，且持续时间为t。随后小明又对设计方案进行了改进，采用二级推进的方式，即当火箭飞行经过t/2时，火箭丢弃一半的质量，剩余t/2时间，火箭推动剩余的一半继续飞行。若采用原来的方法火箭可上升

的高度为H，则采用改进后方案火箭最高可上升的高度为（重力加速度取g，不考虑燃料消耗引起的质量变化）（）A．1.5HB．2HC．2.75HD．3.25H【参考答案】.C【名师解析】原方案，加速上升过程，由牛顿运动定律，F-G=ma

，解得a=g；加速上升高度h1=12at2=12gt2，t时刻向上的速度v=at=gt，失去推力后，做竖直上抛运动，上升高度h2=22vg=()22gtg=12gt2，H=h1+h2=gt2。改为二级推进后，开始加速上升过程，由牛顿运动定律，F-G

=ma1，解得a1=g；t/2时间加速上升高度H1=12a1（t/2）2=18gt2，t/2时刻向上的速度v1=a1t/2=gt/2，丢弃一般质量后，由牛顿运动定律，F-12G=12ma2，解3得a2=3g；t/2时间加速上

升高度H2=v1t/2+12a2（t/2）2=58gt2，t时刻向上的速度v2=v1+a2t/2=2gt，失去推力后，做竖直上抛运动，上升高度H3=222vg=()222gtg=2gt2，H’=H1+H2+H3=18gt2+58gt

2+2gt2=114gt2=114H=2.75H，选项C正确。4．（2018洛阳一模）如图所示，某科研单位设计了一空间飞行器，飞行器从地面起飞时，发动机提供的动力方向与水平方向夹角α＝60°，使飞行器恰恰与水平方向成θ＝30°角的直线斜向右上方匀加速飞行，经时间t后，将动力的方向沿逆时针旋转60°

同时适当调节其大小，使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行，飞行器所受空气阻力不计，下列说法中正确的是()A．加速时动力的大小等于mgB．加速时加速度的大小为gC．减速时动力的大小等于23mgD．减速飞行时间t后速度为零【参考答案】.BC【命题意图】本题考查力的合成、牛顿运动定律及其相

关的知识点。【名师解析】画出使飞行器恰恰与水平方向成θ＝30°角的直线斜向右上方匀加速飞行时的受力矢量图，如图1所示，由2mgcos30°=F，可得加速时动力的大小等于F=3mg，选项A错误；动力F与飞船重力mg的合力等于mg

，所以飞船加速时加速度的大小为g，选项B正确；画出使飞行器沿原方向匀减速飞行时的受力矢量图，如图2所示，由sin60°=F’/mg可得减速时动力的大小等于F’=23mg，选项C正确；加速飞行时间t后的速度为v

=at=gt。减速飞行的合外力大小为mgcos60°=mg/2，减速飞行的加速度大小为g/2，减速飞行时间2t后速度为零，选项D错误。4图1图25.北京欢乐谷游乐场天地双雄是目前亚洲唯一的双塔太空梭。它是能体验强烈失

重、超重感觉的娱乐设施，先把乘有十多人的座舱，送到76m高的地方，让座舱自由落下，当落到离地面28m时制动系统开始启动，座舱匀减速运动到地面时刚好停止．若某游客手中托着质量为1kg的饮料瓶进行这个游戏

，g取9.8m/s2，则：A．当座舱落到离地面高度为40m的位置时，饮料瓶对手的作用力大于9.8NB．当座舱落到离地面高度为40m的位置时，饮料瓶对手的作用力为零C．当座舱落到离地面高度为15m的位置时，饮料瓶对手的作用力小于9.8ND.当座舱落到离地面高度为15

m的位置时，手要用26.6N的力才能托住饮料瓶【参考答案】.BD【名师解析】当座舱落到离地面高度为40m的位置时，处于完全失重状态；故饮料瓶对手的压力为零．选项B正确A错误。座舱自由落体过程，有：v2=2g（H-h）…①座舱匀减速运动到地面过程，根据速度位移公式

，有：v2=2ah…②5由①②解得：a＝120/7m/s2=16.8m/s2当座舱落到离地面高度为15m的位置时，饮料瓶处于超重状态，有：F-mg=ma，解得F=26.6N，即当座舱落到离地面高度为15m的位置时，手要用26.6N的力才能托住饮料瓶

，选项C错误D正确。6.用遥控直升机下轻绳悬挂质量为m的摄像机可以拍摄学生在操场上的跑操情况。开始时遥控直升机悬停在C点正上方。若遥控直升机从C点正上方运动到D点正上方经历的时间为t，已知CD之间距离为L，直升机的质量为M，直升飞机的

运动视作水平方向的匀加速直线运动。在拍摄过程中悬挂摄影机的轻绳与竖直方向的夹角始终为β，假设空气对摄像机的作用力始终水平。则A．轻绳中的拉力FT=mg/cosβB．遥控直升机加速度a=gtanβC．直升机所受的合外力为F合=22mLtD．这段时间内空气对摄像机作用力的大小为)

2tan(2tLgmF−=【参考答案】.AD【名师解析】对摄像机受力分析，摄像机受到轻绳拉力FT和重力mg，由FTcosβ=mg，解得轻绳中的拉力FT=mg/cosβ，选项A正确。由L=12at2，解得遥控直升机加速度a=22Lt，选项B错误。直升机所受的合外力为F合=Ma=22MLt，选

项C错误。设摄像机受到的风力为F，绳子拉力为T，重力为mg。则FTsinβ-F=ma，FTcosβ=mg，解得：)2tan(2tLgmF−=，选项D正确。7..绰号“威龙”的第五代制空战机歼－20具备高隐身性、高机动性能力，为防止极速提速过程中飞行员因缺氧晕厥，

歼－20新型的抗荷服能帮助飞行员承受最大9倍重力加速度。假设某次垂直飞行测试实验中，歼－20加速达到50m/s后离地，而后开始竖直向上飞行试验。该飞机在10s内匀加速到3060km/h，匀速飞行一段时间后到达最大飞行高度18.5km。

假设加速阶段所受阻力恒定，约为重力的0.2。已知该歼－20质量为20吨，声速为340m/s，忽略战机因油耗等导致质量的变化。则下列说法正确的是()ββLABCDEFd6A．本次飞行测试的匀速阶段运行时间为26.5sB．加速阶段系统的推力为1.84×106NC．加速阶段

时飞行员有晕厥可能D．飞机在匀速阶段时爬升高度为14.25km【参考答案】B【名师解析】加速阶段初速度v0＝50m/s，末速度v＝3060km/h＝850m/s，根据v＝v0＋at，加速度a＝80m/s2＝8g，飞

行员不会昏厥，选项C错误；根据牛顿第二定律F－mg－f＝ma，推力F＝mg＋f＋ma＝1.84×106N，选项B正确；加速阶段上升的高度x＝v0t＋12at2＝4500m，即匀速上升距离14km，选项D错误；匀速飞行时间t＝sv＝14000850s＝16.47s，选

项A错误。二、计算题1.（9分）（2020浙江“山水联盟”质检）“新冠肺炎”的易传染性让每一个接触到病毒的人都有可能成为被感染的对象。如果在一些易传播的环境中启用机器人替代人工操作的话，就可以有效防控病毒传播，其中送餐服务就是机器

人应用的一个领域，只要设置好路线、安放好餐盘，它就会稳稳地举着托盘，到达指定的位置送餐，如图所示。若某一隔离病区的配餐点和目标位置在相距x0=40m的直线通道上，机器人送餐时从静止开始启动，加速过程的加

速度大小a1=2m/s2,速度达到v=1m/s后匀速，之后适时匀减速，恰好把食物平稳送到目标位置，整个送餐用时t0=40.75s。若载物平台呈水平状态，食物的总质量m=2kg，食物与平台无相对滑动,g取10m/s2。试求：（1）机器人加速过程位移的大小x；（2）匀速运动

持续的时间t；（3）减速过程中平台对食物的平均作用力F。7【名师解析】（1）机器人加速过程位移的大小代入数据解得：x1=0.25m（2）设机器人减速运动时的加速度为a2，匀速运动的时间为t0，由题意可知解得：，（3）平台对食物竖直方向的支持力FN=mg，水平方

向摩擦力Ff=ma2，故平台对食物作用力的大小为解得：F=20.1N与水平方向所成角度的正切值tanα=10.2．（9分）(2019浙江台州模拟)2019年1月3日，中国的“嫦娥四号”成为了人类历史上第一个在月球背面成功实

施软着陆的人类探测器。“嫦娥四号“探测器在距离月面100m高度的A点时，利用发动机的反推力作用悬停，用自身的三维成像敏感器对着陆区进行障碍检测，选出月面C点为最安全的着陆点。此时，探测器调整发动机的反推力，沿水平方向从静止匀加速

直线运动，然后再以相同加速度大小匀减速直线运动，刚好在C点正上方的B点减速为零。已知AB长10m，从A到B的运动时间为20s，探测器总质量为300kg（忽略喷气对探测器质量的影响），探测器在月球表面的重力为地球表面的，求探测器：（1）从A运动到B

过程中的最大速率；（2）匀加速运动时的加速度大小：（3）匀减速运动时发动机的反推力大小。8【命题意图】本题以“嫦娥四号“探测器为情景，考查匀变速直线运动和牛顿运动定律及其相关的知识点。【解题思路】（1）探测器从A运动到B的平均速度为：＝＝m/s＝0.5m/s最大速度：vm＝2＝1.0m/s（2

）加速时间t1＝＝10s加速度大小a＝＝0.1m/s2，（3）x轴方向的合力：Fx＝ma＝30N根据力的平行四边形法则可得：F＝＝10N≈500N。3.（2019福建龙岩三模）《道路交通安全法》规定汽车通过红绿灯路口时，需按信号灯指示行驶。

若某路口有等待通行的多辆汽车，第一辆汽车前端刚好与路口停止线对齐，汽车质量均为m=1500kg，车长均为L=4.8m，前后相邻两车之间的距离均为x=1.2m。每辆汽车匀加速起动t1=4s后保持v=10m/s的速度匀速行驶，运动过程中阻力恒为f=1800N，求：（1）汽车匀加速阶段的牵

引力F大小；（2）由于人的反应时间，绿灯亮起时，第一个司机滞后△t=0.8s起动，且后面司机都比前一辆汽车滞后0.8s起动汽车，绿灯时长20s。绿灯亮起后经多长时间第五辆汽车最后端恰好通过停止线。【名师解析】解：（1）依题意得

，汽车前4s的加速度1tva==2.5m/s2①由牛顿第二定律得mafF=−②解得F=5550N③（2）第五辆车最后端通过停止线，需前进距离98.28)(4=++=LLxsm④汽车匀加速阶段加速时间41=ts⑤汽车匀加速的位移=

=1121tvs20m⑥汽车匀速行驶时间vsst12−==0.88s⑦第五辆车延迟时间453==tts⑧第五辆汽车最后端恰好通过停止线的时间88.8321=++=tttts<20s⑨4.（2019福建宁德二模）我国科技已经开启“人工智能

”时代，“人工智能”已经走进千家万户。某天，东东叫了外卖，外卖小哥把货物送到他家阳台正下方的平地上，东东操控小型无人机带动货物，由静止开始竖直向上做匀加速直线运动，一段时间后，货物又匀速上升53s，最后再匀减速1s恰好到达他家阳台且速度为零。货物上升过程中，遥控器

上显示无人机在上升过程的最大速度为1m/s，高度为56m。货物质量为2kg，受到的阻力恒为其重力的0.02倍，重力加速度大小g＝10m/s2。求(1)无人机匀加速上升的高度；(2)上升过程中，无人机对货物的最大作用力。【名师解

析】（1）无人机匀速上升的高度：h2＝vt2①（2分）无人机匀减速上升的高度：h3＝v2t3②（2分）无人机匀加速上升的高度：h1＝h－h2－h3③（1分）联立①②③，解得：h1＝2.5m④（1分）（2）

货物匀加速上升的加速度：v2＝2ah1⑤（2分）货物匀加速上升的过程中，无人机对货物的作用力最大，由牛顿运动定律得：F－mg－0.02mg＝ma⑥（2分）联立⑤⑥，解得：F＝20.8N⑦（2分）105.北京时间2013年4月20日8时02分，在四

川省雅安市芦山县发生7.0级地震．地震引发多处山体崩塌，严重危害灾区人民的生命和财产安全．研究崩塌体的运动时可建立如图所示的简化模型，当崩塌体速度较低、坡面较缓时，崩塌体的运动可视为滑动．假设某崩塌体质量为m、初速度为零，当地重力加速度为g，θ为坡面与水平面的夹角，H为崩塌

体距水平面的高度，μ为崩塌体与坡面以及地面间的动摩擦因数．不考虑崩塌体途经A处时的速度大小变化．求：(1)崩塌体滑动到坡底A点时的速度大小；(2)水平面上安全位置距A点的最小距离．【参考答案】(1)(2)H(－)．【名师解析】(1)设崩塌体滑到A点的速度为v

，则由动能定理得：mgH－μmgcosθ＝mv2－0解得：v＝2gH(1－)(2)设最小安全距离为x，则由动能定理得－μmgx＝0－mv2解得：x＝H(－)6（山西省太原市2016届高三下学期模拟试题（一）理科综合试题）（13分）如图是一架小型四旋翼无人机

，它是一种能够垂直起降的遥控飞行器，具有体积小、使用灵活、飞行高度低、机动性强等优点。现进行试验：无人机从地面由静止开始以额定功率竖直向上起飞．经t＝20s上升到h＝47m,，速度达到v＝6m/s。之后，不断

调整功率继续上升，最终悬停在高H=108m.处．已知无人机的质量m＝4kg，无论动力是否启动，无人机上升、下降过程中均受空气阻力，且大小恒为f＝4N.取g＝10m/s2，求(1）无人机的额定功率；（2）当悬停在H高处时，突然关闭动力设备．无人机由静止开始竖直坠落，2s末启动动力设备，无人机立

即获得向上的恒力F，使其到达地面时速度恰好为0，则F是多大？11【参考答案】（1）107W（2）43.2N【名师解析】(1)无人机从地面由静止开始以额定功率竖直向上起飞．由动能定理，Pt-（mg+f）h=12mv2，解得：P=107W.(

2)失去升力后下落过程，由牛顿第二定律，mg-f=ma1，经过2s后的速度为：v1=a1t1，下落高度：h1=12a1t12，恢复升力后减速下落，0-v12=2a2(H-h1)，由牛顿第二定律，mg-f-F=ma2，联立解得：F=43.2N。考点：牛顿第二定律的

综合应用7.（2019浙江G12名校协作体模拟）跳楼机是能体验强烈失重、超重感觉的娱乐场所，游戏时跳楼机完把乘有十多人的座舱送到140.8m高的地方，让座舱自由落下，当落到离地面44m时制动系统开始启动，座舱匀减速运动到地面时刚好停止，若

某游客手中托着质量为100g的手机进行这个游戏，g取10m/s2（空气阻力不计，可能用到的数据442=1936）试求：（1）当座舱落到地面高度为50m的位置时，手机对手的作用力：（2）从最高点运动到地面，整个过程的总时间：（3）当座舱

落到离地面高度为15m位置时，手要用多大的力才能托住手机。【名师解析】（1）由题意可知落到离地面高度为50m的位置时，处于自由落体过程，完全失重，所以手机12对手的作用力F1=0；（2）自由下落过程，由位移公式得：h1=由速度位移的关系得：v2=2gh1解得：t1=4.4s减速过程，由h2=t2

解得：t2=2s整个过程的总时间：t=t1+t2=6.4s（3）设减速过程的加速度大小为a，由速度位移的关系式得：v2=2ah2解得：a=22m/s2对手机由牛顿第二定律得：F2-mg=ma解得：F2=3.2N答：（1）当座舱落到离地面高度为50m的位置

时，手机对手的作用力是0；（2）从最高点运动到地面，整个过程的总时间是6.4s；（3）当座舱落到离地面高度为15m位置时，手要用3.2N的力才能托住手机