届高考一轮物理复习人教版第三章 牛顿运动定律.docx
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届高考一轮物理复习人教版第三章牛顿运动定律
2013届高考一轮物理复习(人教版):
第三章 牛顿运动定律
[时间90分钟 满分100分]
一、选择题(本题包括10小题,共40分,每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分.)
1.在以下各种情况中,物体运动状态发生了改变的有( )
A.静止的物体
B.物体沿着圆弧运动,在相等的时间内通过相同的路程
C.物体做竖直上抛运动,到达最高点过程
D.跳伞运动员竖直下落过程,速率不变
解析 考查运动状态是否改变,依据是在研究的时间内速度是否发生了改变(包括大小、方向),所以B、C、D正确.
答案 BCD
2.如右图,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连.设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,若忽略小球与小车的摩擦力,则在此段时间内小车可能是( )
A.向右做加速运动 B.向右做减速运动
C.向左做加速运动D.向左做减速运动
解析 弹簧处于压缩状态,则小球受的合力向右,根据牛顿第二定律,则小球的加速度方向向右,其运动可能是AD.
答案 AD
3.如下图所示,不计绳的质量以及绳与滑轮的摩擦,物体A的质量为M,水平面光滑,当在绳的B端挂一质量为m的物体时,物体A的加速度为a1,当在绳B端施以F=mg的竖直向下拉力作用时,A的加速度a2,则a1与a2的大小关系是( )
A.a1=a2B.a1>a2
C.a1 答案 C 4.如图所示,四根相同的轻质弹簧连着相同的物体,在外力作用下做不同的运动: (1)在光滑水平面上做加速度大小为g的匀加速直线运动; (2)在光滑斜面上做沿斜面向上的匀速直线运动; (3)做竖直向下的匀速直线运动; (4)做竖直向上的加速度大小为g的匀加速直线运动. 设四根弹簧伸长量分别为Δl1、Δl2、Δl3、Δl4,不计空气阻力,g为重力加速度,则( ) A.Δl1>Δl2B.Δl3<Δl4 C.Δl1>Δl4D.Δl2>Δl3 解析 kΔl1=mg,kΔl2=mgsinθ,kΔl3=mg, kΔl4-mg=mg,kΔl4=2mg.所以有 Δl4>Δl3=Δl1>Δl2,选项A、B正确. 答案 AB 5.如图所示,质量为m的球与弹簧Ⅰ和水平细线Ⅱ相连,Ⅰ、Ⅱ的另一端分别固定于P、Q.球静止时,Ⅰ中拉力大小T1,Ⅱ中拉力大小T2,当仅剪断Ⅰ、Ⅱ中的一根的瞬间,球的加速度a应是( ) A.若断Ⅰ,则a=g,方向水平向右 B.若断Ⅱ,则a= ,方向水平向左 C.若断Ⅰ,则a= ,方向沿Ⅰ的延长线 D.若断Ⅱ,则a=g,竖直向上 解析 若断Ⅰ,弹力T1立即变为零(因弹簧是轻弹簧),T2也立即消失,则a=g,若断Ⅱ,T2立即消失,而T1不变,重力mg不变,二力合力向左,大小为T2,则a= ,则B正确. 答案 B 6.(2011·上海单科) 受水平外力F作用的物体,在粗糙水平面上做直线运动,其v-t图线如图所示,则( ) A.在0~t1秒内,外力F大小不断增大 B.在t1时刻,外力F为零 C.在t1~t2秒内,外力F大小可能不断减小 D.在t1~t2秒内,外力F大小可能先减小后增大 解析 v-t图像的斜率表示加速度,在0~t1秒内,物体先做匀加速直线运动,再做加速度减小的加速运动,由牛顿第二定律得: F-f=ma,所以外力F大小先不变后又不断减小,选项A错误;在t1时刻,加速度为零,外力F大小等于摩擦力f的大小,选项B错误;在t1~t2秒内,物体做加速度增大的减速运动,由牛顿第二定律得: f-F=ma′,所以外力F可能不断减小,选项C正确;若物体静止前,外力F已减至零,则此后,外力F必再反向增大,选项D正确. 答案 CD 7.为了研究超重与失重现象,某同学把一体重秤放在电梯的地板上,他站在体重秤上随电梯运动并观察体重秤示数的变化情况.下表记录了几个特定时刻体重秤的示数(表内时间不表示先后顺序) 时间 t0 t1 t2 t3 体重秤示数(kg) 45.0 50.0 40.0 45.0 若已知t0时刻电梯静止,则( ) A.t1和t2时刻该同学的质量并没有变化,但所受重力发生变化 B.t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反 C.t1和t2时刻电梯运动的加速度大小相等,运动方向不一定相反 D.t3时刻电梯可能向上运动 解析 因已知t0时刻电梯静止,则人的重力为450N,超重与失重现象是指体重计的示数比人的重力大或小,而人的质量并没有变化,所受重力并没有变化;若体重计的示数比人的重力大,则合力向上,加速度方向向上,则超重,反之则失重,与运动方向无关,所以正确的选项为BCD. 答案 BCD 8. 第二十二届世界大学生冬季运动会自由滑比赛中,中国小将张丹/张昊毫无争议地再夺第一名,为中国队夺得第一枚本届大冬会金牌.花样滑冰表演刚开始时他们静止不动,如图所示,随着优美的音乐响起,他们在相互猛推一下后分别向相反方向运动,假定两人的冰刀和冰面间的动摩擦因数相同,已知张丹在冰面上滑行的距离比张昊滑行得远,这是由于( ) A.在推的过程中,张丹推张昊的力小于张昊推张丹的力 B.在推的过程中,张丹推张昊的时间等于张昊推张丹的时间 C.在刚分开时,张丹的初速度大于张昊的初速度 D.在分开后,张丹的加速度的大小小于张昊的加速度的大小 解析 张丹和张昊相互推的过程中,两人的推力属作用力和反作用力.根据牛顿第三定律,它们大小相等、方向相反、作用时间相同;由牛顿第二定律可以分析,F=ma,两人与冰面间的动摩擦因数μ相同,分开后两人的加速度大小相等,都是a=μg;根据运动学公式0-v =-2as(也可以根据动能定理来求解0- mv =-mgμs)容易理解,张丹之所以滑行的距离比张昊滑行得远是因为两人分开时张丹获得的初速度较大. 答案 BC 9.(2011·黑龙江适应性测试) 如图所示,一个箱子中放有一物体,已知静止时物体对下底面的压力等于物体的重力,且物体与箱子上表面刚好接触.现将箱子以初速度v0竖直向上抛出,已知箱子所受空气阻力与箱子运动的速率成正比,且箱子运动过程中始终保持图示姿态.则下列说法正确的是( ) A.上升过程中,物体对箱子的下底面有压力,且压力越来越小 B.上升过程中,物体对箱子的上底面有压力,且压力越来越大 C.下降过程中,物体对箱子的下底面有压力,且压力可能越来越大 D.下降过程中,物体对箱子的上底面有压力,且压力可能越来越小 解析 对箱子和物体整体受力分析,如图所示: 由牛顿第二定律可知,Mg+kv=Ma,则a=g+ 又整体向上做减速运动v减小,所以a减小;再对物体单独受力分析 因a>g所以物体受到箱子上底向下的弹力FN,由牛顿第二定律可知, mg+FN=ma,则FN=ma-mg,而a减小,则FN减小,所以上升过程中物体对箱子上底面有压力且压力越来越小;同理,当箱子和物体加速下降时,物体对箱子下底面有压力且压力越来越大,当Mg=kv后,箱子匀速下降,此时物体对箱子下底面压力等于它的重力mg,故C正确. 答案 C 10.(2012·安徽省级示范高中名校联考)用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速运动,从某时刻起力F随时间均匀减小,物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化如图中实线所示,下列说法正确的是( ) A.F是从t1时刻开始减小的,t2时刻物体的速度刚变为零 B.F是从t1时刻开始减小的,t3时刻物体的速度刚变为零 C.F是从t2时刻开始减小的,t2时刻物体的速度刚变为零 D.F是从t2时刻开始减小的,t3时刻物体的速度刚变为零 解析 当物体在水平地面上滑动时,所受摩擦力应该是滑动摩擦力,是不变的;当物体速度减为零后,其所受静摩擦力随F均匀减小,可见必然在t2时刻物体的速度刚变为零,因此F是从t1时刻开始减小的,综上所述只有A正确. 答案 A 二、实验题(本题包括2小题,共15分) 11.(7分)实验装置如图甲所示,一木块放在水平长木板上,左侧拴有一细软线,跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连,木块右侧与打点计时器的纸带相连,在重物牵引下,木块在木板上向左运动,重物落地后,木块继续向左做匀减速运动,如图乙给出了重物落地后,打点计时器在纸带上打出的一些点,根据给出的数据,物体运动的加速度a=________m/s2,木块与木板间的动摩擦因数μ=________.(打点计时器所用交流电频率为50Hz,不计纸带与木块间的拉力.取重力加速度g=10m/s2,结果保留2位有效数字) 解析 由纸带数据,可求重物落地后,小车匀减速运动的加速度,a=-3.1m/s2 重物落地后木块只受摩擦力的作用,以m表示木块的质量,根据牛顿运动定律,有 -μmg=ma 解得: μ=0.31 答案 -3.1 0.31 12.(8分)用下面的实验装置来验证牛顿第二定律,为消除摩擦力的影响,实验前必须平衡摩擦力. (1)某同学平衡摩擦力时是这样操作的: 将小车静止地放在水平长木板上,把木板不带滑轮的一端慢慢垫高,如图乙,直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止.请问这位同学的操作是否正确? 如果不正确,应当如何进行? 答: ____________________________________________________________________________________________________________. (2)如果这位同学按如 (1)中的操作,然后不断改变对小车的拉力F,他得到M(小车质量)保持不变情况下的a-F图线是下图中的________(将选项代号的字母填在横线上). (3)打点计时器使用的交流电频率f=50Hz.下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带,A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出.写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式: a=________.根据纸带所提供的数据,算得小车的加速度大小为________m/s2(结果保留两位有效数字). 解析 (2)按该同学的操作,不加拉力时,小车就有加速度,图像应为C. (3)根据Δs=at2,t=5T,T= ,Δs=(s3+s4)-(s1+s2)得加速度的表达式. 答案 (1)该同学的操作不正确,正确的操作应该为给小车一个初速度,小车能够匀速下滑. (2)C (3) 0.60 三、计算论述题(本题共4小题,45分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的可得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位). 13.(10分)已知水平面上A、B两点间的距离x=10m,质量m=1.0kg的物块(可视为质点)在水平恒力F作用下,从A点由静止开始运动,运动一段距离撤去该力,物块继续滑行t=4.0s停在B点,物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.1,求恒力F为多大.(重力加速度g取10m/s2) 解析 撤去水平力F后,物块做匀减速运动 μmg=ma2 a2=μg=1m/s2 则撤去F时的速度为v v=a2t=4m/s t=4s内的位移x2 v2=2a2x2 x2=8m 则撤去F前位移x1=x-x2=2m. v2=2a1x1 a1=4m/s2 F-μmg=ma1 ∴F=5N 答案 5N 14.(10分)如图甲所示,质量为m=1kg的物体置于倾角为θ=37°的固定斜面上(斜面足够长),对物体施加平行于斜面向上的恒力F,作用时间t1=1s时撤去拉力,物体运动的部分v-t图像如图乙所示,取g=10m/s2.试求: (1)物体与斜面间的动摩擦因数和拉力F的大小; (2)t=6s时物体的速度,并在图乙上将t=6s内物体运动的v-t图像补画完整,要求标明有关数据. 解析 (1)设撤去拉力前物体的加速度大小为a1,撤去拉力后物体沿斜面继续上滑的加速度大小为a2.由v-t图像可知: a1= m/s2=20m/s2 a2= m/s2=10m/s2 对物体在撤去拉力前用牛顿第二定律得 F-mgsin37°-μmgcos37°=ma1 对物体在撤去拉力后上滑时用牛顿第二定律得 mgsin37°+μmgcos37°=ma2 解得F=30N;μ=0.5 (2)加速上滑的时间t1=1s,撤去拉力时的速度为v=20m/s.设再经过t2速度减至0.由0=v-a2t2得t2=2s.在最高点时,因mgsin37°>μmgcos37°,故物体将沿斜面加速下滑,设加速度大小为a3. 据牛顿第二定律得mgsin37°-μmgcos37°=ma3 解得a3=2m/s2. 再经过3s物体的速度大小为6m/s,方向沿斜面向下,补画完整后的图线及有关数据如上图所示. 答案 (1)F=30N μ=0.5 (2)见解析 15.(12分)如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧一端与墙固定,另一端与倾角为α的斜面体小车连接,小车置于光滑的水平面上,在小车上叠放一个物体.若已知小车的质量为M,物体的质量为m,小车处于O点时,整个系统处于平衡状态.现将小车从O点拉到B点,令OB=b,无初速度释放后,小车即在水平面上BC间来回运动,而物体m与小车间始终没有发生相对运动.试求: (1)小车运动到B点时的加速度大小和物体m所受的摩擦力的大小各是多少? (2)b的大小必须满足什么条件,才能使小车和物体一起运动的过程中,在某一位置时物体和小车之间的摩擦力为零? 解析 (1)对小车和物体采用整体法有: kb=(M+m)a① 隔离m,受力分析如图,则水平方向有: fcosα-Nsinα=ma② 竖直方向有: fsinα+Ncosα=mg③ 由①②③得a= , f=m( cosα+gsinα). (2)当m不受摩擦力时,只受重力mg和支持力N,二者的合力水平向右,大小为mgtanα,可知该点在O点左侧,以二者为整体,则有 kx=(M+m)gtanα,解得x= tanα 故应有b≥ tanα. 答案 (1)a= ,f=m( cosα+gsinα) (2)b≥ tanα 16. (13分)如图所示,在光滑水平桌面上放有长木板C,在C上左端和距左端x处各放有小物块A和B,A、B的体积大小可忽略不计,A、B与长木板C间的动摩擦因数为μ,A、B、C的质量均为m,开始时,B、C静止,A以某一初速度v0向右做匀减速运动,设物体B与板C之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.求: (1)物体A运动过程中,物块B受到的摩擦力大小. (2)要使物块A、B相碰,物块A的初速度v0应满足的条件. 解析 (1)设A在C板上滑动时,B相对于C板不动,则对B、C有 μmg=2ma a= B受到的摩擦力fB=ma= μmg 由于fB μmg. (2)要使物块A刚好与物块B发生碰撞,物块A运动到物体B处时,A、B的速度相等,设此时速度为v1、物块A的位移为s1、木板C在此过程中的位移为s2, 对A: μmg=maA v -v =-2aAs1 对BC: v -0=2as2 s1-s2=x 联立上述各式解得v0= 要使物块A、B相碰的条件是v0> . 答案 (1) μmg (2)v0>
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