高考物理二轮复习 专题03 牛顿运动定律（练）（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

牛顿运动定律1如图所示，钉子A、B相距5l，处于同一高度细线的一端系有质量为M的小物块，另一端绕过A固定于B质量为m的小球固定在细线上C点，B、C间的线长为3l用手竖直向下拉住小球，使小球和物块都静止，此时BC与水平方向的夹角为53°松手后，小球运动到与A、B相同高度时的速度恰好为零，然后向下运动忽略一切摩擦，重力加速度为g，取sin53°=0.8，cos53°=0.6求：（1）小球受到手的拉力大小F；（2）物块和小球的质量之比M:m；（3）小球向下运动到最低点时，物块M所受的拉力大小T【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】 （1） （2） （3）（）（3）根据机械能守恒定律，小球回到起始点设此时AC方向的加速度大小为a，重物受到的拉力为T牛顿运动定律MgT=Ma 小球受AC的拉力T=T牛顿运动定律Tmgcos53°=ma解得（）点睛：本题考查力的平衡、机械能守恒定律和牛顿第二定律。解答第（1）时，要先受力分析，建立竖直方向和水平方向的直角坐标系，再根据力的平衡条件列式求解；解答第（2）时，根据初、末状态的特点和运动过程，应用机械能守恒定律求解，要注意利用几何关系求出小球上升的高度与物块下降的高度；解答第（3）时，要注意运动过程分析，弄清小球加速度和物块加速度之间的关系，因小球下落过程做的是圆周运动，当小球运动到最低点时速度刚好为零，所以小球沿AC方向的加速度（切向加速度）与物块竖直向下加速度大小相等。2【2015·海南·8】（多选）如图所示，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；现将细绳剪断，将物块a的加速度记为a1，S1和S2相对原长的伸长分别为l1和l2，重力加速度大小为g，在剪断瞬间： （ ）Aa1=3g Ba1=0 Cl1=2l2 Dl1=l2【答案】AC【考点定位】牛顿第二定律的瞬时性【名师点睛】做本类型题目时，需要知道剪断细线的瞬间，弹簧来不及发生变化，即细线的拉力变为零，弹簧的弹力吧不变，然后根据整体和隔离法分析。3【2015·海南·9】（多选）如图所示，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【考点定位】牛顿第二定律【名师点睛】做本题的关键是受力分析，知道变化前后，力的变化，然后根据力的分解和牛顿第二定律进行解题。4【2015·上海·3】如图，鸟沿虚线斜向上加速飞行，空气对其作用力可能是： （ ）A B C D【答案】B【解析】 小鸟沿虚线斜向上加速飞行，说明合外力方向沿虚线斜向上，小鸟受两个力的作用，空气的作用力和重力，如下图所示：【考点定位】 牛顿第二定律【名师点睛】 本题以实际情境为命题背景，考查力与运动的关系、合力与分力的关系等知识点，意在考查考生对物理基本规律的理解能力和灵活运用物理规律解决实际问题的能力。本题的要点是理解合力和分力的关系，对小鸟进行受力分析可以较快解决问题。5【2015·全国新课标·25】一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块，在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5m，如图（a）所示。时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至时木板与墙壁碰撞（碰撞时间极短）。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1s时间内小物块的图线如图（b）所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2。求（1）木板与地面间的动摩擦因数及小物块与木板间的动摩擦因数；（2）木板的最小长度；（3）木板右端离墙壁的最终距离。【答案】（1）（2）（3）木块继续减速，加速度仍为 假设又经历二者速度相等，则有解得此过程，木板位移末速度滑块位移此后木块和木板一起匀减速。二者的相对位移最大为滑块始终没有离开木板，所以木板最小的长度为（3）最后阶段滑块和木板一起匀减速直到停止，整体加速度位移所以木板右端离墙壁最远的距离为【考点定位】 牛顿运动定律【名师点睛】分阶段分析，环环相扣，前一阶段的末状态即后一阶段的初始状态，认真沉着，不急不躁6【2016·江苏卷】如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中A桌布对鱼缸摩擦力的方向向左B鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等C若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力将增大D若猫减小拉力，鱼缸有可能滑出桌面【答案】BD【考点定位】力与运动【方法技巧】本题重在分析清楚鱼缸的受力情况、运动情况。先在桌布上加速，后在桌面上减速。鱼缸受桌布的滑动摩擦力与猫拉力的大小无关。1如图所示，相同质量的两物块从底边长相同、倾角不同的固定斜面最高处同时由静止释放且下滑到底端，下面说法正确的是 ( )A若斜面光滑，两物块一定同时运动到斜面底端B若斜面光滑，倾角小的斜面上的物块一定先运动到斜面底端C若两物块与斜面之间的动摩擦因数相同，倾角大的斜面上的物块损失的机械能大D若两物块到达底面时的动能相同，倾角大的斜面与物块间的动摩擦因数大【答案】 D【解析】【详解】【点睛】本题考查学生对动能定理及功能关系的理解与应用； 对于两种情况进行比较的问题，一定要注意要找出相同条件后，再进行分析.2足球比赛防守球员在本方禁区内犯规，被裁判吹罚点球。假设运动员在距球门正前方s 处的罚球点，准确地从球门正中央横梁下边缘踢进点球横梁下边缘离地面的高度为h，足球质量为m， 空气阻力忽略不计运动员至少要对足球做的功为W下面给出功W 的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解W，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断根据你的判断，W 的表达式最合理应为（ ）Amgh BC D【答案】 B【解析】【分析】结合单位制以及能量守恒定律进行判断，即表达式的单位是J，等于势能与动能的增加量之和【详解】足球重力势能增加量为mgh，动能增加量大于零，故功大于mgh，故A错误；当S0时，一定有Wmgh，故B正确；功等于机械能增量，故功Wmgh，但S取一定的值时，此式可能小于mgh，矛盾，故C错误；等号右边单位为：，不是焦耳，故D错误；故选B。【点睛】本题关键抓住功等于机械能增加量，一定大于mgh，同时结合单位为J进行判断。3如图a所示，在光滑水平面上，O为水平直线MN上的一点，质量为m的质点在O点的左方时受到水平向右的恒力作用，运动到O点的右方时，同时还受到水平恒力的作用，设质点从图示位置由静止开始运动，其v-t图象如图b所示，在0-时间内，下列说法错误的是( )A质点在O点右方运动的时间为B质点在O点的左方加速度大小为C的大小为D质点在0-这段时间内的最大位移为【答案】 C【解析】【详解】4质量是m的物体在粗糙的水平面上受水平恒定拉力F的作用，从静止出发，经过时间t速度达到v，要使物体从静止出发速度达到2v，下列方法可行的是？ ( )A力F增加为原来的二倍 B力F和动摩擦因数都增加为原来的二倍C质量增加为原来的二倍 D质量、力、时间都增加为原来的二倍【答案】 D【解析】【分析】物体在拉力作用下做匀加速直线运动，根据加速度的变化，通过牛顿第二定律来判断可行的方法【详解】【点睛】解决本题的关键通过速度公式和牛顿第二定律找到速度与力、质量、动摩擦因数以及时间的关系式，然后进行讨论. 5（多选）如图甲所示，水平地面上固定一带挡板的长木板，一轻弹簧左端固定在挡板上，右端接触滑块，弹簧被压缩0.4 m后锁定，t0时解除锁定，释放滑块计算机通过滑块上的速度传感器描绘出滑块的vt图象如图乙所示，其中Oab段为曲线，bc段为直线，倾斜直线Od是t0时的速度图线的切线，已知滑块质量m2.0 kg，取g10 m/s2，则下列说法正确的是()A滑块被释放后，先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动B弹簧恢复原长时，滑块速度最大C弹簧的劲度系数k175 N/mD该过程中滑块的最大加速度为30 m/s2【答案】 CD【解析】【详解】6（多选）如图所示，质量均为1kg的两个物体A、B放在水平地面上相距9m，它们与水平地面的动摩擦因数均为=0.2.现使它们分别以大小vA=6m/s和vB=2m/s的初速度同时相向滑行，不计物体的大小，取g=10m/s2则（）A它们经过2s相遇B它们经过4s相遇C它们在距离物体A出发点8m 处相遇D它们在距离物体A出发点6m处相遇【答案】 AC【解析】【分析】先根据牛顿第二定律求出两个物体的加速度，然后计算出物体B停止运动的时间，得出A、B的位置，最后再求出接下来的运动时间【详解】对物体A受力分析，均受到重力、支持力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律，有：-mg=ma，故加速度为：a1=-g=-2m/s2；同理物体B的加速度为：a2=-g=-2m/s2；B物体初速度较小，首先停止运动，故其停止运动的时间为：该段时间内物体A的位移为：xA1=vAt1+a1t12=5m物体B的位移为：xB=vBt1+a2t12=1m【点睛】本题关键是边计算边分析确定两物体的运动情况，多次根据运动学公式列式求解；同时要注意字母较多，要注意字母的含义，最好能画出情境图，将已知量都标到图上7如图所示,一水平长L=25m的传送带与木板靠在一起,且上表面在同一水平面,皮带以吗3m/s匀速顺时针转动,现在在传送带左端无初速度放上一质量m=1kg的小物块(可视为质点),小物块与传送带及小物块与木板上表面之间的动摩擦因数均为,=0.2经过一段时间,小物块被传送到传送带的右端,随后小物块平稳滑上右端木板上的同时(小物块从传送带滑上木板时速度大小不变)在木板右侧施加一个水平向右的恒力F,F作用了=1s后小物块与木板速度恰好相等,此时撒去F,最终小物块没有从木板上滑下,已知木板质量M=4kg,木板与地面间动摩擦因数=0.3,重力加速度g取10m/s。求:(1)小物块与传送带问的相对位移大小;(2)水平恒力F的大小;(3)木板上表面至少多长(计算结果保留2位有效数字)。【答案】 （1）（2） （3）【解析】【详解】（1）对小物块由牛顿第二定律有，解得若小物块一直加速到右端，设到右端速度为得，解得因为，所以小物块先加速到与传送带共速，然后一起匀速运动至右端 设需时间加速到共速 时间内皮带位移时间内小物块位移 （3）由于，共速后小物块将以匀减速到停止，而木板以匀减速运动对木板由牛顿第二定律有得全过程木板位移，解得全过程小物块位移所以板长8如图所示，质量，的木板静止在光滑水平地面上。木板右端与竖直墙壁之间距离为，其上表面正中央放置一个质量的小滑块与之间动摩擦因数为，现用大小为的推力水平向右推，两者发生相对滑动，作用后撤去推力。通过计算可知，在与墙壁碰撞时。没有滑离。设与墙壁碰撞时间极短，且无机械能损失，重力加速度求：(1)相对滑动的整个过程中。相对向左滑行的最大距离；(2)相对滑动的整个过程中，、系统产生的摩擦热。【答案】 (1)(2)，方向向右，方向向左设A、B速度相等经历的时间为t2 得在此时间内B运动的位移为s2+s3<sB与墙碰前速度相等，A、B的共同速度A相对B向左滑动的距离A相对B向左滑行的最大距离为（2）与墙壁碰后：点睛：此题物理过程较复杂，解决本题的关键理清木块和木板在整个过程中的运动规律，按照物理过程发生的顺序，结合能量守恒定律、动量守恒定律、牛顿第二定律和运动学公式综合求解1在光滑水平面上，一物体在水平力F的作用下，由静止开始做直线运动，F随位移x变化的图线如图所示，下列描述其位移 时间(x -t)和速度 时间（v-t）关系图象正确的是（ ）ABCD【答案】 C【解析】【分析】由受力图象依据牛顿第二定律可以得到加速度的F的关系，进而可以得到速度图象F-x图象与坐标轴围成的面积表示力F做的功，即合外力做功，结合运动性质判定其位移图象。【详解】【点睛】重点次序问题：先要由受力来确定加速，进而由加速度确定运动性质，之后才能判定出来位移图象这个先后次序不能颠倒。2在卫生大扫除中，某同学用拖把拖地，沿推杆方向对拖把施加推力F，如图所示，此时推力与水平方向的夹角为，且拖把刚好做匀速直线运动。从某时刻开始保持力F的大小不变，减小F与水平方向的夹角，则( )A拖把将做减速运动B拖把继续做匀速运动C地面对拖把的支持力FN变小，地面对拖把的摩擦力Ff变小D减小的同时若减小F，拖把一定做加速运动【答案】 C【解析】【详解】设拖把与地面之间的动摩擦因数为，则拖把头受到重力、支持力、推力和摩擦力处于平衡，受力示意图如图所示。3做匀速直线运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子将()A向前运动B向后运动C无相对运动D无法判断【答案】 B【解析】【详解】4建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料.质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10m/s2)()A490NB510NC890ND910N【答案】 A【解析】【详解】对物块分析，根据牛顿第二定律得，Fmg=ma，解得绳子的拉力F=mg+ma=200+20×0.5N=210N，对人分析，根据共点力平衡得，F+N=Mg，解得支持力N=MgF=700210N=490N.故选：A.5（多选）如图甲所示，a，b两物体分别从斜面上的同一点M处由静止下滑，经N点后在水平面上滑行，（不计通过N点前后的速率变化），它们的图像如图乙所示，则通过图像可知（）Aa、b两物体滑到N点时速度之比为2:3Ba、b两物体在水平面上滑行的距离之比为3:1Ca、b两物体与斜面的动摩擦因数关系为Da、b两物体与水平面间的动摩擦因数关系为【答案】 BD【解析】【分析】据速度时间图线的斜率比较加速度的大小，结合牛顿第二定律比较动摩擦因数的大小；根据图线与时间轴围成的面积比较滑行的距离.【详解】【点睛】对于图象问题，我们学会“五看”，即：看坐标、看斜率、看面积、看交点、看截距；了解图象的物理意义是正确解题的前提。6（多选）如图所示，一质量为m的物体在沿斜面向上的恒力F作用下，由静止从底端向上做匀加速直线运动.若斜面足够长，表面光滑，倾角为.经时间t恒力F做功80J，此后撤去恒力F，物体又经时间t回到出发点，且回到出发点时的速度大小为v，若以地面为重力势能的零势能面，则下列说法中正确的是( )A物体回到出发点时的机械能是80JB撤去力F前的运动过程中，物体的动能一直在增加，撤去力F后的运动过程中物体的动能一直在减少C撤去力F前和撤去力F后的运动过程中物体的加速度之比为1:3D在撤去力F前的瞬间，力F的功率是【答案】 ACD【解析】【分析】根据物体的运动的特点，在拉力F的作用下运动时间t后，撤去拉力F之后又运动时间t返回出发点，根据物体的这个运动过程，列出方程可以求得拉力和撤去拉力时物体的速度的大小，从而可以求得拉力F的功率的大小；【详解】D、因为物体做匀加速直线运动，初速度为0，由牛顿第二定律可得，撤去恒力F后是匀变速运动，且加速度为，又联立上两式得：设刚撤去拉力F时物体的速度大小为，则对于从撤去到返回的整个过程，有：，解得，所以可得在撤去力F前的瞬间，力F的功率：，故D正确。【点睛】分析清楚物体的运动的过程，分析物体运动过程的特点，是解决本题的关键，撤去拉力之前和之后的位移大小相等、方向相反是本题隐含的条件。7如图所示，倾角为的固定斜面与足够长的水平面平滑对接，一劲度系数N/m的轻质弹簧的上端固定于斜面顶端，另一端固连一质量kg的光滑小球A，跟A紧靠的物块B（质量也为）与斜面间的动摩擦因数，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。图中施加在B上的力N，方向沿斜面向上，A和B均处于静止状态，且斜面对B恰无摩擦力当撤除力后，A和B一起沿斜面下滑到某处时分离，分离后A一直在斜面上运动，B继续沿斜面下滑已知：，重力加速度（1）A和B分离后A能否再回到出发点？请简述理由（2）A和B分离时B的速度为多大？【答案】 （1）A不能回到出发点。因为小球与物块一起下滑过程，物块对小球的弹力做负功而使小球的机械能减少了 （2）【解析】【分析】A不能回到出发点，因为小球与物块一起下滑过程，物体对小球的弹力做负功而使小球的机械能减少，当AB分离时，AB具有相同的加速度与速度，根据牛顿第二定律求的弹簧的伸长量，在利用动能定理求的速度。【详解】（2）未撤除力时，对A和B整体，根据平衡条件得 其中弹簧弹力 解得弹簧的压缩量：m分离时，A和B间无弹力作用，但速度和加速度仍相等，根据牛顿第二定律对B：【点睛】本题要抓住临界状态，分析临界条件，即小球与挡板刚分离时，B对小球的作用力为零，这也是两物体刚分离时常用到的临界条件。8如图所示，水平传输带以的速度匀速向右运动，左右两边端点A、B的间距为L=10m。传输带左边接倾斜直轨道AC， AC轨道与水平面夹角为。传输带右边接半圆形轨道BD并相切于B点，BD轨道半径R=2m。两轨道与传输带连接处认为紧密圆滑，物体通过连接点时无机械能损失。有一可视为质点的物体从B点出发以初速度向左运动。已知物体与传输带的动摩擦因数为，物体与斜面的动摩擦因数为，圆轨道光滑。问:至少多大，物体才能运动经过D点？（AC斜面足够长，结果保留3位有效数字）【答案】 11.3m/s【解析】设小物体恰能运动到D点的速度为，重力提供向心力： 设此临界状态下的。设物体从B点向左出发后第一次返回B点时的速度为物体从B运动到D的过程中机械能守恒： 由得： 若传输带足够长，则当时，物体先向左减速到零后又向右加速，由于传输带速度为20m/s>10m/s，所以物体向右运动的过程中一直加速。且向左运动的加速度大小与向右运动时的加速度大小相等，由对称性可得回到B点的速度，恰能完成圆周运动到D点。如果能完成上述过程，传输带的长度至少为L从B向A运动的过程中，物块的加速度大小 解得：点睛：物体恰好能到达D点，必须由重力提供向心力，可求得物体到达D点所需要的速度，由机械能守恒定律求出物体到达B必须具有的速度再研究物体B到A、A到C、以及C到B的过程，运用牛顿第二定律和运动学公式得到B点的速度与初速度的关系，从而求得初速度的条件