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1、专题三牛顿运动定律 A组自主命题 北京卷题组1 2014北京理综 19 6分 0 73 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
2、越小 五年高考 答案A根据实验结果 得到的最直接的结论是如果斜面光滑 小球将上升到与O点等高的位置 A项正确 而小球不受力时状态不变 小球受力时状态发生变化 是在假设和逻辑推理下得出的结论 不是实验直接得出的结论 所以B和C选项错误 而D项不是本实验所说明的问题 故错误 考查点牛顿运动定律 思路点拨本题也可从能量守恒的角度分析 若斜面光滑 则没有机械能的损失 小球必上升到与O点等高处 2 2014北京理综 18 6分 0 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
3、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D物体由静止开始向上运动时 物体和手掌先一起加速向上 物体处于超重状态 之后物体和手掌分离前 应减速向上 物体处于失重状态 故A B均错误 当物体和手分离时 二者速度相同 又因均做减速运动 故分离条件为a手 a物 分离瞬间物体的加速度等于重力加速度 则手的加速度大于重力加速度 选项D正确 C错误 考点一牛顿运动定律1 2017上海单科 6 3分 一碗水置于火车车厢内的水平桌面上 当火车向右做匀减速运动时 水面形状接
4、近于图 B组统一命题 省 区 市 卷题组 答案A当火车向右做匀减速运动时 碗内的水由于惯性 保持原来较大的速度向右运动 则只有图A所示的情形符合要求 故A正确 一题多解 微元体 的选取由于液体内任一部分所受合力水平向左 故可在液体内部任意位置取一个立方体 则右侧面处的压强必大于左侧面处的压强 由液体的压强公式p gh可知 液体内同一水平线上各点从左到右距液面高度依次增大 故A正确 2 2017上海单科 5 3分 如图 在匀强电场中 悬线一端固定于地面 另一端拉住一个带电小球 使之处于静止状态 忽略空气阻力 当悬线断裂后 小球将做 A 曲线运动B 匀速直线运动C 匀加速直线运动D 变加速直线运动
5、 答案C本题考查力与运动的关系 在悬线断裂前 小球受重力 电场力和悬线拉力作用而处于平衡状态 故重力与电场力的合力与拉力等值反向 悬线断裂后 小球所受重力与电场力的合力大小 方向均不变 故小球将沿原来悬线拉力的反方向做匀加速直线运动 C项正确 解题关键解答本题 关键是分析清楚悬线断裂后 重力和电场力合力的大小 方向均不发生变化 3 2015课标 20 6分 0 677 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
6、度 答案ACD设物块的质量为m 斜面的倾角为 物块与斜面间的动摩擦因数为 物块沿斜面上滑和下滑时的加速度大小分别为a1和a2 根据牛顿第二定律有 mgsin mgcos ma1 mgsin mgcos ma2 再结合v t图线斜率的物理意义有 a1 a2 由上述四式可见 无法求出m 可以求出 故B错 A C均正确 0 t1时间内的v t图线与横轴包围的面积大小等于物块沿斜面上滑的最大距离 已求出 故可以求出物块上滑的最大高度 故D正确 4 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
7、向D OD方向答案D当小车向右做匀加速运动时 其加速度的方向水平向右 由牛顿第二定律可知 小球所受合外力的方向水平向右 即沿图中OD方向 选项D正确 选项A B C错误 5 2014课标 24 12分 0 550 公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离 当前车突然停止时 后车司机可以采取刹车措施 使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰 通常情况下 人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s 当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km h的速度匀速行驶时 安全距离为120m 设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的2 5 若要求安全距离仍为120m 求汽车在雨天安全行驶的最大速度 答案
8、20m s 或72km h 解析设路面干燥时 汽车与路面间的动摩擦因数为 0 刹车时汽车的加速度大小为a0 安全距离为s 反应时间为t0 由牛顿第二定律和运动学公式得 0mg ma0 s v0t0 式中 m和v0分别为汽车的质量和刹车前的速度 设在雨天行驶时 汽车与路面间的动摩擦因数为 依题意有 0 设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a 安全行驶的最大速度为v 由牛顿第二定律和运动学公式得 mg ma s vt0 联立 式并代入题给数据得v 20m s 72km h 考点二牛顿运动定律的应用6 2015海南单科 9 5分 多选 如图 升降机内有一固定斜面 斜面上放一物块 开始时 升降机做匀速
9、运动 物块相对于斜面匀速下滑 当升降机加速上升时 A 物块与斜面间的摩擦力减小B 物块与斜面间的正压力增大C 物块相对于斜面减速下滑D 物块相对于斜面匀速下滑 答案BD当升降机匀速运动 物块相对于斜面匀速下滑时有 mgsin mgcos 则 tan 为斜面倾角 当升降机加速上升时 设加速度为a 物块处于超重状态 超重ma 物块 重力 变为G mg ma 支持力变为N mg ma cos mgcos B对 重力 沿斜面向下的分力G下 mg ma sin 沿斜面摩擦力变为f N mg ma cos mgcos A错误 f mg ma cos tan mg ma cos mg ma sin G下 所
10、以物块仍沿斜面匀速运动 D对 C错误 7 2015江苏单科 6 4分 多选 一人乘电梯上楼 在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示 以竖直向上为a的正方向 则人对地板的压力 A t 2s时最大B t 2s时最小C t 8 5s时最大D t 8 5s时最小 答案AD地板对人的支持力FN mg ma t 2s时 a有正的最大值 此时FN最大 由牛顿第三定律知A正确 B错误 t 8 5s时 a有负的最大值 此时FN最小 由牛顿第三定律知C错误 D正确 8 2017课标 24 12分 为提高冰球运动员的加速能力 教练员在冰面上与起跑线相距s0和s1 s1 s0 处分别放置一个挡板和一面小旗
11、 如图所示 训练时 让运动员和冰球都位于起跑线上 教练员将冰球以初速度v0击出 使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板 冰球被击出的同时 运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗 训练要求当冰球到达挡板时 运动员至少到达小旗处 假定运动员在滑行过程中做匀加速运动 冰球到达挡板时的速度为v1 重力加速度大小为g 求 1 冰球与冰面之间的动摩擦因数 2 满足训练要求的运动员的最小加速度 答案 1 2 解析本题考查动能定理 匀变速直线运动规律 1 设冰球的质量为m 冰球与冰面之间的动摩擦因数为 由动能定理得 mgs0 m m 解得 2 冰球到达挡板时 满足训练要求的运动员中 刚好到达小旗处的运动员的
12、加速度最小 设这种情况下 冰球和运动员的加速度大小分别为a1和a2 所用的时间为t 由运动学公式得 2a1s0 v0 v1 a1t s1 a2t2 联立 式得a2 9 2016四川理综 10 17分 避险车道是避免恶性交通事故的重要设施 由制动坡床和防撞设施等组成 如图竖直平面内 制动坡床视为与水平面夹角为 的斜面 一辆长12m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床 当车速为23m s时 车尾位于制动坡床的底端 货物开始在车厢内向车头滑动 当货物在车厢内滑动了4m时 车头距制动坡床顶端38m 再过一段时间 货车停止 已知货车质量是货物质量的4倍 货物与车厢间的动摩擦因数为0 4 货车在制
13、动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0 44倍 货物与货车分别视为小滑块和平板 取cos 1 sin 0 1 g 10m s2 求 1 货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向 2 制动坡床的长度 答案 1 5m s2方向沿制动坡床向下 2 98m 解析 1 设货物的质量为m 货物在车厢内滑动过程中 货物与车厢间的动摩擦因数 0 4 受摩擦力大小为f 加速度大小为a1 则f mgsin ma1 f mgcos 联立 式并代入数据得a1 5m s2 a1的方向沿制动坡床向下 2 设货车的质量为M 车尾位于制动坡床底端时的车速为v 23m s 货物在车厢内开始滑动到车头距制动坡床顶端s0
14、38m的过程中 用时为t 货物相对制动坡床的运动距离为s1 在车厢内滑动的距离s 4m 货车的加速度大小为a2 货车相对制动坡床的运动距离为s2 货车受到制动坡床的阻力大小为F F是货车和货物总重的k倍 k 0 44 货车长度l0 12m 制动坡床的长度为l 则Mgsin F f Ma2 F k m M g s1 vt a1t2 s2 vt a2t2 s s1 s2 l l0 s0 s2 联立 并代入数据得l 98m 10 2015天津理综 10 16分 某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图 皮带在电动机的带动下保持v 1m s的恒定速度向右运动 现将一质量为m 2kg的邮件轻放在皮带上
15、邮件和皮带间的动摩擦因数 0 5 设皮带足够长 取g 10m s2 在邮件与皮带发生相对滑动的过程中 求 1 邮件滑动的时间t 2 邮件对地的位移大小x 3 邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W 答案 1 0 2s 2 0 1m 3 2J 解析 1 设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为F 则F mg 取向右为正方向 对邮件应用动量定理 有Ft mv 0 由 式并代入数据得t 0 2s 2 邮件与皮带发生相对滑动的过程中 对邮件应用动能定理 有Fx mv2 0 由 式并代入数据得x 0 1m 3 邮件与皮带发生相对滑动的过程中 设皮带相对地面的位移为s 则s vt 摩擦力对皮
16、带做的功W Fs 由 式并代入数据得W 2J 答案BD启动时 乘客与车一起做加速运动 由牛顿第二定律可知 乘客受到车厢作用力的方向与车运动方向相同 选项A错误 对6 7 8节车厢水平方向受力分析 如图甲所示甲由牛顿第二定律可得 F1 3kmg 3ma 对7 8节车厢水平方向受力分析 如图乙所示乙由牛顿第二定律可得F2 2kmg 2ma 两方程联立可得 选项B正确 动车组进站时 做匀减速直线运动 由速度位移公式可得x 即x与v2成正比 选项C错误 由功率定义和牛顿第二定律可得 第一种情况动车组的最大速度为v1 8kmg 0 第二种情况动车组的最大速度为v2 8kmg 0 两方程联立可得 选项D正确 12 2017课标 25 20分 如图 两个滑块A和B的质量分别为mA 1kg和mB 5kg 放在静止于水平地面上的木板的两端 两者与木板间的动摩擦因数均为 1 0 5 木板的质量为m 4kg 与地面间的动摩擦因数为 2 0 1 某时刻A B两滑块开始相向滑动 初速度大小均为v0 3m s A B相遇时 A与木板恰好相对静止 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
