高考物理高考試題模擬新題分類匯編專題3牛頓運(yùn)動(dòng)定律

1、c單元牛頓運(yùn)動(dòng)定律c1 牛頓第一定律、牛頓第三定律14c12012·課標(biāo)全國(guó)卷 伽利略根據(jù)小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和理想實(shí)驗(yàn)，提出了慣性的概念，從而奠定了牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)早期物理學(xué)家關(guān)于慣性有下列說法，其中正確的是()a物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性b沒有力的作用，物體只能處于靜止?fàn)顟B(tài)c行星在圓周軌道上保持勻速率運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是慣性d運(yùn)動(dòng)物體如果沒有受到力的作用，將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)14ad解析 慣性是物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化而保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，a正確；沒有力的作用，物體將處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，b錯(cuò)誤；行星在圓形軌道上保持勻速率運(yùn)動(dòng)的原因是行星受到地球的萬(wàn)有引力

2、作用，不是由于慣性，c錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)物體如果沒有受到力的作用，將一直勻速直線運(yùn)動(dòng)下去，d正確c2 牛頓第二定律 單位制21c2、d1、e22012·福建卷 如圖，用跨過光滑定滑輪的纜繩將海面上一艘失去動(dòng)力的小船沿直線拖向岸邊已知拖動(dòng)纜繩的電動(dòng)機(jī)功率恒為p，小船的質(zhì)量為m，小船受到的阻力大小恒為f，經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)的速度大小為v0，小船從a點(diǎn)沿直線加速運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)經(jīng)歷時(shí)間為t1，a、b兩點(diǎn)間距離為d，纜繩質(zhì)量忽略不計(jì)求：(1)小船從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的全過程克服阻力做的功wf；(2)小船經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)的速度大小v1；(3)小船經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)的加速度大小a.21解析 (1)小船從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)克服阻力做功wff

3、d(2)小船從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)牽引繩對(duì)小船做功wpt1由動(dòng)能定理有wwfmvmv由式解得v1(3)設(shè)小船經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)繩的拉力大小為f，繩與水平方向夾角為，電動(dòng)機(jī)牽引繩的速度大小為u，則pfuuv1cos由牛頓第二定律有fcosfma由式解得a17c22012·安徽卷 如圖4所示，放在固定斜面上的物塊以加速度a沿斜面勻加速下滑，若在物塊上再施加一個(gè)豎直向下的恒力f，圖4則()a物塊可能勻速下滑b物塊仍以加速度a勻加速下滑c物塊將以大于a的加速度勻加速下滑d物塊將以小于a的加速度勻加速下滑17c 解析 不施加f時(shí)，由牛頓第二定律有：mgsinmgcosma，解得agsingcos；施

4、加f后，相當(dāng)于物體的重力增加了f，而質(zhì)量無(wú)變化，又由牛頓第二定律有：(fmg)sin(fmg)cosma，解得a(gsingcos)，所以加速度變大，c正確 c3 超重和失重 c4 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓定律23c42012·全國(guó)卷 圖6為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 hz的交流電源，打點(diǎn)的時(shí)間間隔用t表示在小車質(zhì)量未知的情況下，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種方法用來探究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”圖6(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：平衡小車所受的阻力：小吊盤中不放物塊，調(diào)整木板右端的高度，用手輕撥小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列_的點(diǎn)按住小車，在小盤中

5、放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊，在小車中放入砝碼打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，釋放小車，獲得帶有點(diǎn)列的紙帶，在紙帶上標(biāo)出小車中砝碼的質(zhì)量m.按住小車，改變小車中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟.在每條紙帶上清晰的部分，每5個(gè)間隔標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距s1，s2，.求出與不同m相對(duì)應(yīng)加速度a.以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出m關(guān)系圖線若加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量成反比，則與m應(yīng)成_關(guān)系(填“線性”或“非線性”)(2)完成下列填空：()本實(shí)驗(yàn)中，為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時(shí)，小車所受的拉力近似不變，小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)滿足的條件是_()設(shè)紙帶上三個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距為s1、s2和s3.a可用s

6、1、s3和t表示為a_.圖7為用米尺測(cè)量某一紙帶上的s1、s3的情況，由圖可讀出s1_mm，s3_mm，由此求得加速度的大小 a_m/s2.圖7圖8()圖8為所得實(shí)驗(yàn)圖線的示意圖設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，若牛頓定律成立，則小車受到的拉力為_，小車的質(zhì)量為_23答案 (1)等間距線性(2)()遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量(“遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”)()24.2(23.924.5)47.3(47.047.6)1.16(1.131.19)()解析 (1)若小車勻速運(yùn)動(dòng)，則在相等的時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移相等，所以打下的點(diǎn)是均勻的小車和砝碼受到的拉力等于小盤和物塊的重力，根據(jù)牛頓第二定律，小車和砝碼的

7、加速度a，·m，可見m圖象是一條過原點(diǎn)的直線(2)()設(shè)繩子拉力為t，據(jù)牛頓第二定律，對(duì)于小盤和重物：m0gtm0a，對(duì)于小車和砝碼：t(mm)a，聯(lián)立解得t，只有當(dāng)mmm0時(shí)，tm0g，繩子的拉力才是常數(shù)()根據(jù)逐差法，s2s1sa(5t)2，s3s2sa(5t)2，所以s3s12s2a(5t)2，得a.()從關(guān)系式·m可以看出，m圖象的斜率k，所以繩子拉力m0g，圖象縱軸截距的意義是b，則m.21.c42012·安徽卷 圖10為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖砂和砂桶的質(zhì)量為 m，小車和砝碼的總質(zhì)量為m.實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車?yán)Φ拇笮?/p>

8、(1)實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行接下來還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是()圖10a將長(zhǎng)木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動(dòng)，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)b將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)c將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋啡ゼ垘б约吧昂蜕巴?，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)(2)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和m的選取，以下最合理的一組是()am200 g

9、，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gbm200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gcm400 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gdm400 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g(3)圖11是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，a、b、c、d、e、f、g為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：sab4.22 cm、sbc4.65 cm、scd5.08 cm、sde5.49 cm、sef5.91 cm、sfg6.34 cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工

10、作頻率為50 hz，則小車的加速度a_m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)圖1121.答案 (1)b(2)c(3)0.42 解析 (1)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)先平衡摩擦力，將長(zhǎng)木板一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，輕推小車后，小車能勻速運(yùn)動(dòng)即說明摩擦力已平衡，同時(shí)判斷小車的運(yùn)動(dòng)是否是勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)紙帶上的打點(diǎn)情況，而不能靠用眼觀察小車運(yùn)動(dòng)(2)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)保證砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量m，所以c項(xiàng)最符合題意(3)采用逐差法求解，可得a0.42 m/s2. c5 牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合8c52012·天津卷 如圖甲所示，靜止在水平地面的物塊a，受到水平向右的拉力f作用，f與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，設(shè)物塊與

11、地面的靜摩擦力最大值fm與滑動(dòng)摩擦力大小相等，則()甲乙a0t1時(shí)間內(nèi)f的功率逐漸增大bt2時(shí)刻物塊a的加速度最大ct2時(shí)刻后物塊a做反向運(yùn)動(dòng)dt3時(shí)刻物塊a的動(dòng)能最大8bd解析 0t1時(shí)間內(nèi)拉力f小于最大靜摩擦力fm，物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，f的功率為零，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；t1t2時(shí)間拉力f逐漸增大，物塊的加速度a也逐漸增大，t2時(shí)刻物塊的加速度最大，選項(xiàng)b正確；t2t3時(shí)間內(nèi)，雖然拉力f逐漸減小，但仍然大于fm，所以物塊繼續(xù)沿f的方向做加速運(yùn)動(dòng)(加速度逐漸減小)，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；t3時(shí)刻之后拉力f小于滑動(dòng)摩擦力fm，物塊從t3時(shí)刻開始做減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)d正確4c52012·江蘇卷 將一只皮球豎直向

12、上拋出，皮球運(yùn)動(dòng)時(shí)受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比下列描繪皮球在上升過程中加速度大小a與時(shí)間t關(guān)系的圖象，可能正確的是()abcd圖24c解析 皮球在上升過程中做減速運(yùn)動(dòng)，速度越來越小，所受的阻力越來越小，因此受到的合外力越來越小，加速度越來越小，速度減小到0，而加速度大小減小到重力加速度g，c圖正確5c52012·江蘇卷 如圖所示，一夾子夾住木塊，在力f作用下向上提升夾子和木塊的質(zhì)量分別為m、m，夾子與木塊兩側(cè)間的最大靜摩擦力均為f.若木塊不滑動(dòng)，力f的最大值是()圖3a.b.c.(mm)gd.(mm)g5a解析 當(dāng)木塊所受的摩擦力最大時(shí)加速度最大，力f最大，對(duì)木塊分析可得2f

13、mgma，對(duì)夾子和木塊兩個(gè)物體的整體進(jìn)行分析可得f(mm)g(mm)a，聯(lián)立兩式可求得f，a項(xiàng)正確23c52012·浙江卷 為了研究魚所受水的阻力與其形狀的關(guān)系，小明同學(xué)用石蠟做成兩條質(zhì)量均為m、形狀不同的“a魚”和“b魚”，如圖所示在高出水面h處分別靜止釋放“a魚”和“b魚”，“a魚”豎直下潛ha后速度減為零，“b魚”豎直下潛hb后速度減為零“魚”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，除受重力外，還受浮力和水的阻力已知“魚”在水中所受浮力是其重力的倍，重力加速度為g，“魚”運(yùn)動(dòng)的位移值遠(yuǎn)大于“魚”的長(zhǎng)度假設(shè)“魚”運(yùn)動(dòng)時(shí)所受水的阻力恒定，空氣阻力不計(jì)求：(1)“a魚”入水瞬間的速度va1；(2)“a魚”在水

14、中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力fa.(3)“a魚”與“b魚”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力之比f(wàn)afb.23解析 (1)“a魚”在入水前做自由落體運(yùn)動(dòng)，有v02gh得：va1(2)“a魚”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)受重力、浮力和阻力的作用，做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為aa，有f合f浮famgf合maa0v2aaha由題意：f浮mg綜合上述各式，得famg(3)考慮到“b魚”的受力、運(yùn)動(dòng)情況與“a魚”相似，有fbmg解得25c52012·重慶卷 某校舉行托乒乓球跑步比賽，賽道為水平直道，比賽距離為s.比賽時(shí)某同學(xué)將球置于球拍中心，以大小為a的加速度從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到v0時(shí)，再以v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)跑至終點(diǎn)整個(gè)

15、過程中球一直保持在球拍中心不動(dòng)比賽中，該同學(xué)在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段保持球拍的傾角為0，如圖所示，設(shè)球在運(yùn)動(dòng)中受到的空氣阻力大小與其速度大小成正比，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，不計(jì)球與球拍之間的摩擦，球的質(zhì)量為m，重力加速度為g.(1)求空氣阻力大小與球速大小的比例系數(shù)k；(2)求在加速跑階段球拍傾角隨速度v變化的關(guān)系式；(3)整個(gè)勻速跑階段，若該同學(xué)速度仍為v0，而球拍的傾角比0大了并保持不變，不計(jì)球在球拍上的移動(dòng)引起的空氣阻力變化，為保證到達(dá)終點(diǎn)前球不從球拍上距離中心為r的下邊沿掉落，求應(yīng)滿足的條件25解析 (1)在勻速運(yùn)動(dòng)階段，有mgtan0kv0得k(2)加速階段，設(shè)球拍對(duì)球的支持力為n，有nsin

16、kvmancosmg得tantan0(3)以速度v0勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)空氣阻力與重力的合力為f，有f球拍傾角為0時(shí)，空氣阻力與重力的合力不變，設(shè)球沿球拍面下滑的加速度大小為a，有fsinma設(shè)勻速跑階段所用時(shí)間為t，有t球不從球拍上掉落的條件at2r得sin23c52012·北京卷 摩天大樓中一部直通高層的客運(yùn)電梯，行程超過百米電梯的簡(jiǎn)化模型如圖1所示考慮安全、舒適、省時(shí)等因素，電梯的加速度a是隨時(shí)間t變化的已知電梯在t0時(shí)由靜止開始上升，at圖象如圖2所示電梯總質(zhì)量m2.0×103 kg.忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s2.(1)求電梯在上升過程中受到的最大拉力f1和

17、最小拉力f2；(2)類比是一種常用的研究方法對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)，教科書中講解了由vt圖象求位移的方法請(qǐng)你借鑒此方法，對(duì)比加速度和速度的定義，根據(jù)圖2所示的at圖象，求電梯在第1 s內(nèi)的速度改變量v1和第2 s末的速度v2；(3)求電梯以最大速率上升時(shí)，拉力做功的功率p；再求在011 s時(shí)間內(nèi)，拉力和重力對(duì)電梯所做的總功w.圖1圖223解析 (1)由牛頓第二定律，有fmgma由at圖象可知，f1和f2對(duì)應(yīng)的加速度分別是a11.0 m/s2，a21.0 m/s2f1m(ga1)2.0×103×(101.0) n2.2×104 nf2m(ga2)2.0×103

18、15;(101.0) n1.8×104 n(2)類比可得，所求速度變化量等于第1 s內(nèi)at圖線下的面積v10.50 m/s同理可得v2v2v01.5 m/sv00，第2 s末的速率v21.5 m/s(3)由at圖象可知，11 s30 s內(nèi)速率最大，其值等于011 s內(nèi)at圖線下的面積，有vm10 m/s此時(shí)電梯做勻速運(yùn)動(dòng)，拉力f等于重力mg，所求功率pfvmmgvm2.0×103×10×10 w2.0×105 w由動(dòng)能定理，總功wek2ek1mv0×2.0×103×102 j1.0×105 j12012&

19、#183;河南聯(lián)考在平直鐵路上運(yùn)動(dòng)的火車上有裝有某種液體的兩端開口的u形玻璃管，粗細(xì)均勻，如圖所示，若某時(shí)刻左側(cè)豎直管中液柱高度為h1，右側(cè)豎直管中液柱高度為h2，中間水平管中液柱長(zhǎng)度為l，則關(guān)于火車運(yùn)動(dòng)情況的說法正確的是()a向右加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為gb向右減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為gc向左加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為gd向左加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為g1a解析 因左管液體高，所以火車向右加速運(yùn)動(dòng)或向左減速運(yùn)動(dòng)，以水平液柱為研究對(duì)象，設(shè)管的截面積為s，它在水平方向上受到左、右管液體的壓力，由牛頓第二定律可得：gsh1gsh2sla，解得ag.22012·丹東模擬如圖所示，將質(zhì)量為m0.1 kg

20、的物體用兩個(gè)完全一樣的豎直彈簧固定在升降機(jī)內(nèi)，當(dāng)升降機(jī)以4 m/s2的加速度加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，上面彈簧對(duì)物體的拉力為0.4 n；當(dāng)升降機(jī)以8 m/s2的加速度加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，上面彈簧的拉力為()a0.6 n b0.8 nc1.0 n d1.2 n2a解析 當(dāng)升降機(jī)以4 m/s2的加速度加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，由上面彈簧對(duì)物體的拉力為0.4 n可知，下面彈簧對(duì)物體一定為支持力，設(shè)為f下，根據(jù)牛頓第二定律可得f上mgf下ma1，解得f下1 n，f下f上0.6 n當(dāng)升降機(jī)和物體都以8 m/s2的加速度加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，f上mgf下ma2，f下f上0.6 n，解得f上0.6 n，選項(xiàng)a正確32012·湖

21、北調(diào)研圖為某同學(xué)自制的加速度計(jì)構(gòu)造如下：一根輕質(zhì)細(xì)桿的下端固定一個(gè)小球，桿的上端與光滑水平軸相連接桿可在豎直平面內(nèi)左右擺動(dòng)硬質(zhì)面板緊靠桿擺動(dòng)的平面放置，并標(biāo)有刻度線其中，刻度線c位于經(jīng)過o的豎直線上 .刻度線b在bo連線上boc30°.刻度線d在do連線上cod45°.使用時(shí)，若約定加速度計(jì)的右側(cè)為汽車前進(jìn)的方向，速度v10 m/s，g取9.8 m/s2，汽車前進(jìn)時(shí)()a若細(xì)桿穩(wěn)定地指示在b處，則汽車加速度為4.9 m/s2b若細(xì)桿穩(wěn)定地指示在d處，則0.5 s內(nèi)汽車速度減小了4.9 m/sc若細(xì)桿穩(wěn)定地指示在b處，則0.5 s內(nèi)汽車速度增大了4.9 m/sd若細(xì)桿穩(wěn)定地指

22、示在c處，則5 s內(nèi)汽車前進(jìn)了100 m3b解析 若細(xì)桿穩(wěn)定地指示在b處，對(duì)小球分析受力，畫出受力分析圖，求出沿水平方向所受合力為f合mgtan30°，由牛頓第二定律f合ma1，則汽車加速度為a1gtan30°9.8 × m/s25.66 m/s2,0.5 s內(nèi)汽車速度增大了va1t5.66×0.5 m/s2.83 m/s，選項(xiàng)a、c錯(cuò)誤；若細(xì)桿穩(wěn)定地指示在d處，則汽車加速度為a2gtan45°9.8 m/s2，則0.5 s內(nèi)汽車速度減小了va2t4.9 m/s，選項(xiàng)b正確；若細(xì)桿穩(wěn)定地指示在c處，汽車勻速運(yùn)動(dòng)，則5 s內(nèi)汽車前進(jìn)了xvt10×5 m50 m