专题3牛顿运动定律专题4曲线运动

1、专题3牛顿运动定律1. 2014新课标全国卷I如图所示，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态.现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度（橡皮筋在弹性限度内）.与稳定在竖直位置时相比，小球的高度（）OA. 一定升高B. 一定降低C.保持不变D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定答案：A解析：本题考查了牛顿第二定律与受力分析.设橡皮筋原长为10,小球静止时设橡皮，一、一，、mg.,、筋伸长xi,由平衡条件有kxi=mg小球距离悬点局度h=lo+xi=10+,加速时，设橡皮K筋与水平方向夹角为8,此时橡皮筋伸长X2,小球在

2、竖直方向上受力平衡，有Kxzsin0=mg，一、,mg，一、一.小球距离悬点图度h'=（lo+X2）sine=l°sin0+-7；因此小球局度升局了.K2. 2014北京卷应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入.例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出.对此现象分析正确的是（）A.手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态B.手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态C.在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度D.在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度答案：D解析：本题考查牛顿第二定律的动力学分析、超重和失重.加

3、速度向上为超重向下为失重，手托物体抛出的过程，必定有一段加速过程，即超重过程，从加速后到手和物体分离的过程中，可以匀速也可以减速，因此可能失重，也可能既不超重也不失重，A、B错误.手与物体分离时的力学条件为：手与物体之间的压力加0,分离后手和物体一定减速，物体减速的加速度为g,手减速要比物体快才会分离，因此手的加速度大于g,C错误，D正确.3. 2014北京卷伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展.利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升.斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜

4、面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是A.如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置B.如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态C.如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D.小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小答案：A解析：本题考查伽利略理想实验.选项之间有一定的逻辑性，题目中给出斜面上铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料，小球的位置逐渐升高，不难想象，当斜面绝对光滑时，小球在斜面上运动没有能量损失，可以上升到与O点等高的位置，这是可以得到的直接结论，A正确，RC、D尽管也正确，但不是本实验得到的直接结论，故错误.4. 2014福建卷

5、I如下图所示，滑块以初速度V0沿表面粗糙且足够长的固定斜面，从顶端下滑，直至速度为零.对于该运动过程，若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小，t表示时间，则下列图像中能正确描述这一运动规律的是（）4AB答案：B解析：设滑块与斜面间的动摩擦因数为,斜面倾角为e,滑块在表面粗糙的固定斜面上下滑时做匀减速直线运动，加速度不变，其加速度的大小为a=（1gcos0-gsin0,故D项错误；由速度公式v=V0at可知，v-t图像应为一条倾斜的直线，故C项错误；由位移公式s=vOt；at2可知，B项正确；由位移公式及几何关系可得h=ssin8=v°t；at2sine,故

6、a项错误.5. 2014江苏卷如图所示，AB两物块的质量分别为2m和m静止叠放在水平地一，、，-，,一一,1一，面上.AB间的动摩擦因数为B与地面间的动摩擦因数为2.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.现对A施加一水平拉力F,则（）A.当Fv2mg时，AB都相对地面静止B.当F=5mg时，A的加速度为g23C.当F>3wmg时，A相对B滑动1D.无论F为何值，B的加速度不会超过2g答案：BCD解析：设B对A的摩擦力为弧，A对B的摩擦力为f2,地面对B的摩擦力为f3,由牛3顿第三定律可知fi与f2大小相等，万向相反，fi和f2的最大值均为2mgf3的最大值为.3.、一.mg故当0&

7、lt;FW2wmg时，A、B均保持静止；继续增大F,在一定范围内AB将相对静止以共同的加速度开始运动，设当A、B恰好发生相对滑动时的拉力为F',加速度为a',则对.,3一，A,有F2!mg=2ma,对AB整体，有F-mg=3ma,解得F=3mg故当32(imc<F<311mg时，A相对于B静止，一者以共同的加速度开始运动；当F>3mg时,A相.5对于B滑动.由以上分析可知A错误，C正确.当F=2mg时，AB以共同的加速度开始3gg运动，将A、B看作整体，由牛顿第二定律有F-mg=3ma解得a=等，B正确.对B23311一一、，1一来说，其所受合力的取大值Fm=

8、2mmg-5mmg=2wmg即B的加速度不会超过2g,D正确.6. 2014四川卷如图所示，水平传送带以速度vi匀速运动，小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，t=0时刻P在传送带左端具有速度V2,P与定滑轮间的绳水平，t=t。时刻P离开传送带.不计定滑轮质量和滑轮与绳之间的摩擦，绳足解析：若P在传送带左端时的速度V2小于V1,则P受到向右的摩擦力，当P受到的摩擦力大于绳的拉力时，P做加速运动，则有两种可能：第一种是一直做加速运动，第二种是先做加速度运动，当速度达到V1后做匀速运动，所以B正确；当P受到的摩擦力小于绳的拉力时，P做减速运动，也有两种可能：第一种是一直做减速运动，从右端滑

9、出；第二种是先做减速运动再做反向加速运动，从左端滑出.若P在传送带左端具有的速度V2大于V1,则小物体P受到向左的摩擦力，使P做减速运动，则有三种可能：第一种是一直做减速运动，第二种是速度先减到V1,之后若P受到绳的拉力和静摩擦力作用而处于平衡状态，则其以速度V1做匀速运动，第三种是速度先减到V1,之后若P所受的静摩擦力小于绳的拉力，则P将继续减速直到速度减为0,再反向做加速运动并且摩擦力反向，加速度不变，从左端滑出，所以C正确.7. 2014重庆卷以不同的初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一个物体所受空气阻力大小与物体的速率成正比，下列分别用虚线和实线

10、描述两物体运动的AB答案：D解析：本题考查v-t图像.当不计阻力上抛物体时，物体做匀减速直线运动，图像为一倾斜直线，因加速度a=-g,故该倾斜直线的斜率的绝对值等于g.当上抛物体受空气阻力的大小与速率成正比时，对上升过程，由牛顿第二定律得-mg-kv=ma可知物体做加速度逐渐减小的减速运动，通过图像的斜率比较，A错误.从公式推导出，上升过程中，|a|>g,g,故已当v=0时，物体运动到最高点，此时a=g,而B、C图像的斜率的绝对值均小于C错误，D正确.8. 2014新课标全国卷I某同学利用图（a）所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图（b）所示.实

11、验中小车（含发射器）的质量为200g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：位移传黑器（发射器）位移传感罂（接收器）ri图(a)a力50）00】5。200图（b）（选填“线性”或“非线小车的加速度与作用力成正（1）根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成性”）关系.（2）由图（b）可知，a-m图线不经过原点，可能的原因是（3）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是,钩码的质量应满足的条件是.答案：（1）非线性（2）存在摩擦力（3）调

12、节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量解析：本题考查了验证牛顿第二定律的实验.（1）根据图中描出的各点作出的图像不是一条直线，故小车的加速度和钩码的质量成非线性关系.（2）图像不过原点，小车受到拉力但没有加速度，原因是有摩擦力的影响.（3）平衡摩擦力之后，在满足钩码质量远小于小车质量的条件下，可以得出在小车质量不变的情况下拉力与加速度成正比的结论.9. 2014新课标全国卷I公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离.当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰.通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s,当汽车在晴天干燥沥青路面上以108

13、km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120m.设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动2摩擦因数为晴天时的若要求安全距离仍为120m,求汽车在雨天安全行驶的最大速度.5解析：设路面干燥时，汽车与地面的动摩擦因数为科0,刹车时汽车的加速度大小为30,安全距离为S,反应时间为t。，由牛顿第二定律和运动学公式得0mg=ma2,.V0人S=V0t0+-230式中，m和V0分别为汽车的质量和刹车前的速度.设在雨天行驶时，汽车与地面的动摩擦因数为fl,依题意有2(1=50设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a,安全行驶的最大速度为v,由牛顿第二定律和运动学公式得mg=mO2vS=vt0+T_联立式并代入题给数据得

14、v=20m/s(72km/h).10. 2014新课标n卷2012年10月，奥地利极限运动员菲利克斯鲍姆加特纳乘气球升至约39km的高空后跳下，经过4分20秒到达距地面约1.5km高度处，打开降落伞并成功落地，打破了跳伞运动的多项世界纪录.重力加速度的大小g取10m/s2.(1)若忽略空气阻力，求该运动员从静止开始下落至1.5km高度处所需的时间及其在此«w/fm-r1)400处速度的大小；(2)实际上，物体在空气中运动时会受到空气的阻力，高速运动时所受阻力的大小可近似表示为f=kv2,其中v为速率，k为阻力系数，其数值与物体的形状、横截面积及空气密度有关.已知该运动员在某段时间内高

15、速下落的v-t图像如图所示.若该运动员和所带装备的总质量m=100kg,试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数.(结果彳留1位有效数字)解：(1)设该运动员从开始自由下落至1.5km高度处的时间为t,下落距离为s,在1.5km高度处的速度大小为v,根据运动学公式有v=gt根据题意有s=3.9x104m-1.5x103m联立式得t=87sv=8.7x102m/s(2)该运动员达到最大速度Vmax时，加速度为零，根据牛顿第二定律有mg=kvMa由所给的v-t图像可读出Vmax=360m/s由式得k=0.008kg/m11. (18分)2014山东卷研究表明，一般人的刹车反应时间(即图甲中

16、“反应过程”所用时间)t0=0.4s,但饮酒会导致反应时间延长.在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v0=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离L=39m,减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动.取重力加速度的大小g取10m/s2.求：发现情况开始射速汽车停止卜反归过程中版)时舄!(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间；(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值.解：(1)设减速过程中汽车加速度的大小为a,所用时间为t,由题可得初速度v0=20m/s

17、,末速度vt=0,位移s=25m,由运动学公式得2v0=2asv0_一联立式，代入数据得2Ga=8m/st=2.5s(2)设志愿者反应时间为t',反应时间的增加量为At,由运动学公式得L=v0t'+sAt=t'10联立式，代入数据得At=0.3s(3)设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者作用力的大小为F0,志愿者质量为m由牛顿第二定律得F=maD由平行四边形定则得F2=F2+(mg2联立式，代入数据得F041=amg5D.,a所受摩擦力的大小为kmg专题4曲线运动1.2014新课标全国卷I如图所示，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴

18、OO的距离为l,b与转轴的距离为21,木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g,若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用3表示圆盘转动的角速度.下列说法正确的是（）QA. b一定比a先开始滑动:餐人I1血0B. a、b所受的摩擦力始终相等0口C. 3=、惇是b开始滑动的临界角速度值，D项错误.2.2014四川卷有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为船渡河，去程时船头指向始终与河岸垂直,间的比值为k,kv船在静水中的速度大小相同,A.kv回程时行驶路线与河岸垂直.则小船在静水中的速度大小为vV的大河.小明驾着小去程与回程所用时（）答案：AC解析：本题考查了圆周运动与受力分

19、析.a与b所受的最大摩擦力相等，而b需要的向心力较大，所以b先滑动，A项正确；在未滑动之前，a、b各自受到的摩擦力等于其向心力，因此b受到的摩擦力大于a受到的摩擦力，B项错误；b处于临界状态时kmg=mw2-2l,解得3=、/耳,C项正确；='/TF小于a的临界角速度，a所受摩擦力没有达到最大k,解得u=.v-Wk答案：B解析：设河岸宽为d,船速为u,则根据渡河时间关系得U所以B选项正确.3. 2014新课标n卷如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m的小环（可视为质点），从大环的最高处由静止滑下.重乙£力加速度大小为g,当小环滑到大环的最

20、低点时，大环对轻杆拉力的大小为/'()A.Mg-5mgB.Mg+mgC.M/5mgD.Mg+10mg答案：C2,一,一，mv,解析：小环在最低点时，对整体有T（出n）g=,其中T为轻杆对大环的拉力；小R环由最高处运动到最低处由动能定理得mg-2R=；mV0,联立以上二式解得T=M/5mg由牛顿第三定律知，大环对轻杆拉力的大小为T'=T=M/5mgC正确.4. 2014江苏卷为了验证做平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图所示的装置进行实验.小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落.关于该实验，下列说法中正确的有()A.两球的质量应相等B.两球应同时落

21、地C.应改变装置的高度，多次实验D.实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动答案：BC解析：由牛顿第二定律可知，只在重力作用下的小球运动的加速度与质量无关，故A错误；为了说明做平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，应改变装置的高度，多次实验，且两球应总能同时落地，故B、C正确；该实验只能说明做平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，而不能说明小球在水平方向上做匀速直线运动，故D错误.5. 2014安徽卷(18分)I.图1是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹.(1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有.a.安装斜槽轨道，使其末端保持水平b.每次小球释放的

22、初始位置可以任意选择c.每次小球应从同一高度由静止释放d.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y,图2中yx2图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是图2图3(3)图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三自A、BC测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm,y2为45.0cm,A、B两点水平间距Ax为40.0cm.则平抛小球的初速度V0为m/s,若C点的竖直坐标y3为60.0cm,则小球在C点的速度Vc为m/s(结果保留两位有效数字，g取10m/s2)

23、.4.0答案：I.D3(1)ac(2)c(3)2.0解析：I.本题考查“研究平抛物体的运动”实验原理、理解能力与推理计算能力.(1)要保证初速度水平而且大小相等，必须从同一位置释放，因此选项a、c正确.2(2)根据平抛位移公式因此选项c正确.12gxx=vot与y=,gt,可得丫=为2,(3)将公式y=gv形可得x=2yv0,ABK平距离Ax=ypyt-yyV0,可得V0=2.0m/s,C点竖直速度Vy=q2gy3,根据速度合成可得Vc=2gy3Tv=4.0m/s.6.2014安徽卷如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度3转动，盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止.物体与盘面间的动摩擦因数为省(设最大静摩擦力等于