届高考物理考点分类汇编第三章 牛顿运动定律.docx
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届高考物理考点分类汇编第三章牛顿运动定律
第三章 牛顿运动定律
考点一 牛顿运动定律
1.(2013·新课标全国Ⅰ,6分)下图是伽利略1604年做斜面实验时的一页手稿照片,照片左上角的三列数据如下表。
表中第二列是时间,第三列是物体沿斜面运动的距离,第一列是伽利略在分析实验数据时添加的。
根据表中的数据,伽利略可以得出的结论是( )
1
1
32
4
2
130
9
3
298
16
4
526
25
5
824
36
6
1192
49
7
1600
64
8
2104
A.物体具有惯性
B.斜面倾角一定时,加速度与质量无关
C.物体运动的距离与时间的平方成正比
D.物体运动的加速度与重力加速度成正比
解析:
选C 本题考查物理学史及物理方法,意在考查考生对研究物理问题常用方法的理解和推理能力。
由表可以看出第二列数据与第一列为二次方关系,而第三列数据与第一列在误差范围内成正比,说明物体沿斜面通过的距离与时间的二次方成正比,故选项C正确。
2.(2013·新课标全国Ⅱ,6分)一物块静止在粗糙的水平桌面上。
从某时刻开始,物块受到一方向不变的水平拉力作用。
假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
以a表示物块的加速度大小,F表示水平拉力的大小。
能正确描述F与a之间关系的图像是( )
解析:
选C 本题考查摩擦力、牛顿第二定律等基础知识点,意在考查考生应用相关知识分析问题、解决问题的能力。
设物块所受滑动摩擦力为f,在水平拉力F作用下,物块做匀加速直线运动,由牛顿第二定律,F-f=ma,F=ma+f,所以能正确描述F与a之间关系的图像是C,选项C正确,A、B、D错误。
3.(2013·安徽理综,6分)如图所示,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和斜面的支持力为FN分别为(重力加速度为g)( )
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)
解析:
选A 本题考查受力分析和牛顿第二定律,意在考查考生对力和运动关系的理解。
对小球受力分析,并沿水平、竖直方向正交分解。
水平方向:
Tcosθ-FNsinθ=ma,竖直方向:
Tsinθ+FNcosθ=mg。
联立求解得选项A正确。
4.(2012·新课标全国,6分)伽俐略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿力学的基础。
早期物理学家关于惯性有下列说法,其中正确的是( )
A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性
B.没有力的作用,物体只能处于静止状态
C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性
D.运动物体如果没有受到力的作用,将继续以同一速度沿同一直线运动
解析:
惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,故A对;根据惯性定律可知没有力的作用,物体将保持原来的状态,即静止状态或者匀速直线运动状态,故B错;行星在圆轨道上的运动是变速运动,是在万有引力作用下的运动,所以C错;运动物体如果不受力作用,将保持原来的运动状态,即继续以同一速度沿着同一直线运动,D对。
答案:
AD
5.(2012·安徽理综,6分)如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,
若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则( )
A.物块可能匀速下滑
B.物块仍以加速度a匀加速下滑
C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑
D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑
解析:
对物块进行受力分析,设斜面的角度为θ,可列方程mgsinθ-μmgcosθ=ma,sinθ-μcosθ=a/g,当加上力F后,由牛顿第二定律得(mg+F)sinθ-μ(mg+F)cosθ=ma1,即mgsinθ-μmgcosθ+Fsinθ-Fcosθ=ma1,ma+Fsinθ-μFcosθ=ma1,Fsinθ-μFcosθ=F(sinθ-μcosθ)=Fa/g,Fa/g大于零,代入上式知,a1大于a。
物块将以大于a的加速度匀加速下滑。
只有C项正确。
答案:
C
6.(2012·江苏,3分)如图所示,一夹子夹住木块,在力F作用下向上提升。
夹子和木块的质量分别为m、M,夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f。
若木块不滑动,力F的最大值是( )
A.2f(m+M)/M
B.2f(m+M)/m
C.2f(m+M)/M-(m+M)g
D.2f(m+M)/m+(m+M)g
解析:
当夹子与木块两侧间的摩擦力达到最大摩擦力f时,拉力F最大,系统向上的加速度为a。
先以m为研究对象,进行受力分析,根据牛顿第二定律可知:
F-2f-mg=ma,
再以M为研究对象,进行受力分析,根据牛顿第二定律可知:
2f-Mg=Ma,
两式联立可解得F=,A正确。
答案:
A
7.(2010·山东理综,4分)如图甲所示,物体沿斜面由静止滑下,在水平面上滑行一段距离后停止,物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同,斜面与水平面平滑连接.图乙中v、a、f和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程.图乙中正确的是( )
解析:
本题考查牛顿第二定律、受力方向、滑动摩擦力、直线运动和速度图象、加速度图象、摩擦力图象及路程随时间变化的图象等知识点,意在考查考生对知识的理解和运用能力.物体在斜面上下滑,受到重力、支持力和摩擦力的作用,其合外力为恒力,加速度为恒量,物体做匀加速直线运动,其加速度图象应为一平行时间横轴的直线段,速度v=at,其速度图象应为一向上倾斜的直线段,路程s=at2/2,路程随时间变化的图象应为一开口向上的抛物线,选项A、B、D错误;物体滑到水平面上后,在摩擦力作用下做匀减速直线运动,其摩擦力大于在斜面上运动时的摩擦力,所以选项C正确.
答案:
C
8.(2009辽宁、宁夏理综,6分)如图所示,一足够长的木板静止在光滑水平面上,一物块静止在木板上,木板和物块间有摩擦.现用水平力向右拉木板,当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时,撤掉拉力,此后木板和物块相对于水平面的运动情况为( )
A.物块先向左运动,再向右运动
B.物块向右运动,速度逐渐增大,直到做匀速运动
C.木板向右运动,速度逐渐变小,直到做匀速运动
D.木板和物块的速度都逐渐变小,直到为零
解析:
根据受力分析可知,当撤掉拉力后,木板向右做减速运动,物块向右做加速运动,直到两者速度相等后,一起做匀速运动.故B、C正确.
答案:
BC
考点二 超重和失重
9.(2010·浙江理综,6分)如图所示,A、B两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力).下列说法正确的是( )
A.在上升和下降过程中A物体对B物体的压力一定为零
B.上升过程中A物体对B物体的压力大于A物体受到的重力
C.下降过程中A物体对B物体的压力大于A物体受到的重力
D.在上升和下降过程中A物体对B物体的压力等于A物体受到的重力
解析:
本题考查牛顿运动定律的应用——超重和失重的知识.A、B两物体抛出以后处于完全失重状态,无论是上升还是下降,A物体对B物体的压力一定为零,A选项正确.
答案:
A
10.(2009·广东,4分)某人在地面上用弹簧秤称得其体重为490N.他将弹簧秤移至电梯内称其体重,t0至t3时间段内,弹簧秤的示数如图所示,电梯运行的v-t图可能是(取电梯向上运动的方向为正)( )
解析:
由F-t图象知:
t0~t1时间内该人,具有该人向下的加速度,t1~t2时间内匀速或静止,t2~t3时间内,该人具有向上的加速度,因此其运动情况可能是:
t0~t3时间内,故A、D正确.
答案:
AD
考点三 牛顿运动定律的综合应用
11.(2013·重庆理综,6分)图甲为伽利略研究自由落体运动实验的示意图,让小球由倾角为θ的光滑斜面滑下,然后在不同的θ角条件下进行多次实验,最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动。
分析该实验可知,小球对斜面的压力、小球运动的加速度和重力加速度与各自最大值的比值y随θ变化的图像分别对应图乙中的( )
甲 乙
A.①、②和③ B.③、②和①
C.②、③和①D.③、①和②
解析:
选B 本题考查牛顿运动定律及图像分析,意在考查考生的图像分析能力。
根据斜面模型,小球在光滑的斜面上时,对斜面的压力为FN=mgcosθ,压力FN与其最大值的比值为cosθ,此比值与θ的图线对应图像中的③;下滑过程中小球的加速度a=gsinθ,加速度与其最大值的比值为sinθ,此比值与θ的图线对应图像中的②;重力加速度是恒定值,与其最大值的比值为1,此比值与θ的图线对应图像中的①。
所以B项正确;A、C、D项错误。
12.(2013·浙江理综,6分)如图所示,水平木板上有质量m=1.0kg的物块,受到随时间t变化的水平拉力F作用,用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小。
取重力加速度g=10m/s2,下列判断正确的是( )
A.5s内拉力对物块做功为零
B.4s末物块所受合力大小为4.0N
C.物块与木板之间的动摩擦因数为0.4
D.6s~9s内物块的加速度大小为2.0m/s2
解析:
选D 本题考查物体的受力分析和运动分析,意在考查考生对力的平衡条件、牛顿第二定律及图象的理解。
由Fft图象知物块所受的最大静摩擦力为4N,滑动摩擦力为3N,4s末物块所受的合力为零,则B项错误;因前4s内物块处于静止状态,5s内物块的位移即第5s内物块的位移不为零,则5s内拉力对物块所做的功不为零,故A项错误;由μmg=3N,得物块与木板之间的动摩擦因数μ=0.3,则C项错误;6s~9s内物块所受的合力为5N-3N=2N,由F合=ma,得物块的加速度大小a=2m/s2,故D项正确。
13.(2013·浙江理综,6分)如图所示,总质量为460kg的热气球,从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5m/s2,当热气球上升到180m时,以5m/s的速度向上匀速运动。
若离开地面后热气球所受浮力保持不变,上升过程中热气球总质量不变,重力加速度g=10m/s2。
关于热气球,下列说法正确的是( )
A.所受浮力大小为4830N
B.加速上升过程中所受空气阻力保持不变
C.从地面开始上升10s后的速度大小为5m/s
D.以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230N
解析:
选AD 本题考查热气球的受力分析和运动分析,意在考查考生对力的平衡条件、牛顿第二定律的运用能力。
热气球从地面刚开始上升时,由牛顿第二定律有:
F合=F浮-mg=ma,得热气球所受的浮力F浮=m(g+a)=460×(10+0.5)N=4830N,则A项正确;加速上升过程中,速度增大,所受空气阻力也增大,则B项错误;热气球以5m/s的速度匀速上升时,由平衡条件知所受的空气阻力Ff=F浮-mg=4830N-460×10N=230N,则D项正确;热气球从地面上升10s内,它做变加速运动,故10s时其速度大小不是5m/s,则C项错误。
14.(2013·浙江理综,6分)一长木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,以后木板运动的速度-时间图像如图所示。
己知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦。
物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上。
取重力加速度的大小g=1
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