北京专用版高考物理大一轮复习专题三牛顿运动定律练习

PAGE专题三牛顿运动定律挖命题【考情探究】考点考向5年考情预测热度考题示例学业水平关联考点素养要素牛顿第一、三定律对牛顿第一定律的理解2014北京理综,19,6分3伽利略理想斜面实验模型建构★★★作用力与反作用力超重和失重对超重和失重的理解2014北京理综,18,6分3物体的加速度运动与相互作用观念★★★牛顿第二定律及其应用对牛顿第二定律的理解2016课标Ⅰ,18,6分3运动与相互作用观念★★★牛顿第二定律的瞬时性问题动力学的两类基本问题2015课标Ⅰ,25,20分4运动学公式模型建构、运动与相互作用观念动力学图像问题2015课标Ⅰ,20,6分4图像分析运动与相互作用观念分析解读牛顿运动定律的理解和应用是本专题考查的重点,以对基本知识的认识、运动情景或运动图像为考查依托,主要考查学生的情景分析和理解能力、提取信息能力、应用基本规律分析和推理计算的能力。【真题典例】考点一牛顿第一、三定律1.教科书中这样表述牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。其中“改变这种状态”指的是改变物体的()A.加速度 B.速度C.位置 D.受力答案B2.下列情况中物体速度不为零而加速度为零的是()A.倾斜传送带上的货物匀速运行时B.单摆的摆球运动到平衡位置时C.弹簧振子运动到最大位移处时D.向上抛出的小球到达最高点时答案A3.下列说法正确的是()A.凡是大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力,必定是一对作用力和反作用力B.凡是大小相等、方向相反、作用在同一个物体上的两个力,必定是一对作用力和反作用力C.凡是大小相等、方向相反、作用在同一直线上且分别作用在两个物体上的两个力,就是一对作用力和反作用力D.相互作用的一对力中,作用力和反作用力的命名是任意的答案D考点二超重和失重4.为了研究超重与失重问题,某同学静止站在电梯中的体重计上观察示数变化。在电梯运动的某阶段,他发现体重计的示数大于自己实际体重,此时电梯的运动状态可能是()A.匀速上升 B.加速上升C.匀速下降 D.加速下降答案B5.(多选)如图所示,某同学站在体重计上观察超重与失重现象。由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程;由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。她稳定站立时,体重计的示数为A0,关于实验现象,下列说法正确的是()A.“起立”过程,体重计的示数一直大于A0B.“下蹲”过程,体重计的示数一直小于A0C.“起立”、“下蹲”过程,都能出现体重计的示数大于A0的现象D.“起立”过程,先出现超重现象后出现失重现象答案CD考点三牛顿第二定律及其应用6.(2016上海单科,4,3分)如图,顶端固定着小球的直杆固定在小车上,当小车向右做匀加速运动时,球所受合外力的方向沿图中的()A.OA方向 B.OB方向C.OC方向 D.OD方向答案D7.(2015海南单科,8,5分)(多选)如图,物块a、b和c的质量相同,a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连,通过系在a上的细线悬挂于固定点O。整个系统处于静止状态。现将细线剪断。将物块a的加速度的大小记为a1,S1和S2相对于原长的伸长分别记为Δl1和Δl2,重力加速度大小为g。在剪断的瞬间,()A.a1=3g B.a1=0C.Δl1=2Δl2 D.Δl1=Δl2答案AC8.如图所示,质量m=0.78kg的金属块放在水平桌面上,在大小F=3.0N、方向与水平方向夹角θ=37°的拉力作用下,以v=4.0m/s的速度向右做匀速直线运动。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取重力加速度g=10m/s2,求:(1)金属块与桌面间的动摩擦因数μ;(2)撤去拉力F后金属块在桌面上能滑行的距离d。答案(1)0.40(2)2.0m9.如图所示,斜面AC长L=1m,倾角θ=37°,CD段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m=2kg的小物块从斜面顶端A点由静止开始滑下。小物块与斜面、地面间的动摩擦因数均为μ=0.5。不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:(1)小物块在斜面上运动时的加速度大小a;(2)小物块滑到斜面底端C点时的速度大小v;(3)小物块在水平地面上滑行的时间t。答案(1)2m/s2(2)2m/s(3)0.4s炼技法【方法集训】方法1动力学中整体法与隔离法的应用1.(2015课标Ⅱ,20,6分)(多选)在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在西边拉着车厢以大小为23a的加速度向西行驶时,P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为()A.8 B.10 C.15 D.18答案BC2.(2015课标Ⅱ,25,20分)下暴雨时,有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为θ=37°(sin37°=35)的山坡C,上面有一质量为m的石板B,其上下表面与斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),A和B均处于静止状态,如图所示。假设某次暴雨中,A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块),在极短时间内,A、B间的动摩擦因数μ1减小为38,B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5,A、B开始运动,此时刻为计时起点;在第2s末,B的上表面突然变为光滑,μ2保持不变。已知A开始运动时,A离B下边缘的距离l=27m,C足够长。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求:(1)在0~2s时间内A和B加速度的大小;(2)A在B上总的运动时间。答案(1)3m/s21m/s2(2)4s方法2动力学中的临界极值问题3.如图,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常数),木板和木块加速度的大小分别为a1和a2。下列反映a1和a2变化的图线中正确的是()答案A4.如图所示,质量均为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止,用大小等于mg的恒力F向上拉B,运动距离h时,B与A分离。下列说法正确的是()A.B和A刚分离时,弹簧长度等于原长B.B和A刚分离时,它们的加速度为gC.弹簧的劲度系数等于mghD.在B与A分离之前,它们做匀加速直线运动答案C5.如图所示,木板与水平地面间的夹角θ可以随意改变,当θ=30°时,可视为质点的一小物块恰好能沿着木板匀速下滑。若让该小物块从木板的底端以大小恒定的初速度v0=10m/s沿木板向上运动,随着θ的改变,小物块沿木板向上滑行的距离x将发生变化,重力加速度g取10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(1)求小物块与木板间的动摩擦因数;(2)当θ角为何值时,小物块沿木板向上滑行的距离最小,并求出此最小值。答案(1)33(2)60°532m过专题【五年高考】A组基础题组1.(2014北京理综,19,6分)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A2.(2014北京理综,18,6分)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D3.(2016海南单科,5,3分)沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用,其下滑的速度-时间图线如图所示。已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数,在0~5s、5~10s、10~15s内F的大小分别为F1、F2和F3,则()A.F1<F2 B.F2>F3 C.F1>F3 D.F1=F3答案A4.(2015课标Ⅰ,20,6分)(多选)如图(a),一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图线如图(b)所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量,则可求出()A.斜面的倾角B.物块的质量C.物块与斜面间的动摩擦因数D.物块沿斜面向上滑行的最大高度答案ACD5.[2015浙江自选,14(2),6分]一辆质量m1=3.0×103kg的小货车因故障停在车道上,后面一辆质量m2=1.5×103kg的轿车来不及刹车,直接撞入货车尾部失去动力。相撞后两车一起沿轿车运动方向滑行了s=6.75m停下。已知车轮与路面间的动摩擦因数μ=0.6,求碰撞前轿车的速度大小。(重力加速度取g=10m/s2)答案27m/sB组提升题组1.(2018北京理综,20,6分)根据高中所学知识可知,做自由落体运动的小球,将落在正下方位置。但实际上,赤道上方200m处无初速下落的小球将落在正下方位置偏东约6cm处。这一现象可解释为,除重力外,由于地球自转,下落过程小球还受到一个水平向东的“力”,该“力”与竖直方向的速度大小成正比。现将小球从赤道地面竖直上抛,考虑对称性,上升过程该“力”水平向西,则小球()A.到最高点时,水平方向的加速度和速度均为零B.到最高点时,水平方向的加速度和速度均不为零C.落地点在抛出点东侧D.落地点在抛出点西侧答案D2.(2018课标Ⅲ,19,6分)(多选)地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送到地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示,其中图线①②分别描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的高度相同,提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第①次和第②次提升过程,()A.矿车上升所用的时间之比为4∶5 B.电机的最大牵引力之比为2∶1C.电机输出的最大功率之比为2∶1 D.电机所做的功之比为4∶5答案AC3.(2018江苏单科,7,4分)(多选)如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端连接一小物块,O点为弹簧在原长时物块的位置。物块由A点静止释放,沿粗糙程度相同的水平面向右运动,最远到达B点。在从A到B的过程中,物块()A.加速度先减小后增大B.经过O点时的速度最大C.所受弹簧弹力始终做正功D.所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功答案AD4.(2016课标Ⅰ,18,6分)(多选)一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则()A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D.质点单位时间内速率的变化量总是不变答案BC5.(2016天津理综,8,6分)(多选)我国高铁技术处于世界领先水平。和谐号动车组是由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等,动车的额定功率都相同,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列动车组由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,则该动车组()A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反B.做匀加速运动时,第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶2答案BDC组教师专用题组1.(2011北京理综,18,6分)“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动,所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,重力加速度为g。据图可知,此人在蹦极过程中最大加速度约为()A.g B.2g C.3g D.4g答案B2.(2009北京理综,18,6分)如图所示,将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上。滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ。若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g,则()A.将滑块由静止释放,如果μ>tanθ,滑块将下滑B.给滑块沿斜面向下的初速度,如果μ<tanθ,滑块将减速下滑C.用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动,如果μ=tanθ,拉力大小应是2mgsinθD.用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动,如果μ=tanθ,拉力大小应是mgsinθ答案C3.(2010福建理综,16,6分)质量为2kg的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。从t=0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用,F随时间t的变化规律如图所示。重力加速度g取10m/s2,则物体在t=0至t=12s这段时间的位移大小为()A.18m B.54m C.72m D.198m答案B4.(2010海南单科,3,3分)下列说法正确的是()A.若物体运动速率始终不变,则物体所受合力一定为零B.若物体的加速度均匀增加,则物体做匀加速直线运动C.若物体所受合力与其速度方向相反,则物体做匀减速直线运动D.若物体在任意的相等时间间隔内位移相等,则物体做匀速直线运动答案D5.(2010海南单科,6,3分)在水平的足够长的固定木板上,一小物块以某一初速度开始滑动,经一段时间t后停止。现将该木板改置成倾角为45°的斜面,让小物块以相同的初速度沿木板上滑。若小物块与木板之间的动摩擦因数为μ,则小物块上滑到最高位置所需时间与t之比为()A.21+μ B.μ1+2 C.μ2 D.1+2μ答案A6.(2010海南单科,8,4分)(多选)如图,木箱内有一竖直放置的弹簧,弹簧上方有一物块:木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上。若在某一段时间内,物块对箱顶刚好无压力,则在此段时间内,木箱的运动状态可能为()A.加速下降 B.加速上升C.减速上升 D.减速下降答案BD7.(2010福建理综,22,20分)如图所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静置于水平面。t=0时,电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B,使它做初速度为零、加速度aB=1.0m/s2的匀加速直线运动。已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数μ1=0.05,B与水平面之间的动摩擦因数μ2=0.1,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等,重力加速度g取10m/s2。求(1)物体A刚运动时的加速度aA;(2)t=1.0s时,电动机的输出功率P;(3)若t=1.0s时,将电动机的输出功率立即调整为P'=5W,并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变,t=3.8s时物体A的速度为1.2m/s。则在t=1.0s到t=3.8s这段时间内木板B的位移为多少?答案(1)0.5m/s2(2)7W(3)3.03m【三年模拟】时间:45分钟分值:100分一、选择题(每小题6分,共42分)1.(2017朝阳期中,1)力的单位“N”是导出单位,用基本单位来表示,下列选项正确的是()A.m/s2 B.kg·m/s2C.kg·m D.kg·m/s答案B2.(2018朝阳期中)电梯内有一个质量为m的物体,用细线悬挂在电梯的天花板上。已知当地的重力加速度为g,当电梯以13g的加速度竖直向下做匀加速直线运动时,细线对物体拉力的大小为()A.13mg B.23mg C.34mg D.mg答案B3.(2019届通州期中)如图所示,在弹簧测力计下挂一重物,重力为G,用手提着弹簧测力计沿竖直方向由静止开始向上运动再到静止。在此过程中,下列说法正确的是()B.弹簧测力计的示数一直等于GC.先出现失重现象,后出现超重现象D.先出现超重现象,后出现失重现象答案D4.(2017海淀二模,19)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深入有趣。有一块橡皮静止于平整的水平桌面上,现用手指沿水平方向推橡皮,橡皮将由静止开始运动,并且在离开手指后还会在桌面上滑行一段距离才停止运动。关于橡皮从静止到离开手指的运动过程,下列说法中正确的是()A.橡皮离开手指瞬间加速度为零B.橡皮离开手指前一直做加速运动C.水平推力越大,橡皮受到的摩擦力越大D.橡皮一定在与手指分离之前出现最大速度答案D5.(2018朝阳期中)如图所示,水平传送带在电动机带动下始终保持以速度v匀速运动,某时刻质量为m的物块无初速地放在传送带的左端,经过一段时间物块能与传送带保持相对静止。已知物块与传送带间的动摩擦因数为μ。若当地的重力加速度为g,对于物块放上传送带到物块与传送带相对静止的过程,下列说法中正确的是()A.物块所受摩擦力的方向水平向左B.物块运动的时间为v2C.物块相对地面的位移大小为v2μgD.物块相对传送带的位移大小为v22答案D6.(2018顺义二模)我国道路安全部门规定:高速公路上汽车行驶的最高时速为120km。交通部门提供了下列资料。资料一:驾驶员的反应时间为0.3~0.6s。资料二:各种路面与轮胎之间的动摩擦因数(如表)。根据以上资料,通过计算判断汽车行驶在高速公路上的安全距离最接近(g=10m/s2)()路面动摩擦因数干沥青0.7干碎石路面0.6~0.7湿沥青0.32~0.4A.100m B.200m C.300m D.400m答案B7.(2017昌平期末)(多选)如图所示,跳伞运动员在减速下降的过程中,下列说法正确的是()A.运动员处于失重状态B.运动员处于超重状态C.伞绳对运动员的作用力大于运动员的重力D.伞绳对运动员的作用力大于运动员对伞绳的作用力答案BC二、非选择题(共58分)8.(2019届海淀期中,13)(14分)如图所示,一个质量m=5kg的物体放在水平地面上。对物体施加一个F=25N的拉力,使物体做初速度为零的匀加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角θ=37°,物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.50,sin37°=0.60,cos37°=0.80,取重力加速度g=10m/s2。(1)求物体运动的加速度大小;(2)求物体在2.0s末的瞬时速率;(3)若在2.0s末时撤去拉力F,求此后物体沿水平地面可滑行的最大距离。答案(1)0.50m/s2(2)1.00m/s(3)0.10m9.(2018海淀一模)(14分)某游乐园的大型“跳楼机”游戏以惊险刺激深受年轻人的欢迎。某次游戏中,质量m=50kg的小明同学坐在载人平台上,并系好安全带、锁好安全杆。游戏的过程可简化为巨型升降机将平台拉升100m高度,然后由静止开始下落,在忽略空气和台架对平台阻力的情况下,该运动可近似看做自由落体运动。下落h1=80m时,制动系统启动,使平台均匀减速,再下落h2=20m时刚好停止运动。取g=10m/s2,求:(1)下落的过程中小明运动速度的最大值vm;(2)当平台落到离地面15m高的位置时,小明对平台的作用力F的大小;(3)在全部下落过程中,平台对小明做的功W。答案(1)40m/s(2)2500N(3)-5×104J10.(2018东城期末)(14分)如图所示,光滑固定斜面AB长L=2m,倾角θ=37°,BC段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m=1kg的小物块从斜面顶端A由静止开始滑下。小物块与地面间的动摩擦因数为μ=0.4。不计空气阻力,小物块可视为质点,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:(1)小物块在斜面上运动时的加速度大小a;(2)小物块在水平地面上滑行的最远距离x。答案(1)6m/s2(2)3m11.(2018东城一模,24)(16分)如图所示为雨滴从高空下落过程中空气阻力f随雨滴速度v变化的大致情况,其中图线①、②分别对应半径不同的雨滴。(1)请利用图线分析并说明雨滴下落过程中加速度和速度随时间变化的大致情况。(2)已知图中直线的斜率fv=kr2,其中k=253πkg/(m2·s),r为雨滴的半径。(雨滴的密度取ρ=1.0×103kg/m3,g=10m/s2)a.请比较①、②图线所示的两个雨滴下落的最终速度;b.请计算半径r=5mm的雨滴下落的最终速度。(3)已知一滴雨珠的重力可达蚊子体重的50倍之多,但是下雨时蚊子却可以在“雨中漫步”。为研究蚊子不会被雨滴砸死的诀窍,科学家用高速相机以每秒4000帧的速度拍摄,记录雨滴击中蚊子时二者相互作用的每一个动作,归纳并计算出蚊子与雨滴遭遇瞬间的作用力及其随雨滴向下移动的距离。针对雨滴下落时正中蚊子的情况,研究发现蚊子被雨滴击中时并不抵挡雨滴,而是与雨滴融为一体,顺应雨滴的趋势落下,随后迅速侧向微调与雨滴分离。现对比两种情况:①蚊子在空中被雨滴砸中;②蚊子栖息于地面时被雨滴砸中,请建立理想模型,通过计算比较两种情况下雨滴击中时的冲击对蚊子的伤害。(解题过程中需要用到的物理量,要在解题时作必要的说明)答案(1)雨滴下落过程中受到重力mg和空气阻力f的作用,加速度方向向下,由牛顿第二定律知加速度大小a=mgfm,题中给出的f-v图像表明,当下落速度v增大时,阻力f随之增大,由上式可知加速度a随之减小;由于加速度与速度方向相同,所以速度是增大的,只是增加得越来越慢,当重力mg和空气阻力f相等时,雨滴以最大速度做匀速运动。(2)当mg=f