第03章 牛顿运动定律

1 第三章第三章 牛顿运动定律牛顿运动定律 第一部分第一部分 五年高考题荟萃五年高考题荟萃 20092009 年高考新题年高考新题 一 选择题一 选择题 1 1 09 09 全国卷全国卷 15 15 两物体甲和乙在同一直线上运动 它们在 0 0 4s 时 间内的 v t 图象如图所示 若仅在两物体之间存在相互作用 则物体甲与乙的 质量之比和图中时间 t1分别为 B A 1 3 和 0 30s B 3 和 0 30s C 1 3 和 0 28s D 3 和 0 28s 解析解析 本题考查图象问题 根据速度图象的特点可知甲做匀加速 乙做匀减速 根据 t v a 得 乙甲 aa 3 根据 牛顿第二定律有 乙甲 m F m F 3 1 得3 乙 甲 m m 由 t sma 4 0 1 10 4 0 4 2 乙 得 t 0 3s B 正确 2 2 09 09 上海上海 7 7 图为蹦极运动的示意图 弹性绳的一端固定在O点 另一端和运动员相连 运 动员从O点自由下落 至B点弹性绳自然伸直 经过合力为零的C点到达最低点D 然后弹起 整个过程中忽略空气阻力 分析这一过程 下列表述正确的是 B 经过B点时 运动员的速率最大 经过C点时 运动员的速率最大 从C点到D点 运动员的加速度增大 从C点到D点 运动员的加速度不变 A B C D 3 3 09 09 上海上海 46 46 与普通自行车相比 电动自行车骑行更省力 下表为某一品牌电动自行车的部分技术参数 在额定输出功率不变的情况下 质量为 60Kg 的人骑着此自行车沿平直公路行驶 所受阻力恒为车和人总重的 0 04 倍 当此电动车达到最大速度时 牵引力为 N 当车速为 2s m 时 其加速度为 m s2 g 10m m s2 规格后轮驱动直流永磁铁电机 车型14 电动自行车额定输出功率200W 整车质量40Kg额定电压48V 最大载重120 Kg额定电流4 5A 答案 40 0 6 4 4 09 09 宁夏宁夏 20 20 如图所示 一足够长的木板静止在光滑水平面上 一物块静止在木板上 木板和物块间有 摩擦 现用水平力向右拉木板 当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时 撤掉拉力 此后木板和物 2 块相对于水平面的运动情况为 BC A 物块先向左运动 再向右运动 B 物块向右运动 速度逐渐增大 直到做匀速运动 C 木板向右运动 速度逐渐变小 直到做匀速运动 D 木板和物块的速度都逐渐变小 直到为零 5 5 09 09 广东物理广东物理 8 8 某人在地面上用弹簧秤称得体重为 490N 他将弹簧秤移至电梯内称其体重 0 t至 3 t时 间段内 弹簧秤的示数如图所示 电梯运行的 v t 图可能是 取电梯向上运动的方向为正 A 解析解析 由图可知 在 t0 t1时间内 弹簧秤的示数小于实际重量 则处于失重状态 此时具有向下的加速度 在 t1 t2阶段弹簧秤示数等于实际重量 则既不超重也不失重 在 t2 t3阶段 弹簧秤示数大于实际重量 则处于超 重状态 具有向上的加速度 若电梯向下运动 则 t0 t1时间内向下加速 t1 t2阶段匀速运动 t2 t3阶段减速下降 A 正确 BD 不能实现人进入电梯由静止开始运动 C 项 t0 t1内超重 不符合题意 6 6 09 09 江苏物理江苏物理 9 9 如图所示 两质量相等的物块 A B 通过一轻质弹簧连接 B 足够长 放置在水平面上 所有接触面均光滑 弹簧开始时处于原长 运动过程中始终处在弹性限度内 在物块 A 上施加一个水平恒力 A B 从静止开始运动到第一次速度相等的过程中 下列说法中正确的有 BCD A 当 A B 加速度相等时 系统的机械能最大 B 当 A B 加速度相等时 A B 的速度差最大 3 C 当 A B 的速度相等时 A 的速度达到最大 D 当 A B 的速度相等时 弹簧的弹性势能最大 解析解析 处理本题的关键是对物体进行受力分析和运动过程分析 使用图象处理则可以使问题大大简化 对 A B 在水平方向受力分析如图 F1为弹簧的拉力 当加速度大小相同为 a 时 对 有maFF 1 对 有 maF 1 得 2 1 F F 在整个过程中 的合力 加速度 一直减小而 的合力 加速度 一直增大 在达到 共同加速度之前 A 的合力 加速度 一直大于 的合力 加速度 之后 A 的合力 加速度 一直小于 的合 力 加速度 两物体运动的 v t 图象如图 tl时刻 两物体加速度相等 斜率相同 速度差最大 t2时刻两物体 的速度相等 速度达到最大值 两实线之间围成的面积有最大值即两物体的相对位移最大 弹簧被拉到最长 除重力和弹簧弹力外其它力对系统正功 系统机械能增加 tl时刻之后拉力依然做正功 即加速度相等时 系 统机械能并非最大值 7 7 09 09 广东理科基础广东理科基础 4 4 建筑工人用图所示的定滑轮装置运送建筑材料 质量为 70 0kg 的工 人站在地面上 通过定滑轮将 20 0kg 的建筑材料以 0 500m s2的加速度拉 升 忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦 则工人对地面的压力大小为 g 取 lOm s2 B A 510 N B 490 N C 890 N D 910 N 解析解析 对建筑材料进行受力分析 根据牛顿第二定律有mamgF 得绳子的拉力大小等于 F 210N 然后再对人受力分析由平衡的知识得 N FFMg 得 FN 490N 根据牛顿第三定律可知人对地面间的 压力为 490N B 对 8 8 09 09 广东理科基础广东理科基础 15 15 搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车 当力沿斜面向上 大小为 F 时 物体 的加速度为 a1 若保持力的方向不变 大小变为 2F 时 物体的加速度为 a2 则 D A al a2 B a1 a22al 4 解析解析 当为 F 时有 m fF a 1 当为 2F 时有 m f a m ffF m fF a 12 2 222 可知 12 2aa D 对 9 9 09 09 山东山东 17 17 某物体做直线运动的 v t 图象如图甲所示 据此判断图乙 F 表示物体所受合力 x 表示物 体的位移 四个选项中正确的是 B 解析解析 由图甲可知前两秒物体做初速度为零的匀加速直线运动 所以前两秒受力恒定 2s 4s 做正方向匀加速直 线运动 所以受力为负 且恒定 4s 6s 做负方向匀加速直线运动 所以受力为负 恒定 6s 8s 做负方向匀减 速直线运动 所以受力为正 恒定 综上分析 B 正确 考点 v t 图象 牛顿第二定律 提示 在 v t 图象中倾斜的直线表示物体做匀变速直线运动 加速度恒定 受力恒定 速度速度 时间图象特点 时间图象特点 因速度是矢量 故速度 时间图象上只能表示物体运动的两个方向 t 轴上方代表的 正方向 t 轴下方代 表的是 负方向 所以 速度 时间 图象只能描述物体做 直线运动 的情况 如果做曲线运动 则画不 出物体的 位移 时间 图象 速度 时间 图象没有时间 t 的 负轴 因时间没有负值 画图要注意这一点 速度 时间 图象上图线上每一点的斜率代表的该点的加速度 斜率的大小表示加速度的大小 斜率的 正负表示加速度的方向 速度 时间 图象上表示速度的图线与时间轴所夹的 面积 表示物体的位移 10 10 09 09 山东山东 18 18 2008 年 9 月 25 日至 28 日我国成功实施了 神舟 七号载入航天飞行并实现了航天员首 次出舱 飞船先沿椭圆轨道飞行 后在远地点 343 千米处点火加速 由椭圆轨道变成高度为 343 千米的圆轨道 在此圆轨道上飞船运行周期约为 90 分钟 下列判断正确的是 BC A 飞船变轨前后的机械能相等 B 飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态 P A 地球 Q 轨道 1 轨道 2 5 C 飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度 D 飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度 解析解析 飞船点火变轨 前后的机械能不守恒 所以 A 不正确 飞船在圆轨道上时万有引力来提供向心力 航 天员出舱前后都处于失重状态 B 正确 飞船在此圆轨道上运动的周期 90 分钟小于同步卫星运动的周期 24 小 时 根据 2 T 可知 飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度 C 正确 飞船变轨前 通过椭圆轨道远地点时只有万有引力来提供加速度 变轨后沿圆轨道运动也是只有万有引力来提供加速度 所 以相等 D 不正确 考点 机械能守恒定律 完全失重 万有引力定律 提示 若物体除了重力 弹性力做功以外 还有其他力 非重力 弹性力 不做功 且其他力做功之和不为零 则机械能不守恒 根据万有引力等于卫星做圆周运动的向心力可求卫星的速度 周期 动能 动量等状态量 由 2 2 Mmv Gm rr 得 GM v r 由 2 2 2 Mm Gmr rT 得 3 2 r T GM 由 2 2 Mm Gmr r 得 3 GM r 2 n Mm Gma r 可求向心加速度 11 11 09 09 山东山东 22 22 图示为某探究活动小组设计的节能运动系统 斜面轨道倾角 为 30 质量为 M 的木箱与轨道的动摩擦因数为 3 6 木箱在轨道端时 自动 装货装置将质量为 m 的货物装入木箱 然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下 与 轻弹簧被压缩至最短时 自动卸货装置立刻将货物卸下 然后木箱恰好被弹回到轨道顶端 再重复上述过程 下列选项正确的是 BC A m M B m 2M C 木箱不与弹簧接触时 上滑的加速度大于下滑的加速度 D 在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中 减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能 解析解析 受力分析可知 下滑时加速度为cosgg 上滑时加速度为cosgg 所以 C 正确 设下滑 的距离为 l 根据能量守恒有 coscossinmM glMglmgl 得 m 2M 也可以根据除了重力 弹性力做功以外 还有其他力 非重力 弹性力 做的功之和等于系统机械能的变化量 B 正确 在木箱与货物 从顶端滑到最低点的过程中 减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和内能 所以 D 不正确 考点 能量守恒定律 机械能守恒定律 牛顿第二定律 受力分析 提示 能量守恒定律的理解及应用 6 12 12 09 09 安徽安徽 17 17 为了节省能量 某商场安装了智能化的电动扶梯 无人乘行时 扶梯运转得很慢 有人站 上扶梯时 它会先慢慢加速 再匀速运转 一顾客乘扶梯上楼 恰好经历了这 两个过程 如图所示 那么下 列说法中正确的是 C A 顾客始终受到三个力的作用 B 顾客始终处于超重状态 C 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方 再竖直向下 D 顾客对扶梯作用的方向先指向右下方 再竖直向下 解析解析 在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力水平向左 电梯对其的支持 力和摩擦力的合力方向指向右上 由牛顿第三定律 它的反作用力即人对 电梯的作用方向指向向左下 在匀速运动的过程中 顾客与电梯间的摩擦 力等于零 顾客对扶梯的作用仅剩下压力 方向沿竖直向下 13 13 09 09 安徽安徽 18 18 在光滑的绝缘水平面上 有一个正方形的 abcd 顶点 a c 处分别固定一个正点电荷 电 荷量相等 如图所示 若将一个带负电的粒子置于 b 点 自由释放 粒子将沿着对角线 bd 往复运动 粒子从 b 点运动到 d 点的过程中 D A 先作匀加速运动 后作匀减速运动 B 先从高电势到低电势 后从低电势到高电势 C 电势能与机械能之和先增大 后减小 D 电势能先减小 后增大 解析解析 由于负电荷受到的电场力是变力 加速度是变化的 所以 A 错 由等量正电荷 的电场分布知道 在两电荷连线的中垂线O点的电势最高 所以从b到a 电势是先 增大后减小 故 B 错 由于只有电场力做功 所以只有电势能与动能的相互转化 故 电势能与机械能的和守恒 C 错 由b到O电场力做正功 电势能减小 由O到d电 场力做负功 电势能增加 D 对 二 非选择题二 非选择题 14 14 09 09 山东山东 24 24 15 分 如图所示 某货场而将质量为 m1 100 kg 的 货物 可视为质点 从高处运送至地面 为避免货物与地面发生撞击 现 利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道 使货物中轨道顶端无初速滑下 轨道半径 R 1 8 m 地面上紧靠轨道次排放两声完全相同的木板 A B 长 度均为 l 2m 质量均为 m2 100 kg 木板上表面与轨道末端相切 货物与 木板间的动摩擦因数为 1 木板与地面间的动摩擦因数 0 2 最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等 取 g 10 m s2 FN mg f a a b c c d O 7 1 求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力 2 若货物滑上木板 4 时 木板不动 而滑上木板 B 时 木板 B 开始滑动 求 1应满足的条件 3 若 1 0 5 求货物滑到木板 A 末端时的速度和在木板 A 上运动的时间 解析解析 1 设货物滑到圆轨道末端是的速度为 0 v 对货物的下滑过程中根据机械能守恒定律得 2 1 0 1 2 mgRmv 设货物在轨道末端所受支持力的大小为 N F 根据牛顿第二定律得 2 0 11N v Fm gm R 联立以上两式代入数据得3000 N FN 根据牛顿第三定律 货物到达圆轨道末端时对轨道的压力大小为 3000N 方向竖直向下 2 若滑上木板 A 时 木板不动 由受力分析得 11212 2 m gmm g 若滑上木板 B 时 木板 B 开始滑动 由受力分析得 11212 m gmm g 联立 式代入数据得 1 0 6 3 1 0 5 由 式可知 货物在木板 A 上滑动时 木板不动 设货物在木板 A 上做减速运动时的加速度 大小为 1 a 由牛顿第二定律得 111 1 m gm a 设货物滑到木板 A 末端是的速度为 1 v 由运动学公式得 22 101 2vval 联立 式代入数据得 1 4 vm s 设在木板 A 上运动的时间为 t 由运动学公式得 101 vvat 联立 式代入数据得0 4ts 考点 机械能守恒定律 牛顿第二定律 运动学方程 受力分析 15 15 09 09 安徽安徽 22 22 14 分 在 2008 年北京残奥会开幕式上 运动员手拉绳索向上攀登 最终点 燃 了主火炬 体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神 为了探究上升过程中运动 员与绳索和吊椅间的作用 可将过程简化 一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮 一端挂一吊 椅 另一端被坐在吊椅上的运动员拉住 如图所示 设运动员的质量为 65kg 吊椅的质量为 15kg 不计定滑轮与绳子间的摩擦 重力加速度取 2 10m sg 当运动员与吊椅一起正以加速度 2 1m sa 上升时 试求 1 运动员竖直向下拉绳的力 2 运动员对吊椅的压力 答案 440N 275N F F m人 m椅 g a 8 解析解析 解法一解法一 1 设运动员受到绳向上的拉力为F 由于跨过定滑轮的两段绳子拉 力相等 吊椅受到绳的拉力也是F 对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示 则有 ammgmm 2F 人人人人 NF440 由牛顿第三定律 运动员竖直向下拉绳的力 NF440 2 设吊椅对运动员的支持力为FN 对运动员进行受力分析如图所示 则有 amgm FF N人人 275NFN 由牛顿第三定律 运动员对吊椅的压力也为 275N 解法二解法二 设运动员和吊椅的质量分别为M和m 运动员竖直向下的拉力为F 对吊椅的压力大小为FN 根据牛顿第三定律 绳对运动员的拉力大小为F 吊椅对运动员的支持力为FN 分别以运动员和吊椅为研究对 象 根据牛顿第二定律 MagM FF N mamgFF N 由 得 NF440 NFN275 16 16 09 09 江苏江苏 13 13 15 分 航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器 其质量 m 2 动力系统提供的恒定升力 F 28 N 试飞时 飞行器从地面由静止开始竖直上升 设飞行器飞行时所受的阻力大小不变 g 取 10m s2 1 第一次试飞 飞行器飞行 t1 8 s 时到达高度 H 64 m 求飞行器所阻力 f 的大小 2 第二次试飞 飞行器飞行 t2 6 s 时遥控器出现故障 飞行器立即失去升力 求飞行器能达到的最大高 度 h 3 为了使飞行器不致坠落到地面 求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间 t3 解析解析 1 第一次飞行中 设加速度为 1 a 匀加速运动 2 11 2 1 taH 由牛顿第二定律 1 mafmgF 解得 4 Nf 2 第二次飞行中 设失去升力时的速度为 1 v 上升的高度为 1 s F F m人 m椅 g a 9 匀加速运动 2 211 2 1 tas 设失去升力后的速度为 2 a 上升的高度为 2 s 由牛顿第二定律 2 mafmg 211 tav 2 2 1 2 2a v s 解得 42 21 mssh 3 设失去升力下降阶段加速度为 3 a 恢复升力后加速度为 4 a 恢复升力时速度为 3 v 由牛顿第二定律 3 mafmg F f mg ma4 且 22 33 34 22 vv h aa V3 a3t3 解得 t3 3 2 2 s 或 2 1s 17 17 09 09 海南物理海南物理 15 15 9 分 一卡车拖挂一相同质量的车厢 在水平直道上以 0 12 vm s 的速度匀速行驶 其所受阻力可视为与车重成正比 与速度无关 某时刻 车厢脱落 并以大小为 2 2 am s 的加速度减速滑行 在车厢脱落3ts 后 司机才发觉并紧急刹车 刹车时阻力为正常行驶时的 3 倍 假设刹车前牵引力不变 求 卡车和车厢都停下后两者之间的距离 解析解析 设卡车的质量为 M 车所受阻力与车重之比为 刹车前卡车牵引力的大小为F 卡车刹车前后加速度的大小分别为 1 a和 2 a 重力加速度大小为 g 由牛顿第二定律有 1 2 20 3 fMg FMgMa MgMa MgMa 设车厢脱落后 3ts 内卡车行驶的路程为 1 s 末速度为 1 v 根据运动学公式有 2 101 1 2 sv tat 101 vvat 10 2 12 2 2va s 式中 2 s是卡车在刹车后减速行驶的路程 设车厢脱落后滑行的路程为 s 有 2 0 2vas 卡车和车厢都停下来后相距 12 ssss 由 至 式得 2 0 02 42 333 v sv tat a 10 带入题给数据得 36sm 11 评分参考 本题 9 分 至 式各 1 分 式 1 分 11 18 18 09 09 上海物理上海物理 22 22 12 分 如图 A 质量 m 1kg 的物体沿倾角 37 的固定粗糙斜面由静止开始向下 运动 风对物体的作用力沿水平方向向右 其大小与风速 v 成正比 比例系数用 k 表示 物体加速度 a 与风速 v 的关系如图 B 所示 求 1 物体与斜面间的动摩擦因数 2 比例系数 k sin370 0 6 cos370 0 8 g 10m s2 解析解析 1 对初始时刻 mgsin mgcos ma0 1 由图读出 a0 4m s2代入式 1 解得 0 25 gsin ma0 gcos 2 对末时刻加速度为零 mgsin N kvcos 0 2 又 N mgcos kvsin 由图得出此时 v 5 m s 代入式解得 k 0 84kg s 2 mg sin cos v sin cos 11 19 19 09 09 广东物理广东物理 20 20 17 分 如图 20 所示 绝缘长方体 B 置于水平面上 两端固定一对平行带电极板 极板间形成匀强电场 E 长方体 B 的上表面光滑 下表面与水平面的动摩擦因数 0 05 设最大静摩擦力与 滑动摩擦力相同 B 与极板的总质量 B m 1 0kg 带正电的小滑块 A 质量 A m 0 60kg 其受到的电场力大小 F 1 2N 假设 A 所带的电量不影响极板间的电场分布 t 0 时刻 小滑块 A 从 B 表面上的 a 点以相对地面的速 度 A v 1 6m s 向左运动 同时 B 连同极板 以相对地面的速度 B v 0 40m s 向右运动 问 g 取 10m s2 1 A 和 B 刚开始运动时的加速度大小分别为多少 2 若 A 最远能到达 b 点 a b 的距离 L 应为多少 从 t 0 时刻至 A 运动到 b 点时 摩擦力对 B 做的功为多 少 解析解析 由牛顿第二定律Fma 有 A 刚开始运动时的加速度大小 2 2 0 A A F am s m 方向水平向右 B 刚开始运动时受电场力和摩擦力作用 由牛顿第三定律得电场力 1 2FFN 摩擦力 0 8 AB fmmgN B 刚开始运动时的加速度大小 2 2 0 B B Ff am s m 方向水平向左 设 B 从开始匀减速到零的时间为 t1 则有 1 0 2 B B v ts a 此时间内 B 运动的位移 1 1 0 04 2 B B v t sm t1时刻 A 的速度 11 1 2 0 AAA vva tm s 故此过程 A 一直匀减速运动 此 t1时间内 A 运动的位移 11 1 0 28 2 AA A vvt sm 此 t1时间内 A 相对 B 运动的位移 111 0 32 AB sssm 12 此 t1时间内摩擦力对 B 做的功为 11 0 032 B wfsJ t1后 由于 Ff B 开始向右作匀加速运动 A 继续作匀减速运动 当它们速度相等时 A B 相距最远 设此过程运动时间为 t2 它们速度为 v 则有 对 A 速度 12AA vva t 对 B 加速度 2 1 0 4 B B Ff am s m 速度 1 2B va t 联立以上各式并代入数据解得0 2 vm s 0 5ts 此 t2时间内 A 运动的位移 12 2 0 35 2 A A vvt sm 此 t2时间内 B 运动的位移 2 2 0 05 2 B vt sm 此 t2时间内 A 相对 B 运动的位移 222 0 30 AB sssm 此 t2时间内摩擦力对 B 做的功为 12 0 04 B wfsJ 所以 A 最远能到达 b 点 a b 的距离 L 为 12 0 62Lssm 从 t 0 时刻到 A 运动到 b 点时 摩擦力对 B 做的功为 12 0 072 f wwwJ 2008 年高考题 1 08 宁夏理综 20 一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动 小球通过细绳与 车顶相连 小球某时刻正处于如图所示状态 设斜面对小球的支持力为 N 细绳对 小球的拉力为 T 关于此时刻小球的受力情况 下列说法正确的 A 若小车向左运动 N 可能为零 B 若小车向左运动 T 可能为零 C 若小车向右运动 N 不可能为 D 若小车向右运动 T 不可能为零 答案 AB 解析 小球相对于斜面静止时 与小车具有共同加速度 如图甲 乙所示 向左的加速度最大则 T 0 向右的加 速度最大则 N 0 根据牛顿第二定律 合外力与合加速度方向相同沿水平方向 但速度方向与力没有直接关系 13 2 08 全国 19 一平行板电容器的两个极板水平放置 两极板间有一带电荷量不变的小油滴 小油滴在极板间 运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比 若两极板间电压为零 经一段时间后 油滴以速率 v 匀速下降 若 两极板间的电压为 U 经一段时间后 小油滴以速率 v 匀速上升 若两极板间电压为 U 小油滴做匀速运动时速 度的大小 方向将是 A 2v 向下 B 2v 向上 C 3v 向下 D 3v 向上 答案 C 解析 以油滴为研究对象 根据共点力平衡条件 不加电压时 mg kv 0 所加电压为 U 时 mg kv 0 d qU 所加电压为 U 时 mg 0 v人k d qU 由以上各式得 v 3v 方向竖直向下 3 08 山东理综 19 直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子 如图所示 设投放 初速度为零 箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比 且运动过程中箱子始终 保持图示姿态 在箱子下落过程中 下列说法正确的是 A 箱内物体对箱子底部始终没有压力 B 箱子刚从飞机上投下时 箱内物体受到的支持力最大 C 箱子接近地面时 箱内物体受到的支持力比刚投下时大 D 若下落距离足够长 箱内物体有可能不受底部支持力而 飘起来 答案 C 解析 因为下落速度不断增大 而阻力 f v2 所以阻力逐渐增大 当 f mg 时 物体开始匀速下落 以箱和物 体 为整体 M m g f M m a f 增大则加速度 a 减小 对物体 Mg N ma 加速度减小 则支持力 N 增大 所以物体后来受到的支持力比开始时要增大 不可能 飘起来 4 08 天津理综 19 在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体 A A 与竖直墙之间放一光滑圆球 B 整个装置处于静止状态 现对 B 加一竖直向下的 力 F F 的作用线通过球心 设墙对 B 的作用力为 F1 B 对 A 的作用力为 F2 地面对 A 的作用力为 F3 若 F 缓慢增大而整个装置仍保持静止 截面如上图所示 在此过程 14 中 A F1保持不变 F3缓慢增大 B F1缓慢增大 F3保持不变 C F2缓慢增大 F3缓慢增大 D F2缓慢增大 F3保持不变 答案 C 解析 B 的受力如图 1 所示 因为 F 和 G 的方向始终在竖直方向 当 F 增大时 F1 F2 都缓慢增大 F1 F1 F2 F2 所以 F1 F2都缓慢增大 A 物体受力如图乙所示 由图乙知 F2sin F3所以 F3 缓慢增加 C 对 5 08 江苏 7 如图所示 两光滑斜面的倾角分别为 30 和 45 质量分别为 2m 和 m 的两个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接 不计滑轮的质量和摩擦 分别置于两个斜面上并由静止释放 若交换两滑块位置 再由静止释放 则在 上述两种情形中正确的有 A 质量为 2 m 的滑块受到重力 绳的张力 沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用 B 质量为 m 的滑块均沿斜面向上运动 C 绳对质量为 m 滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力 D 系统在运动中机械能均守恒 答案 BD 解析 因为斜面光滑 只有重力做功 机械能守恒 滑块不受沿斜面的下滑力 因为 2mgsin 30 mgsin 45 mgsin 30 2mgsin 45 所以两种情况质量为 m 的滑块均沿斜面向上运动 绳对 m 滑块的拉力等于该滑块 对绳的拉力 6 08 广东 1 伽利略在著名的斜面实验中 让小球分别沿倾角不同 阻力很小的斜面从静止开始滚下 他通过实 验观察和逻辑推理 得到的正确结论有 A 倾角一定时 小球在斜面上的位移与时间成正比 B 倾角一定时 小球在斜面上的速度与时间成正比 C 斜面长度一定时 小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关 D 斜面长度一定时 小球从顶端滚到底端时所需的时间与倾角无关 答案 B 解析 设斜面的长度为 L 倾角为 倾角一定时 小球在斜面上的位移 s 2 sin 2 1 tg 故选项 A 错误 15 小球在斜面上的速度 v gsin t 故选项 B 正确 斜面长度一定时 小球到达底端时的速度 v singL2 小球到达底端时所需的时间 t sin 2 g L 即小球到达底端时的速度及所需时间与倾角 有关 故选项 C D 错误 7 08 江苏 3 一质量为 M 的探空气球在匀速下降 若气球所受浮力 F 始终保持不变 气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关 重力加速度为 g 现欲使该气球以同样 速率匀速上升 则需从气球吊篮中减少的质量为 A 2 g F M B g F M 2 C g F M 2 D 0 答案 A 解析 因阻力只与速率有关 以同样速率上升与下降所受阻力大小不变 设为 f 则下降时 F f Mg 上升时 F M M g f 由 得 M 2 g F M 2004 2007 年高考题 题 组 一 一 选择题 1 07 山东理综 17 下列实例属于超重现象的是 A 汽车驶过拱形桥顶端 B 荡秋千的小孩通过最低点 C 跳水运动员被跳板弹起 离开跳板向上 D 火箭点火后加速升空 答案 BD 解析 汽车驶过拱形桥顶端时 加速度方向向下 属于失重现象 荡秋千的小孩通过最低点时 加速度方向向上 属 于超重现象 跳水运动员被弹起后 只受重力作用 属于完全失重现象 火箭加速升空 加速度方向向上 属于超 重现象 2 06 广东 1 下列对运动的认识不正确的是 A 亚里士多德认为物体的自然状态是静止的 只有当它受到力的作用才会运动 B 伽利略认为力不是维持物体速度的原因 16 C 牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度 而不仅仅是使之运动 D 伽利略根据理想实验推论出 如果没有摩擦 在水平面上的物体 一旦具有某一个速度 将保持这个速度继续 运动下去 答案 A 解析 亚里士多德对运动的认识是错误的 力不是维持物体运动的原因 而是改变物体运动速度的原因 3 07 江苏 6 如图所示 光滑水平面上放置质量分别为 m 和 2m 的四个木块 其中两 个质量为 m 的木块间用可伸长的轻绳相连 木块间的最大静摩擦力是 mg 现用 水平拉力 F 拉其中一个质量为 2m 的木块 使四个木块以同一加速度运动 则轻绳对 m 的最大拉力为 A 5 3 mg B 4 3 mg C 2 3 mg D 3 mg 答案 B 解析 以四个木块为研究对象 由牛顿第二定律得 F 6ma 绳的拉力最大时 m 与 2m 间的摩擦力刚好为最大静 摩擦力 mg 以 2m 为研究对象 则 F mg 2ma 对 m 有 mg T ma 联立以上三式得 T 4 3 mg 4 06 四川理综 21 质量不计的弹簧下端固定一小球 现手持弹簧上端使小球随手在竖直方向上以同样大小的加 速度 a a g 分别向上 向下做匀加速直线运动 若忽略空气阻力 弹簧的伸长分别为 x1 x2 若空气阻力不能 忽略且大小恒定 弹簧的伸长分别为 x1 x2 A x1 x1 x2 x B x1 x1 x2 x2 C x1 x2 x1 x2 D x1 x2 x2 x2 故 A B 选项错误 x1 x1 2 x1 x2 k mg2 故 C 选项正确 D 选项错误 17 5 04 全国卷 20 下列哪个说法是正确的 A 体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态 B 蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C 举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态 D 游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 答案 B 解析 本题通过生活中的实例 考查同学们对超重和失重的理解 解答该题的关键是明确超重和失重的实质 产生超重 失重 的本质就是所处状态具有向上 向下 的加速度 题中 A B C 选项中所描述的都是平衡状态 B 中上升和下落过程速度均向 处于失重状态 故选项 B 正确 6 05 广东 1 一汽车在路面上情况相同的公路上直线行驶 下面关于车速 惯性 质量和滑行路程的讨论 正 确的是 A 车速越大 它的惯性越大 B 质量越大 它的惯性越大 C 车速越大 刹车后滑行的路程越长 D 车速越大 刹车后滑行的路程越长 所以惯性越大 答案 BC 解析 质量是惯性大小的量度 质量大 惯性大 B 对 车速越大 其具有的能量越大 由功能关系可知 其运动 的路程越长 C 对 7 05 全国卷 14 如图所示 位于光滑固定斜面上的小物块 P 受到一水平向右的推力 F 的 作用 已知物块 P 沿斜面加速下滑 现保持 F 的方向不变 使其减小 则加速度 A 一定变小 B 一定变大 C 一定不变 D 可能变小 可能变大 也可能不变 答案 B 解析 设斜面倾角为 由牛顿第二定定律得 mgsin Fcos ma 所以 a gsin cos m F 由上式可知 F 减小 其加速度一定变大 8 05 北京春季理综 20 如图所示 一个盛水的容器底部有一个小孔 静止时用手指堵住小 孔不让它漏水 假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动 且忽略空气阻力 则 A 容器自由下落时 小孔向下漏水 B 将容器竖直向上抛出后 容器向上运动时 小孔向下漏水 容器向下运动时 小孔不向下漏水 C 将容器水平抛出后 容器在运动中小孔向下漏水 D 将容器斜向上抛出后 容器在运动中小孔不向下漏水 答案 D 18 解析 当容器自由落体时 水对容器底部无压力 且水和容器的运动情况相同 因此小孔不会漏水 9 04 全国卷 19 如图 在倾角为 的固定光滑斜面上 有一用绳子拴着的长 木板 木板上站着一只猫 已知木板的质量是猫的质量的 2 倍 当绳子突然断 开时 猫立即沿着板向上跑 以保持其相对斜面的位置不变 则此时木板沿斜 面下滑的加速度为 A 2 g sin B gsin C 2 3 gsin D 2gsin 答案 C 解析 对猫受力分析如图 a 由平衡条件 Ff mgsin 对木板受力分析如图 b 由牛顿第二定律 Ff 2mgsin 2ma 又由牛顿第三定律 Ff Ff 由 得 a 2 3 gsin 二 非选择题 10 06 全国卷 24 一水平的浅色长传送带上放置一煤块 可视为质点 煤块与传送之间的动摩擦因数为 初始时 传 送带与煤块都是静止的 现让传送带以恒定的加速度a0开始运动 当其速度到达v0后 便以此速度做匀速运动 经 过一段时间 煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后 相对于传送带不再滑动 求此黑色痕迹的长度 答案 l g ga 0 a 2 0 2 0 v 解析 根据 传送带上有黑色痕迹 可知 煤块与传送带之间发生了相对滑动 煤块的加速度a 小于传送带的加 速度a0 根据牛顿第二定律 可得a g 设经历时间t 传送带由静止开始加速到速度等于v0 煤块则由静止加速到v 有 v0 a0t v at 由于a a0 故 v a3 C a1 a2 a2 a2 a2 a3 答案 C 解析 由牛顿定律 F合 ma a1 m FmgF m NF 60sin 60cos60cos m FmgF 2 3 2 1 a2 m FmgF m NF 60sin 60cos60cos m FmgF 2 3 2 1 a3 m mgF m FF N 2 1 2 1 比较上述三式可知 a1 a2 a2 F2 试求在两个物块运动过程中轻线的拉力 T 24 答案 21 1221 mm FmFm T 解析 本题属典型的连接体问题 主要考查牛顿第二定律的应用 整体法与隔离法结合应用是解答本题的切入 点 设两物块一起运动加速度为 a 则有 F1 F2 m1 m2 a 根据牛顿第二定律 对质量为 m1 的物块有 F1 T m1a 由 两式得 21 1221 mm FmFm T 6 04 全国卷 25 一小圆盘静止在桌布上 位于一方桌的水平桌面的中央 桌 布的一边与桌的 AB 边重合 如图所示 已知盘与桌布间的动摩擦因数为 1 盘与桌面间的动摩擦因数为 2 现突然以恒定加速度 a 将桌布抽离桌面 加速度的方向是水平的且垂直于 AB 边 若圆盘最后未从桌面掉下 则加速度 a 满足的条件是什么 以 g 表示重力加速度 答案 a g g 1 2 2 1 2 解析 由相对运动关系求解 取桌布为参考系 设桌长为 L 则盘相对桌布的加速度为 a 1g 当盘与桌布分离 时 盘相对桌布的位移为 2 L 所用时间为 t 此时对地的速度为 v 则 2 1 2 1 2 tga L 再取地为参考系 若要盘不从桌面下则应满足 g at 2 22 22 1 v L v 1gt 由以上三式可得 a g g 1 2 2 1 2 7 04 上海 5 物体 B 放在物体 A 上 A B 的上下表面均与斜面平行 如图 当 两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面 C 向上做匀减速运动时 25 A A 受到 B 的摩擦力沿斜面方向向上 B A 受到 B 的摩擦力沿斜面方向向下 C A B 之间的摩擦力为零 D A B 之间是否存在摩擦力取决于 A B 表面的性质 答案 C 解析 因斜面光滑 且 A B 表面平行 故 A B 有相同的加速度 a gsin 且初速度亦相同 故 A B 无相 对运动趋势 故 C 正确 第二部分第二部分 三年联考题汇编三年联考题汇编 2010 年牛顿运动定律年牛顿运动定律 一 选择题一 选择题 1 湖北省众望高中湖北省众望高中 20102010 届高三周练届高三周练弹簧秤挂在升降机的顶板上 下端挂一质量为 2kg 的物体 当升降机在竖 直方向运动时 弹簧秤的示数始终是 16N 如果从升降机的速度为 3m s 时开始计时 则经过 1s 升降机的位移 可能是 g 取 10m s2 AC A 2m B 3m C 4m D 8m 2 上海市建平中学上海市建平中学 20102010 届高三摸底测试届高三摸底测试马水平方向拉车 车匀速前进时 下列说法中正确的有 C A 马拉车的力与车拉马的力是一对平衡力 B 马拉车的力与车拉马的力是一对不同性质的力 C 马拉车的力与地面对车的阻力是一对平衡力 D 马拉车的力与地面对车的阻力是一对作用力与反作用力 3 四川省宜宾市四川省宜宾市 2010 届高三摸底测试届高三摸底测试如图 a 所示 水平面上质量相等的两木块 A B 用以轻弹簧相连接 这 个系统处于平衡状态 现用一竖直向上的力 F 拉动木块 A 使木块 A 向上做匀加速直线运动 如图 b 研究从 力 F 刚作用在木块 A 瞬间到木块 B 刚离开地面瞬间的这一过程 并选定该过程中木块 A 的起点位置为座标原 点 则下面图中能正确表示力 F 和木块 A 的位移 x 之间关系的图是 A 4 湖北省襄樊四中湖北省襄樊四中 20102010 届高三摸底考试届高三摸底考试如图 1 所示是一种汽车安全带控制装 置的示意图 当汽车处于静止或匀速直线运动时 摆锤竖直悬挂 锁棒水平 图 1 F A B a 图b 图 A F O x C F O x D F O x B F O x 26 棘轮可以自由转动 安全带能被拉动 当汽车突然刹车时 摆锤由于惯性绕轴摆动 使得锁棒锁定棘轮的转动 安全带不能被拉动 若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置 汽车的可能运动方向和运动状态是 A A 向右行驶 突然刹车 B 向左行驶 突然刹车 C 向左行驶 匀速直线运动 D 向右行驶 匀速直线运动 5 湖南省长沙市一中湖南省长沙市一中 2010 届上学期高三第二次月考届上学期高三第二次月考右图为某次实验中拍摄到的小 滑块在粗糙水平面上滑动时的闪光照片 已知闪光频率为每秒 l0 次 当地重力加 速度值为 9 8m s2 根据照片的比例得到滑块的位移数据为 AB 3 96cm BC 2 98cm CD 2 00cm DE 1 02cm 由此可知小滑块与水平 面之间的动摩擦因数约为 C A 0 01 B 0 05 C 0 10 D 0 20 6 上海市建平中学上海市建平中学 20102010 届高三摸底测试届高三摸底测试下列实例属于超重现象的是 BD A 汽车驶过拱形桥顶端 B 荡秋千的小孩通过最低点 C 跳水运动员被跳板弹起 离开跳板向上运动 D 火箭点火后加速升空 7 湖北省众望高中湖北省众望高中 2010 届高三周练届高三周练在平直路上行驶的一节车厢内 用细线悬挂着一个小球 细线与竖直方向 的夹角为 水平地板上的 O 点在小球的正下方 如图 当细线被烧断 小球落在地板上的 P 点 CD A P 与 O 重合 B 当车向右运动时 P 在 O 点的右侧 C 当车向右运动时 P 在 O 点的左侧 D 当车向左运动时 P 在 O 点的左侧 8 湖北省襄樊四中湖北省襄樊四中 20102010 届高三摸底考试届高三摸底考试如图 4 所示 固定斜面倾角为 整个斜面分为 AB BC 两段 且 2AB BC 小物块 P 可视为质点 与 AB BC 两段斜面之间的动摩擦因 数分别为 1 2 已知 P 由静止开始从 A 点释放 恰好能滑动到 C 点而停下 那么 1 2间应满足的关系是 A A tan B tan C tan 2 1 2 D tan 2 2 1 1 2 2 3 2 1 2 3 9 湖北省众望高中湖北省众望高中 2010 届高三周练届高三周练如图所示 质量相同的木块 A B 用轻弹簧连接置于光滑的水平面上 开 始时两木块静止且弹簧处于原长状态 现用水平恒力 F 推木块 A 则从开始到弹簧第一次被压缩到最短的过程 图 4 27 中 ABC A 两木块速度相同时 加速度 aAvB C B 的加速度一直在增大 D A 的加速度先减小后增大 10 上海市建平中学上海市建平中学 20102010 届高三摸底测试届高三摸底测试在静止的电梯里放一桶水 把一个轻弹簧的一端连在 桶底 另一端连接在浸没在水中的质量为m的软木塞 如图所示 当电梯由静止开始匀加速下 降 g a 时 轻弹簧的长度将发生怎样的变化 B A 伸长量增加 B 伸长量减小 C 伸长量保持不变 D 由伸长变为压缩 11 贵州省兴义市清华实验学校贵州省兴义市清华实验学校 20102010 届高三届高三 9 9 月月考月月考一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不 计的定滑轮 绳的一端系一质量 m 15kg 的重物 重物静止于地面上 有一质量为 10Kg 的猴 子 从绳子的另一端沿绳向上爬 如图所示 不计滑轮磨擦 在重物不离开地面的条件下 猴 子向上爬的最大加速度为 g 取 10m s2 C A 25m s2B 10 m s2C 5 m s2D 15 m s2 12 湖南省长沙市一中湖南省长沙市一中 2010 届上学期高三第二次月考届上学期高三第二次月考如图所示 不计绳的质量以及 绳与滑轮的摩擦 物体 A 的质量为 M 水平面光滑 当在绳的 B 端挂一质量为 m 的 物体时 物体 A 的加速度为 a1 当在绳 B 端施以 F mg 的竖直向下的拉力作用时 A 的加速度为 a2 则 a1与 a2的大小关系是 C A a1 a2 B a1 a2 C a1 a2 D 无法确定 13 江苏省淮阴中学江苏省淮阴中学 20102010 届高三摸底考试届高三摸底考试如图 在光滑水平面上 放着两块长度相同 质量分别为 M1和 M2 的木板 在两木板的左端各放一个大小 形状 质量完全相同的物块 开始时 各物均静止 今在两物体上各 作用一水平恒力 F1 F2 当物块和木板分离时 两木板的速度分别为 v1和 v2 物体和木板间的动摩擦因数相同 下列说法正确的是 BD A 若 F1 F2 M1 M2 则 v1 v2 B 若 F1 F2 M1 M2 则 v1 v2 C 若 F1 F2 M1 M2 则 v1 v2 D 若 F1 F2 M1 M2 则 v1 v2 14 上海市建平中学上海市建平中学 20102010 届高三摸底测试届高三摸底测试如图所示 在倾角为 300的足够长的斜面上有一质量为m的物体 它 受到沿斜面方向 A B F F1 F2 F A 28 的力F的作用 力F可按图 a b c d 所示的四种方式随时间变化 图中纵坐标是F与mg的比值 力沿斜面向上为正 已知此物体在t 0 时速度为零 若用v1 v2 v3 v4分别表示上述四种受力情况下物体 在 3 秒末的速率 则这四个速率中最大的是 C A v1 B v2 C v3 D v4 15 上海市建平中学上海市建平中学 20102010 届高三摸底测试届高三摸底测试如图 圆环质量为 M 经过环心的竖直钢丝