解析匯編物理-04牛頓運動定律（教師版）

專題04牛頓運動定律1.（2020·江蘇卷）中歐班列在歐亞大陸開辟了“生命之路”，為國際抗疫貢獻了中國力量。某運送防疫物資的班列由40節(jié)質(zhì)量相等的車廂組成，在車頭牽引下，列車沿平直軌道勻加速行駛時，第2節(jié)對第3節(jié)車廂的牽引力為F。若每節(jié)車廂所受摩擦力、空氣阻力均相等，則倒數(shù)第3節(jié)對倒數(shù)第2節(jié)車廂的牽引力為（）A.F B. C. D.【答案】C【解析】根據(jù)題意可知第2節(jié)車廂對第3節(jié)車廂的牽引力為F，因為每節(jié)車廂質(zhì)量相等，阻力相同，故第2節(jié)對第3節(jié)車廂根據(jù)牛頓第二定律有，設(shè)倒數(shù)第3節(jié)車廂對倒數(shù)第2節(jié)車廂的牽引力為F1，則根據(jù)牛頓第二定律有，聯(lián)立解得。故選C。2.（2020·山東卷）一質(zhì)量為m的乘客乘坐豎直電梯下樓，其位移s與時間t的關(guān)系圖像如圖所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小為g。以下判斷正確的是（）A.0~t1時間內(nèi)，v增大，F(xiàn)N>mg B.t1~t2時間內(nèi)，v減小，F(xiàn)N<mgC.t2~t3時間內(nèi)，v增大，F(xiàn)N<mg D.t2~t3時間內(nèi)，v減小，F(xiàn)N>mg【答案】D【解析】A．由于s-t圖像的斜率表示速度，可知在0~t1時間內(nèi)速度增加，即乘客的加速度向下，處于失重狀態(tài)，則FN<mg，選項A錯誤；B．在t1~t2時間內(nèi)速度不變，即乘客的勻速下降，則FN=mg，選項B錯誤；CD．在t2~t3時間內(nèi)速度減小，即乘客的減速下降，超重，則FN>mg，選項C錯誤，D正確；故選D。3．（2020·北京高三三模）如圖所示，某雜技演員在做手指玩耍盤子的高難度表演．若盤的質(zhì)量為m，手指與盤之間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，盤底處于水平狀態(tài)且不考慮盤的自轉(zhuǎn)．則下列說法正確的是（）A．若手指支撐著盤，使盤保持靜止狀態(tài)，則手指對盤的作用力大于mgB．若手指支撐著盤并一起水平向右勻速運動，則盤受到水平向右的靜摩擦力C．若手指支撐著盤并一起水平向右勻加速運動，則手對盤的作用力大小為D．若盤隨手指一起水平勻加速運動，則手對盤的作用力大小不可超過【答案】D【解析】A．若手指支撐著盤，使盤保持靜止狀態(tài)，則盤子受力平衡，手指對盤子的作用力與盤子的重力等大反向，則手指對盤的作用力等于mg，選項A錯誤；B．若手指支撐著盤并一起水平向右勻速運動，則水平方向盤子不受力，即盤不受靜摩擦力，選項B錯誤；C．若手指支撐著盤并一起水平向右勻加速運動，則手對盤的作用力大小為ma，不一定等于mg，選項C錯誤；D．若盤隨手指一起水平勻加速運動，則手對盤子水平方向的最大靜摩擦力為mg，豎直方向?qū)ΡP子的支持力為mg，則手對盤的作用力大小的最大值即手對盤的作用力大小不可超過mg，選項D正確。故選D。4．（2020·浙江省高三月考）如圖所示，涉及物理學(xué)史上的四個重大發(fā)現(xiàn)，其中說法正確的是（）A．庫侖利用圖甲實驗精確測出了元電荷e的值B．法拉第利用圖乙實驗，發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在磁場C．伽利略根據(jù)圖丙理想斜面實驗，提出了力不是維持物體運動的原因D．牛頓利用圖丁實驗，總結(jié)出：自由落體運動是勻變速直線運動【答案】C【解析】A．庫侖利用圖甲實驗精確測出了靜電常數(shù)，發(fā)現(xiàn)了庫侖定律，沒有測出元電荷e的值，選項A錯誤；B．奧斯特利用圖乙實驗，發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在磁場，選項B錯誤；C．伽利略根據(jù)圖丙理想斜面實驗，提出了力不是維持物體運動的原因，選項C正確；D．伽利略利用圖丁實驗，總結(jié)出自由落體運動是勻變速直線運動，選項D錯誤。故選C。5．（2020·四川省綿陽實驗高級中學(xué)高三模擬）如圖所示，質(zhì)量為3kg的物體A靜止在豎直的輕彈簧上面，質(zhì)量為2kg的物體B用細線懸掛，A、B間相互接觸但無壓力。取。某時刻將細線剪斷，則細線剪斷瞬間（）A．B對A的壓力大小為12N B．彈簧彈力大小為20NC．B的加速度大小為 D．A的加速度為零【答案】A【解析】AC．剪斷細線前，A、B間無壓力，則彈簧的彈力，剪斷細線的瞬間，對整體分析，整體加速度，隔離對B分析，解得，根據(jù)牛頓第三定律可知B對A的壓力為，C錯誤A正確；B．細線剪斷瞬間彈簧還沒有來得及恢復(fù)形變，彈力大小不變，即為，B錯誤；D．細線剪斷瞬間，整體的加速度相同，均為，D錯誤。故選A。6．（2020·內(nèi)蒙古自治區(qū)集寧一中高二月考）一質(zhì)量為m=2.0kg的木箱靜止在粗糙的水平地面上,木箱與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,現(xiàn)對木箱施加一沿水平方向的大小隨時間變化的拉力F,使木箱由靜止開始運動,測得0～2s內(nèi)其加速度a隨時間t變化的關(guān)系圖象如圖所示。已知重力加速度g=10m/s2,下列關(guān)于木箱所受拉力F的大小和運動速度v隨時間t變化的圖象正確的是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】由a-t圖像可知，a=4-2t(m/s2)，由牛頓第二定律可知：F=ma+μmg=2(4-2t)+0.2×20=-4t+12(N)，可知圖像A正確，B錯誤；由v=at可知，a-t圖像的“面積”等于速度的變化，則v=17．（2020·湖北省華中師大一附中高三模擬）我國新一代載人飛船返回實驗艙已于2020年5月8日順利返回地面，返回艙質(zhì)量約為5.4×103kg。某一次進行返回地面的測試時，返回艙在某處彈射出三朵主傘構(gòu)成傘群，通過傘群減速，安全返回地面，可將這一運動視為豎直方向的勻減速直線運動，加速度大小為1.0m/s2，三根主傘的傘繩a、b、c均與豎直方向成角，已知sin=0.44，cos=0.90，g取10m/s2，則返回艙在下落過程中主傘傘繩a上的拉力大小約為（）A．2.80×103N B．1.72×104NC．2.20×104N D．6.84×104N【答案】C【解析】返回艙向下做勻減速運動，加速度向上，根據(jù)牛頓第二定律可得，解得T=2.20×104N，故選C。8．（2020·江蘇省高三模擬）如圖所示，質(zhì)量M=1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ1=0.1，在木板的左端放置一個質(zhì)量m=1kg、大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ2=0.4，設(shè)木板足夠長，若對鐵塊施加一個大小從零開始連續(xù)增加的水平向右的力F，已知最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，取g=10m/s2，則下面四個圖中能正確反映鐵塊受到木板的摩擦力大小f隨力F大小變化的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】鐵塊與木板之間摩擦力的最大值為，木板與地面間的摩擦力的最大值為，當時，木板和鐵塊相對地面靜止，當，并且木板和鐵塊一起相對地面加速運動時，設(shè)此時系統(tǒng)的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律，對整體有，對鐵塊有，可得，從此關(guān)系式可以看出，當時，M、m相對靜止，則對整體有，對鐵塊，即，當拉力大于6N時，滑塊受到的摩擦力為滑動摩擦力大小為4N，故得出的圖象應(yīng)為C。故ABD錯誤，C正確。故選C。9．（2020·威遠中學(xué)校高三模擬）一個光滑斜面固定在水平地面上，彈簧的一端與斜面上的擋板鏈接，用手托住小球與彈簧的另一端緊貼，彈簧處于原長。現(xiàn)在把球向上擠壓x，然后釋放，以下描述小球在斜面上整個運動情況正確的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】把球向上擠壓x后釋放，開始一段時間，小球受重力和沿斜面逐漸減小的彈簧彈力作用，因此小球的加速度逐漸減小，對應(yīng)速度時間圖像中圖線的斜率逐漸減小，速度逐漸增大；小球離開彈簧后僅受重力作用，加速度不變，速度時間圖像中圖線斜率不變，繼續(xù)沿斜面向下加速運動。選項C正確，ABD錯誤。故選C。10．（2020·四川省瀘縣第四中學(xué)高二月考）如圖所示，某時刻將質(zhì)量為10kg的貨物輕放在勻速運動的水平傳送帶最左端，當貨物與傳送帶速度恰好相等時，傳送帶突然停止運動，貨物最后停在傳送帶上。貨物與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5，貨物在傳送帶上留下的劃痕長為0.1m，重力加速度取10m/s2。則貨物（）A．總位移為0.2mB．運動的總時間為0.2sC．與傳送帶由摩擦而產(chǎn)生的熱量為5JD．獲得的最大動能為5J【答案】ACD【解析】令傳送帶的速度為v，根據(jù)題意可知，貨物在傳送帶上先加速后做減速運動，加速運動階段，其加速度大小為，當貨物加速到和傳送帶速度相等時，所用時間為，貨物發(fā)生的位移為，傳送帶發(fā)生的位移為，減速運動過程中貨物的加速度大小為a′=a=5m/s2，當貨物速度減為零，所用的時間為，貨物發(fā)生的位移為，根據(jù)題意可知，貨物在傳送帶上留下的劃痕長為，所以傳送帶的速度為v=1m/s，貨物發(fā)生的總位移為x=x1+x3=0.2m，運動的總時間為t=t1+t2=0.4s，與傳送帶由摩擦而產(chǎn)生的熱量Q=μmg（x2-x1+x3）=10J，貨物獲得的最大動能為Ek＝mv2＝5J，故B錯誤，ACD正確。故選ACD。11．（2020·甘肅省蘭州一中高三二模）用細繩拴一個質(zhì)量為m的小球，小球?qū)⒁还潭ㄔ趬ι系乃捷p質(zhì)彈簧壓縮了x(小球與彈簧不拴連)，如圖所示．將細繩剪斷后()．A．小球立即獲得的加速度B．小球落地的速度大于C．小球落地的時間等于D．小球在細繩剪斷瞬間起開始做平拋運動【答案】BC【解析】A．初態(tài)小球平衡，剪斷繩后，小球合外力與繩中拉力等大反向：，所以加速度：，A錯誤．B．設(shè)初態(tài)彈簧的彈性勢能為，根據(jù)機械能守恒得：，速度大于，B正確．C．小球被水平彈出后，只受重力做平拋運動，豎直方向：，運動時間，C正確．D．小球在細繩剪斷瞬間，仍受彈簧彈力，所以不是平拋運動，D錯誤．12．（2020·河北省高二月考）圖甲中，質(zhì)量為M的長木板靜置于光滑水平面上，其上放置一質(zhì)量為m的小滑塊。當木板受到隨時間t均勻變化的水平拉力F作用時，其加速度a與水平拉力F的關(guān)系如圖乙所示。取g=10m/s2，則（）A．滑塊的質(zhì)量m=2kgB．0?6s內(nèi)，滑塊做勻加速直線運動C．當F=8N時，滑塊的加速度大小為1m/s2D．滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為0.1【答案】CD【解析】A．當F等于6N時，加速度為a=1m/s2，對整體分析，由牛頓第二定律有F=（M