11-19年高考物理真题分专题汇编之专题008.牛顿运动定律及其应用

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1、第8节 牛顿运动定律及其应用1. 2014年物理上海卷21.牛顿第一定律表明,力是物体 发生变化的原因;该定律引出的一个重要概念是 。【答案】运动状态;惯性【解析】力的作用效果是改变物体的运动状态或使物体产生形变;牛顿第一定律通过实验总结出了力是改变物体运动状态的原因;从而引出一切物体都有保持原来运动状态的属性,即惯性。2. 2012年物理江苏卷4. 将一只皮球竖直向上抛出,皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比. 下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t 关系的图象,可能正确的是【答案】C【解析】加速度,随着的减小,减小,但最后不等于0。选项B、D错;加速度越小,速度减小得越慢,

2、所以选C.3. 2012年理综安徽卷17.如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一竖直向下的恒力,则FA. 物块可能匀速下滑B. 物块仍以加速度匀速下滑C. 物块将以大于的加速度匀加速下滑D. 物块将以小于的加速度匀加速下滑答: C解析:起初,加上一个力以后,, 所以a 增大。4. 2013年新课标II卷14一物块静止在粗糙的水平桌面上。从某时刻开始,物块受到一方向不变的水平拉力作用。假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以a表示物块的加速度大小,F表示水平拉力的大小。能正确描述F与a之间的关系的图像是aFOaFOaFOaFOABDC答:C解析:由于物

3、块与水平桌面间有摩擦,由牛顿第二定律得,当拉力F从0开始增加,时物块静止不动,加速度为0;在之后,加速度与F成线性关系,C项正确。5. 2013年新课标II卷15如图,在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用,F平行于斜面上。若要物块在斜面上保持静止,F的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F20)。由此可求出A物块的质量 B斜面的倾角C物块与斜面间的最大静摩擦力 D物块对斜面的正压力答:C 解析:物块在斜面上受到四个力的作用,如图所示,其中斜面静摩擦力可沿斜面向下或向上,由平衡条件得,其中为物块与斜面间最大静摩擦力,方程组中有m、g、和四个未知数,显然不能计算物块的质量m、

4、当地重力加速度g和斜面倾角,但可将当作整体则可求得最大静摩擦力,C项正确;由于m、g、均未知,物块对斜面的压力不可求,D错。6. 2013年安徽卷14.如图所示,细线的一端系一质量为m的小球,另一端固定在倾角为的光滑斜面体顶端,细线与斜面平行。在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中,小球始终静止在斜面上,小球受到细线的拉力T和斜面的支持力为Fn分别为(重力加速度为g)amA. T=m(gsin+ acos) Fn= m(gcos- asin) B. T=m(gsin+ acos) Fn= m(gsin- acos)C. T=m(acos- gsin) Fn= m(gcos+ asi

5、n)D. T=m(asin- gcos) Fn= m(gsin+ acos)答案:A解析:小球受重力mg,细线的拉力T和垂直斜面向上的支持力Fn,在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中,得Tcos- Fnsin=ma,Fncos+Tsin=mg,解之得T=m(gsin+ acos) Fn= m(gcos- asin),故A对,B、C、D错。7. 2011年理综北京卷FO2F0t0nt0tF018“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节处,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

6、度为g。据图可知,此人在蹦极过程中最大加速度约为Ag B2g C3g D4g答:B【解析】由题图可知:绳子拉力F的最大值为9F0/5,从图中可以看出,最后绳子拉力稳定不变,表明人已经静止不动,此时绳子的拉力等于重力,最终静止时绳子拉力为3F0/5mg,根据牛顿第二定律,最大加速度, 所以B正确,A、C、D错误。8.2018年全国卷I、OFxAOFxBOFxCOFxDFP15如图,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块P,系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上,使其向上做匀加速直线运动。以x表示P离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是 ( A

7、 )A解析:由牛顿运动定律,联立解得,对比题给的四个图像,可能正确的是图像A。9. 2012年物理上海卷F30(10分)如图,将质量m=0.1kg的圆环套在固定的水平直杆上。环的直径略大于杆的截面直径。环与杆间动摩擦因数=0.8。对环施加一位于竖直平面内斜向上,与杆夹角=53的拉力F,使圆环以a=4.4m/s2的加速度沿杆运动,求F的大小。解析:令Fsin53mg,F1.25N,FFNFfmgFFNFfmg答图a答图b当F1.25N时,杆对环的弹力向上,受力如答图a由牛顿定律FcosqmFNma,FNFsinqmg,得F1N,当F1.25N时,杆对环的弹力向下,受力如答图b由牛顿定律Fcosq

8、mFNma,FsinqmgFN,解得F9N,10. 2014年理综重庆卷5以不同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速率成正比。下列用虚线和实线描述两物体运动的v-t图象可能正确的是tvOAtvOBtvOCtvOD【答案】D【解析】竖直上抛运动不受空气阻力,做向上匀减速直线运动至最高点再向下自由落体运动,v-t图象是倾斜向下的直线,四个选项(虚线)均正确表示;有阻力Ff=kv的上抛运动,上升时:,随着v减小,加速度减小,对应的v-t图线的斜率减小,A错误;下落时:,随着v增大,加速度减小,故在最高点时v=0,a=g,对应的v-

9、t图线与t轴的交点,其斜率应该等于g,即过交点的切线应该与竖直上抛运动的直线(虚线)平行,选项D正确。11.2015年海南卷S1OabcS28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。现将细绳剪断,将物块a的加速度记为a1,S1和S2相对原长的伸长分别为l1和l2,重力加速度大小为g,在剪断的瞬间 ( AC )Aa1=3g Ba1=0 Cl1=2l2 Dl1=l2解析:设物体的质量为m,在剪断绳子的瞬间,绳子的拉力消失,弹簧的弹力还没有来得及改变,所以剪断绳子的瞬间a受到重力和弹簧S1的拉力T1,

10、剪断前对b、c和弹簧组成的整体分析可知T1=2mg,故a受到的合力F=mg+T1=3mg,故加速度,选项A正确B错误;设弹簧S2的拉力为T2,则T2=mg,根据胡克定律F=kx可得l1=2l2,C正确D错误。12. 2012年理综安徽卷22.(14分)Ot(s)v(m/s)40.5 质量为0.1 kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落,该下落过程对应的v-t图象如图所示。球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。该球受到的空气阻力大小恒为f,取=10 m/s2, 求:(1)弹性球受到的空气阻力f的大小;(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h。答:(1) 0.2N (2)0.375

11、m解析:由v-t图像可得小球下落时的加速度为:a=8m/s2由牛顿定律可得:,(2)小球落地后反弹的速度为:v=3m/s上升时:,得: a=12m/s2,小球上升做匀减速运动 解得弹性球第一次碰撞后反弹的高度 h=0.375m13. 2011年新课标版Fm2m121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atOa1a2atOa1a2atOa1a2atOa1a2 A B C D

12、答:A【解析】块和木板之间相对静止时,所受的摩擦力为静摩擦力。在达到最大静摩擦力前,木块和木板以相同加速度运动,根据牛顿第二定律。木块和木板相对运动时, 恒定不变,。所以正确答案是A。14.2016年新课标I卷18. 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:BC解析:质点一开始做匀速直线运动,处于平衡状态,施加恒力后,则该质点的合外力为该恒力若该恒力方向与质点原运动方向不共线,则质点

13、做曲线运动,质点速度方向时刻与恒力方向不同,故A错;若F的方向某一时刻与质点运动方向垂直,之后质点作曲线运动,力与运动方向夹角会发生变化,例如平抛运动,故B正确;由牛顿第二定律可知,质点加速度方向与其所受合外力方向相同;根据加速度的定义,相等时间内速度变化量相同,速率变化量不一定相同,故D错。15.2016年新课标卷19两实心小球甲和乙由同一种材质制成,甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关。若它们下落相同的距离,则A甲球用的时间比乙球长B甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D甲球克服阻力做的

14、功大于乙球克服阻力做的功【答案】BD【解析】两球的质量,对两球由牛顿第二定律可得a甲a乙,由知甲球的运动时间较短,选项A、C错误;由得v甲v乙,故选项B正确;因f甲f乙,由Wf=fh知,阻力对甲球做功较大,故选BD. 16. 2011年上海卷19受水平外力F作用的物体,在粗糙水平面上作直线运动,其v-t 图线如图所示,则vtOt1t2A在0t1秒内,外力F大小不断增大B在t1时刻,外力F为零C在t1t2秒内,外力F大小可能不断减小D在t1t2秒内,外力F大小可能先减小后增大答案:CD解析:本题考查vt 图象、牛顿第二定律。0t1时间内,物体先做匀加速直线运动,然后做加速度减小的加速运动,由:F

15、1fma1,a1先恒定后减小,可知外力先恒定后不断增大,A错;由图线斜率可知t1时刻的加速度几乎为零,故外力大小等于摩擦力大小,B错;t1t2时间内,物体做加速度增大的减速运动,若外力方向向右,由:fF2ma2,a2减小,可知外力逐渐增大;若外力方向向左,由:fF3ma2,a2减小,可知外力逐渐减小,故外力大小可能不断增大,也可能不断减小,C对D错。17.2014年物理上海卷31. (12分)如图,水平地面上的矩形箱子内有一倾角为的固定斜面,斜面上放一质量为m的光滑球。静止时,箱子顶部与球接触但无压力。箱子由静止开始向右做匀加速运动,然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止,经过的总路程为s

16、,运动过程中的最大速度为v。(1)求箱子加速阶段的加速度大小a。(2)若ag tan,求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力。【答案】(1);(2)0 m(acot - g) 【解析】(1)设加速过程中加速度为a,由匀变速运动公式 解得(2)设球不受车厢作用,应满足Nsin=ma , Ncos=mg ,NQmg解得a=gtan减速时加速度由斜面支持力N与左壁支持力P共同决定,当agtan时 P0球受力如图。由牛顿定律Nsin=ma , Ncos-Q=mg ,解得Q=m(acot -g ) 18. 2011年理综福建卷mm1m2ABT1T218如图,一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后,两端分别悬挂质

17、量为m1和m2的物体A和B。若滑轮有一定大小,质量为m且分布均匀,滑轮转动时与绳之间无相对滑动,不计滑轮与轴之间的摩擦。设细绳对A和B的拉力大小分别为T1和T2。已知下列四个关于T1的表达式中有一个是正确的,请你根据所学的物理知识,通过一定的分析,判断正确的表达式是 A. B. C. D. 答:C【解析】由于滑轮转动时与绳之间无相对滑动,所以滑轮转动时,可假设两物体的加速度大小均为a,对A,若T1m1g = m1a,则对B应有m2gT2 = m2a;上面两分别解出加速度的表达式为和,所以有,即有,根据题目所给选项可设,则根据A、B地位对等关系应有,将T1、T2的值代入可解得x = 2y。由此可

18、判断A错C正确。若将T1设为,则结合可看出A、B的地位关系不再具有对等性,等式不可能成立,BD错。19.【2019年4月浙江物理选考】如图所示,小明撑杆使船离岸,则下列说法正确的是A. 小明与船之间存在摩擦力B. 杆的弯曲是由于受到杆对小明的力C. 杆对岸的力大于岸对杆的力D. 小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力【答案】A【解析】【详解】A小明与船之间存在运动的趋势,则它们之间存在摩擦力,选项A正确;B杆的弯曲是由于杆受到小明对杆的力,选项B错误;C杆对岸的力与岸对杆的力是作用与反作用力,大小相等,选项C错误;D小明对杆的力和杆对小明的力是一对相互作用力,选项D错误。20.【2019年物

19、理全国卷2】物块在轻绳的拉动下沿倾角为30的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为,重力加速度取10m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1 500 N,则物块的质量最大为A. 150kgB. kgC. 200 kgD. kg【答案】A【解析】【详解】T=f+mgsin,f=N,N=mgcos,带入数据解得:m=150kg,故A选项符合题意21.2017年海南卷ab14(16分)一轻弹簧的一端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部,另一端和质量为m的小物块a相连,如图所示。质量为的小物块b紧靠a静止在斜面上,此时弹簧的压缩量为x0,从t=0时开始,对b施加沿斜面向上的外力,使b始终做匀加速直线运动。经过一段时间后,物块a、b分离;再经过同样长的时间,b距其出发点的距离恰好也为x0。弹簧的形变始终在弹性限度内,重力加速度大小为g。求(1)弹簧的劲度系数;(2)物块b加速度的大小;(3)在物块a、b分离前,外力大小随时间变化的关系式。解:(1)由平衡条件得,由胡克定律得弹簧的劲度系数(2)由匀变速运动的规律,可知两段相等时间内的位移分别是和,两物块a、b分离处就在从开始位置上升处,此时a、b之间没有相互作用力,对物体a分析,在弹簧的弹力和重力的分力作用产生加速度,所以,解得(3)从开始位置上升处,对a、b两物块整体分析有,解得

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