高三物理一輪復習5年真題分類6年真題匯編牛頓運動定律含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精專題3牛頓運動定律1.［2016·全國卷Ⅰ]一質(zhì)點做勻速直線運動，現(xiàn)對其施加一恒力，且原來作用在質(zhì)點上的力不發(fā)生改變，則(）A．質(zhì)點速度的方向總是與該恒力的方向相同B．質(zhì)點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C．質(zhì)點加速度的方向總是與該恒力的方向相同D．質(zhì)點單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變答案：BC解析:由牛頓第二定律，質(zhì)點的加速度總是與該恒力方向相同，且加速度恒定，單位時間內(nèi)速度的變化量不變，但速率的變化量可能不同，選項C正確，選項D錯誤;當恒力與速度方向不在同一直線上時，質(zhì)點做勻變速曲線運動，速度方向與恒力方向不相同，但速度方向不可能總與該恒力方向垂直，選項B正確；只有當恒力與速度同向，做勻加速直線運動時，速度方向才與該恒力方向相同，選項A錯誤．2.［2016·全國卷Ⅱ]兩實心小球甲和乙由同一種材料制成,甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量．兩球在空氣中由靜止下落，假設它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比，與球的速率無關．若它們下落相同的距離,則（）A．甲球用的時間比乙球長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．甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功答案：BD解析:設f＝kR，則由牛頓第二定律得F合＝mg－f＝ma，而m＝eq\f（4，3)πR3·ρ，故a＝g－eq\f(k,\f（4,3)πR2·ρ)，由m甲>m乙、ρ甲＝ρ乙可知a甲>a乙，故C錯誤；因甲、乙位移相同，由v2＝2ax可知，v甲〉v乙,B正確；由x＝eq\f（1,2）at2可知,t甲<t乙，A錯誤；由功的定義可知,W克服＝f·x，又f甲>f乙,則W甲克服〉W乙克服，D正確．3。[2016·全國卷Ⅱ］如圖1。，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點，另一端與小球相連．現(xiàn)將小球從M點由靜止釋放,它在下降的過程中經(jīng)過了N點．已知在M、N兩點處，彈簧對小球的彈力大小相等，且∠ONM<∠OMN<eq\f（π,2).在小球從M點運動到N點的過程中（）圖1-A．彈力對小球先做正功后做負功B．有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度C．彈簧長度最短時，彈力對小球做功的功率為零D．小球到達N點時的動能等于其在M、N兩點的重力勢能差答案：BCD解析：小球在M點時彈簧處于壓縮狀態(tài)，在N點時彈簧處于伸長狀態(tài),則在由M到N過程中有一點彈簧處于原長狀態(tài)，設該點為B點，另設小球在A點時對應的彈簧最短，如圖所示．從M點到A點，彈簧壓縮量變大,彈力做負功，從A點到B點彈簧從壓縮逐漸恢復至原長，彈力做正功，從B點到N點彈簧從原長逐漸伸長，彈力做負功，選項A錯誤．小球在A點時，水平方向上彈簧的彈力與桿的彈力相平衡,小球受到的合外力F合＝mg，故加速度a＝g；小球在B點時，彈簧處于原長，桿對小球沒有作用力，小球受到的合外力F合＝mg，故加速度a＝g，B正確．在A點時,彈簧的彈力F彈垂直于桿，小球的速度沿桿向下，則P彈＝F彈vcosα＝0，C正確．從M點到N點，小球與彈簧所組成的系統(tǒng)機械能守恒,則Ek增＝Ep減，即EkN－0＝Ep重M－Ep重N＋Ep彈M－Ep彈N,由于在M、N兩點彈簧彈力大小相同，由胡克定律可知,彈簧形變量相同，則彈性勢能Ep彈N＝Ep彈M,故EkN＝Ep重M－Ep重N，D正確．4。［2016·全國卷Ⅲ］如圖1.所示，在豎直平面內(nèi)有由eq\f（1，4）圓弧AB和eq\f（1，2)圓弧BC組成的光滑固定軌道,兩者在最低點B平滑連接．AB弧的半徑為R，BC弧的半徑為eq\f(R，2）。一小球在A點正上方與A相距eq\f(R，4)處由靜止開始自由下落，經(jīng)A點沿圓弧軌道運動．(1)求小球在B、A兩點的動能之比；（2）通過計算判斷小球能否沿軌道運動到C點．圖1。解析：（1）設小球的質(zhì)量為m，小球在A點的動能為EkA，由機械能守恒得EkA＝mgeq\f(R,4)①設小球在B點的動能為EkB,同理有EkB＝mgeq\f(5R，4）②由①②式得eq\f(EkB，EkA）＝5③(2）若小球能沿軌道運動到C點,小球在C點所受軌道的正壓力N應滿足N≥0④設小球在C點的速度大小為vC，由牛頓運動定律和向心加速度公式有N＋mg＝eq\f（mveq\o\al（2,C)，\f(R,2））⑤由④⑤式得，vC應滿足mg≤meq\f（2veq\o\al(2，C）,R)⑥由機械能守恒有mgeq\f(R，4)＝eq\f（1,2)mveq\o\al（2,C)⑦由⑥⑦式可知，小球恰好可以沿軌道運動到C點．5。[2016·天津卷]我國將于2022年舉辦冬奧會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一．如圖1-所示,質(zhì)量m＝60kg的運動員從長直助滑道AB的A處由靜止開始以加速度a＝3。6m/s2勻加速滑下，到達助滑道末端B時速度vB＝24m/s，A與B的豎直高度差H＝48m．為了改變運動員的運動方向，在助滑道與起跳臺之間用一段彎曲滑道銜接，其中最低點C處附近是一段以O為圓心的圓弧．助滑道末端B與滑道最低點C的高度差h＝5m，運動員在B、C間運動時阻力做功W＝－1530J，g取10m/s2.圖1.(1)求運動員在AB段下滑時受到阻力Ff的大?。?2）若運動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，則C點所在圓弧的半徑R至少應為多大?解析：（1）運動員在AB上做初速度為零的勻加速運動，設AB的長度為x，則有veq\o\al（2，B)＝2ax①由牛頓第二定律有mgeq\f(H，x)－Ff＝ma②聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得Ff＝144N③(2)設運動員到達C點時的速度為vC，在由B到達C的過程中,由動能定理有mgh＋W＝eq\f(1,2）mveq\o\al（2,C）－eq\f（1,2)mveq\o\al（2,B)④設運動員在C點所受的支持力為FN，由牛頓第二定律有FN－mg＝meq\f(veq\o\al（2，C）,R）⑤由運動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，聯(lián)立④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得R＝12.5m6.[2016·四川卷]避險車道是避免惡性交通事故的重要設施，由制動坡床和防撞設施等組成,如圖豎直平面內(nèi)，制動坡床視為與水平面夾角為θ的斜面．一輛長12m的載有貨物的貨車因剎車失靈從干道駛?cè)胫苿悠麓?，當車速?3m/s時，車尾位于制動坡床的底端，貨物開始在車廂內(nèi)向車頭滑動，當貨物在車廂內(nèi)滑動了4m時，車頭距制動坡床頂端38m,再過一段時間，貨車停止．已知貨車質(zhì)量是貨物質(zhì)量的4倍，貨物與車廂間的動摩擦因數(shù)為0.4;貨車在制動坡床上運動受到的坡床阻力大小為貨車和貨物總重的0.44倍．貨物與貨車分別視為小滑塊和平板,取cosθ＝1，sinθ＝0.1，g＝10m/s2.求：（1)貨物在車廂內(nèi)滑動時加速度的大小和方向；(2)制動坡床的長度．圖1。解析：(1）設貨物的質(zhì)量為m，貨物在車廂內(nèi)滑動過程中,貨物與車廂間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4,受摩擦力大小為f，加速度大小為a1，則f＋mgsinθ＝ma1f＝μmgcosθ聯(lián)立以上二式并代入數(shù)據(jù)得a1＝5m/s2a1的方向沿制動坡床向下．(2）設貨車的質(zhì)量為M，車尾位于制動坡床底端時的車速為v＝23m/s.貨物在車廂內(nèi)開始滑動到車頭距制動坡床頂端s0＝38m的過程中，用時為t，貨物相對制動坡床的運動距離為s2.貨車受到制動坡床的阻力大小為F，F(xiàn)是貨車和貨物總重的k倍，k＝0.44,貨車長度l0＝12m，制動坡床的長度為l，則Mgsinθ＋F－f＝Ma2F＝k(m＋M)gs1＝vt－eq\f(1,2)a1t2s2＝vt－eq\f(1,2）a2t2s＝s1－s2l＝l0＋s0＋s2聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得l＝98m。7。［2016·全國卷Ⅲ］某物理課外小組利用圖(a）中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關系．圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪;輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼．本實驗中可用的鉤碼共有N＝5個，每個質(zhì)量均為0。010kg.實驗步驟如下：(1)將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊，使小車(和鉤碼）可以在木板上勻速下滑．圖1。（2）將n(依次取n＝1，2，3,4，5)個鉤碼掛在輕繩右端，其余N－n個鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行．釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制s。t圖像，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應的加速度a。(3）對應于不同的n的a值見下表．n＝2時的s-t圖像如圖(b）所示；由圖(b）求出此時小車的加速度（保留2位有效數(shù)字),將結(jié)果填入下表．n12345a/（m·s－2)0。200。580。781。00（4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖(c)中補齊數(shù)據(jù)點，并作出a。n圖像．從圖像可以看出：當物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比．圖1。（5)利用a-n圖像求得小車（空載）的質(zhì)量為______kg（保留2位有效數(shù)字，重力加速度g取9。8m/s2)．(6)若以“保持木板水平”來代替步驟（1)，下列說法正確的是________(填入正確選項前的標號）．A．a(chǎn).n圖線不再是直線B．a(chǎn).n圖線仍是直線，但該直線不過原點C．a(chǎn)-n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大答案:（3)0.39（0.37～0。49均可）(4）a。n圖線如圖所示（5）0.45（0。43～0。47均可）(6)BC解析：(3)系統(tǒng)做勻加速直線運動，s＝eq\f（1,2)at2，由圖（b)可知，當t＝2s時，s＝0。78m,代入解得a＝0。39m/s2。(4)由題意知描點法作圖所得的必須是一條直線．(5)對于掛在下面的n個鉤碼，有nmg－F＝nma；對于小車（含剩下的鉤碼），有F＝[M＋（N－n)m]a；兩式相加得nmg＝(M＋Nm)a；解得a＝eq\f(nmg,M＋Nm）＝eq\f（0.098，M＋0。05)n，可見a-n圖像的斜率表示eq\f（0.098，M＋0。05），由a-n圖可知斜率k＝0。196，所以eq\f（0。098，M＋0。05）＝0.196，解得M＝0。45kg.（6）木板水平時要考慮摩擦力的影響,對于掛在下面的n個鉤碼，有nmg－F′＝nma；對于小車(含剩下的鉤碼），有F′－μ［M＋（N－n)m］g＝［M＋（N－n)m］a;兩式相加得nmg－μ[M＋(N－n）m]g＝（M＋Nm)a,去中括號得n(mg＋μmg）－μ(M＋Nm）g＝(M＋Nm）a,移項化簡得n(mg＋μmg)＝（M＋Nm)(a＋μg），解得a＝eq\f(mg＋μmg，M＋Nm）·n－μg＝eq\f(0。098＋0.098μ，M＋0.05）·n－9.8μ，可見a。n圖像仍是一條直線,但其斜率要變大,且不過坐標原點．8.[2016·全國卷Ⅰ］某同學用圖(a)所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz,打出紙帶的一部分如圖(b）所示．圖1.該同學在實驗中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實驗數(shù)據(jù)和其他題給條件進行推算．（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖（b）中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出B點時,重物下落的速度大小為________,打出C點時重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________．（2)已測得s1＝8。89cm，s2＝9。50cm，s3＝10。10cm；當?shù)刂亓铀俣却笮?.80m/s2,實驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為________Hz.答案：（1）eq\f（1，2）(s1＋s2)feq\f(1,2)(s2＋s3)feq\f（1，2)(s3－s1)f2(2）40解析:（1)B點對應的速度vB＝eq\f（s1＋s2，2T)＝eq\f（f(s1＋s2），2)，C點對應的速度vC＝eq\f（s2＋s3,2T)＝eq\f(f（s2＋s3），2)，加速度a＝eq\f(vC－vB，T）＝eq\f（f2（s3－s1）,2).（2)由牛頓第二定律得mg（1－1％）＝ma,則頻率f＝eq\r(\f(2（1－1％)g,s3－s1）)＝40Hz。9。[2016·全國卷Ⅱ］小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上，P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量,懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短．將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖1。所示．將兩球由靜止釋放,在各自軌跡的最低點()圖1-A．P球的速度一定大于Q球的速度B．P球的動能一定小于Q球的動能C．P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度答案:C解析：從釋放到最低點過程中,由動能定理得mgl＝eq\f(1,2）mv2－0，可得v＝eq\r(2gL)，因lP<lQ，則vP〈vQ，故選項A錯誤;由EkQ＝mQglQ，EkP＝mPglP，而mP〉mQ，故兩球動能大小無法比較，選項B錯誤；在最低點對兩球進行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律及向心力公式可知T－mg＝meq\f(v2，l)＝man，得T＝3mg，an＝2g，則TP〉TQ，aP＝aQ，C正確，D錯誤．10。［2016·天津卷]我國高鐵技術處于世界領先水平，和諧號動車組是由動車和拖車編組而成，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車．假設動車組各車廂質(zhì)量均相等，動車的額定功率都相同，動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比．某列動車組由8節(jié)車廂組成,其中第1、5節(jié)車廂為動車，其余為拖車，則該動車組（）圖1-A．啟動時乘客受到車廂作用力的方向