[高三理化生]高考物理試題之牛頓運動定律
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1、 牛 頓 運 動 定 律 1、(08全國卷1)15.如圖,一輛有動力驅動的小車上有一水平放置的彈簧,其左端固定在小車上,右端與一小球相連,設在某一段時間內小球與小車相對靜止且彈簧處于壓縮狀態(tài),若忽略小球與小車間的摩擦力,則在此段時間內小車可能是 A.向右做加速運動 B.向右做減速運動 C.向左做加速運動 D.向左做減速運動 答案:AD 解析:對小球水平方向受到向右的彈簧彈力N,由牛頓第二定律可知,小球必定具有向右的加速度,小球與小車相對靜止,故小車可能向右加速運動或向左減速運動。 2、(08全國卷2)16. 如圖,一固定斜面上兩個質量相同的小物塊A和B緊挨著勻速下滑,A與B的
2、接觸面光滑。已知A與斜面之間的動摩擦因數是B與斜面之間動摩擦因數的2倍,斜面傾角為α。B與斜面之間的動摩擦因數是 A.tanα B.cotα C.tanα D.cotα 答案:A 解析:A、B兩物體受到斜面的支持力均為,所受滑動摩擦力分別為:fA = μAmgcosα,fB = μBmgcosα,對整體受力分析結合平衡條件可得:2mgsinα =μAmgcosα+μBmgcosα,且μA = 2μB,解之得:μB = tanα,A項正確。 3、(08北京卷)20.有一些問題你可能不會求解,但是你仍有可能對這些問題的解是否合力進行分析和判斷。例如從解的物理量的單位,解隨某些已知量
3、變化的趨勢,解在一定特殊條件下的結果等方面進行分析,并與預期結果、實驗結論等進行比較,從而判斷解的合理性或正確性。 舉例如下:如圖所示,質量為M、傾角為θ的滑塊A放于水平地面上。把質量為m的滑塊B放在A的斜面上。忽略一切摩擦,有人求得B相對地面的加速度a = gsinθ,式中g為重力加速度。 對于上述解,某同學首先分析了等號右側量的單位,沒發(fā)現問題。他進一步利用特殊條件對該解做了如下四項分析和判斷,所得結論都是“解可能是對的”。但是,其中有一項是錯誤的。請你指出該項。 A.當時,該解給出a=0,這符合常識,說明該解可能是對的 B.當=90時,該解給出a=g,這符合實驗結論,說明該解可
4、能是對的 C.當M≥m時,該解給出a=gsinθ,這符合預期的結果,說明該解可能是對的 D.當m≥M時,該解給出a= ,這符合預期的結果,說明該解可能是對的 答案:D 解析:當mM時,該解給出a=,這與實際不符,說明該解可能是錯誤的。 4、(08四川卷)18.一物體沿固定斜面從靜止開始向下運動,經過時間t0滑至斜面底端。已知在物體運動過程中物體所受的摩擦力恒定。若用F、v、s和E分別表示該物體所受的合力、物體的速度、位移和機械能,則下列圖象中可能正確的是 E O t t0 D. F O t t0 A. s O t t0 C. v O t t0
5、B. 答案:AD 解析:物體在沿斜面向下滑動過程中,所受的合力為重力沿斜面向下的分力及摩擦力,故大小不變,A正確;而物體在此合力作用下作勻加速運動,,,所以B、C錯;物體受摩擦力作用,總的機械能將減小,D正確. 5、(08江蘇卷)3.一質量為M的探空氣球在勻速下降,若氣球所受浮力F始終保持不變,氣球在運動過程中所受阻力僅與速率有關,重力加速度為g.現欲使該氣球以同樣速率勻速上升,則需從氣球吊籃中減少的質量為 A. B. C. D. 0 答案:A 解析:考查牛頓運動定律。設減少的質量為△m,勻速下降時:Mg=F+kv,勻速上升時:Mg-△mg+k
6、v = F,解得△mg = 2(M-),A正確。本題要注意受力分析各個力的方向。 6、(08寧夏卷)20.一有固定斜面的小車在水平面上做直線運動,小球通過細繩與車頂相連。小球某時刻正處于圖示狀態(tài)。設斜面對小球的支持力為N,細繩對小球的拉力為T,關于此時刻小球的受力情況,下列說法正確的是 A.若小車向左運動,N可能為零 B.若小車向左運動,T可能為零 C.若小車向右運動,N不可能為零 D.若小車向右運動,T不可能為零 答案:AB 解析:本題考查牛頓運動定律。對小球受力分析,當N為零時,小球的合外力水平向右,加速度向右,故小車可能向右加速運動或向左減速運動,A對C錯;
7、當T為零時,小球的合外力水平向左,加速度向左,故小車可能向右減速運動或向左加速運動,B對D錯。解題時抓住N、T為零時受力分析的臨界條件,小球與車相對靜止,說明小球和小車只能有水平的加速度,作為突破口。 7、(08山東卷)19、直升機懸停在空中向地面投放裝有救災物資的箱子,如圖所示。設投放初速度為零,箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比,且運動過程中箱子始終保持圖示姿態(tài)。在箱子下落過程中,下列說法正確的是 A.箱內物體對箱子底部始終沒有壓力 B.箱子剛從飛機上投下時,箱內物體受到的支持力最大 C.箱子接近地面時,箱內物體受到的支持力比剛投下時大 D.若下落距離足夠長,箱內物體有
8、可能不受底部支持力而“飄起來” 答案:C 解析:因為受到阻力,不是完全失重狀態(tài),所以對支持面有壓力,A錯。由于箱子阻力和下落的速度成二次方關系,最終將勻速運動,受到的壓力等于重力,最終勻速運動,BD錯,C對。 8、(08海南卷)2、如圖,質量為M的楔形物塊靜置在水平地面上,其斜面的傾角為θ.斜面上有一質量為m的小物塊,小物塊與斜面之間存在摩擦.用恒力F沿斜面向上拉小物塊,使之勻速上滑.在小物塊運動的過程中,楔形物塊始終保持靜止.地面對楔形物塊的支持力為 A.(M+m)g B.(M+m)g-F C.(M+m)g+Fsinθ
9、 D.(M+m)g-Fsinθ 答案:D 解析:本題可用整體法的牛頓第二定律解題,豎直方向由平衡條件:Fsinθ+N=mg+Mg,則N= mg+Mg-Fsinθ 。 9、(08海南卷)9、如圖,水平地面上有一楔形物體b,b的斜面上有一小物塊a;a與b之間、b與地面之間均存在摩擦.已知楔形物體b靜止時,a靜止在b的斜面上.現給a和b一個共同的向左的初速度,與a和b都靜止時相比,此時可能 a b 左 右 A.a與b之間的壓力減少,且a相對b向下滑動 B.a與b之間的壓力增大,且a相對b向上滑動 C.a與b之間的壓力增大,且a相對b靜止不動 D.b與地面之間的壓力不變,且a相對
10、b向上滑動 答案:BC a ay ax 解析:依題意,若兩物體依然相對靜止,則a的加速度一定水平向右,如圖將加速度分解為垂直斜面與平行于斜面,則垂直斜面方向,N-mgcosθ=may,即支持力N大于mgcosθ,與都靜止時比較,a與b間的壓力增大;沿著斜面方向,若加速度a過大,則摩擦力可能沿著斜面向下,即a物塊可能相對b向上滑動趨勢,甚至相對向上滑動,故A錯,B、C正確;對系統(tǒng)整體,在豎直方向,若物塊a相對b向上滑動,則a還具有向上的分加速度,即對整體的牛頓第二定律可知,系統(tǒng)處于超重狀態(tài),b與地面之間的壓力將大于兩物體重力之和,D錯。 10、(08廣東理科基礎)2.人站在自動扶梯
11、的水平踏板上,隨扶梯斜向上勻速運動,如圖1所示。以下說法正確的是 A.人受到重力和支持力的作用 B.人受到重力、支持力和摩擦力的作用 C.人受到的合外力不為零 D.人受到的合外力方向與速度方向相同 答案:A 解析:由于人隨扶梯斜向上勻速運動,對其受力分析可知,人只受重力和支持力的作用,選項A正確。 11、(08廣東理科基礎)12.質量為m的物體從高處釋放后豎直下落,在某時刻受到的空氣阻力為f,加速度為a=,則f的大小為 A. B. C.f=mg D. 答案:B 解析:以物體為研究對象,根據牛頓第二定律有,解得,選項B正確。 12、(08廣東卷)1.伽
12、利略在著名的斜面實驗中,讓小球分別沿傾角不同、阻力很小的斜面從靜止開始滾下,他通過實驗觀察和邏輯推理,得到的正確結論有 A.傾角一定時,小球在斜面上的位移與時間成正比 B.傾角一定時,小球在斜面上的速度與時間成正比 C.斜面長度一定時,小球從頂端滾到底端時的速度與傾角無關 D.斜面長度一定時,小球從頂端滾到底端所需的時間與傾角無關 答案:B 解析:傾角一定時,小球在斜面上的位移與時間的平方成正比,在斜面上的速度與時間成正比,故選項A錯誤,選項B正確。斜面長度一定時,小球從頂端滾到底端時的速度與傾角有關,從頂端滾到底端所需時間與傾角有關,故選項C、D錯誤。 13、(07北京理綜)不
13、久前歐洲天文學就發(fā)現了一顆可能適合人類居住的行星,命名為“格利斯581c”。該行星的質量是地球的5倍,直徑是地球的1.5倍。設想在該行星表面附近繞行星沿圓軌道運行的人造衛(wèi)星的動能為Ek1,在地球表面附近繞地球沿圓軌道運行的相同質量的人造衛(wèi)星的動能為Ek2,則為 C A.0.13 B.0.3 C.3.33 D.7.5 14、(07廣東理科基礎)游客乘坐過山車,在圓弧軌道最低點處獲得的向心加速度達到20 m/s2,g取10 m/s2,那么此位置座椅對游客的作用力相當于游客重力的C A.1倍 B.2倍 C.3倍 D.4倍 15、(07海南卷
14、)16世紀紀末,伽利略用實驗和推理,推翻了已在歐洲流行了近兩千年的亞里士多德關于力和運動的理論,開啟了物理學發(fā)展的新紀元。在以下說法中,與亞里士多德觀點相反的是D A.四匹馬拉拉車比兩匹馬拉的車跑得快:這說明,物體受的力越大,速度就越大 B.一個運動的物體,如果不再受力了,它總會逐漸停下來,這說明,靜止狀態(tài)才是物體長時間不受力時的“自然狀態(tài)” C.兩物體從同一高度自由下落,較重的物體下落較快 D.一個物體維持勻速直線運動,不需要受力 16、(07江蘇)如圖所示,光滑水平面上放置質量分別為m和2m的四個木塊,其中兩個質量為m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連,木塊間的最大靜摩擦力是μmg
15、。現用水平拉力F拉其中一個質量為2 m的木塊,使四個木塊以同一加速度運動,則輕繩對m的最大拉力為B m m 2m 2m F A. B. C. D. 17.(07寧夏理綜)下列說法正確的是B A.行星的運動和地球上物體的運動遵循不同的規(guī)律 B.物體在轉彎時一定受到力的作用 C.月球繞地球運動時受到地球的引力和向心力的作用 D.物體沿光滑斜面下滑時受到重力、斜面的支持力和下滑力的作用 18、(07全國理綜Ⅰ30° F )如圖所示,在傾角為30°的足夠長的斜面上有一質量為m 的物體,它受到沿斜面方向的力F的作
16、用。力F可按圖(a)、(b)、(c)、(d)所示的四種方式隨時間變化(圖中縱坐標是F與mg的比值,力沿斜面向上為正)已知此物體在t=0時速度為零,若用v1、v2、v3、v4 分別表示上述四種受力情況下物體在3 s末的速率,則這四個速率中最大的是。C A.v1 B.v2 C.v3 D.v4 0.5 -0.5 0 1 2 3 t/s (a) 0.5 -0.5 0 1 2 3 t/s (b) 0.5 -0.5 0 1 2 3 t/s (c) 0.5 -0.5 0 1 1 3 t/s (
17、d) 2 19、(07山東理綜O t v A O t s B O t a C O t Ek D M N )如圖所示,光滑軌道MO和ON底端對接且ON=2MO,M、N兩點高度相同。小球自M點右靜止自由滾下,忽略小球經過O點時的機械能損失,以v、s、a、EK分別表示小球的速度、位移、加速度和動能四個物理量的大小。下列圖象中能正確反映小球自M點到N點運動過程的是A 20、(07上海理科綜合)在熱氣球下方開口處燃燒液化氣,使熱氣球內部氣體溫度升高,熱氣球開始離地,徐徐升空。分析這一過程,下列表述正確的是B
18、 ①氣球內的氣體密度變小,所受重力也變小 ②氣球內的氣體密度不變,所受重力也不變 ③氣球所受浮力變大 ④氣球所受浮力不變 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 21、(07上海理科綜合)右圖是居民小區(qū)內常見的健身器材。使用時手可以握在①或②處,腳可以踩在④或⑤處。手腳一起用力時,器械前半部繞支點③轉動。下列最費力的方式是D A.手握①,同時腳踩⑤ B.手握①,同時腳踩④ C.手握②,同時腳踩⑤ D.手握②,同時腳踩④ 22、(07上海)物體沿直線運動的v-t關系如圖所示,已知在第1 s內合外力對物體做的功為W,則C
19、D 0 1 2 3 4 5 6 7 t/s v/m·s-1 A.從第1 s末到第3 s末合外力做功為4W B.從第3 s末到第5 s末合外力做功為-2W C.從第5 s末到第7 s末合外力做功為W D.從第3 s末到第4 s末合外力做功為-0.75W 23、(07重慶理綜)為估算池中睡蓮葉面承受出滴撞擊產生的平均壓強,小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺,測得1小時內杯中水上升了45 mm。查詢得知,當時雨滴豎直下落速度約為12 m/s.據此估算該壓強約為(設雨滴撞擊睡蓮后無反彈,不計雨滴重力,雨水的密度為1×103 kg/m3)A A.0.15 Pa
20、 B.0.54 Pa C.1.5 Pa D.5.4 Pa 24.(07廣東卷m F2 F1 θ 圖3 )36、如圖3所示,在傾角為θ的固定光滑斜面上,質量為m的物體受外力F1和F2的作用,F1方向水平向右,F2方向豎直向上。若物體靜止在斜面上,則下列關系正確的是B A.F1sinθ+F2cosθ=mg sinθ,F2≤mg B.F1cosθ+F2sinθ=mg sinθ,F2≤mg C.F1sinθ-F2cosθ=mg sinθ,F2≤mg D.F1cosθ-F2sinθ=mg sinθ,F2≤mg (09年全國卷Ⅱ)15. 兩物體甲和
21、乙在同一直線上運動,它們在0~0.4s時間內的v-t圖象如圖所示。若僅在兩物體之間存在相互作用,則物體甲與乙的質量之比和圖中時間t1分別為 A.和0.30s B.3和0.30s C.和0.28s D.3和0.28s 答案:B 解析:本題考查圖象問題.根據速度圖象的特點可知甲做勻加速,乙做勻減速.根據得,根據牛頓第二定律有,得,由,得t=0.3s,B正確。 (09年上海卷)7.圖為蹦極運動的示意圖。彈性繩的一端固定在點,另一端和運動員相連。運動員從點自由下落,至點彈性繩自然伸直,經過合力為零的點到達最低點,然后彈起。整個過程中忽略空氣阻力。分析這一過程,
22、下列表述正確的是 ①經過點時,運動員的速率最大 ②經過點時,運動員的速率最大 ③從點到點,運動員的加速度增大 ④從點到點,運動員的加速度不變 A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 答案:B 25.(09年上海卷)46.與普通自行車相比,電動自行車騎行更省力。下表為某一品牌電動自行車的部分技術參數。 在額定輸出功率不變的情況下,質量為60Kg的人騎著此自行車沿平直公路行駛,所受阻力恒為車和人總重的0.04倍。當此電動車達到最大速度時,牽引力為 N,當車速為2s/m時,其加速度為 m/
23、s2(g=10m m/s2) 規(guī)格 后輪驅動直流永磁鐵電機 車型 14電動自行車 額定輸出功率 200W 整車質量 40Kg 額定電壓 48V 最大載重 120 Kg 額定電流 4.5A 答案:40:0.6 26.(09年寧夏卷)20.如圖所示,一足夠長的木板靜止在光滑水平面上,一物塊靜止在木板上,木板和物塊間有摩擦?,F用水平力向右拉木板,當物塊相對木板滑動了一段距離但仍有相對運動時,撤掉拉力,此后木板和物塊相對于水平面的運動情況為 A.物塊先向左運動,再向右運動 B.物塊向右運動,速度逐漸增大,直到做勻速運動 C.木板向右運動,速度逐漸變
24、小,直到做勻速運動 D.木板和物塊的速度都逐漸變小,直到為零 答案:BC 27.(09年廣東物理)8.某人在地面上用彈簧秤稱得體重為490N。他將彈簧秤移至電梯內稱其體重,至時間段內,彈簧秤的示數如圖所示,電梯運行的v-t圖可能是(取電梯向上運動的方向為正) 答案:A 解析:由圖可知,在t0-t1時間內,彈簧秤的示數小于實際重量,則處于失重狀態(tài),此時具有向下的加速度,在t1-t2階段彈簧秤示數等于實際重量,則既不超重也不失重,在t2-t3階段,彈簧秤示數大于實際重量,則處于超重狀態(tài),具有向上的加速度,若電梯向下運動,則t0-t1時間內向下加速,t1-t2階段勻速運動,t2-t
25、3階段減速下降,A正確;BD不能實現人進入電梯由靜止開始運動,C項t0-t1內超重,不符合題意。 29.(09年江蘇物理)9.如圖所示,兩質量相等的物塊A、B通過一輕質彈簧連接,B足夠長、放置在水平面上,所有接觸面均光滑。彈簧開始時處于原長,運動過程中始終處在彈性限度內。在物塊A上施加一個水平恒力,A、B從靜止開始運動到第一次速度相等的過程中,下列說法中正確的有 A.當A、B加速度相等時,系統(tǒng)的機械能最大 B.當A、B加速度相等時,A、B的速度差最大 C.當A、B的速度相等時,A的速度達到最大 D.當A、B的速度相等時,彈簧的彈性勢能最大 答案:BCD 解析:處理本題的關
26、鍵是對物體進行受力分析和運動過程分析,使用圖象處理則可以使問題大大簡化。對A、B在水平方向受力分析如圖,F1為彈簧的拉力;當加速度大小相同為a時,對A有,對B有,得,在整個過程中A的合力(加速度)一直減小而B的合力(加速度)一直增大,在達到共同加速度之前A的合力(加速度)一直大于B的合力(加速度),之后A的合力(加速度)一直小于B的合力(加速度)。兩物體運動的v-t圖象如圖,tl時刻,兩物體加速度相等,斜率相同,速度差最大,t2時刻兩物體的速度相等,A速度達到最大值,兩實線之間圍成的面積有最大值即兩物體的相對位移最大,彈簧被拉到最長;除重力和彈簧彈力外其它力對系統(tǒng)正功,系統(tǒng)機械能增加,tl時刻
27、之后拉力依然做正功,即加速度相等時,系統(tǒng)機械能并非最大值。 29.(09年廣東理科基礎)4.建筑工人用圖所示的定滑輪裝置運送建筑材料。質量為70.0kg的工人站在地面上,通過定滑輪將20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升,忽略繩子和定滑輪的質量及定滑輪的摩擦,則工人對地面的壓力大小為(g取lOm/s2) A.510 N B.490 N C.890 N D.910 N 答案:B 解析:對建筑材料進行受力分析。根據牛頓第二定律有,得繩子的拉力大小等于F=210N,然后再對人受力分析由平衡的知識得,得FN=490N,根據牛頓第三定律可知人對地面間的壓力
28、為490N.B對。
30.(09年廣東理科基礎)15.搬運工人沿粗糙斜面把一個物體拉上卡車,當力沿斜面向上,大小為F時,物體的加速度為a1;若保持力的方向不變,大小變?yōu)?F時,物體的加速度為a2,則
A.al=a2 B.a1
29、-4s做正方向勻加速直線運動,所以受力為負,且恒定,4s-6s做負方向勻加速直線運動,所以受力為負,恒定,6s-8s做負方向勻減速直線運動,所以受力為正,恒定,綜上分析B正確。 考點:v-t圖象、牛頓第二定律 提示:在v-t圖象中傾斜的直線表示物體做勻變速直線運動,加速度恒定,受力恒定。 速度——時間圖象特點: ①因速度是矢量,故速度——時間圖象上只能表示物體運動的兩個方向,t軸上方代表的“正方向”,t軸下方代表的是“負方向”,所以“速度——時間”圖象只能描述物體做“直線運動”的情況,如果做曲線運動,則畫不出物體的“位移——時間”圖象; ②“速度——時間”圖象沒有時間t的“負軸”,因
30、時間沒有負值,畫圖要注意這一點; ③“速度——時間”圖象上圖線上每一點的斜率代表的該點的加速度,斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正負表示加速度的方向; ④“速度——時間”圖象上表示速度的圖線與時間軸所夾的“面積”表示物體的位移。 32.(09年山東卷)18.2008年9月25日至28日我國成功實施了“神舟”七號載入航天飛行并實現了航天員首次出艙。飛船先沿橢圓軌道飛行,后在遠地點343千米處點火加速,由橢圓軌道變成高度為343千米的圓軌道,在此圓軌道上飛船運行周期約為90分鐘。下列判斷正確的是 P 地球 Q 軌道1 軌道2 A.飛船變軌前后的機械能相等 B.飛船在圓軌道上時
31、航天員出艙前后都處于失重狀態(tài) C.飛船在此圓軌道上運動的角度速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度 D.飛船變軌前通過橢圓軌道遠地點時的加速度大于變軌后沿圓軌道運動的加速度 答案:BC 解析:飛船點火變軌,前后的機械能不守恒,所以A不正確。飛船在圓軌道上時萬有引力來提供向心力,航天員出艙前后都處于失重狀態(tài),B正確。飛船在此圓軌道上運動的周期90分鐘小于同步衛(wèi)星運動的周期24小時,根據可知,飛船在此圓軌道上運動的角度速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度,C正確。飛船變軌前通過橢圓軌道遠地點時只有萬有引力來提供加速度,變軌后沿圓軌道運動也是只有萬有引力來提供加速度,所以相等,D不正確。 考點:機械能守恒定
32、律,完全失重,萬有引力定律 提示:若物體除了重力、彈性力做功以外,還有其他力(非重力、彈性力)不做功,且其他力做功之和不為零,則機械能不守恒。 根據萬有引力等于衛(wèi)星做圓周運動的向心力可求衛(wèi)星的速度、周期、動能、動量等狀態(tài)量。由得,由得,由得,可求向心加速度。 33.(09年山東卷)22.圖示為某探究活動小組設計的節(jié)能運動系統(tǒng)。斜面軌道傾角為30°,質量為M的木箱與軌道的動摩擦因數為。木箱在軌道端時,自動裝貨裝置將質量為m的貨物裝入木箱,然后木箱載著貨物沿軌道無初速滑下,與輕彈簧被壓縮至最短時,自動卸貨裝置立刻將貨物卸下,然后木箱恰好被彈回到軌道頂端,再重復上述過程。下列選項正確的是
33、 A.m=M B.m=2M C.木箱不與彈簧接觸時,上滑的加速度大于下滑的加速度 D.在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中,減少的重力勢能全部轉化為彈簧的彈性勢能 答案:BC 解析:受力分析可知,下滑時加速度為,上滑時加速度為,所以C正確。設下滑的距離為l,根據能量守恒有,得m=2M。也可以根據除了重力、彈性力做功以外,還有其他力(非重力、彈性力)做的功之和等于系統(tǒng)機械能的變化量,B正確。在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中,減少的重力勢能轉化為彈簧的彈性勢能和內能,所以D不正確。 考點:能量守恒定律,機械能守恒定律,牛頓第二定律,受力分析 提示:能量守恒定律
34、的理解及應用。 34.(09年安徽卷)17. 為了節(jié)省能量,某商場安裝了智能化的電動扶梯。無人乘行時,扶梯運轉得很慢;有人站上扶梯時,它會先慢慢加速,再勻速運轉。一顧客乘扶梯上樓,恰好經歷了這兩個過程,如圖所示。那么下列說法中正確的是 A. 顧客始終受到三個力的作用 B. 顧客始終處于超重狀態(tài) FN mg f a C. 顧客對扶梯作用力的方向先指向左下方,再豎直向下 D. 顧客對扶梯作用的方向先指向右下方,再豎直向下 答案:C 解析:在慢慢加速的過程中顧客受到的摩擦力水平向左,電梯對其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上,由牛頓第三定律,它的反作用力即人對電梯的作用方向
35、指向向左下;在勻速運動的過程中,顧客與電梯間的摩擦力等于零,顧客對扶梯的作用僅剩下壓力,方向沿豎直向下。 35.(09年安徽卷)18. 在光滑的絕緣水平面上,有一個正方形的abcd,頂點a、c處分別固定一個正點電荷,電荷量相等,如圖所示。若將一個帶負電的粒子置于b點,自由釋放,粒子將沿著對角線bd往復運動。粒子從b點運動到d點的過程中 A. 先作勻加速運動,后作勻減速運動 B. 先從高電勢到低電勢,后從低電勢到高電勢 C. 電勢能與機械能之和先增大,后減小 D. 電勢能先減小,后增大 答案:D 解析:由于負電荷受到的電場力是變力,加速度是變化的。所以A錯;由等量正電荷的電場分布知
36、道,在兩電荷連線的中垂線O點的電勢最高,所以從b到a,電勢是先增大后減小,故B錯;由于只有電場力做功,所以只有電勢能與動能的相互轉化,故電勢能與機械能的和守恒,C錯;由b到O電場力做正功,電勢能減小,由O到d電場力做負功,電勢能增加,D對。 a b cc d O 36.(09年山東卷)24.(15分)如圖所示,某貨場而將質量為m1=100 kg的貨物(可視為質點)從高處運送至地面,為避免貨物與地面發(fā)生撞擊,現利用固定于地面的光滑四分之一圓軌道,使貨物中軌道頂端無初速滑下,軌道半徑R=1.8 m。地面上緊靠軌道次排放兩聲完全相同的木板A、B,長
37、度均為l=2m,質量均為m2=100 kg,木板上表面與軌道末端相切。貨物與木板間的動摩擦因數為1,木板與地面間的動摩擦因數=0.2。(最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,取g=10 m/s2) (1)求貨物到達圓軌道末端時對軌道的壓力。 (2)若貨物滑上木板4時,木板不動,而滑上木板B時,木板B開始滑動,求1應滿足的條件。 (3)若1=0。5,求貨物滑到木板A末端時的速度和在木板A上運動的時間。 解析:(1)設貨物滑到圓軌道末端是的速度為,對貨物的下滑過程中根據機械能守恒定律得,① 設貨物在軌道末端所受支持力的大小為,根據牛頓第二定律得,② 聯立以上兩式代入數據得③ 根據牛頓第
38、三定律,貨物到達圓軌道末端時對軌道的壓力大小為3000N,方向豎直向下。 (2)若滑上木板A時,木板不動,由受力分析得④ 若滑上木板B時,木板B開始滑動,由受力分析得⑤ 聯立④⑤式代入數據得⑥。 (3),由⑥式可知,貨物在木板A上滑動時,木板不動。設貨物在木板A上做減速運動時的加速度大小為,由牛頓第二定律得⑦ 設貨物滑到木板A末端是的速度為,由運動學公式得⑧ 聯立①⑦⑧式代入數據得⑨ 設在木板A上運動的時間為t,由運動學公式得⑩ 聯立①⑦⑨⑩式代入數據得。 考點:機械能守恒定律、牛頓第二定律、運動學方程、受力分析 (09年安徽卷)22.(14分)在2008年北京殘奧會開幕式
39、上,運動員手拉繩索向上攀登,最終點燃了主火炬,體現了殘疾運動員堅忍不拔的意志和自強不息的精神。為了探究上升過程中運動員與繩索和吊椅間的作用,可將過程簡化。一根不可伸縮的輕繩跨過輕質的定滑輪,一端掛一吊椅,另一端被坐在吊椅上的運動員拉住,如圖所示。設運動員的質量為65kg,吊椅的質量為15kg,不計定滑輪與繩子間的摩擦。重力加速度取。當運動員與吊椅一起正以加速度上升時,試求 (1)運動員豎直向下拉繩的力; (2)運動員對吊椅的壓力。 答案:440N,275N 解析:解法一:(1)設運動員受到繩向上的拉力為F,由于跨過定滑輪的兩段繩子拉力相等,吊椅受到繩的拉力也是F。對運動員和
40、吊椅整體進行受力分析如圖所示,則有: F F (m人+m椅)g a 由牛頓第三定律,運動員豎直向下拉繩的力 (2)設吊椅對運動員的支持力為FN,對運動員進行受力分析如圖所示,則有: F m人g a FN 由牛頓第三定律,運動員對吊椅的壓力也為275N 解法二:設運動員和吊椅的質量分別為M和m;運動員豎直向下的拉力為F,對吊椅的壓力大小為FN。 根據牛頓第三定律,繩對運動員的拉力大小為F,吊椅對運動員的支持力為FN。分別以運動員和吊椅為研究對象,根據牛頓第二定律 ①
41、 ② 由①②得 37.(09年江蘇卷)13.(15分)航模興趣小組設計出一架遙控飛行器,其質量m =2㎏,動力系統(tǒng)提供的恒定升力F =28 N。試飛時,飛行器從地面由靜止開始豎直上升。設飛行器飛行時所受的阻力大小不變,g取10m/s2。 (1)第一次試飛,飛行器飛行t1 = 8 s 時到達高度H = 64 m。求飛行器所阻力f的大??; (2)第二次試飛,飛行器飛行t2 = 6 s 時遙控器出現故障,飛行器立即失去升力。求飛行器能達到的最大高度h; (3)為了使飛
42、行器不致墜落到地面,求飛行器從開始下落到恢復升力的最長時間t3 。 解析: (1)第一次飛行中,設加速度為 勻加速運動 由牛頓第二定律 解得 (2)第二次飛行中,設失去升力時的速度為,上升的高度為 勻加速運動 設失去升力后的速度為,上升的高度為 由牛頓第二定律 解得 (3)設失去升力下降階段加速度為;恢復升力后加速度為,恢復升力時速度為 由牛頓第二定律 F+f-mg=ma4 且 V3=a3t3 解得t3=(s)(或2.1s) 38.(09年海南物理)15.(9分)一卡車拖掛一相同質量的車廂,在水平直道上以的速度勻速行駛,其所受阻力可視為與車重成正比,
43、與速度無關。某時刻,車廂脫落,并以大小為的加速度減速滑行。在車廂脫落后,司機才發(fā)覺并緊急剎車,剎車時阻力為正常行駛時的3倍。假設剎車前牽引力不變,求卡車和車廂都停下后兩者之間的距離。 解析:設卡車的質量為M,車所受阻力與車重之比為;剎車前卡車牽引力的大小為, 卡車剎車前后加速度的大小分別為和。重力加速度大小為g。由牛頓第二定律有 設車廂脫落后,內卡車行駛的路程為,末速度為,根據運動學公式有 ⑤ ⑥ ⑦ 式中,是卡車在剎車后減速行駛的路程。設車廂脫落后滑行的路程為,有 ⑧ 卡車和車廂都停下來后相距
44、 ⑨ 由①至⑨式得 帶入題給數據得 評分參考:本題9分。①至⑧式各1分,式1分 39.(09年上海物理)22.(12分)如圖A.,質量m=1kg的物體沿傾角q=37°的固定粗糙斜面由靜止開始向下運動,風對物體的作用力沿水平方向向右,其大小與風速v成正比,比例系數用k表示,物體加速度a與風速v的關系如圖B.所示。求: (1)物體與斜面間的動摩擦因數m;(2)比例系數k。 (sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2) 解析:(1)對初始時刻:mgsinq-mmgcosq=ma0 由圖讀出a0=4
45、m/s2代入式, 解得:m==0.25; (2)對末時刻加速度為零:mgsinq-mN-kvcosq=0 又N=mgcosq+kvsinq 由圖得出此時v=5 m/s 代入式解得:k==0.84kg/s。 40.(09年廣東物理)20.(17分)如圖20所示,絕緣長方體B置于水平面上,兩端固定一對平行帶電極板,極板間形成勻強電場E。長方體B的上表面光滑,下表面與水平面的動摩擦因數=0.05(設最大靜摩擦力與滑動摩擦力相同)。B與極板的總質量=1.0kg.帶正電的小滑塊A質量=0.60kg,其受到的電場力大小F=1.2N.假設A所帶的電量不影響極板間的電場分布。t=0時刻,小滑塊
46、A從B表面上的a點以相對地面的速度=1.6m/s向左運動,同時,B(連同極板)以相對地面的速度=0.40m/s向右運動。問(g取10m/s2) (1)A和B剛開始運動時的加速度大小分別為多少? (2)若A最遠能到達b點,a、b的距離L應為多少?從t=0時刻至A運動到b點時,摩擦力對B做的功為多少? 解析:⑴由牛頓第二定律有 A剛開始運動時的加速度大小 方向水平向右 B剛開始運動時受電場力和摩擦力作用 由牛頓第三定律得電場力 摩擦力 B剛開始運動時的加速度大小方向水平向左 ⑵設B從開始勻減速到零的時間為t1,則有 此時間內B運動的位移 t1時刻A的速度,故此過程A一直勻減
47、速運動。 此t1時間內A運動的位移 此t1時間內A相對B運動的位移 此t1時間內摩擦力對B做的功為 t1后,由于,B開始向右作勻加速運動,A繼續(xù)作勻減速運動,當它們速度相等時A、B相距最遠,設此過程運動時間為t2,它們速度為v,則有 對A 速度 對B 加速度 速度 聯立以上各式并代入數據解得 此t2時間內A運動的位移 此t2時間內B運動的位移 此t2時間內A相對B運動的位移 此t2時間內摩擦力對B做的功為 所以A最遠能到達b點a、b的距離L為 從t=0時刻到A運動到b點時,摩擦力對B做的功為 。 41.(2010全國卷
48、1)15.如右圖,輕彈簧上端與一質量為m的木塊1相連,下端與另一質量為M的木塊2相連,整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上,并處于靜止狀態(tài)。現將木板沿水平方向突然抽出,設抽出后的瞬間,木塊1、2的加速度大小分別為、。重力加速度大小為g。則有 A., B., C., D., 【答案】C 【解析】在抽出木板的瞬時,彈簧對1的支持力和對2的壓力并未改變。對1物體受重力和支持力,mg=F,a1=0. 對2物體受重力和壓力,根據牛頓第二定律 【命題意圖與考點定位】本題屬于牛頓第二定律應用的瞬時加速度問題,關鍵是區(qū)分瞬時力與延時力。 (上海物理)11. 將一個物體以某一速度從地
49、面豎直向上拋出,設物體在運動過程中所受空氣阻力大小不變,則物體 (A)剛拋出時的速度最大 (B)在最高點的加速度為零 (C)上升時間大于下落時間 (D)上升時的加速度等于下落時的加速度 解析:,,所以上升時的加速度大于下落時的加速度,D錯誤; 根據,上升時間小于下落時間,C錯誤,B也錯誤,本題選A。 本題考查牛頓運動定律和運動學公式。難度:中。 42.(2010 上海物理)32.(14分)如圖,寬度L=0.5m的光滑金屬框架MNPQ固定板個與水平面內,并處在磁感應強度大小B=0.4T,方向豎直向下的勻強磁場中,框架的電阻非均勻分布,將質量
50、m=0.1kg,電阻可忽略的金屬棒ab放置在框架上,并且框架接觸良好,以P為坐標原點,PQ方向為x軸正方向建立坐標,金屬棒從處以的初速度,沿x軸負方向做的勻減速直線運動,運動中金屬棒僅受安培力作用。求: (1)金屬棒ab運動0.5m,框架產生的焦耳熱Q; (2)框架中aNPb部分的電阻R隨金屬棒ab的位置x變化的函數關系; (3)為求金屬棒ab沿x軸負方向運動0.4s過程中通過ab的電量q,某同學解法為:先算出金屬棒的運動距離s,以及0.4s時回路內的電阻R,然后代入 q=求解。指出該同學解法的錯誤之處,并用正確的方法解出結果。 解析: (1), 因為運動中金屬棒僅受安培力作用,
51、所以F=BIL 又,所以 且,得 所以 (2),得,所以。 (3)錯誤之處:因框架的電阻非均勻分布,所求是0.4s時回路內的電阻R,不是平均值。 正確解法:因電流不變,所以。 本題考查電磁感應、電路與牛頓定律、運動學公式的綜合應用。難度:難。 43.(2010 江蘇卷)15.(16分)制備納米薄膜裝置的工作電極可簡化為真空中間距為d的兩平行極板,如圖甲所示,加在極板A、B間的電壓作周期性變化,其正向電壓為,反向電壓為,電壓變化的周期為2r,如圖乙所示。在t=0時,極板B附近的一個電子,質量為m、電荷量為e,受電場作用由靜止開始運動。若整個運動過程中,電子未碰到極板A,且不考慮重
52、力作用。 (1)若,電子在0—2r時間內不能到達極板A,求d應滿足的條件; (2)若電子在0—2r時間未碰到極板B,求此運動過程中電子速度隨時間t變化的關系; (3)若電子在第N個周期內的位移為零,求k的值。 解析: (1)電子在0~T時間內做勻加速運動 加速度的大小 ① 位移 ② 在T-2T時間內先做勻減速運動,后反向作勻加速運動 加速度的大小
53、 ③
初速度的大小 ④
勻減速運動階段的位移 ⑤
依據題意 > 解得> ⑥
(2)在2nT~(2n+1)T,(n=0,1,2, ……,99)時間內 ⑦
加速度的大小 a′2=
速度增量 △v2=-a′2T ⑧
(a)當0≤t-2nt 54、⑨
解得 v=[t-(k+1)nT] ,(n=0,1,2, ……,99) ⑩
(b)當0≤t-(2n+1)T 55、 x2N-1+ x2N=0
解得
本題考查牛頓運動定律、運動學公式應用和歸納法解題。
難度:難。
44.(2010福建卷)17、如圖(甲)所示,質量不計的彈簧豎直固定在水平面上,t=0時刻,將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放,小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點,然后又被彈起離開彈簧,上升到一定高度后再下落,如此反復。通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器,測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖像如圖(乙)所示,則
A.時刻小球動能最大
B. 時刻小球動能最大
C. ~這段時間內,小球的動能先增加后減少
D. ~這段時間內,小球增加的動能等于彈簧減少的彈性勢能
【答案】C
56、【解析】小球在接觸彈簧之前做自由落體。碰到彈簧后先做加速度不斷減小的加速運動,當加速度為0,即重力等于彈簧彈力時速度達到最大值,而后往下做加速度不斷增大的減速K^S*5U運動,與彈簧接觸的整個下降過程,小球的動能和重力勢能轉化為彈簧的彈性勢能。上升過程恰好與下降過程互逆。由乙圖可知t1時刻開始接觸彈簧;t2時刻彈力最大,小球處在最低點,動能最?。籺3時刻小球往上運動恰好要離開彈簧;t2-t3這段時間內,小球的先加速后減速,動能先增加后減小,彈簧的彈性勢能轉化為小球的動能和重力勢能。
本題考查牛頓第二定律和傳感器的應用,重點在于考查考生對圖像的理解。
45.(2010 福建卷)22.(20分 57、)如圖所示,物體A放在足夠長的木板B上,木板B靜止于水平面。t=0時,電動機通過水平細繩以恒力F拉木板B,使它做初速度為零,加速度aB=1.0m/s2的勻加速直線運動。已知A的質量mA和B的質量mg均為2.0kg,A、B之間的動摩擦因數=0.05,B與水平面之間的動摩擦因數=0.1,最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小視為相等,重力加速度g取10m/s2。求
(1)物體A剛運動時的加速度aA
(2)t=1.0s時,電動機的輸出功率P;
(3)若t=1.0s時,將電動機的輸出功率立即調整為P`=5W,并在以后的運動過程中始終保持這一功率不變,t=3.8s時物體A的速度為1.2m/s。則在t=1 58、.0s到t=3.8s這段時間內木板B的位移為多少?
解析:
(1)物體A在水平方向上受到向右的摩擦力,由牛頓第二定律得
代入數據解得
(2)t=1.0s,木板B的速度大小為
木板B所受拉力F,由牛頓第二定律有
解得:F=7N
電動機輸出功率
P= Fv=7W
(3)電動機的輸出功率調整為5W時,設細繩對木板B的拉力為,則
解得 =5N
木板B受力滿足
所以木板B將做勻速直線運動,而物體A則繼續(xù)在B上做勻加速直線運動直到A、B速度相等。設這一過程時間為,有
這段時間內的位移 ④
A、B速度相同后,由于F>且電動機輸出功率恒 59、定,A、B將一起做加速度逐漸減小的變加速運動,由動能定理有:
由以上各式代入數學解得:
木板B在t=1.0s到3.8s這段時間內的位移為:
46.(2010四川卷)23.(16分)質量為M的拖拉機拉著耙來耙地,由靜止開始做勻加速直線運動,在時間t內前進的距離為s。耙地時,拖拉機受到的牽引力恒為F,受到地面的阻力為自重的k倍,耙所受阻力恒定,連接桿質量不計且與水平面的夾角θ保持不變。求:
(1)拖拉機的加速度大小。
(2)拖拉機對連接桿的拉力大小。
(3)時間t內拖拉機對耙做的功。
\
(1)設物體做勻減速直線運動的時間為△t2、初速度為v20、末速度為v2t、加速度為a 60、2,則
①
設物體所受的摩擦力為Ff,根據牛頓第二定律,有
Ff=ma2 ②
Ff=-μmg ③
聯立①②得
④
(2)設物體做勻加速直線運動的時間為△t1、初速度為v10、末速度為v1t、加速度為a1,則
⑤
根據牛頓第二定律,有
F+Ff=m 61、a1 ⑥
聯立③⑥得
F=μmg+ma1=6N
(3)解法一:由勻變速直線運動位移公式,得
解法二:根據圖象圍成的面積,得
ρ
A
v0
α
ρ
P
圖(a)
圖(b)
1(2011安徽第17題).一般的曲線運動可以分成很多小段,每小段都可以看成圓周運動的一部分,即把整條曲線用一系列不同半徑的小圓弧來代替。如圖(a)所示,曲線上的A點的曲率圓定義為:通過A點和曲線上緊鄰A點兩側的兩點作一圓,在極限情況下,這個圓就叫做A點的曲率圓,其半徑ρ叫做A點 62、的曲率半徑?,F將一物體沿與水平面成α角的方向已速度υ0拋出,如圖(b)所示。則在其軌跡最高點P處的曲率半徑是
A. B.
C. D.
答案:C
解析:物體在其軌跡最高點P處只有水平速度,其水平速度大小為v0cosα,根據牛頓第二定律得,所以在其軌跡最高點P處的曲率半徑是,C正確。
42.(2011新課標理綜第21題).如圖,在光滑水平面上有一質量為m1的足夠長的木板,其上疊放一質量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等?,F給木塊施加一隨時間t增大的水平力F=kt(k是常數),木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2, 63、下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是()
解析:A主要考查摩擦力和牛頓第二定律。木塊和木板之間相對靜止時,所受的摩擦力為靜摩擦力。在達到最大靜摩擦力前,木塊和木板以相同加速度運動,根據牛頓第二定律。木塊和木板相對運動時, 恒定不變,。所以正確答案是A。
43.(2011天津第2題).如圖所示,A、B兩物塊疊放在一起,在粗糙的水平面上保持相對靜止地向右做勻減速直線運動,運動過程中B受到的摩擦力
A.方向向左,大小不變 B.方向向左,逐漸減小
C.方向向右,大小不變 D.方向向右,逐漸減小
【解析】:考查牛頓運動定律處理連接體問題的基本方法,簡單題。對于多個物體組成的物體系 64、統(tǒng),若系統(tǒng)內各個物體具有相同的運動狀態(tài),應優(yōu)先選取整體法分析,再采用隔離法求解。取A、B系統(tǒng)整體分析有,a=μg,B與A具有共同的運動狀態(tài),取B為研究對象,由牛頓第二定律有:,物體B做速度方向向右的勻減速運動,故而加速度方向向左。
【答案】:A
44.(2011四川第19題).如圖是“神舟”系列航天飛船返回艙返回地面的示意圖,假定其過程可簡化為:
打開降落傘一段時間后,整個裝置勻速下降,為確保安全著陸,需點燃返回艙的緩沖火箭,在火箭噴氣過程中返回艙做減速直線運動,則
A.火箭開始噴氣瞬間傘繩對返回艙的拉力變小
B.返回艙在噴氣過程中減速的主要原因是空氣阻力
C返回艙在噴氣過程中所受 65、合外力可能做正功
D.返回艙在噴氣過程中處于失重狀態(tài)
【答案】A
【解析】在火箭噴氣過程中返回艙做減速直線運動,加速度方向向上,返回艙處于超重狀態(tài),動能減小,返回艙所受合外力做負功,返回艙在噴氣過程中減速的主要原因是緩沖火箭向下噴氣而獲得向上的反沖力?;鸺_始噴氣前勻速下降拉力等于重力減去返回艙受到的空氣阻力,火箭開始噴氣瞬間反沖力直接對返回艙作用因而傘繩對返回艙的拉力變小。
45.(2011江蘇第9題).如圖所示,傾角為α的等腰三角形斜面固定在水平面上,一足夠長的輕質綢帶跨過斜面的頂端鋪放在斜面的兩側,綢帶與斜面間無摩擦?,F將質量分別為M、m(M>m)的小物塊同時輕放在斜面兩側的綢帶 66、上。兩物塊與綢帶間的動摩擦因數相等,且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等。在α角取不同值的情況下,下列說法正確的有 AC
A.兩物塊所受摩擦力的大小總是相等
B.兩物塊不可能同時相對綢帶靜止
C.M不可能相對綢帶發(fā)生滑動
D.m不可能相對斜面向上滑動
46.(2011北京第18題).“蹦極”就是跳躍者把一端固定的長彈性繩綁在踝關節(jié)等處,從幾十米高處跳下的一種極限運動。某人做蹦極運動,所受繩子拉力F的大小隨時間t變化的情況如圖所示。將蹦極過程近似為在豎直方向的運動,重力加速度為g。據圖可知,此人在蹦極過程中最大加速度約為 B
A.G B.2g
C.3g D.4g
47.(2011上海第19題).受水平外力F作用的物體,在粗糙水平面上作直線運動,其 圖線如圖所示,則
(A)在秒內,外力大小不斷增大
(B)在時刻,外力為零
(C)在秒內,外力大小可能不斷減小
(D)在秒內,外力大小可能先減小后增大
答案:CD
48.(2011上海第26題).(5 分)如圖,為測量作勻加速直
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