高考物理二轮复习力与运动专题强化5牛顿运动定律A.docx
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高考物理二轮复习力与运动专题强化5牛顿运动定律A
牛顿运动定律A
1、伽利略用两个对接的斜面,一个斜面固定,让小球从固定斜面上滚下,又滚上另一个倾角可以改变的斜面,斜面倾角逐渐改变至零,如图所示。
伽利略设计这个实验的目的是为了说明( )
A.如果没有摩擦,小球将运动到与释放时相同的高度
B.如果没有摩擦,物体运动时机械能守恒
C.如果物体不受到力,就不会运动
D.维持物体做匀速直线运动并不需要力
2、如图所示,A、B两球用细线悬挂于天花板上且静止不动,两球质量
,两球间是一个轻质弹簧,如果突然剪断悬线,则在剪断悬线瞬间()
A.A球加速度为
,B球加速度为gB.A球加速度为
,B球加速度为0
C.A球加速度为
,B球加速度为0D.A球加速度为
,B球加速度为g
3、某同学站在观光电梯底板上,利用速度传感器和计算机研究观光电梯升降过程中的情况,如图所示的v-t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内的速度变化情况(向下为正方向)。
根据图像提供的信息,可以判断下列说法中正确的是( )
A.0~5s内,观光电梯在加速下降,该同学处于失重状态
B.5~10s内,观光电梯一定静止,该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力
C.10~20s内,观光电梯在加速下降,该同学处于失重状态
D.20~25s内,观光电梯在加速下降,该同学处于失重状态
4、如图所示,质量为M的小车放在光滑水平面上,小车上用细线悬吊一质量为m的小球(M>m),用力F水平向右拉小球,使小球和车一起以加速度a向右运动时,细线与竖直方向成θ角,细线的拉力为FT。
若将水平拉力F变为原来的n倍,仍使小球和车相对静止且一起向右加速运动,下列关系正确的是( )
A.小车运动的加速度变为naB.细线的拉力变为nFT
C.细线与竖直方向的夹角变成nθD.细线与竖直方向夹角的余弦值变为ncosθ
5、如图所示,劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上,另一端与置于水平面上质量为m的物体接触(未连接),弹簧水平且无形变,用水平力F缓慢推动物体,在弹性限度内弹簧长度被压缩了x,此时物体静止,撤去F后,物体开始向左运动,物体与水平间的动摩擦因数为
重力加速度为g,则下列说法正确的是()
A.刚撤去F时物体的加速度大小为
B.刚撤去F时物体的加速度大小为
C.撤去F后,物体刚脱离弹簧时速度最大
D.撤去F后,物体先加速运动后减速运动
6、将一轻质弹簧固定在竖直的墙壁上,如图所示,右端与一小球相连接,另用一质量不计且不可伸长的细绳与小球相连,另一端如图固定。
当系统静止时水平面对小球的支持力为零,细绳与竖直方向的夹角为θ=45°。
小球与水平面间的摩擦不可忽略,且动摩擦因数μ=0.2,小球的质量为m=1kg,重力加速度g取10m/s2。
假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则剪断细绳的瞬间,下列说法正确的是( )
A.小球仍处于静止状态B.小球所受合力为10N
C.小球的加速度大小为8m/s2D.小球所受的摩擦力为零
7、如图所示,一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行.现将一个木炭包无初速度地放在传送带的最左端,木炭包在传送带上将会留下一段黑色的径迹.下列说法中正确的是( )
A.黑色的径迹将出现在木炭包的左侧
B.木炭包的质量越大,径迹的长度越短
C.传送带运动的速度越大,径迹的长度越短
D.木炭包与传送带间动摩擦因数越大,径迹的长度越短
8、如图甲所示,在倾角为30°的足够长的光滑斜面上,有一质量为m的物体,受到沿斜面方向的力F作用,力F按图乙所示规律变化(图中纵坐标是F与mg的比值,力沿斜面向上为正)。
则物体运动的速度v随时间t变化的规律是图丙中的(物体的初速度为零,g取10m/s2)()
A.
B.
C.
D.
9、如图所示,质量分别为m1、m2的A、B两个滑块放在斜面上,中间用一个轻杆相连,A、B与斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,它们在斜面上加速下滑,关于杆的受力情况.下列分析正确的是( )
A.若μ1>μ2,m1=m2,则杆受到压力B.若μ1=μ2,m1>m2,则杆受到拉力
C.若μ1<μ2,m1 10、如图所示,一名消防队员在模拟演习训练中,沿着长为12m的竖立在地面上的钢管往下滑。 已知这名消防队员的质量为60kg,他从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑,滑到地面时速度恰好为零。 如果他加速时的加速度大小是减速时的2倍,下滑的总时间为3s,g取10 那么该消防队员() A.下滑过程中的最大速度为4m/s B.加速与减速过程的时间之比为1: 2 C.加速与减速过程中所受钢管弹力大小之比为1: 7 D.加速与减速过程的位移大小之比为1: 4 11、如图所示,质量为M的木板放在光滑的水平面上,木板的左端有一质量为m的木块(可视为质点),在木块上施加一水平向右的恒力F,木块和木板由静止开始运动,木板相对地面运动位移x后二者分离。 则下列哪些变化可使位移x增大( ) A.仅增大木板的质量MB.仅增大木块的质量m C.仅增大恒力FD.仅稍增大木块与木板间的动摩擦因数 12、如图所示,小球A、B的质量相等,A球光滑,B球与斜面间的动摩擦因数 中间用一根弹簧连接,弹簧的质量不计,斜面足够长,倾角为θ,将A、B和弹簧组成的系统放到斜面上,并让弹簧处于原长时由静止释放,弹簧轴线平行于斜面,下列说法正确的是() A.刚开始释放时A、B两球的加速度大小均为 B.刚开始释放时两球的加速度大小分别 、 C.A球的加速度为零时,B球的加速度大小为 D.A、B球的加速度第一次相等时,弹簧第一次最短 13、某同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”的实验。 图甲为实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有细砂的小桶,D为一端带有定滑轮的长木板,实验中认为细线对小乍的拉力F等于细砂和小桶的总重力,小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。 (1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合力,先调节长木板一端滑轮的高度,使细线与长木板平行接下来还需要进行的一项操作是( ) A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给电火花计时器通电,调节m的大小,使小车在砂和小桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和小桶,给电火花计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和小桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动 (2)图乙为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50Hz。 根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为_____m/s,小车的加速度大小为_____(结果均保留两位有效数字)。 (3)在“探究加速度a与合力F的关系”时,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图所示,该图线不通过坐标原点,试写出图线不通过坐标原点的可能原因(写出一个即可): ___________________________________。 14、如图所示,截面为直角三角形的斜面体固定在水平地面上,两斜面光滑,斜面倾角分别为60°和30°,一条不可伸长的轻绳跨过固定在斜面顶端的光滑定消轮连接着两个小物体,起始时距地面的高度均为h,物体B的质量为m,重力加速度为g。 (1)若A的质量也为m,由静止同时释放两物体,求当A刚到地面时的速度大小; (2)若斜面体不固定,当斜面休在外力作用下以大小为a的加速度水平向右做匀变速直线运动时,要使A、B两物体相对斜面都不动,分析物体A的质量和加速度a的关系。 15、如图所示,在水平长直轨道上,有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v0做匀速直线运动。 某时刻将一质量为m的小滑块轻放到车面的中点,滑块与车面间的动摩擦因数为μ。 (1)证明: 若滑块最终停在小车上,滑块与车面间因摩擦产生的内能Q是一个与动摩擦因数μ无关的定值; (2)已知滑块与车面间的动摩擦因数μ=0.2,滑块质量m=1kg,车长L=2m,车速v0=4m/s,g取10m/s2,当将滑块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力F,要保证滑块不能从车的左端掉下,求恒力F的大小应该满足的条件; (3)在 (2)的情况下,力F取最小值时,要保证滑块不从车上掉下,求力F的作用时间t。 答案以及解析 1答案及解析: 答案: D 解析: 题图是伽利略的斜面实验,让小球从固定斜面上滚下,又滚上另一个倾角可以改变的斜面,可以发现如果没有摩擦,小球可以运动到与释放时相同的高度,如果把斜面放置为水平,小球要上升到同样高度就一直运动无法停下来,即在光滑水平面上,小球受到的合外力为零,没有力的作用,小球将一直运动下去,说明物体做匀速直线运动不需要力,故D正确。 2答案及解析: 答案: B 解析: 设B球质量为m,则A球质量为2m,悬线剪断前,以B为研究对象可知: 弹簧的弹力 ,以A、B整体为研究对象可知悬线的拉力为3mg;剪断悬线瞬间,弹簧的弹力不变, ,根据牛顿第二定律得 对A: ,又 ,得 ,对B: , ,得 ,故选B。 3答案及解析: 答案: A 解析: 由题中图像可知,0~5s内观光电梯速度正向增加,即电梯向下做加速运动,加速度的方向竖直向下,该同学处于失重状态,所以A正确;5~10s内,观光电梯速度为正,电梯继续向下做匀速运动,所以B错误;10~20s内,观光电梯速度正向减小,观光电梯在减速下降,加速度方向竖直向上,该同学处于超重状态,所以C错误;20〜25s内观光电梯速度为负,电梯向上加速运动,该同学处于超重状态,所以D错误。 4答案及解析: 答案: A 解析: 以整体为研究对象,根据牛顿第二定律可得 若将水平拉力F变为原来的n倍,仍使小球和车相对静止且一起向右加速运动,则小车运动的加速度变为na,A正确;水平拉力为F时,小球受力如图所示,对小球,在竖直方向,由平衡条件得FTcosθ=mg,在水平方向,根据牛顿第二定律可得F-FTsinθ=ma,解得 所以当水平拉力F变为原来的n倍,细线的拉力不是变为nFT,B错误; 当水平拉力F变为原来的n倍,细线与竖直方向的夹角不是变为nθ,C错误; 当水平拉力F变为原来的n倍,细线的拉力不是变为 则细线与竖直方向夹角的余弦值不是变为ncosθ,D错误。 5答案及解析: 答案: D 解析: 刚撤去F的瞬间,物体在水平方向上受向左的弹簧的弹力和向右的摩 擦力,根据牛顿第二定律得,物体的加速度 .故A、B错误.撤去F 后,弹簧的弹力大于摩擦力,向左做加速运动,当弹力与摩擦力相等时,速度最大, 然后弹力小于摩擦力的大小,做减速运动,脱离弹簧后做匀减速运动.可以知道 物体先加速后减速.故C错误,D正确.所以选D. 6答案及解析: 答案: C 解析: 在剪断细绳前小球受力情况如图所示,由平衡条件得,轻弹簧的弹力大小为F=mg=10N,细绳的拉力大小为T= mg= N。 剪断细绳瞬间弹簧的弹力没有发生变化,大小仍为F=10N,小球所受的最大静摩擦力为fmax=0.2×10N=2N,根据牛顿第二定律得小球的加速度 方向水平向左,故C正确,A、B、D错误。 7答案及解析: 答案: D 解析: 木炭包相对于传送带向左运动,因此径迹在木炭包右侧,A错.设动摩擦因数为 ,传送带的速度为 则木炭包与传送带共速时,所用时间 运动的位移 ,传送带运动的位移 径迹长 ,由此可知D正确,B、C不正确. 8答案及解析: 答案: C 解析: 在0〜1s内,由牛顿第二定律得 方向沿斜面向上,物体沿斜面向上做匀加速直线运动;在1~2s内,力F大小为零,由牛顿第二定律得 方向沿斜面向下,物体沿斜面向上做匀减速直线运动,2s末速度为零;在2~3s内,由牛顿第二定律得 方向沿斜面向下,物体沿斜面向下做匀加速直线运动,3s未的速度大小v=a3t=15m/s,故C正确。 9答案及解析: 答案: AD 解析: 不考虑杆对滑块的作用时,滑块受重力、支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,对滑块A有m1gsinθ-μ1mgcosθ=m1a1,解得a1=g(sinθ-μ1cosθ);同理,对滑块B有a2=g(sinθ-μ2cosθ)。 考虑杆对两滑块的作用,若μ1>μ2则a1 10答案及解析: 答案: BC 解析: 画出其速度图象如图所示,由加速度关系 得 ,图线与时间轴围成的面积表示位移,即 得 可见加速与减速过程的时间之比为1: 2,加速与减速过程的位移大小之比为1: 2。 由牛顿第二定律及加速度关系得 ,解得 。 综上所述,选BC。 11答案及解析: 答案: BD 解析: 根据牛顿第二定律得,木块的加速度为 木板的加速度为 设木板长为L,根据 得 。 木板相对地面运动的位移为 则知若仅稍增大木板的质量M,木块的加速度a1不变,木板的加速度a2减小,可知时间t减小,x减小,故A错误;若仅增大木块的质量m,则木块的加速度减小,木板的加速度增大,则t增大,x增大,故B正确;若仅增大恒力F,则木块的加速度变大,木板的加速度不变,则t减小,x减小,故C错误;若仅增大木块与木板间的动摩擦因数,则木块的加速度减小,木板的加速度增大,则t增大,x增大,故D正确。 12答案及解析: 答案: BC 解析: 设A球和B球的质量均为m.刚开始释放时A球受到重力和支持力作用,根据牛顿第二定律可得其加速度为 ;B球受到重力、支持力和摩擦力作用,根据牛顿第二定律可得 解得 所以A错误,B正确.A球的加速度为零时,弹簧的弹力与A球重力沿斜面方向的分力大小相等,方向相反,即 以B球为研究对象,受到重力、弹簧弹力、斜面支持力和摩擦力,沿斜面方向根据牛顿第二定律可得 解得 所以C正确.当A、B球的速度第一次相等时,弹簧第一次最短,所以D错误. 13答案及解析: 答案: (1)B (2)1.6;3.2(3)实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 解析: (1)小车在运动过程中受到重力、支持力、纸带的拉力、木板对小车的摩擦力和细线拉力的作用。 为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合力,应把木板的一端垫起适当的高度,以使重力、支持力、纸带的拉力和摩擦力的合力为零,因此在进行这一操作时,不应挂砂桶,小车应连接纸带,B项正确。 (2)AC这段位移的平均速度等于AC这段时间中间时刻的瞬时速度,即B点的瞬时速度,故 ;用逐差法求解小车的加速度,a= =3.2m/s2。 (3)图线与横轴有截距,说明实验前没有平摩擦力或平衡摩擦力不够。 14答案及解析: 答案: (1) (2)见解析 解析: (1)设A刚落地时的速度为v,由题意可知A和B在运动过程中机械能守恒,故 得 。 (2)当斜面体向右做匀加速直线运动时,加速度方向水平向右,对A物体有T-mAgsin60°=mAacos60°, 对B物体有mgsin30°-T=macos30°,解得 由等式右侧的分子知,加速度的大小应满足 加速度a越大,A物体的质量越小,A物体质量应满足 当斜面体向右做匀减速直线运动时,加速度方向水平向左, 对A物体有mAgsin60°-T=mAacos60°, 对B物体有T-mgsin30°=macos30°, 解得 由等式右侧的分母知,加速度的大小应满足 加速度a越大,A物体的质量越大,A物体质量应满足 。 15答案及解析: 答案: (1)见解析; (2)F≥6N;(3)0.5≤t≤1.08s 解析: (1)由题意知滑块相对平板车静止时速度为v0,根据牛顿第二定律,对滑块,有μmg=ma.,v0=at,滑块相对车面滑动的距离为 滑块与车面间因摩擦产生的内能 为Q=μmgs,联立解得 即Q为与动摩擦因数μ无关的定值。 (2)设恒力F作用下滑块加速度为a1,经过时间t1后速度达到v0,要保证滑块不从车的左端掉下,即t1时间后恰好到达车的左端,由牛顿第二定律有F+μmg=ma,,v0=a1t1, 联立解得F≥6N。 (3)F取最小值时,滑块经过时间t1运动到车左端后速度达到v0,为使滑块恰不从右端滑出,滑块在F作用下相对车先向右做匀加速运动(设加速度大小为a2,时间为t2),再撤去外力F做匀减速运动(设加速度大小为a3),到达右端时恰与车达到共同速度v0,则有F-μmg=ma2,μmg=ma3, F的作用时间t应满足t1≤t≤t1+t2,联立解得0.5≤t≤1.08s。
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- 高考 物理 二轮 复习 运动 专题 强化 牛顿 定律