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1、2014年高考真题汇编：牛顿定律及其作用1【2014新课标全国卷】 如图所示，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)与稳定在竖直位置时相比，小球的高度（ ）A一定升高B一定降低C保持不变D升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定【答案】A【解析】本题考查了牛顿第二定律与受力分析。设橡皮筋原长为 l0，小球静止时设橡皮筋伸长x1，由平衡条件有 k x1 = m g，小球距离悬点高度 h = l0 + x1 = l0 + ，加速时，设橡皮筋与水平方向夹角为 ，此时橡皮
2、筋伸长 x2，小球在竖直方向上受力平衡，有k x1 sin = m g，小球距离悬点高度h = (l0 + x2) sin = l0 sin + ，因此小球高度升高了。2.【2014北京卷】 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 【解析】本题考查牛顿第二定律的动力学分析、超重和失重加速度
3、向上为超重向下为失重，手托物体抛出的过程，必定有一段加速过程，即超重过程，从加速后到手和物体分离的过程中，可以匀速也可以减速，因此可能失重，也可能既不超重也不失重，A、B错误手与物体分离时的力学条件为：手与物体之间的压力 N0，分离后手和物体一定减速，物体减速的加速度为g，手减速要比物体快才会分离，因此手的加速度大于g，C错误，D正确3.【2014北京卷】 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
4、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，它的加速度越小【答案】A【解析】本题考查伽利略理想实验。选项之间有一定的逻辑性，题目中给出斜面上铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料，小球的位置逐渐升高，不难想象，当斜面绝对光滑时，小球在斜面上运动没有能量损失，可以上升到与O点等高的位置，这是可以得到的直接结论，A正确，B、C、D尽管也正确，但不是本实验得到的直接结论，故错误。4.【2014福建卷】
5、 如下图所示，滑块以初速度v0沿表面粗糙且足够长的固定斜面，从顶端下滑，直至速度为零对于该运动过程，若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小，t表示时间，则下列图像中能正确描述这一运动规律的是（ ）A BC D【答案】B【解析】设滑块与斜面间的动摩擦因数为，斜面倾角为，滑块在表面粗糙的固定斜面上下滑时做匀减速直线运动，加速度不变，其加速度的大小为a g cosg sin ，故D项错误；由速度公式vv0at可知，vt图像应为一条倾斜的直线，故C项错误；由位移公式sv0tat2可知，B项正确；由位移公式及几何关系可得hssinsin，故A项错误5【2014江苏卷】 如图所
6、示，A、B两物块的质量分别为2m和m，静止叠放在水平地面上A、B间的动摩擦因数为，B与地面间的动摩擦因数为.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.现对A施加一水平拉力F，则（ ） A当F2mg 时，A、B都相对地面静止B当Fmg时，A的加速度为gC当F3mg时，A相对B滑动D无论F为何值，B的加速度不会超过 g【答案】BCD【解析】设B对A的摩擦力为 f1，A对B的摩擦力为 f2 ，地面对B的摩擦力为 f3 ，由牛顿第三定律可知 f1 与 f2 大小相等，方向相反，f1 和f2 的最大值均为 2m g，f3 的最大值为。故当 0 F 时，A、B均保持静止；继续增大F，在一定范围内A、B将
7、相对静止以共同的加速度开始运动，设当A、B恰好发生相对滑动时的拉力为F，加速度为a，则对A，有F2m g = 2 m a，对A、B整体，有F = 3 m a，解得F = 3 m g，故当 3 m g 时，A相对于B滑动。由以上分析可知A错误，C正确。当F = 时，A、B以共同的加速度开始运动，将A、B看作整体，由牛顿第二定律有F= 3 m a，解得，B正确。对B来说，其所受合力的最大值Fm = 2m g =，即B的加速度不会超过，D正确。6【2014四川卷】 如图所示，水平传送带以速度v1匀速运动，小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，t0时刻P在传送带左端具有速度v2，P与定滑轮间的
8、绳水平，tt0时刻P离开传送带不计定滑轮质量和滑轮与绳之间的摩擦，绳足够长正确描述小物体P速度随时间变化的图像可能是（ ） A B C D【答案】BC【解析】若P在传送带左端时的速度 v2 小于 v1，则P受到向右的摩擦力，当P受到的摩擦力大于绳的拉力时，P做加速运动，则有两种可能：第一种是一直做加速运动，第二种是先做加速运动，当速度达到 v1 后做匀速运动，所以B正确；当P受到的摩擦力小于绳的拉力时，P做减速运动，也有两种可能：第一种是一直做减速运动，从右端滑出；第二种是先做减速运动再做反向加速运动，从左端滑出。若P在传送带左端具有的速度 v2 大于 v1 ，则小物体P受到向左的摩擦力，使P
9、做减速运动，则有三种可能：第一种是一直做减速运动，第二种是速度先减到 v1 ，之后若P受到绳的拉力和静摩擦力作用而处于平衡状态，则其以速度 v1 做匀速运动，第三种是速度先减到 v1 ，之后若P所受的静摩擦力小于绳的拉力，则P将继续减速直到速度减为0，再反向做加速运动并且摩擦力反向，加速度不变，从左端滑出，所以C正确。7.【2014重庆卷】 以不同的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的速率成正比，下列分别用虚线和实线描述两物体运动的vt图像可能正确的是（ ）A BC D【答案】D【解析】本题考查v-t 图象。当不计阻力上抛物
10、体时，物体做匀减速直线运动，图象为一倾斜直线，因加速度 a = g，故该倾斜直线的斜率的绝对值等于 g 。当上抛物体受空气阻力的大小与速率成正比时，对上升过程，由牛顿第二定律得 mgkv = ma，可知物体做加速度逐渐减小的减速运动，通过图象的斜率比较，A错误。从公式推导出，上升过程中，丨a丨 g ，当v = 0 时，物体运动到最高点，此时 a = g，而B、C图象的斜率的绝对值均小于 g，故B、C错误，D正确。8【2014新课标全国卷】 某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选
11、择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：图(a)图(b)(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成_(选填“线性”或“非线性”)关系(2)由图(b)可知，am图线不经过原点，可能的原因是_(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_，钩码的质量应满足的条件是_【答案】（1）非线性 （2）存在摩擦力 （3）调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车的质量【解析】本题考查了验证牛顿第二定律的实验。（1）根据图中描出的各
12、点作出的图象不是一条直线，故小车的加速度和钩码的质量成非线性关系。（2）图象不过原点，小车受到拉力但没有加速度，原因是有摩擦力的影响。（3）平衡摩擦力之后，在满足钩码质量远小于小车质量的条件下，可以得出在小车质量不变的情况下拉力与加速度成正比的结论。9【2014新课标全国卷】 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1 s，当汽车在晴天干燥沥青路面上以108 km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120 m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，若要求
13、安全距离仍为120 m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度【答案】2 m/s(或72 km/h)【解析】 设路面干燥时，汽车与地面的动摩擦因数为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0mgma0sv0t0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，汽车与地面的动摩擦因数为 ，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 m g = m a s = v t0 + 联立式并代入题中已知数据得v = 20 m/s （72 km/h） 10.【2014新课标
14、卷】 2012年10月，奥地利极限运动员菲利克斯鲍姆加特纳乘气球升至约39 km的高空后跳下，经过4分20秒到达距地面约1.5 km高度处，打开降落伞并成功落地，打破了跳伞运动的多项世界纪录重力加速度的大小g取10 m/s2.(1)若忽略空气阻力，求该运动员从静止开始下落至1.5 km高度处所需的时间及其在此处速度的大小；(2)实际上，物体在空气中运动时会受到空气的阻力，高速运动时所受阻力的大小可近似表示为fkv2，其中v为速率，k为阻力系数，其数值与物体的形状、横截面积及空气密度有关已知该运动员在某段时间内高速下落的vt图像如图所示若该运动员和所带装备的总质量m100 kg，试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数(结果保留1位有效数字)【答案】 (1)87 s 8.7102 m/s(2)0.008 kg/m【解析】 (1)设该运动员从开始自由下落至1.5 km高度处的时间为t，下落距离为s，在1.5 km高度处的速度大小为v，根据运动学公式有vgt sgt2 根据题意有s = 3.9 104 m 1.5 103 m 联立式得t = 87 s v = 8.7 102 m/s （2）该运动员达到最大速度vmax时，加速度为零，根据牛顿第二定律有mg = k v 由所给的 v-t 图象可读出
