高考物理重点难点知识测试题共3套牛顿运动定律 专题Word格式文档下载.docx
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C.力是使物体速度发生改变的原因
D.力是使物体惯性改变的原因
由牛顿第一定律的内容可知,一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止,说明一旦物体具有某一速度,只要没有加速或减速的原因,这个速度将保持不变.根据这种观点来看,力不是维持物体的运动即维持物体速度的原因,而是改变物体运动状态即改变物体速度的原因,故选项C正确.
二、规律方法题组
5.[理想实验法]
伽利略的理想实验(如图3-1-1)是将可靠的事实和理论思维结合起来,更能深刻地反映自然规律,伽利略的斜面实验程序如下:
图3-1-1
(1)减小第二斜面的倾角,小球在斜面上仍然要达到原来的高度.
(2)两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一斜面.
(3)如果没有摩擦,小球将上升到释放时的高度.
(4)继续减小第二个斜面的倾角,最后使它为水平面,小球沿水平面做持续的匀速运动.
请按程序先后次序排列,并指出它究竟属于可靠的事实还是通过思维过程得到的推论,下列选项正确的是(数字表示上述程序号码)( )
A.事实
(2)→事实
(1)→推论(3)→推论(4)
B.事实
(2)→推论
(1)→事实(3)→推论(4)
C.事实
(2)→推论(3)→推论
(1)→推论(4)
D.事实
(2)→事实(3)→推论
(1)→推论(4)
小球从对接的两个斜面的一个斜面上滚下,它将滚到另一个斜面上,这可以在实验中做到,所以是事实,即为事实
(2),在实际实验中,永远摆脱不了力的作用,特别是摩擦力,所以即不能达到同样高度也不能在水平面上永不停止地做匀速直线运动,所以
(1)、(3)、(4)都是推论,在实验中,是将第二个的倾角逐渐减小直到水平,所以程序为:
事实
(2)→推论(3)→推论
(1)→推论(4).
6.[作用力与反作用力和平衡区别]
下列说法正确的是( )
A.以卵击石,鸡蛋“粉身碎骨”,但石头却“安然无恙”是因为鸡蛋对石头的作用力小,而石头对鸡蛋的作用力大
B.马拉车做匀速直线运动时,马拉车的力和车拉马的力大小相等,而加速运动时,马拉车的力大于车拉马的力
C.吊扇工作时向下压迫空气,空气对吊扇产生竖直向上的托力,减轻了吊杆对电扇的拉力
D.两个小球A和B,中间用弹簧连接,并用细线悬于天花板上,则弹簧对A的力和弹簧对B的力是作用力和反作用力
以卵击石,其作用力为相互作用力,大小是相等的,故A错;
马拉车,不论做什么运动,其作用力也是相互作用力,大小也相等,故B错;
吊扇工作时向下推空气,吊扇受空气的反作用力竖直向上,故吊杆对电扇的拉力减小,C选项正确;
弹簧与A球有一对相互作用力,弹簧与B球也有一对相互作用力,故D选项错误.
高考·
模拟·
创新
1.(2016年河北衡水调研)(多选)下列判断正确的是( )
A.人行走时向后蹬地,给地面向后的摩擦力,地面给人的摩擦力是人向前的动力
B.人匀速游泳时,人在水中的运动是对水向前用力,水给人的阻力,方向向后
C.放在桌面上的物体,因受重力,才有对桌椅的压力,才有桌面的支持力出现,即压力先产生,支持力后出现
D.作用力与反作用力,应是先有作用力,再有反作用力,作用力先变化,反作用力随后跟着变化
人行走时向后蹬地,给地面向后的摩擦力,地面给人的摩擦力是人向前的动力,故A正确;
人匀速游泳时,人对水向前的力,和水给人的力,是作用力和反作用力,大小相等,方向相反,故B正确;
作用力和反作用力大小相等,方向相反,且同时产生、同时变化、同时消失,故C、D错误.
AB
2.(2016年广东揭阳一中第一次阶段考试)如图3-1-4甲所示,一根轻质弹簧竖直悬挂一小球,弹簧和小球的受力分别如图3-1-4乙和丙所示,下列说法正确的是( )
图3-1-4
A.F1的施力者是弹簧 B.F2的反作用力是F3
C.F3的施力者是地球D.F4的反作用力是F1
据题意,F1的施力者是地球,A错误;
F2的反作用力是F3,故B正确;
F3的施力者是小球,故C错误;
F4的反作用力是弹簧对天花板的拉力,故D错误.
B
3.(2016年陕西安康模拟)(多选)如图3-1-5所示,长为L的硬杆A一端固定一个质量为m的小球B,另一端固定在水平转轴O上,硬杆可绕转轴O在竖直平面内缓慢转动,则在硬杆与水平方向的夹角α从90°
减小到0°
的过程中,下列说法正确的是( )
图3-1-5
A.小球B受到的合力方向始终沿杆向上
B.小球B受到的硬杆A的作用力对小球做负功
C.小球B受到的硬杆A的作用力逐渐减小
D.小球B受到的硬杆A的作用力方向始终竖直向上
硬杆绕转轴O在竖直平面内缓慢转动的过程中,B球受到的合力为零,则由平衡条件得知,小球B受到硬杆A的作用力大小等于mg,方向竖直向上,而且硬杆A的作用力对小球做负功.故BD正确,AC错误.
BD
4.(2016年上海一模)如图3-1-6所示,两车厢的质量相同,其中一个车厢内有一人拉动绳子使两车厢相互靠近.若不计绳子质量及车厢与轨道间的摩擦,下列对于哪个车厢里有人的判断是正确的( )
图3-1-6
A.绳子的拉力较大的那一端车厢里有人
B.先开始运动的车厢里有人
C.先到达两车中点的车厢里没有人
D.不去称量质量无法确定哪个车厢有人
根据牛顿第三定律,绳子两端的拉力大小相等,故A错误;
有拉力后,两车同时受到拉力,同时开始运动,故B错误;
两车受到的拉力大小相等,根据牛顿第二定律,总质量小,加速度大,由x=
at2相同时间内位移大,先到达中点,即先到达两车中点的车厢里没有人,故C正确;
无需称质量,用C项办法可确定哪个车厢有人,故D错误.
1.[对力、加速度、速度关系的理解]
A.物体所受合力为零时,物体的加速度可以不为零
B.物体所受合力越大,速度越大
C.速度方向、加速度方向、合力方向总是相同的
D.速度方向可与加速度方向成任何夹角,但加速度方向总是与合力方向相同
由牛顿第二定律F=ma知,F合为零,加速度为零,由惯性定律知速度不一定为零;
对某一物体,F合越大,a越大,由a=
知,a大只能说明速度变化率大,速度不一定大,故A、B项错误;
F合、a、Δv三者方向一定相同,而速度方向与这三者方向不一定相同,故C项错误,D项正确.
2.[对牛顿第二定律的理解]
如图3-2-2,光滑斜面固定于水平面,滑块A、B叠放后一起冲上斜面,且始终保持相对静止,A上表面水平.则在斜面上运动时,B受力的示意图为( )
图3-2-2
将A、B作为一个整体,则一起冲上斜面时,受重力及斜面的支持力,合力沿斜面向下,然后再用隔离法,单独对B进行受力分析可知,B受摩擦力一定在水平方向上,且一定水平向左,竖直方向上重力大于支持力这样才能使合力沿斜面向下,因此A正确.
A
3.[力学单位制的应用]
(多选)在研究匀变速直线运动的实验中,取计数时间间隔为0.1s,测得相邻相等时间间隔的位移差的平均值Δx=1.2cm,若还测出小车的质量为500g,则关于加速度、合外力大小及单位,既正确又符合一般运算要求的是( )
A.a=
m/s2=120m/s2
B.a=
m/s2=1.2m/s2
C.F=500×
1.2N=600N
D.F=0.5×
1.2N=0.60N
在应用公式进行数量运算的同时,也要把单位带进运算,带单位运算时,单位换算要准确,可以把题中已知量的单位都用国际单位制表示,计算结果的单位就是用国际单位制表示的,这样在统一已知量的单位后,就不必一一写出各个量的单位,只在数字后面写出正确单位即可.选项A中Δx=1.2cm没用国际单位制表示,C项中的小车质量m=500g没用国际单位制表示,所以均错误;
B、D正确.
4.[整体法的运用]
(2016年淮南模拟)如图3-2-3所示,两个质量相同的物体1和2紧靠在一起,放在光滑水平面上,如果它们分别受到水平推力F1和F2的作用,而且F1>
F2,则1施于2的作用力大小为( )
图3-2-3
A.F1 B.F2
C.
(F1+F2)D.
(F1-F2)
图3-2-4
将物体1、2看作一个整体,其所受合力为:
F合=F1-F2,设质量均为m,由第二定律得F1-F2=2ma,所以a=
;
以物体2为研究对象,受力情况如图3-2-4所示.
由牛顿第二定律得F12-F2=ma,所以
F12=F2+ma=
.
5.[瞬时性问题]
如图3-2-5所示,在光滑水平面上,质量分别为m1和m2的木块A和B在水平拉力F作用下,以加速度a做匀变速直线运动,某时刻突然撤去拉力F,此瞬时A和B的加速度为a1和a2,则( )
图3-2-5
A.a1=a2=0
B.a1=a,a2=0
C.a1=
,a2=
a
D.a1=a,a2=-
两物体在光滑的水平面上一起以加速度a向右匀变速运动时,弹簧的弹力F弹=m1a,在力F撤去的瞬间,弹簧的弹力来不及改变,大小仍为m1a,因此对A来讲,加速度此时仍为a;
对B物体,取向右为正方向,-m1a=m2a2,a2=-
a,所以只有D项正确.
1.(2014年高考·
课标全国卷Ⅰ)
如图3-2-19,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( )
图3-2-19
A.一定升高
B.一定降低
图3-2-20
C.保持不变
D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定
设橡皮筋的伸长量为x,受力分析如图3-2-20所示,由牛顿第二定律有
kxsinθ=ma①
kxcosθ=mg②
小球稳定在竖直位置时,形变量为x0,由平衡条件有
kx0=mg③
由②③两式可知,x0=xcosθ
而悬点与小球间的高度差分别为
l0+x0与(l0+x)cosθ
可见l0+x0>
(l0+x)cosθ
所以小球的高度一定升高.
2.如图3-2-21所示,细线的一端系一质量为m的小球,另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端,细线与斜面平行.在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中,小球始终静止在斜面上,小球受到细线的拉力T和斜面的支持力FN分别为(重力加速度为g)( )
图3-2-21
A.T=m(gsinθ+acosθ) FN=m(gcosθ-asinθ)
B.T=m(gcosθ+asinθ) FN=m(gsinθ-acosθ)
C.T=m(acosθ-gsinθ) FN=m(gcosθ+asinθ)
D.T=m(asinθ-gcosθ) FN=m(gsinθ+acosθ)
对小球进行受力分析,小球受到重力、支持力、拉力.由于整体水平向右有加速度a,建立水平和竖直方向的直角坐标系,对拉力、支持力向两坐标轴投影得到两个方程Tcosθ-FNsinθ=ma,Tsinθ+FNcosθ=mg.两式联立可以解出答案T=m(gsinθ+acosθ),FN=m(gcosθ-asinθ)故答案选A.
图3-2-22
3.
图3-2-23
(2015年高考·
海南卷)如图3-2-23,物块a、b和c的质量相同,a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连,通过系在a上的细线悬挂于固定点O;
整个系统处于静止状态;
现将细线剪断,将物块a的加速度的大小记为a1,S1和S2相对于原长的伸长分别为Δl1和Δl2,重力加速度大小为g,在剪断的瞬间( )
A.a1=3gB.a1=0
C.Δl1=2Δl2D.Δl1=Δl2
设物体的质量为m,剪断细绳的瞬间,绳子的拉力消失,弹簧还没有来得及改变,所以剪断细绳的瞬间a受到重力和弹簧S1的拉力T1,剪断前对bc和弹簧组成的整体分析可知T1=2mg,故a受到的合力F=mg+T1=mg+2mg=3mg,故加速度a1=
=3g,A正确,B错误;
设弹簧S2的拉力为T2,则T2=mg,根据胡克定律F=kΔx可得Δl1=2Δl2,C正确,D错误.
4.(2014年高考·
山东卷)研究表明,一般人的刹车反应时间(即图3-2-24甲中“反应过程”所用时间)t0=0.4s,但饮酒会导致反应时间延长.在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以v0=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L=39m.减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图3-2-24乙所示,此过程可视为匀变速直线运动.取重力加速度的大小g=10m/s2.求:
图3-2-24
(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间;
(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少;
(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值.
(1)设减速过程中汽车加速度的大小为a,所用时间为t,由题可得初速度v0=20m/s,末速度vt=0,位移s=25m,由运动学公式得
v
=2as①
t=
②
联立①②式,代入数据得
a=8m/s2③
t=2.5s④
(2)设志愿者反应时间为t′,反应时间的增加量为Δt,由运动学公式得
L=v0t′+s⑤
Δt=t′-t0⑥
联立⑤⑥式,代入数据得
t=0.3s⑦
(3)设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者作用力的大小为F0,志愿者质量为m,由牛顿第二定律得
F=ma⑧
由平行四边形定则得
F
=F2+(mg)2⑨
联立③⑧⑨式,代入数据得
=
⑩
1.[对超重和失重的理解]
关于超重和失重,下列说法正确的是( )
A.超重就是物体受的重力增加了
B.失重就是物体受的重力减少了
C.完全失重就是物体一点重力都不受了
D.不论超重、失重或完全失重,物体所受的重力都是不变的
无论超重还是失重,本身重力都不变,变化的是对悬绳的拉力或对水平面的压力.
2.质量为m的物体静止在光滑的水平面上,受到水平恒力F的作用,在时间t内移动距离s,下列说法中正确的是( )
A.力F在时间t内可以使质量
m的物体移动的距离为
s
B.力F在时间
t内可以使质量
m的物体移动的距离为s
C.力F在时间3t内可以使质量3m的物体移动的距离为s
D.
F的力在时间t内可以使质量
加速度a=
,位移s=
at2.选项A中,加速度
=3a,在时间t内的位移为
at2=3s,选项A错误;
选项B中,加速度
=3a,在时间
内的位移为
a(
)2=
s,选项B错误;
选项C中,加速度
,在时间3t内的位移为
×
(3t)2=3s,选项C错误;
选项D中,加速度
=a,在时间t内的位移为
at2=s,选项D正确.
图3-3-1
3.如图3-3-1所示,一人站在电梯中的体重计上,随电梯一起运动,下列各种情况中,体重计的示数最大的是( )
A.电梯匀减速上升,加速度的大小为1.0m/s2
B.电梯匀加速上升,加速度的大小为1.0m/s2
C.电梯匀减速下降,加速度的大小为0.5m/s2
D.电梯匀加速下降,加速度的大小为0.5m/s2
人处于超重状态时,体重计的示数大于人的重力;
人处于失重状态时,体重计的示数小于人的重力.电梯加速上升或减速下降时人处于超重状态,体重计的示数F=mg+ma,可见,超重时加速度越大,体重计的示数越大,选B.
4.(2016年浙江省嘉兴模拟)如图3-3-2甲所示,在粗糙的水平面上,物块A在水平向右的外力F的作用下做直线运动,其速度—时间图象如图3-3-2乙所示,下列判断正确的是( )
图3-3-2
A.3s后物块开始反向运动
B.在0~1s内,外力F逐渐增大
C.在3~4s内物块加速度逐渐减小
D.0~1s内的平均速度小于3~4s内的平均速度
3s末物块的加速度反向,速度不反向,选项A错误;
在0~1s内,物块做匀加速直线运动,加速度是恒定的,外力F是恒定的,选项B错误;
在3~4s内,物块的加速度越来越大,选项C错误;
0~1s的位移小于3~4s的位移,所以0~1s内的平均速度小于3~4s内的平均速度,选项D正确.
5.如图3-3-3甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行.初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带.若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v-t图象(以地面为参考系)如图3-3-3乙所示.已知v2>
v1,则( )
图3-3-3
A.t2时刻,小物块离A处的距离达到最大
B.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大
C.0~t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
D.0~t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
0~t1时间:
滑动摩擦力向右,物体向左做匀减速运动,t1时刻向左位移达到最大.
t1~t2时间:
滑动摩擦力向右,物体向右由静止开始先做匀加速直线运动.
t2以后物体做匀速直线运动,摩擦力为零.选项A、C、D都错.t2以后物体相对皮带静止,相对滑动的距离最大.
6.质量为2kg的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等.从t=0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用,F随时间t的变化规律如图3-3-4所示.重力加速度g取10m/s2,则物体在t=0至t=12s这段时间的位移大小为( )
图3-3-4
A.18m B.54m
C.72mD.198m
拉力只有大于最大静摩擦力时,物体才会由静止开始运动
0~3s时:
F=fmax,物体保持静止,x1=0;
3~6s时:
F>
fmax,物体由静止开始做匀加速直线运动
a=
=2m/s2;
x2=
at2=
2×
32=9m;
v=at=6m/s
6~9s时:
F=f,物体做匀速直线运动
x3=vt=6×
3=18m
9~12s时:
f,物体以6m/s为初速度,以2m/s2为加速度继续做匀加速直线运动
x4=vt+
at2=6×
3+
32=27m
0~12s内物体的位移为:
x=x1+x2+x3+x4=54m.
1.(2015年高考·
海南卷)如图3-3-19,升降机内有一固定斜面,斜面上放一物体,开始时,升降机做匀速运动,物块相对于斜面匀速下滑,当升降机加速上升时( )
图3-3-19
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
当升降机加速上升时,物体有竖直向上的加速度,则物块与斜面间的正压力增大,根据滑动摩擦力公式Ff=μFN可知接触面间的正压力增大,物体与斜面间的摩擦力增大,故A错误,B正确;
设斜面的倾角为θ,物体的质量为m,当匀速运动时有
mgsinθ=μmgcosθ,即sinθ=μcosθ,假设物体以加速度a向上运动时,有
FN=m(g+a)cosθ,Ff=μm(g+a)cosθ,因为sinθ=μcosθ,所以m(g+a)sinθ=μm(g+a)cosθ,故物体仍做匀速下滑运动,C错误,D正确.
2.(2014年高考·
大纲全国卷)一物块沿倾角为θ的斜坡向上滑动.当物块的初速度为v时,上升的最大高度为H,如图3-3-20所示;
当物块的初速度为
时,上升的最大高度记为h.重力加速度大小为g.物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为( )
图3-3-20
A.tanθ和
B.(
-1)tanθ和
C.tanθ和
D.(
由受力分析可知其加速度a=gsinθ+μgcosθ,
由2ax=v2-v
有2(gsinθ+μgcosθ)H=v2,
2(gsinθ+μgcosθ)h=
2,
联立解得,h=
,
μ=
tanθ,
故选项D正确.(也可用动能定理解)
3.(2014年高考·
四川卷)(多选)如图3-3-21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,t=0时刻P在传送带左端具有速度v2,P与定滑轮间的绳水平,t=t0时刻P离开传送带.不计定滑轮质量和摩擦,绳足够长.正确描述小物体P速度随时间变化的图象可能是( )
图3-3-21
若P在传送带左端具有速度v2小于v1,则小物体P受到向右的摩擦力,使P加速运动,则有两种可能:
一种是一直加速运动,二种是先加速运动后匀速运动,所以B正确;
若P在传送带左端具有v2速度大于v1,则小物体P受到向左的摩擦力,使
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